浅谈天津某产业园能耗监测系统设计

摘要：对天津市某产业园2016年度的能耗进行了审计，分析了该产业园的年度能耗总量、能源结构、能耗费用构成、单位建筑面积和单位人员能耗指标，并对能源利用过程中存在的问题进行分析，提出了合理建议。审计结果表明，2016年该产业园建筑综合能耗折标准煤54.60吨标准煤，耗电40.24万kWh；耗醇基燃料量7.20t，耗水1.69万m3。单位建筑面积综合能耗11.19吨标准煤/(㎡·a)，单位人员能耗量0.38吨标准煤/(人.a)，人均水耗118.66m3/(人.a)，平均单位建筑面积电耗为91.07kWh/(㎡·a)。 关键词：产业园；建筑能耗；能耗数据分析；电能计量；电力监控0.引言能源紧缺和环境污染是当前世界各国面临的重大问题，而建筑节能是我国能源政策的重要组成部分。我国建筑能耗所占比例已超过全国总能耗的1/4。建筑业已成为大能源消耗行业，其能耗已达到工业能耗的1.5倍。依据目前建筑能耗水平发展，到2020年，我国建筑能耗将达到10.89亿吨标准煤，超过2000年的3倍，空调高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷出力。在各类建筑中，办公建筑等公共建筑是能耗大户，以其不到4%的城镇建筑总量，消耗着建筑能耗总量的22%，因此公共建筑节能是我国建筑节能的重要方面。作为开展建筑节能工作的基础，掌握公共建筑的能耗现状、特点，是十分必要的。进行建筑能耗调查统计，了解我国建筑能耗水平、建筑终端商品能耗结构、建筑用能模式，积累建筑能耗基础数据，为国家能源结构调整，制定与检验相关能源政策，挖掘建筑节能潜力提供有力的数据支持，对国家建筑节能工作的推进有现实意义。以笔者在产业园建筑能源审计工作中的经验为基础，参考《公共建筑能源审计导则》等相关内容，系统总结建筑能源审计的完整工作流程，并根据审计结果，提出该产业园建筑的节能要点。1.建筑概况该产业园共有1座单体建筑，办公楼建筑总面积4419㎡，总制冷面积4419㎡，总采暖面积3977㎡，审计建筑共一栋办公楼。建筑结构类型为混凝土剪力墙及玻璃幕墙，玻璃种类为双层普通玻璃，并且屋面及外墙有保温处理，室内照明采用细管型荧光灯，室外照明采用普通荧光灯。1.1用能种类用能系统主要包括用电系统和用水系统，此外还消耗醇基燃料。主要用能系统情况如图1所示。 图1产业园主要用能系统示意图1.2能耗数据调查该产业园消耗的能源种类有：电力、自来水、汽油、醇基燃料。其中电力主要用于单位照明系统、办公设备、空调系统、生活用水泵及单位公共服务系统；自来水主要用于绿化、厨房和生活用水；醇基燃料主要用于厨房烹饪；汽油主要用于公车。且自2016年起停止使用公车。1.2.1能耗结构该产业园于2016年共耗电40.24万kWh；耗水1.669万m3；耗醇基燃料7.2t。根据表1中折算系数，综合能耗折算为标准煤单位时为2108.44吨标准煤，具体能源消费结构如表2所示。2015年能耗源消费结构如表3所示。对各项能源占比进行直观的分析如图2、图3所示。表1折标系数表 该单位使用的液体醇基燃料热值按5000kcal/kg计算，可得其当量热值指标系数为5000÷7000≈0.7143。表22016年能源消费结构 表3 2015年能源消费结构表 从表2、图2可以看出，电力在消耗的各种能源中占比高，电力能耗占90.58%，是本次能源审计的要点，也是挖掘节能潜力的要点。醇基燃料能耗占9.42%。（1）电力：本审计期该机构购入电力40.24万kWh，净消耗量40.24万kWh，折算标准煤49.46吨标准煤，占能源消费总量的90.58%。2015年消耗电力实物量39.61万kWh，当量折标煤48.68吨标准煤。2016年较2015年电耗量增加了1.61%。（2）汽油：2015年消耗汽油实物量1.62万L，折算标准煤17.44吨标准煤。（3）醇基燃料：本审计期该单位消耗醇基燃料7.20t，折算标准煤5.14吨标准煤，占能源消费总量的9.42%。1.2.2能源资源费用成本产业园购入能源费用主要由电费、水费、汽油费和醇基燃料费等构成，2016年全部能源成本为45.07万元。2016年和2015年购入能源费用如表4所示，各类能源资源费用占比如表4和图3所示。表4 产业园各类能源资源总费用及所占份额 图3 2016年各类能源资源费用占比从图3中可以看出，审计期该产业园管委会电力费用为35.74万元，占总能源成本的79.29%；其次是自来水费用，共花费8.26万元，占能源总费用的18.32%。（1）电力：本审计期该机构购入电力40.24万kWh，净消耗量40.24万kWh，电力费用35.74万元，占能源消费总量的79.29%。2015年消耗电力实物量39.61万kWh，电力费用为36.55万元，占能源总费用的65.81%。其中，审计期的电力费用相对2015年电力费用减少了2.21%。（2）自来水：本审计期该单位购入自来水1.69万m3，自来水费用8.26万元，占能源消费总量的18.32%。2015年消耗自来水实物量1.08万m3，自来水费用为5.30万元，占能源总费用的13.86%。其中，审计期的自来水费用相对2015年费用上升了7.23%。（3）汽油：2015年购入汽油1.62万L，汽油费用为10.21万元，占能源总费用的18.39%。（4）醇基燃料：本审计期及2015年购入醇基燃料7.2t，醇基燃料费用为1.08万元，占能源总费用的1.94%。综上，由于产业园在审计期停用公车，减少了汽油的消耗，故审计期能源总费用较2015年而言下降了19。1.2.3主要能耗指标计算单位建筑面积综合能耗计算如下：单位建筑面积能源消耗指标=建筑总能耗/建筑面积。单位建筑面积能耗总量指标=49.46吨标准煤÷4419㎡=11.19千克标准煤/(㎡·a)。单位建筑面积电耗计算如下：单位建筑面积电耗指标=建筑总耗电量/建筑面积。单位建筑面积电耗指标=40.24万kWh÷4419㎡=91.07kWh/(㎡·a)。单位建筑面积水耗计算如下：单位建筑面积水耗指标=建筑总耗水量/建筑面积。单位建筑面积水耗指标=1.69万m3÷4419㎡=3.81m3/(㎡·a)。单位建筑面积供暖消耗指标=采暖总能耗/供热面积单位建筑面积采暖总量指标=22.82吨标准煤÷3977㎡=5.74千克标准煤/(㎡·a)单位人员能耗计算如下：单位人员能耗总量指标=年度能源消耗总量/用能人数。单位人员能耗总量指标=54.60吨标准煤÷142人=0.38吨标准煤/(人·a)。单位人员电耗计算如下：单位人员电耗指标=电力消耗总量/用能人数。单位人员电耗指标=40.24万kWh÷142人=0.28万kWh/(人·a)。单位人员水耗计算如下：单位人员水耗指标=自来水消耗总量/用能人数。单位人员水耗指标=1.69万m3÷142人=118.66m3/(人·a)。2.安科瑞建筑能耗分析系统2.1概述Acrel-5000web建筑能耗分析系统是用户端能源管理分析系统，在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析，通过对用户端所有能耗进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节约能源，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。用户可按照国家有关规定实施能源计算，分析现状，查找问题，挖掘节能潜力，提出切实可行的节能措施，并向县级以上管理节能工作的部门报送能源计算报告。2.2应用场所适用于公共建筑、集团公司、工业园区、大型物业、学校、医院、企业等不同行业的能耗监测与管理的系统设计、施工和运行维护。2.3系统功能2.3.1系统概况平台运行状态，当月能耗折算、地图导航，各能耗逐时、逐月曲线，当日，当月能耗同比分析滚动显示。2.3.2用能概况对建筑、部门、区域、支路、分类分项等用能进行对比，支持当日逐时趋势、当月逐日趋势曲线、分时段能耗统计对比、总能耗同环比对比。 2.3.3用能统计对建筑、区域、分项、支路等结构按日、月、年报表的形式统计对分类能源用能进行统计，支持报表数据导出EXCEL，支持选择建筑数据进行生成柱状图。 2.3.4复费率统计复费率报表按日、月、年统计对单栋建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析。支持数据导出到EXCEL。 2.3.5同比分析对建筑、分项、区域、支路等用能按日、月、年以图形和报表结合的方式进行用能数据同比分析。 2.3.6能源流向图能源流向图展示单栋建筑指定时段内各类能源从源头到末端的的能源流向，支持按原始值和折标值查看。 2.3.7夜间能耗分析夜间能耗以表格、曲线、饼图等形式对选择支路分类能源在指定时段工作时间与非工作时间用能统计对比，支持导出报表。 2.3.8设备管理设备管理包括，设备类型、设备台账、维保记录等功能。辅助用户合理管理设备，确保设备的运行。 2.3.9用户报告用户报告针对选定的建筑自动统计各能源的月使用的同环比趋势，并提供简单的能耗分析结果，针对用电提供单独的复费率用能分析，报告可编辑。 3.系统硬件配置
应用场景型号图        片保护功能
建筑能耗管理系统Acrel-5000web 采用泛在物联、云计算、大数据、移动通讯、智能传感等技术手段可为用户提供能源数据采集、统计分析、能效分析、用能预警、设备管理等服务，平台可以广泛应用于多种领域。
智能网关ANet-1E2S1 采用嵌入式硬件计算机平台，具有多个下行通信接口及一个或者多个上行网络接口，作为信息采集系统中采集终端与平台系统间的桥梁，能够根据不同的采集规约进行水表、气表、电表、微机保护等设备终端的数据采集汇总，并使用相应的规约转发现场设备的数据给平台系统。
高压重要回路或低压进线柜APM810 具有全电量测量，电能统计，电能质量分析及网络通讯等功能，主要用于对电网供电质量的综合监控诊断及电能管理。该系列仪表采用了模块化设计，当客户需要增加开关量输入输出，模拟量输入输出，SD卡记录，以太网通讯时，只需在背部插入对应模块即可。
APM520 三相全电量测量，2-63次谐波，不平衡度，支持付费率，越限告警，SOE,4-20mA输出。
低压联络柜、出线柜AEM96 三相多功能电能表，均集成三相电力参数测量及电能计量及考核管理，提供上24时、上31日以及上12月的电能数据统计。具有63次分次谐波与总谐波含量检测，带有开关量输入和继电器输出可实现“遥信”和“遥控”功能，并具备告警输出，可广泛应用于多种控制系统，SCADA系统和能源管理系统中。
动力柜 ACR120EL 测量所有的常用电力参数，如三相电流、电压，有功、无功功率，电度，谐波等，并具备完善的通信联网功能，非常适合于实时电力监控系统。
DTSD1352 DIN35mm导轨式安装结构，体积小巧，能测量电能及其他电参量，可进行时钟、费率时段等参数设置，精度高、可靠性好、性能指标符合国标GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术要求，并且具有电能脉冲输出功能；可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。
AEW100 三相全电量测量，剩余电流、2-63次谐波，支持付费率，量值、电缆温度，可选2G/4G通讯。

照明箱 DTSD1352 DIN35mm导轨式安装结构，体积小巧，能测量电能及其他电参量，可进行时钟、费率时段等参数设置，精度高、可靠性好、性能指标符合国标GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术要求，并且具有电能脉冲输出功能；可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。
DDSD1352 DDSD1352单相电子式电能表主要用于计量低压网络的单相有功电能，同时可测量电压、电流、功率等电量，具有红外通讯功能，并可选配RS485通讯功能，方便用户进行用电监测、集抄和管理。可灵活安装于配电箱内，实现对不同区域和不同负荷的分项电能计量，统计和分析。
DDS1352 单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，正反向电能计量，红外及RS485通讯，电流规格10（60）A，有功电能精度1级。无功精度2级，尺寸:1P
ADW300/4G 计量低压网络的三相有功电能，具有RS485通讯和470MHz无线通讯功能，方便用户进行用电监测、集抄和管理。可灵活安装于配电箱内，实现对不同区域和不同负荷的分项电能计量，统计和分析。
ARCm300T-Z-4G 三相全电量测量，剩余电流、2-63次谐波，支持付费率，量值、电缆温度，可选2G/4G通讯。
给水管道水表 计量流经给水管道用水的体积总量，适用于单向水流，采用电子直读技术，通过RS485总线直接输出表盘数据。
4. 结语4.1该产业园能源利用过程存在的主要问题（1）能源管理问题。管理能力有待加强。在专业人员培训、节能项目建设和改造等方面还有一些不足，未能做到统一、有效的联动，没有形成一个整体的节能管理系统。缺乏先进合理的节能目标。虽制定了能源消耗定额管理制度，但没有建立有效的能耗评价体系，没有进行责任制考核。员工的节能意识尚需提升。节约意识并没有深入人心，全体职工的节能意识还需加强。（2）能源计量系统问题。对公共机构外购的电、水加装了总计量器具，但对空调系统、办公用电（包括照明和插座）、综合服务系统等主要用能系统的能源资源消耗量未进行分项计量，不符合《公共机构能源资源计量器具配备和管理要求》。能耗统计管理制度不完善，对能源购进、消费及流向等未进行准确的统计，不利于及时了解主要耗能设备和系统的能耗状况和存在的问题。（3）用能设备运行问题。主要能源设备管理人员的技术水平有待提升。审计期间，空调机组冷冻水进出口温差普遍1-2℃之间，水泵能耗较大，造成能源资源的浪费，说明空调机组运行维护技术人员的技术水平及能耗负责人的资格和能力有待提升。4.2节能技改措施和建议4.2.1管理节能（1）应制定能源消费定额与考核办法，通过节奖超罚使好的制度落到实处，提高能源管理水平。（2）应对能源管理人员和运行人员进行定期培训，提高业务素质和技能，并争取做到能源管理人员和操作人员持证上岗。（3）对能源购进、消费及流向等进行准确的统计，同时相关职能部门应进行定期的能耗分析4.2.2行为节能（1）加强节能宣传，提高职工的节能意识。（2）张贴节能标识。4.2.3技术节能建议（1）在满足冬季采暖和夏季空调室内舒适度的情况下，运行人员应能够根据气候变化情况适当调低或调高热泵的出水温度，通过优化运行管理，提高机组的性能系数，降低电能消耗。（2）逐步淘汰现有的普通日光灯，更换为更为节能的照明灯具，减少照明电耗。（3）应完善主要用能设备和系统的计量，实现分区和分项计量。 参考文献 戎卫国，李永安，高挺进，等.不同空调热源的一次能源效率分析与比较.暖通空调，2012，42（10）：77-80. 韩晓沛，马硕.天津某产业园能耗调研分析.安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.安科瑞唐晓娟13774431042