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关 键 词：建筑能耗管理系统
行 业：电气 电工仪器仪表 自动化仪表
发布时间：2020-11-08
关于油田系统能耗管理解决方案的应用
1 概述
目前，我国石油化工行业中抽油机的保有量在10万台以上，电动机装机总容量在3500MW，每年耗电逾100亿千瓦时。抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为25.96%，而国外平均水平为30.05%，年节能潜力可达几十亿千瓦时;注水泵也是油田生产的重要设备，节能潜力十分巨大，它的正常运转和工作效率同样关系到整个油田的经济效益。
基于油田生产系统的用电现状，须利用能效监测系统进行用电精细化管理，实时动态的能效管理系统将是油田生产企业进行节能改造、节能评测、优化管理、能源审计的实施基础，本文介绍了我国胜利油田改造项目中利用的一套安科瑞能耗管理系统，实施证明能耗分析管理系统的开发利用将长期对油田生产设备用电质量、能源消耗、设备安全运行等核心用电数据实时监测，动态分析决策，终实现节能管理，可持续生产的目的
2 油田生产系统的能耗现状分析
据统计资料：油田企业每年10%以上能源损耗源于没有能源监测及维护计划，每年12%的能源损耗源于没有能源管理及控制系统。欧美发达国家先进企业除了生产过程中广泛采用计算机监测、控制系统(DCS，SCADA)外，能源数据的在线监测、分析和优化系统占有重要的位置。通过现代计算机技术、网络通信技术和分布式控制技术，建立完善的能耗监测、管理体系，实现能源消耗动态过程的信息化、可视化、可控化，对企业生产过程中能源消耗的结构、过程及要素进行管理、控制和优化，提高能源使用效率。
油田生产单位的主要能耗集中在机采、注水、集输三大用能系统，包括油、气、水、电四大类耗能。本能耗分析管理系统主要围绕电量计量和能耗设备(注水泵、输油泵、热洗泵、掺水泵)这两部分展开。其中电量计量主要包括对各单位主变电量、注水电量、注气电量、机采电量以及各变电所计量设备电量、线路电量数据进行动态监测
3 能耗管理分析系统在在胜利油田改造项目中的应用
3.1项目概况：
胜利油田物探院配电室于1992年建成投产，已安全运行16年，配电系统分为高、低压两大部分，高压部分有聊城甲线和淄博甲线两条10KV进线，有6台1250KVA有载调压变压器。物探院属于重要电力负荷用户，主要包括网络二楼处理机房机群及其配套用电设备;网络三楼解释机房、局域网服务器及其配套用电设备、局信息中心ERP机房计算机及其配套用电设备;综合楼处理和解释机房用电设备;制冷机组及其配套用电设备以及全院的生产，生活用电。
高、低压一次设备是十四年前安装的，原配电系统采用的是MS-2801数据库定义系统，所用备件多，通讯线接点多，易出故障，操作系统是Windows NT 4.0，应用、维护起来比较繁琐。近几年来随着全院电力负荷的增加和SP2机群的扩容，变压器容量和配电回路开关的容量和数量已不能满足当前用电负荷的需求，并且设备严重老化，断路器分断能力差;另外，供电公司正在进行油田线路升压，原6KV进线已升为10KV，原低压母线和变压器出线开关容量不够，电容补偿柜也已老化，起不到无功补偿的作用。为了保证全院科研、生产的正常运行，我们对原系统进行了一次全面的能耗管理分析系统改造。
3.2组网结构
本系统主要由数据采集层、数据传输网络、能效管理系统软件三部分组成。
1)数据采集层：通过安装在能耗监测仪表箱(柜)中的带数字接口的智能电力仪表，实施对负荷用电量的实时监测。监测数据包括：电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功无功电能、谐波、环境与开关状态、事件记录等用电参数。监测对象包括：电力需求侧中低压馈线回路、主要耗能机电设备、厂房(生活区)其他耗能设施。同时也可以对用水量、用气量、热量、投料量、产量等，通过电子式流量表、电子式热量表、电子皮带秤、地秤等现场智能数据采集，根据现场条件和系统应用的要求，采集的数据也可以取自用户的其他智能系统的数据接口。
2)数据传输网络：通过在能耗监测仪表箱(柜)中安装的能耗智能数据，实时采集能耗计量仪表的数据，并且通过TCP/IP网络传输到能耗监控中心。无需远距离布线，施工简单可靠。瑞申智能数据提供多种接入方式，目前支持RS-485/RS-232总线、光纤、工业以太网、433M无线、GSM/GPRS/CDMA网络传输等多种方式。
3)用电及能效管理系统软件：完成数据采集、校验、分析、处理、输出、系统维护、授权使用权限分级控制等;并可将现场运行的重要数据、报警信息、故障信息等传送到企业决策人员。
3.4系统功能
3.4.1系统耗监测由能源监控平台、交换机、多功能电表、通讯转换器、远程水表等设备组成，本系统实现的功能为水，电耗的集抄。
3.4.2支持统一网络架构下的电力、水等能源数据的采集和管理，能耗数据采集无需在多个不同系统中集成，能量监测与管理系统包含丰富的功能，能够对建筑物或建筑群中各类能源(电、水)进行分别统计、统一管理并提供能耗数据自动采集、分析和挖掘、持续优化。
3.4.3系统采集来自智能测控单元装置送来的参数，包括每个用电回路的实时电能值和各种告警信息，各水表的用水量等，并实时显示采集上来的各个参数。
3.4.4各能源管理组逐时、逐日、逐月、逐年能耗值报告，帮助用户掌握自己的能源消耗情况，找出能源消耗异常值。
3.4.5系统支持基于Internet的远程浏览，不同的能源管理部门可在不同的地点同时查看所需能源的消耗情况。
3.5 系统功能及软件界面
3.5.1分类、分项能耗数据统计
系统具备历史数据、报警信息等的存储功能，存储历史数据保存时间大于三年。系统同时具备将分类、分项能耗数据按“需要发送至上级数据中心的能源数据”的要求发送至上级数据中心的功能。界面如图1。
3.5.2能耗数据的实时监测
系统具备良好的开放性，可对用户需求进行功能扩展，在基本分析功能的基础上为用户定制个性化报表和分析模板;系统具有报警管理功能，负责报警及事件的传送、报警确认及报警记录功能以便告知用户或供用户查询;系统具备权限管理、系统日志及系统参数设置等功能。界面如图2。
3.5.3用能情况的同、环比分析
对各分类、分项能耗(标准煤量或千瓦时)和单位面积能耗(标准煤量或千瓦时)进行按月、年同比或环比分析。可预置、显示、查询和打印常用建筑能耗统计报表。界面如图3。
3.5.4建筑能耗数据分析
系统对分类、分项能耗数据进行采集汇总后，可生成各种数据图表、饼图、柱状图等，实时反映和对比各项采集数据和统计数据的数值、趋势和分布情况。系统可按总能耗和单位面积能耗进行逐日、逐月、逐年汇总，并以坐标曲线等各形式显示、查询和打印。
3.6.5 远程网络访问功能
系统以Web发布后可进行远程网络访问。基于.Net平台，使用、JQuery技术开发，可通过Internet访问，具有跨平台的特性，用户可通过各种移动终端(笔记本、平板电脑、手机等)访问。
4 结语
该系统的实施实现了对油田生产系统电量能耗数据及应用的相关内容的能耗动态监测，并设置了专门的节能信息管理网页。通过本系统的研制开发有以下的结论和认识：
通过能耗监测软件的投入使用使得油田系统用电的实际情况和变化趋势变得一目了然，大大节省了工作人员的人力负担，可以及时地反映电力等各方面负荷变化情况。
综上所述，本系统是一套灵活的集采集、传输、加工、存储和使用等一体化的电力能耗管理平台。系统对耗电及能耗设备运行情况进行动态跟踪，使节能管理人员能够方便实时的监测耗能的变化情况，对于数据反映出的问题及时做出判断，提出科学合理的节能解决方案，实现实效节能。
业绩表
温岭市第四中学体艺馆电气火灾/能耗管理系统;
吴江中学能耗监测系统;
吴忠市回医药基地能耗监测系统;
武汉海尔国际广场能耗监测系统;
武汉恒融商务中心二期能耗分析管理系统;
武汉建工科技中心能耗分析管理系统;
武清体育中心能耗系统;
物华大厦能耗监测系统;
西安市未央区人民法院审判综合楼项目能耗管理系统;
西安首创北环中心25号楼项目能耗监测系统;
西安咸阳国际机场国际快件监管中心能耗监测系统;
西咸空港花园项目能耗管理系统;
仙居县公安局能耗监测系统;
咸阳市朝阳医院能耗监测系统;
香山中路6#地块能耗管理系统;
新都中医院项目能耗管理系统;
新海新区(06-01地块)城市综合体能耗管理系统;
新疆吉昌市政务中心项目能耗分析管理系统;
新闸路西斯文里(世纪盛荟广场)能源管理系统;
徐汇区政府机关大院用电分户(层)计量改造项目能耗监测系统;
延安市市级行政中心能耗管理系统;
盐城维信电子智慧安全能源管理系统;
阳光保险通州后援中心B座1号楼能耗监测系统;
义蓬街道第一初级中学扩建项目能耗管理系统;
银川市滨河新区公安局能耗监控系统;
尹山湖商业综合体能耗管理系统;
永昌传媒中心能耗管理系统;
永宁胸科医院能耗监测系统;
用友(三亚)产业园项目(一期)弱电工程建设项目能耗系统;
裕腾大厦公共能耗监测系统;
云冷1号能耗分析管理系统;
张家港市澳洋医院能耗监控系统;
章丘明水街道、公安局、五中能耗管理系统;
浙江杭州下沙64号地块弱电施工能耗管理系统;
浙江省杭州市余杭区余政储出69号地块能耗管理系统;
浙江省锦绣江山外国语学校能耗管理系统;
浙江新和成药业有限公司与上虞新和成生物化工有限公司能耗监测系统;
镇江检察院能耗管理系统;
镇江绿建工程建筑能耗管理平台;
镇江小龙山能耗管理系统;
中国电子科技集团公司第9研究所项目能耗监测系统;
中国移动(江苏苏州)数据中心项目一期能耗管理系统;
中建西南总部大楼能源管理系统;
中联西北工程设计研究院科技办公楼项目能耗分析管理系统;
中铁时代酒店能耗分析管理系统;
中信大锰能耗管理系统;
众成红星美凯龙能耗管理系统;
舟山文化创意产业园一期能耗管理系统;
周行中学能耗管理系统;
周庄酒店能耗监测系统;
株洲中车田心工业园-物流中心及制造中心(株洲时代网信)能耗管理系统;
竹西社会管理服务中心能耗监测系统;
住友橡胶(常熟)有限公司能耗监测系统;
庄信万丰(上海)化工有限公司能耗监测系统;
资阳全民分健身活动中心项目能耗管理系统;
淄博第一中学扩建项目能耗管理系统;
淄博市工业学校能耗管理系统;
淄博市监察委员会留置场所能耗管理系统;
淄博银座商城二期工程能耗监测系统
校园能耗监管系统在东北农业大学中的应用
一、背景
据相关资料显示，目前，我国国内建筑能耗已经占全社会总能耗的29%以上，未来建筑能耗所占比例将会上升到35%左右。其中高等院校是集教学、科研和生活于一体的高人口密度的综合性建筑群体，随着高校规模的不断扩大，校园建筑面积都比过去有了大幅度的增加。不完全统计，我国各类高校将近3000所，高校逐渐成为重要的能源消耗大户。实现高校建筑节能，建设绿色节约型校园势在必行。
本文以东北农业大学为例，探讨校园能耗监管系统的应用。
二、校园能耗监管的现状及建立能耗监管系统的重要性
1.高校建筑能耗分布。目前，我国绝大多数高等院校的电、水、气采用人工管理模式。人工抄表存在诸多缺陷。如数据实时性差、延续性差等等。水电管理部门无法实时掌握高校各区域的水电数据及其能耗负荷的变化，从而无法及时做出可行性调整，制定相应的管理制度。
高等院校建筑类型多、功能划分区较复杂。主要由以下区域构成，多种能源消耗并存于每个区域，电、水能源的消耗分布于每个区域中，燃气分布区域相对单一以生活区为主。
2.能耗监测中的问题。根据对东北农业大学校园情况和各用能系统的调研以及现场勘测结果分析，能耗的监测需要从以下三个方面进行优化。
(1)计量点覆盖不全面：
东北农业大学的用电计量，仅覆盖在变配电室、楼宇总进处，没有进行用电分项的计量。用水计量，总进水管依据市政进水计量，二级用水计量点仅有少部分有水表，无法细致反映全校用能情况。需要逐步的健全计量点以帮助学校客观准确地把握自身能源资源消费的状况，实现精细化管理，同时为制定有效的节能节约资源措施提供基础资料。
(2)用能系统缺乏实时监控：
变配电室是校园内的电力中枢，目前仅采用电度表实现电度计量，其运行设备的情况依旧依靠人工巡查，远远不能满足安全运行的要求，当出现运行故障、设备老化等情况时，无法及时进行故障隔离使得停电范围不会扩大。对于实验室等重要用能部门的电能质量也没有监测和保障。需要通过建立实时监控来保证用能系统的安全运行。同时北方院校的供热系统同样需要运行的安全监测，可增加智能控制，通过电动调节阀的开闭来控制热量，合理用能。
(3)计量统计依靠人工：
全校的各类用能计量统计依靠人工，统计工作繁杂方法较单一， 数据的准确度受人为因素的影响大，并且大量的纸张报表不易保存和传递。需要丰富数据分析的方法，并提高准确度和及时性，同时减少人工的统计工作量。
三、校园能耗监管系统在东北农业大学中的应用
3.1 项目介绍
东北农业大学1948年创建于哈尔滨，始称东北农学院，是中国党在解放区创办的一所普通高等农业院校。安科瑞电气股份有限公司于2009年9月承接东北农业大学能源管理系统的设计及施工。实现了对配电室内的高压，低压进线、电容补偿、联络、出线回路进行远程监控。Acrel-5000型能源管理系统预留了扩展接口，可方便进行扩展。
Acrel-5000型能源管理系统实现了对东北农业大学的校园能耗监测，现场设备全集中在同一个配电室中，业主的电气值班室就近安排在配电室旁，本系统监控中心也安置在该值班室中。系统组网采用常见的3层结构，即站控管理层、网络通讯层和现场设备层
3.2 组网结构
现场设备层主要是连接于网络中用于电参量采集测量的各类型的仪表和保护装置等，也是构建该配电系统必要的基本组成元素。该项目中包括M4/M5中压保护、ACR系列网络仪表、DTSD三相终端计量表，远传水表、气表及冷/热量表，实现现场设备的监测和管理。
网络通讯层是由通讯服务器、接口转换器及总线网络等组成。该层是数据信息交换的桥梁。
站控管理层是针对配电网络的管理人员，该层直接面向用户。该层也是系统的上层部分，主要由能源管理系统软件和必要的硬件设备如计算机、打印机、UPS等组成。
3.4 设备配置列表
Acrel-5000建筑能耗分析管理系统的能耗数据采集方式包括人工采集方式和自动采集方式。通过人工采集方式采集的数据包括建筑基本情况数据采集指标和其它不能通过自动方式采集的能耗数据，如建筑消耗的煤、液化石油、人工煤气等能耗量。通过自动采集方式采集的数据包括建筑分项能耗数据和分类能耗数据，由自动计量装置实时采集，通过自动传输方式实时传输至数据中心。
上位机软件采用Acrel–5000建筑能耗分析管理系统，通过软件进行设备配置、数据库变量配置、界面设计等，完成了上位机软件监控及管理功能。
3.6 Acerl-5000主要功能
①大型公建或楼宇建筑的信息管理
系统提供标准的手工信息录入界面，可对各栋监控建筑的基本信息进行整理和录入，并支持手工录入历史能耗数据的功能。
②能耗数据的实时监测
系统采集站定时采集各监控点的仪表参数并上传至本地建筑能耗分析管理系统数据库，用户可于当地实时查询能耗监测情况。
③建筑分类能耗分析
系统自动将建筑能耗进行分类分析，即：耗电量、耗水量、耗气量(天然气量或者煤气量)、集中供热耗热量、集中供冷耗冷量、其他能源应用量(如集中热水供应量、煤、油、可再生能源等)
④用能情况的同、环比分析
统计建筑或片区能耗的时用量、日用量和年用量，以曲线图、柱状图等不同方式显示，支持报表输出。
⑤建筑节能辅助诊断
系统可提取各能耗数据进行同、环对比分析，确立标杆值并对各监控点的能耗情况进行能耗水平判定，对能耗改善提出一套完整的诊断流程，并给出能耗分析报告。
四、小结
通过能源监管系统的建设，深化了节约型校园的建设进程，帮助建立分散控制和集中管理机制，大大提高了管理效率和管理质量，同时还建立了校园的能源公示机制，促进了同级单位的考核管理，有效的减少并限制能源的不合理消耗，帮助实现持续节能。校园是个功能齐全的社会形态，需要后勤管理的方面面广量大，传统的管理方式往往效率较低，难以成效。提高管理节能，加强对各类能耗的管理，须依靠现代科技手段。校园能耗监测系统是实施各种节能手段的基础和依据。通过能耗的监测、智能控制，可实现全校能源消耗的分析、成本核算、节能检测和能耗公示/考核，并配合管理模式进行远程自动/手动的用能调节。Acrel-5000建筑能耗分析管理系统是东北农业大学节能管理的主要组成部分，在东北农业大学的节约型校园建设过程中发挥着重要的作用。
商业建筑能耗解决方案
随着社会经济的快速发展，能源问题已经成为制约经济和社会发展的重要因素。目前建筑能耗占国民经济总能耗的27%。由于无法准确、及时的了解各用电设备的能耗状态，从而无法发现可能存在的能耗漏洞。缺少详细可靠的建筑物能耗基础数据，各种节能措施的实施效果也无法得到客观的反映和评价。而大型商场由于营业时间长且全年营业，大型商场的单位建筑面积的电耗指标在大型公共建筑中是高的。因此对商业建筑能耗进行分项计量将有效解决这些问题，可至少产生5%~10%的节能效益。
参照广州某典型商城统计数据：通风空调43%、照明40%、电梯扶梯14%、其他设备3%;其中空调、照明又是能耗的主要消耗项，如何合理的监测结合合理的优化管理意见，能节能的经济效益都将是至关重要的。
因此住房和城乡建科发布[2008]114号文(2008-06-24)《关于印发国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则的通知》。通知要求在全国范围内建立大型公共建筑能耗监测平台，对全国城市、建筑能耗进行实时监测，并通过能耗统计、能源审计、能效公示、用能定额和超定额加价等制度，促使国家机关办公建筑和大型公共建筑提高节能运行管理水平，为政府政策的制定和决策提供参考。
