浅析节约型高校建筑物电能能耗

程瑜

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：根据高校建筑物电能采集点获取的数据，利用电能能耗监测平台对其进行分项、组合及分析，建立相对准确的参考模型，并设定合理的评价指标，以实现对高校建筑电能能耗评估，为制定出节能方案提供可靠依据。

关键词：高校建筑；能耗监测；物联网；能耗监测管理系统

0引言

我国能源消耗主要来自工业、交通和建筑，其中建筑行业的蓬勃发展一方面带动了国民经济的快速增长，但同时建筑能耗呈现出急剧上升的趋势。据统计我国现有建筑物能耗占全国总能耗的25%左右，其中建筑物消耗的电能约占电力总消耗的六分之一，因此做好建筑物电能能耗分析与研究，提高节能能效水平，将有效缓解我国电力能源供应的紧张局面。

1高校建筑物电能能耗指标的建立及分析

高校是社会构成的一个重要组成部分同时也是社会资源能源消费大户。开展校园建筑能耗节能研究.将对我国建设节约型社会具有重要的示范意义和深远的教育意义。本文以吉林建筑大学为研究对象。通过分析和研究我校建筑物电能能耗的特点为提出合理化节能方案提供有效依据，从而实现建设节约型高校的目标。

电能能耗数据的计量。随着我校办学规模的大，截止目前共有在校生约16万人，各类建筑物以及相关设备等配套设施不断增加，校园建筑能耗出现了大幅度增长，我校园建筑明细如表2-1所示：

利用我校各个建筑内部数据点位的采集器获取相关数据.对学校建筑物的能耗数据进行分类、分项准确计量，并加以统计分析，其中电能能耗占建筑能耗的比重大。

电能消耗的方式多、分类计量过程复杂。其中影响电能能耗大的是建筑内部电路系统的复杂度、终端电器设备数量、规模及使用时间。因此，做好建筑物电能能耗采集，是建筑物电能能效评估和节能优化首要环节。如图2-1所示为我校建筑物电能能耗数据采集示意图：

图2-1吉林建筑大学建筑物电能能耗数据采集示意图

2.电能能耗指标的建立。依据校园建筑电能能耗数据对各个建筑进行对比评价，评价指标分为两种：单位建筑面积和人均电能能耗。

单位建筑面积用电指标。

单位建筑面积耗电量是建筑用电总量除以建筑面积得到的平均值即：单位建筑面积耗电量建筑用电总量/建筑总面积。

（2）人均耗电量指标。对于人员流动性比较小的建筑，在采用单位建筑面积用电量为依据作为评价指标的同时.也可以用人数作为评价依据。人均耗电量是建筑用电总量除以使用人数得到的平均值，即人均耗电量-建筑用电总量/用电人数。

设定建筑电能能耗指标既可以通过计算得到各种指标后，经过对比让使用者充分了解建筑物的用电水平，也可以将其中部分指标为能效评估提供数据支持。

3.电能能耗数据的分析。高校建筑电能能耗主要可分为四项：照明插座用电、动力用电、空调用电和特殊用电。电能能耗数据采集应严格遵循分类分项的计量规则。其中照明插座包括室内照明、室外照明、公共照明、用电设备插座和公共显示屏用电：动力包括水泵热力泵、电梯、通风设备用电：空调包括制冷和采暖设备用电;特殊用电包括食堂餐厅的用电。

对电能能耗数据的分析主要包括对能耗分类分项的统计计算，搭建电能能耗分项计量监测模型。多元线性回归是统计分析中的重要方法，按时间利用学校能耗监测亚台的数据采集功能获得建筑电能能耗数据，证明筛选的能耗影响因素和电能能耗之间存在线性关系，建立多元线性回归的预测模型，用来模拟和预测建筑电能能耗水平。模型函数形式为：

，其中EUI设为建筑物的月耗电量，x均为自变量，

的系数，x1为室内外温度差，x2为平均照明用电时长，x3为人均照明用度，x4为每月平均使用人数，x5为其它设备使用功率，误差用

表示。

为了达到节能的目的，找到多元线性回归模型中找出对电能能耗影响较大的因素，例如对高校办公楼进行模拟数据分析，x代表室内外温度差，若系数

的数值明显大于其他系数则表明为了维持室温空调系统所耗费的电能，占该办公楼电力能耗的比重大，是关键的节能影响因素。

2高校建筑物电能能耗监测系统的改进方案

为了保证系统的稳定性和准确性，我校电能能耗监测系统应具备以下特点：

系统要具备很高的可靠性，数据采集器需要有存储功能。

系统需要能够保证稳定传输速度，避免传输阻塞以以应对大量数据传输。

数据采集点设置要合理，避免采集点与局域网距离的问题，导致因网终故障造成系统不能正常获取数据。

在上述需求之下，如何保证电能能耗监测系统正常有效运行，为后续节能工作提供更准确的依据，显得尤为重要。近年来无线传输技术发展非常成熟，各种智能感知设备广泛应用在冬个领域。改变传统的电能能耗采集方式。改变以往的复杂布线利用智能采集终端。使数据采集器与监测系统采用无线连接。可以使电能能耗监测系统可靠性更高、实用性更强、可扩展性更好目前方案正在论证中，其中保证电能能耗数据采集器与传感器的可靠传输、尤其是网关的功能方面还要完善，从而才能实现能耗数据从无线网络到互联网的转换传输。

3安科瑞建筑能耗分析系统

3.1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。

3.2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。

3.3系统功能

3.3.1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。

3.3.2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。

3.3.3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。

3.3.4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。

3.3.5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。

3.3.6能源流向图

能源流向图展示单栋建筑选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。

3.3.7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选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。

3.3.8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。

3.3.9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。

4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。

5结束语

利用高等院校的科研优势，应用电能能耗监测平台对能耗数据进行分项、组合并加以分析，建立参考模型来反应电能能耗情况.利用合理的评价指标实现对高校建筑电能能耗评估，为制定出节能方案提供有力依据，为建设节约型校园提供了有力支撑。未来节约型校园的不建设发展中，对于各类校园建筑物用电分析还应细化，用电数据的采集分项还需更加细致。根据校园建筑电能能耗特点有针对性地建立更加详细的分类模型。提高分析效率。

参考文献

[1]郑琦.节约型高校建筑物电能能耗的分析与研究[J].技术探讨与推广，2019(30)：84.

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

审核编辑 黄宇