PMCS system solution in intelligentpark

作者: 黃小鳳         公司：廈門(mén)ABB低壓電器設(shè)備有限公司    郵編：361006

中文摘要

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，城市信息化應(yīng)用水平不斷提升，智慧園區(qū)、智慧城市建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生。本文通過(guò)ABB PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)與智慧園區(qū)在能源系統(tǒng)應(yīng)用解決方案，提升園區(qū)及企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，引領(lǐng)信息技術(shù)應(yīng)用及綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞             建筑節(jié)能         能耗管理  智慧園區(qū)  能效服務(wù)能效改進(jìn)

Abstract:  The intelligent park, intelligent city came into being with thecontinuous development of information technology. In this article, through theapplication of the PMCS system in intelligent park to improve the park andenterprise’s sustainable development and information technology applicationsand comprehensive competitiveness.

Key Words ： Building energy efficiency    

Energyconsumption management   intelligent park   Energy efficiency platform

Efficiencyimprovement

1前言：

2010年，IBM正式提出了“智慧的城市”愿景，提出城市由關(guān)系到城市主要功能的不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境六個(gè)核心系統(tǒng)組成：組織（人）、業(yè)務(wù)/政務(wù)、交通、通訊、水和能源。而城市本身，則是由這些系統(tǒng)所組成的宏觀系統(tǒng)。智慧城市中的這些系統(tǒng)資源數(shù)據(jù)來(lái)自于城市中的各類(lèi)建筑群、各類(lèi)園區(qū)。而智慧園區(qū)是智慧城市中重要組成部分。智慧園區(qū)是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新型技術(shù)，對(duì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)各類(lèi)信息資源進(jìn)行整合，通過(guò)信息技術(shù)突出智慧、互聯(lián)和協(xié)同理念。充分降低園區(qū)和企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本，提高工作效率，加強(qiáng)園區(qū)的創(chuàng)新、服務(wù)和管理能力，為園區(qū)鑄就一套超強(qiáng)的軟實(shí)力。進(jìn)而有效提升園區(qū)及相關(guān)地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

ABB的PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)解決方案是園區(qū)能耗綜合管理，在能源使用這一環(huán)節(jié)與智慧園區(qū)、智慧城市的一個(gè)典型實(shí)踐結(jié)合應(yīng)用。通過(guò)搭建一套綜合監(jiān)測(cè)平臺(tái)，及時(shí)對(duì)園區(qū)的資源使用情況能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整合、展示，使整個(gè)園區(qū)對(duì)資源的使用情況一目了然。同時(shí)可向園區(qū)用戶(hù)公布這些數(shù)據(jù)信息，使他們對(duì)自己的耗能有更清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)園區(qū)、對(duì)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有更多的責(zé)任感。

2 園區(qū)能源使用現(xiàn)狀：

經(jīng)過(guò)對(duì)園區(qū)物業(yè)、運(yùn)維服務(wù)等部門(mén)的資料信息收集，發(fā)現(xiàn)園區(qū)用能消耗主要在于電能和水資源消耗兩部分。

1、        電能消耗：

1）園區(qū)住戶(hù)用電通過(guò)抄表系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，用電計(jì)費(fèi)為1元/度。園區(qū)計(jì)價(jià)電費(fèi)按峰谷計(jì)價(jià)收費(fèi)，日常園區(qū)工作時(shí)間8:00-12:00（尖峰時(shí)段，費(fèi)率為1.126730）下午12:00-18:00（平段時(shí)段，費(fèi)率為0.735500），18:00-22:00亦為高峰時(shí)段計(jì)價(jià)。實(shí)際電費(fèi)結(jié)算按平段時(shí)段結(jié)算電費(fèi)。

園區(qū)分時(shí)電價(jià)表

2）園區(qū)公攤用電無(wú)表計(jì)精確計(jì)量，通過(guò)物業(yè)計(jì)算并通過(guò)建筑面積公攤收費(fèi)，計(jì)費(fèi)為1元/度。針對(duì)其公共區(qū)域照明如地下車(chē)庫(kù)，走廊公共照明等均通過(guò)人工定時(shí)開(kāi)關(guān)。地下車(chē)庫(kù)現(xiàn)采用傳統(tǒng)白熾燈具，且安裝位置較不合理。建筑公共照明如走廊照明燈具采用節(jié)能燈具，但處于常開(kāi)狀態(tài)，人工定時(shí)開(kāi)關(guān)。園區(qū)建筑公攤用電通過(guò)物業(yè)人員手工抄表形式統(tǒng)計(jì)。

2、水資源消耗

對(duì)于水費(fèi)計(jì)量，園區(qū)生活用水均通過(guò)物業(yè)人員手工抄表方式記錄每月用水?dāng)?shù)據(jù)，根據(jù)建筑面積公攤計(jì)量租戶(hù)用水量。如：園區(qū)一個(gè)月用水量約為920m3。且園區(qū)用水按行政事業(yè)用水計(jì)量收費(fèi)，為4.5元/m3，園區(qū)住宅居民用水采用合表統(tǒng)計(jì)，費(fèi)用為3.1元/m3。

3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

建筑節(jié)能路線圖

3.1 建筑節(jié)能路線圖

如上圖所示，ABB提供的建筑節(jié)能解決方案包括能耗匯總診斷、能效數(shù)據(jù)分析、能效控制管理、建筑能效服務(wù)、節(jié)能技術(shù)應(yīng)用及能源供給策略等一系列綜合措施來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。

3.2智慧園區(qū)建筑節(jié)能典型方案

智慧園區(qū)建筑節(jié)能方案總體設(shè)計(jì)：配置一套能耗綜合管理系統(tǒng)并提供能效服務(wù)；針對(duì)關(guān)鍵耗能設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造；依據(jù)當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源、能源政策等實(shí)際情況，增加分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、光伏車(chē)棚、電動(dòng)汽車(chē)充電樁及微網(wǎng)系統(tǒng)，改善能源供給結(jié)構(gòu)。具體配置如下圖所示：

園區(qū)建筑節(jié)能方案配置圖

3.2.1、ABB PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)：

PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)用于對(duì)園區(qū)內(nèi)各樓宇建筑區(qū)的用水、用電的遠(yuǎn)程計(jì)量和進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)本系統(tǒng)建立能耗結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算和分析能耗水平，監(jiān)測(cè)各個(gè)用能環(huán)節(jié)的能耗使用情況，同時(shí)生成各種定制化能耗報(bào)表、能耗數(shù)據(jù)曲線，餅圖、柱狀圖等，為園區(qū)節(jié)能降耗提供直觀的科學(xué)依據(jù)，并通過(guò)Web發(fā)布給園區(qū)物業(yè)管理和運(yùn)營(yíng)人員，分享能源信息化帶來(lái)的成果，促進(jìn)園區(qū)物業(yè)管理水平的進(jìn)一步提高及運(yùn)營(yíng)成本的進(jìn)一步降低，使能源使用合理，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

能耗匯總診斷：

?  按照能效管理需求構(gòu)建各種能耗數(shù)據(jù)抄表系統(tǒng)連接至能耗數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)；

?  能耗數(shù)據(jù)通過(guò)區(qū)域、建筑群能源互聯(lián)網(wǎng)匯總至能耗管理平臺(tái)；

?  針對(duì)匯總能耗數(shù)據(jù)類(lèi)別、屬性、日期等要素進(jìn)行初步診斷；

能效數(shù)據(jù)分析：

?  分析各類(lèi)能源消耗情況（用水、用電）；

?  分析各耗能對(duì)象（如電梯、中央空調(diào)等）的耗能情況；

能效控制管理：

?  分類(lèi)能源消耗預(yù)警與控制預(yù)案；

?  關(guān)鍵耗能對(duì)象預(yù)警和控制預(yù)案，控制方案實(shí)施與評(píng)價(jià)；

?  客戶(hù)價(jià)值能源控制目標(biāo)管理與控制預(yù)案，控制方案實(shí)施與評(píng)價(jià)，后續(xù)措施等；

?  成本分析，收費(fèi)管理等財(cái)務(wù)應(yīng)用模塊；

3.2.2能效服務(wù)平臺(tái)

針對(duì)園區(qū)節(jié)能降耗咨詢(xún)服務(wù)，ABB提供遠(yuǎn)程云能效綜合服務(wù)。在能源管理系統(tǒng)上線2年內(nèi)，為園區(qū)提供每個(gè)季度一次的能效分析報(bào)告；另外提供能效服務(wù)專(zhuān)業(yè)人員，2年內(nèi)，每季度1次前往園區(qū)現(xiàn)場(chǎng)溝通能耗情況，提供能效改進(jìn)方案，根據(jù)園區(qū)用戶(hù)的要求制定下一步能效改進(jìn)實(shí)施計(jì)劃。

3.2.3照明系統(tǒng)節(jié)能改造

通過(guò)對(duì)園區(qū)照明系統(tǒng)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)：園區(qū)地下車(chē)庫(kù)內(nèi)采用白熾燈，園區(qū)建筑內(nèi)公共區(qū)域部分照明開(kāi)關(guān)白天均為常亮開(kāi)啟，通過(guò)手動(dòng)控制。所以，照明系統(tǒng)節(jié)能改造主要從照明燈具和照明系統(tǒng)運(yùn)行管理方式入手。

首先將地下車(chē)庫(kù)的白熾燈具替換為節(jié)能LED燈。在燈具改造同時(shí)考慮照明系統(tǒng)運(yùn)行管理方式的提升，如采用ABB智能照明控制系統(tǒng)。通過(guò)智能調(diào)光，實(shí)現(xiàn)自然光源與人工光源結(jié)合；通過(guò)時(shí)鐘控制器、智能開(kāi)關(guān)及位移感應(yīng)控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)園區(qū)地下車(chē)庫(kù)及建筑內(nèi)戶(hù)內(nèi)公共區(qū)域按需照明。制訂照明控制預(yù)案，園區(qū)公共區(qū)域照明根據(jù)實(shí)際需要分為全部開(kāi)啟，2/3燈具開(kāi)啟，1/3燈具開(kāi)啟、分區(qū)開(kāi)啟，全部關(guān)閉，夜間、上午、下午、傍晚、深夜、節(jié)假日、特殊要求等照明模式。照明預(yù)案可以自動(dòng)運(yùn)行也可手動(dòng)控制。

3.2.4 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)

園區(qū)內(nèi)通過(guò)對(duì)園區(qū)屋面屋頂利用建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏陣列產(chǎn)生的綠色清潔能源直流電直接接入為每個(gè)光伏方陣配備的高效率的組串逆變器，逆變器將直流電轉(zhuǎn)成三相380V的穩(wěn)定交流電，與電網(wǎng)并網(wǎng)，最終向負(fù)載供電。

光伏系統(tǒng)組成：

  園區(qū)內(nèi)多棟建筑屋頂可利用面積近1萬(wàn)平米，在建筑屋頂鋪設(shè)太陽(yáng)能板，這些太陽(yáng)能板給不僅提供綠色清潔能源，還可以實(shí)現(xiàn)大廈的自我調(diào)溫功能。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，鋪設(shè)了太陽(yáng)能板的屋頂，頂樓夏日平均氣溫比未鋪設(shè)的降低了7°C —8°C，可以大大地降低空調(diào)能耗。

3.2.5 儲(chǔ)能系統(tǒng)

項(xiàng)目配置一套通過(guò)ABB提供的EssProTM儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)峰谷電價(jià)差帶來(lái)的利益來(lái)降低園區(qū)實(shí)際運(yùn)行維護(hù)成本。

   ABB提供的EssProTM儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過(guò)功率變流器、控制系統(tǒng)、保護(hù)裝置及開(kāi)關(guān)設(shè)備及電池的集成解決方案為用戶(hù)隨時(shí)隨地提供電能。儲(chǔ)能系統(tǒng)能快速應(yīng)對(duì)能源供需瞬時(shí)變化，滿(mǎn)足從幾百千瓦到幾十兆瓦的功率需求，并能夠并入中壓和高壓電網(wǎng)，通過(guò)一系列應(yīng)用幫助維持電網(wǎng)穩(wěn)定，確?？煽?、優(yōu)質(zhì)的電能供應(yīng)。

3.2.6 光伏汽車(chē)棚

光伏汽車(chē)棚是將光伏發(fā)電與車(chē)棚相結(jié)合的系統(tǒng)，具有吸熱性好，安裝便捷，成本低廉等特點(diǎn)，光伏車(chē)棚不僅具備遮風(fēng)擋雨等基本功能，還可以提供源源不斷的綠色電力。考慮光伏發(fā)電特殊需要，選擇在陽(yáng)光照射無(wú)遮擋地區(qū)戶(hù)外停車(chē)場(chǎng)選擇12個(gè)車(chē)位安裝光伏停車(chē)棚，為園區(qū)增添一道又道美麗的低碳風(fēng)景線。

3.2.7 電動(dòng)汽車(chē)充電樁

作為新能源戰(zhàn)略和智能電網(wǎng)的重要組成部分和“十二五”的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，電動(dòng)汽車(chē)將逐漸成為中國(guó)汽車(chē)工業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。作為電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán)，充電站的建設(shè)是電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵如今，電動(dòng)汽車(chē)充電樁已經(jīng)成為充/換電站作為發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)所必須的重要配套基礎(chǔ)設(shè)施，具有非常重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此我們針對(duì)園區(qū)提供4臺(tái)ABB直流快速充電樁。

左圖為ABB的Terra53z電動(dòng)汽車(chē)充電樁。Terra 53 Z是一款符合中國(guó)直流快速充電的產(chǎn)品，最大充電輸出可以達(dá)到50kW，可以滿(mǎn)足路途中快速充電的需要，是加油站和繁華市區(qū)、大型園區(qū)的理想之選。   

Terra 53z 電動(dòng)汽車(chē)充電樁

3.2.8 微網(wǎng)系統(tǒng) 

ABB微網(wǎng)系統(tǒng)屬于分布式微網(wǎng)系統(tǒng)。每個(gè)用能及供能端配置一臺(tái)M+微網(wǎng)單元，各微網(wǎng)單元通過(guò)光纖環(huán)網(wǎng)連接，微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制根據(jù)具體客戶(hù)定制計(jì)算模型來(lái)運(yùn)行。通過(guò)微電網(wǎng)可以和現(xiàn)有電力系統(tǒng)結(jié)合形成一個(gè)高效靈活的新系統(tǒng)，對(duì)園區(qū)用電負(fù)荷實(shí)現(xiàn)多種能源形式的高可靠供給，是實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式配電網(wǎng)的一種有效方式。

ABB 提供的針對(duì)園區(qū)M+微網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：

ABB M+微網(wǎng)系統(tǒng)

1、基本要素：

負(fù)荷：分布式太陽(yáng)能（發(fā)電）、儲(chǔ)能、能源網(wǎng)

供能/發(fā)電側(cè)：柴油發(fā)電機(jī)、分布式太陽(yáng)能、光伏車(chē)棚等；

控制裝置及系統(tǒng)：系統(tǒng)控制&保護(hù)裝置、系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行&監(jiān)測(cè)&維護(hù)裝置，并離網(wǎng)控制裝置

2、控制模式：

分布式能源系統(tǒng)作為獨(dú)立供電體系并網(wǎng)

光伏系統(tǒng)為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，能夠同時(shí)并網(wǎng)

儲(chǔ)能系統(tǒng)按需并網(wǎng)

分布式光伏發(fā)電與電動(dòng)汽車(chē)充電樁一體化車(chē)棚并網(wǎng)

4 ABBPMCS能耗綜合管理系統(tǒng)功能介紹

PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)采用B/S構(gòu)架設(shè)計(jì)，從管理分析角度出發(fā)，使用圖形化的界面，將枯燥的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形圖表，提高易用性，從而幫助用戶(hù)合理規(guī)劃和利用能源，降低能源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。

PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)采用模塊化的功能結(jié)構(gòu)，其基本功能模塊包括：樓宇統(tǒng)計(jì)、組織能耗、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)警中心、報(bào)表管理、系統(tǒng)管理、Web發(fā)布等功能；高級(jí)功能模塊包括設(shè)備能效、能源績(jī)效、成本分析、設(shè)備管理、收費(fèi)管理、數(shù)據(jù)上傳功能模塊。

1）樓宇統(tǒng)計(jì)：對(duì)建筑樓宇進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)分析。包括建筑導(dǎo)航、能耗總覽、分項(xiàng)價(jià)值樹(shù)、分類(lèi)分項(xiàng)、同類(lèi)對(duì)比、分時(shí)計(jì)量6個(gè)頁(yè)面。

2）組織能耗：對(duì)組織機(jī)構(gòu)進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)分析。包括能耗總覽、組織價(jià)值樹(shù)、分類(lèi)分項(xiàng)、同類(lèi)對(duì)比和分項(xiàng)價(jià)值樹(shù)等。

3）統(tǒng)計(jì)分析：包括自有分析和測(cè)點(diǎn)能耗。測(cè)點(diǎn)能耗是對(duì)測(cè)點(diǎn)（儀表）統(tǒng)計(jì)分析，包括基本信息、實(shí)時(shí)讀數(shù)、能耗曲線。

4）報(bào)警中心：對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的報(bào)警統(tǒng)計(jì)分析。包括實(shí)時(shí)報(bào)警、歷史報(bào)警、統(tǒng)計(jì)。

5）報(bào)表管理：提供客戶(hù)常用報(bào)表，具有打印、導(dǎo)入、導(dǎo)出等功能，目前有能耗量報(bào)表、能耗金額報(bào)表、能耗費(fèi)用報(bào)表。

6）系統(tǒng)管理：在系統(tǒng)管理功能中可以對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的信息進(jìn)行配置，例如項(xiàng)目的區(qū)域劃分、組織構(gòu)架、設(shè)備類(lèi)型、用能單價(jià)、考核周期、用戶(hù)權(quán)限管理、使用日志、能源采集點(diǎn)的增刪改查等

7）Web發(fā)布：系統(tǒng)采用B/S構(gòu)架，系統(tǒng)的所有界面及操做都可以通過(guò)瀏覽器來(lái)進(jìn)行。系統(tǒng)的服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合處理及存儲(chǔ)，并將其通過(guò)網(wǎng)站的方式發(fā)布到Web網(wǎng)絡(luò)中，用戶(hù)可以在網(wǎng)絡(luò)的任何一個(gè)位置，任意一臺(tái)電腦通過(guò)網(wǎng)站訪問(wèn)系統(tǒng)，進(jìn)行各項(xiàng)操作。

能源績(jī)效功能模塊界面圖

設(shè)備管理功能模塊界面圖

   高級(jí)功能模塊中我們針對(duì)園區(qū)增加了能源績(jī)效、設(shè)備管理及數(shù)據(jù)上傳等功能模塊，針對(duì)園區(qū)建筑群及園區(qū)租戶(hù)的能耗統(tǒng)計(jì)分析及績(jī)效考核狀況，對(duì)園區(qū)高層建筑中中央空調(diào)設(shè)備的能效和能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。同時(shí)通過(guò)能耗數(shù)據(jù)的上傳，完成與政府相關(guān)平臺(tái)的數(shù)據(jù)對(duì)接。能源績(jī)效及設(shè)備管理功能界面如上圖所示。

5 ABB能效服務(wù)平臺(tái)

通過(guò)ABB能效平臺(tái)為目標(biāo)用戶(hù)提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理、分析，診斷等相關(guān)能效服務(wù)。

能效服務(wù)系統(tǒng)圖

  ABB能效平臺(tái)掌握建筑用戶(hù)整體用能情況，包括對(duì)水、電、煤、氣、油、冷（熱）量等多種能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析、診斷。如上圖能效服務(wù)系統(tǒng)圖所示。

能效服務(wù)平臺(tái)服務(wù)類(lèi)別表

如表中所示，能效服務(wù)按服務(wù)類(lèi)型不同可分為標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)、進(jìn)階服務(wù)、延伸服務(wù)和服務(wù)熱線。標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)提供數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、分析和能效報(bào)告服務(wù)；進(jìn)階服務(wù)為用戶(hù)定期舉行能效會(huì)診、提供能效改進(jìn)方案、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)托管等；延伸服務(wù)包括組織專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)、邀請(qǐng)用戶(hù)參加節(jié)能行業(yè)會(huì)議、定期為用戶(hù)提供能效管理培訓(xùn)，并協(xié)調(diào)碳排放交易服務(wù)。服務(wù)熱線為用戶(hù)開(kāi)展能效咨詢(xún)服務(wù)。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)在園區(qū)能源消耗系統(tǒng)的方案應(yīng)用，提高園區(qū)的能源管理水平及工作效率，改善原有傳統(tǒng)園區(qū)物業(yè)管理能源消耗的方式，提高對(duì)能源的使用效率，節(jié)能降耗，同時(shí)，減少園區(qū)企業(yè)經(jīng)營(yíng)負(fù)擔(dān)，幫助企業(yè)加速發(fā)展。