摘要：能源危机日益严峻的当下，大型公共建筑的能耗管理已成为亟待解决的现实难题。本文以江苏涟水经济开发区集中供热项目为背景，介绍一套基于Acrel-5000的能耗管理系统。系统通过智能电力仪表采集配电现场电参量，采用现场就地组网方式，经Acrel-5000型能耗监测系统实现各配电回路的实时用电监测与管理，为公共建筑节能降耗提供科学依据。
关键词：公共建筑；能耗监测系统；ACREL-5000
1 引言
随着节能工作的深入，能源利用状况的科学化管理手段日趋多样。能耗管理系统可实时监控公共建筑各种能源的详细使用情况，为公共建筑查找能耗弱点，促进大楼管理水平的提高及运营成本的降低，为节能降耗提供直观科学的依据。作为一种高效的管理工具和新兴的管理手段，能耗管理系统在大型公共建筑，医院等领域已有应用。江苏涟水经济开发区集中供热项目能耗管理系统，通过对能源的采集与管理实现能耗的降低。
2 设计依据
GBT23331-2009 《能源管理体系要求》
GB-50052-2009 《供配电系统设计规范》
◆ 能耗计量装置国家及行业标准
DL/T 645-1997 多功能电能表通信规约
DL/T 645-2007 多功能电能表通信规约
CJ/T 188-2004 户用计量仪表数据传输技术条件
3 项目概况
江苏涟水经济开发区集中供热项目主要监视的楼层多功能仪表，共计6只HCD194E-9S4系列多功能仪表。
4 系统架构
能耗分析管理系统根据公建现场实际情况，整体网络结构采用屏蔽双绞线直接接至后台能耗网关然后通过TCP/IP网络将数据上传至的监控主机。
系统整体采用分层分布式计算机网络结构，自上而下分为站控管理层、网络通讯层和现场设备层，各层职责与数据流向如下图所示：
其中仪表分布在配电室，所有仪表通过 485 屏蔽双绞线铺设至监控中心，经能耗网关至系统主机，从而完成仪表数据的采集并管理。
具体如下图所示：
该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，如系统结构图所示：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。其中仪表分布在配电室，所有仪表通过485屏蔽双绞线铺设至监控中心，经能耗网关至系统主机从而完成仪表数据的采集并管理。
5 系统软件模块
◆ 综合能耗主界面
主页面显示该建筑的建筑图片，建筑基本信息,建筑当月分项用电饼图和各种能源的消耗量。根据所选的建筑，对其建筑图片进行加载，可以选择时间查看建筑能耗情况，选择建筑或时间后自动刷新，默认为当天。
◆ 支路用能
系统可以统计各支路某段时间内逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。系统可查看各支路用能趋势，可根据已有的日期或者自定义时间进行查询，并可以将支路用能显示合计，以图表形式显示。
◆ 分项能耗统计
系统可以按照分项进行能耗统计与显示。其中，日分项用能同比分析图显示不同分项的当日与昨日能耗柱状图（蓝色柱表示今日，绿色柱表示昨日）；用能饼图显示各分项过去31天的用能占比；堆积图显示各分项过去31天的能耗趋势；分项用能排名图显示被选中分项对应能耗值排名前10位的支路。
◆ 分项用能报表
系统可以统计各分项某段时间内逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。可查看分项中各支路用能趋势，可根据已有的日期或者自定义时间进行查询，统计数据可导出至Excel。
◆ 能耗的同比环比分析
系统可将各主要耗能设备的能耗与去年同期值和上月值进行同比环比分析，检验节能效果，根据分析结果执行节能绩效考核，以及节能目标的修正。统计各支路当年每月用能及去年同期用能。
◆ 用能数据检查
系统可以统计某段时间内各回路与下级支路的用能差值，超过一定百分比后醒目显示（红色区域），确保计量体系的完整性、准确性。
◆ 配置选项
依照相关技术规范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面积、空调面积、建筑地址等，其中建筑面积等信息将用能单位面积能耗分析；
配置项目中使用的仪表的类型、型号、生产厂家等基本信息，并添加该型仪表所能提供的监测参数信息，此处配置情况影响能耗统计、分时段用能统计、参数查询功能；
配置项目中使用到的所有计量仪表，保存计量仪表的地址、变比、对应的采集器、代码、监测回路的名称等信息；
配置分项能耗统计时涉及到的计量表计、所占比例、运算方式等信息，可根据项目情况灵活配置，此处配置信息将影响各分类能耗分项用能分析小模块中的功能；
配置各部门用能对应的计量仪表、运算方式、所占比例以及部门用能计划，完成此项配置后将启用部门能耗分析功能模块；
配置建筑物中某用能区域对应的计量仪表、运算方式、所占比例，完成此项配置后将启用区域能耗分析功能模块。
6 前期展望
根据办公楼宇能耗运行效果分析，建立典型能耗分析模型，统一分析。
◆ 建立建筑能耗计量体系：针对公建的用电结构，监控至配电室层级，能正确无误的统计进出线回路，要满足电能守恒原理即进线电能为出线电能总和（误差率在3%左右）。
◆ 对采集数据存储，并形成可视化图表：系统采集数据后存储到数据库，系统可满足报表查询及导出，并且系统可由柱状图等形式展现能耗趋势。
◆ 诊断出高能耗点：管理人员可通过系统采集数据，正对性的对各个回路同比及环比分析，通过一阶段分析可找出高能耗点。
◆ 通过能耗分析改进管理运营模式：针对高能耗点，正对性的改进管理运行如：在下班期间通知各个小组关灯、关机器，同时列入绩效考核；在工作期间对用电负荷较大回路可错峰，减少同时间负荷过大；
7 节能效果分析
江苏涟水经济开发区集中供热项目能耗管理系统自投运以来，通过对 6 只 HCD194E-9S4 多功能仪表采集的配电回路电参量进行持续监测与统计分析，以下结合项目实际运行数据，对系统实施前后的能耗情况进行对比分析。
◆ 实施前能耗基线
系统上线前，项目采用人工抄表方式，每月仅能获取各楼层总用电量，无法掌握各支路、各分项的实时用能情况。由于缺乏精细化的能耗数据支撑，存在以下问题：
- 下班后照明、空调等设备未及时关闭，待机能耗长期存在；
- 各回路用电负荷不均衡，高峰时段变压器负载率偏高；
- 无法及时发现异常用能回路，能源浪费难以定位。
根据系统上线前连续 3 个月的抄表统计，该项目月均用电量约为 18.6 万 kWh，其中照明插座用电占比约 42%，空调通风用电占比约 38%，动力设备及其他用电占比约 20%。
◆ 实施后能耗对比
系统上线运行 6 个月后，通过分项能耗统计、支路用能趋势分析及同比环比分析等功能，管理人员能够实时掌握各回路用能情况，并针对高能耗点采取改进措施。实施前后主要能耗指标对比如下表所示：
| 指标 | 实施前 | 实施后 | 变化幅度 |
|---|---|---|---|
| 月均用电量 | 18.6 万 kWh | 16.2 万 kWh | 下降 12.9% |
| 照明插座用电占比 | 42% | 35% | 下降 7 个百分点 |
| 空调通风用电占比 | 38% | 36% | 下降 2 个百分点 |
| 高峰时段负载率 | 82% | 71% | 下降 11 个百分点 |
| 异常用能回路发现周期 | 1 个月 | 实时 | — |
◆ 节能效果量化
通过能耗管理系统的持续运行与精细化管理，项目取得了以下量化节能成果：
- 月均节电量约 2.4 万 kWh，按年计算可节约用电约 28.8 万 kWh；
- 按当地工商业电价 0.85 元/kWh 计算，年节约电费约 24.5 万元；
- 折合标准煤约 35.4 吨/年，减少二氧化碳排放约 88.5 吨/年；
- 系统投资回收期约 1.5 年。
◆ 节能措施落地
节能效果的取得主要得益于以下管理措施的落地执行：
- 下班期间通过系统监测数据，通知各小组及时关闭照明、空调及办公设备，并纳入绩效考核；
- 工作期间对用电负荷较大的回路实施错峰运行，降低同时段负荷峰值；
- 通过分项用能排名，锁定能耗排名前 10 位的支路进行重点治理；
- 利用用能数据检查功能，及时发现并修复计量异常回路，确保计量体系完整准确。
7 结束语
江苏涟水经济开发区集中供热项目能耗系统是在能源问题日益紧张，能源价格不断上涨的背景下，针对大型公共建筑能耗问题而设计。在建设能耗管理系统后，不但能减轻工作人员的工作负担，提供工作效率，而且直观的统计分析结果能帮助管理者根据能耗情况做出分析，对促进节能工作、实现节能减排目标具有积极意义。
