能源管理系統(tǒng)能源管理系統(tǒng)設計方案目 錄1。能源管理系統(tǒng)介紹01.1能源管理系統(tǒng)概述01.2能源管理系統(tǒng)設計依據21。3項目簡介32。學校能源管理系統(tǒng)42。1能源管理系統(tǒng)軟件42.2能源管理系統(tǒng)硬件73。能源管理系統(tǒng)功能93.1能耗數據分類展現(xiàn)103.2KPI關鍵能耗分析113.3能耗對標分析和節(jié)能目標分析123.4電能消耗統(tǒng)計和分析143.5能源消耗和能源趨勢報告153.6能源報警和事件管理163。7歷史數據管理163。8報表管理163。9避免能耗異常173。10能源管理報告18能源管理系統(tǒng)一、 能源管理系統(tǒng)介紹1. 能源管理系統(tǒng)概述能源管理系統(tǒng)(EMS）是結合行業(yè)的長期發(fā)展需求,將學校的能源消耗如：電力、蒸汽、水、天然氣、熱水的使用過程數據進行監(jiān)測、記錄，并使能源使用可視化，通過對能源數據的分析、指導和規(guī)范學校的能源使用行為的系統(tǒng)。本方案旨在于為搭建 學校能源管理系統(tǒng)（EMS）提供系統(tǒng)解決方案。建立能源管理系統(tǒng)主要目的在于對能源計量和設施效率評價所要求的各項功能，同時提升能源管理的自動化程度，實現(xiàn)能源使用的可視化程度，提高能源使用效率和可靠性，實現(xiàn)對學校各種能源使用情況的長期監(jiān)測,為學校查找能耗弱點，為實施節(jié)能降耗的措施提供直觀科學的依據，為學校建立能源使用績效考核體系,促進學校能源管理水平的進一步提高及運營成本的進一步降低,使能源使用更加合理,控制浪費，達到節(jié)能減排，節(jié)能降耗，再創(chuàng)造效益的目的.建立能源管理系統(tǒng)，并通過對能源管理系統(tǒng)的有效使用，使 學校將在以下幾方面獲得極佳收益：建立能源管理和計量系統(tǒng)，實現(xiàn)能源成本核算功能掌控建筑能源消耗狀況，優(yōu)化能耗使用成本提供能源歷史數據分析,規(guī)劃有效節(jié)能措施通過監(jiān)測和管理,規(guī)劃能耗，持續(xù)有效降低能源成本通過有效通訊，持續(xù)監(jiān)測分路計量和分類計量能耗數據相關性分析，實現(xiàn)節(jié)能措施評估和考核系統(tǒng)能耗管理水平提升，減少使用者相關人力成本的支出大幅降低使用者對設備的維護費用友好現(xiàn)代化風格界面直接反饋能耗狀態(tài)，提高能耗可視化程度2. 能源管理系統(tǒng)設計依據LEED 2009 for New ConstructionASHRAE142002能源管理體系要求GB/T 233312009能源管理體系標準 ISO50001能源管理體系要求及使用指南（BS)EN 16001供熱計量技術規(guī)范JGJ 1732009公共建筑節(jié)能設計標準GB 50189-2005公共建筑節(jié)能監(jiān)測標準JGJ/T 1772009能源管理體系要求GB/T 233312009能源管理體系標準 ISO50001能源管理體系 要求及使用指南（BS）EN 16001綠色建筑評價技術細則（公共建筑）智能建筑設計標準GB50314-2006民用建筑電氣設計規(guī)范JGJ/T162008智能建筑工程質量驗收規(guī)范GB503392003信息技術互連國際標準(ISOIECl180195）采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范（GB 500192003）3. 項目簡介 青島美術學校位于開發(fā)區(qū)青島國際生態(tài)智慧城，柳花泊地塊.從地理位置來看，在珠宋路以西，淮河路以北，西側為規(guī)劃的柳花泊5號線，北側為規(guī)劃道路。據介紹，青島美術學校占地面積175334平方米，規(guī)劃總建筑面積約14萬平方米，其中一期工程建筑面積約11萬平方米，二期工程建筑面積約3萬平方米。擬新建校舍包括教學樓、科技樓、學校、藝術樓、美術館、學生宿舍、食堂、體育館、游泳館、地下停車場等。 結合學校關于能源計量和分析的目標和要求，施耐德在對學校能源管理需求和現(xiàn)狀做了初步調研的基礎上形成本方案。二、 學校能源管理系統(tǒng)1. 能源管理系統(tǒng)軟件根據 學?，F(xiàn)場狀況和需求，我們將采用施耐德能源管理專業(yè)軟件搭建能源管理系統(tǒng).主要功能有：· 采用工業(yè)標準的網絡技術進行自動數據采集和存儲，包括有線以及無線數據通訊。· 支持多用戶同時web瀏覽，無客戶端軟件要求，對不同用戶的不同安全等級和自定義的界面設置。· 實時監(jiān)控數據和狀態(tài)顯示,圖形化界面，歷史記錄和趨勢、事件記錄、電能質量分析、報警條件和通知。自定義的報表功能，手動或自動控制負荷，發(fā)電機，保護和其它配電設備.· 對于報表和歷史數據，可自由導出為通用的數據格式。· 其它符合ODBC,OPC 和PQDIF 標準的設備或系統(tǒng)安全的共享數據。· 針對復雜的數據處理和控制的要求可通過新系統(tǒng)模塊程序進行靈活可升級的設置滿足.· 可與Powerlogic系列設備和其它公司支持Modbus協(xié)議的設備兼容。能源管理軟件按照集中管理、分散布置的模式，分層分布的系統(tǒng)結構進行設計，自上而下應該分為集中呈現(xiàn)層,業(yè)務應用層、數據交換層和現(xiàn)場監(jiān)控層。1)集中呈現(xiàn)層：集中呈現(xiàn)層是能源管理系統(tǒng)的主要數據展現(xiàn)平臺.數據在能源管理平臺下完成數據的分析，通過本地服務器接口、WEB瀏覽客戶端或其它有權限的終端服務器，將數據呈現(xiàn)給不同級別權限的用戶并進行監(jiān)控.能源管理系統(tǒng)的可視界面應支持如下類型客戶端界面：Ø 普通客戶端：可內置于IE瀏覽器中的具備常規(guī)信息分析管理工具、圖表的客戶端，日常的分析和信息查詢工作均通過普通客戶端進行.Ø 組態(tài)客戶端：兼顧普通客戶端的功能，同時完成能源管理系統(tǒng)中典型的應用模型和系統(tǒng)的組態(tài)界面。Ø 系統(tǒng)管理員客戶端：系統(tǒng)管理人員使用的界面，可以通過其進行系統(tǒng)服務的管理、診斷、配置等工作。Ø 兼顧完成日常管理信息發(fā)布。2) 業(yè)務應用層：在業(yè)務應用在中,主要包含各項能源管理應用功能模塊，以及實現(xiàn)其功能的應用服務和存儲其應用信息的不同功能數據庫。其主要功能包括：Ø 各種系統(tǒng)應用模塊包括能耗監(jiān)控、電力監(jiān)控、能源分析、能源報告、能耗指標績效分析、能耗設備分析等.Ø 應用模塊和客戶端交互Web 服務，操作員終端和客戶端以及報表查詢客戶端在后臺的數據操作均可以通過標準的系統(tǒng)服務Web Service 進行。Ø 存儲應用模塊信息的數據庫，包含三個功能不同的數據庫：存儲應用模型的數據庫、存儲能源消耗記錄的數據庫、存儲用戶定制信息的數據庫。3）數據交換層：數據交換層作為能源管理系統(tǒng)的數據橋梁，完成數據傳輸的重任。在能源管理系統(tǒng)中，數據交換層兼顧現(xiàn)場和儀表之間的通訊，以及不同子系統(tǒng)之間的數據交換，將現(xiàn)場和能源管理系統(tǒng)計算機有機的聯(lián)系起來,完成現(xiàn)場數據采集和能源管理數據發(fā)布的功能。能源管理系統(tǒng)數據交換層負責所有數據采集、處理、通訊和計算功能.數據交換層的核心服務是整個系統(tǒng)的基石,其主要功能包括：Ø 能源計量裝置和設備的通訊接口Ø 能源數據采集與存儲Ø 能源數據處理與計算Ø 能源運行實時監(jiān)控，報警信息的發(fā)布Ø 能源信息以及管理功能的數據交換4)現(xiàn)場監(jiān)控層:能源管理系統(tǒng)中，需要采集的數據主要源自現(xiàn)場設備層。在現(xiàn)場數據層中，按照不同能源負載類型，將設置不同的現(xiàn)場儀表進行現(xiàn)場數據采集.現(xiàn)場監(jiān)控層設備由各個專業(yè)的智能儀表、傳感器及和IO設備組成，這些設備用來執(zhí)行操作需要的計量、控制、監(jiān)測、保護等功能。2. 能源管理系統(tǒng)硬件能源數據的采集是能源管理系統(tǒng)的基礎,能源管理系統(tǒng)的現(xiàn)場設備層主要目的是為了實現(xiàn)能源的分類計量和分項計量。分項計量主要是指按照能源的不同用途對其進行計量監(jiān)測,根據項目的實際情況，可分別對電能、冷量、熱量進行分項計量.測量裝置通過RS485通訊接口，以Modbus通訊協(xié)議，將測量的數據自動上傳給Modbus TCP/IP網關。網關通過TCP/IP網絡將數據上傳至中控室數據庫服務器。下圖是一個典型的供配電系統(tǒng)電能數據測量和采集系統(tǒng):能源管理網絡用以完成能耗監(jiān)測數據的傳輸，計量儀表的狀態(tài)監(jiān)測等.我們采用施耐德能源管理專用高性能的以太網關來實現(xiàn)能耗數據傳輸，應可使系統(tǒng)的各種監(jiān)控設備接入以太網，同時也適用于多種ModbusTCP/IP設備的通訊轉換，此外還具備如下功能:Ø 可以通過標準網絡瀏覽器訪問的HTML網頁,這些HTML網頁可用來顯示與該網關相連的設備所傳送的信息，并可以通過網絡瀏覽器設置網關的通訊連接。Ø 自動檢測新連接和已連接Modbus串口設備的上線狀態(tài),具備在線添加本設備功能,易于系統(tǒng)擴展.Ø 通過E-mail或FTP的方式向PC服務器傳輸數據。Ø 具備密碼保護和訪問權限設置功能，以保證系統(tǒng)訪問安全。Ø 可以通過網關對底層連接的表計進行維護和訪問.Ø 支持多個服務器同時訪問。Ø 每個網關至少可連接32個設備（智能電表、繼電保護單元、斷路器、保護繼電器、馬達控制器等)。Ø 支持在線更新硬件內核驅動。Ø 至少具有256M內存空間用來存儲采集到的底層設備數據。三、 能源管理系統(tǒng)功能在能源管理系統(tǒng)中，用戶可以定義不同的訪問權限，根據不同用戶的需求側面不同，他們看到的監(jiān)測信息,能源報告類型也不盡相同。這些都可以由用戶或者管理員自定義，反映在基于web的訪問頁面上。下面是能源管理系統(tǒng)功能介紹.1. 能耗數據分類展現(xiàn)在能源管理系統(tǒng)中,最直接簡單有效的數據分析方法是將負載按照不同類型，不同單位進行計量。在現(xiàn)場監(jiān)控層儀表進行分項計量需求進行配置以后,系統(tǒng)將現(xiàn)場儀表的數據進行采集、過濾、計算和統(tǒng)計，并將結果計入中心數據庫。能源管理系統(tǒng)的數據顯示和分析工具能提供最大的靈活性、可測性,并在減小故障風險時增加產出.用戶或系統(tǒng)管理員可以通過網頁瀏覽方式查看報表?？梢造`活設定報警條件（單條件或復合條件),包括價格水平，發(fā)電量、累計輸出電量和設備故障等。針對不同的引用，分類展現(xiàn)的能耗數據能夠通過Dashboard、人機實時界面、報表等多種方式進行展現(xiàn)，在能源管理中，既有成型的報表呈現(xiàn)方式，界面風格示例如下：按照Dashboard展現(xiàn)方式，分類型展現(xiàn)界面：2. KPI關鍵能耗分析在數據分析的基礎之上,能源管理系統(tǒng)能夠建立能耗的能效分級圖表,以及關鍵能耗參數KPI。KPI是直接反應使用者能效利用率的關鍵參數，通過KPI參數，能夠最直接有效地反應使用者的能源利用率。一般而言，在不同的行業(yè)中，關鍵能耗分析參數是不同的.比如在生產性企業(yè)，關鍵KPI指標是單位產能的能耗信息，在建筑領域,常見的KPI指標包括單位平米的能耗,人均能耗等。在能源管理能源管理系統(tǒng)中，還能根據不同類型的負載,提供不同的KPI對標表，完成不同負載的對標分析。典型的KPI能耗對標分析典型展現(xiàn)如下:3. 能耗對標分析和節(jié)能目標分析能源管理系統(tǒng)允許管理者對節(jié)能過程的實際情況進行跟蹤。在充分了解建筑各功能機構或關鍵耗能設備能耗的基礎上，設置節(jié)能目標,并跟蹤目前電耗水平與目標電耗水平：指標體系建立后，能源管理系統(tǒng)可以對這些指標進行實時計算，實時顯示，實時分析，實時比較。趨勢分析和橫向比較，可以尋找各個功能區(qū)域能源管理較薄弱的環(huán)節(jié)，從而尋找改進辦法?？v向比較中可以將某功能區(qū)域的實時能耗指標與其曾達到的最佳水平比較，找出差距,尋找改進辦法。節(jié)能目標跟蹤可以及時評估任務完成情況，及時調整。能源管理系統(tǒng)可以根據建筑往年的能耗歷史數據和與能耗有關的關鍵因素，例如：每年氣候變化、日照時間、占用率等，通過模型預測整個建筑的能耗，建立基準線，并與當年的能耗實際用能情況進行比較，及時發(fā)現(xiàn)建筑整體能耗可能存在的問題，采取有效措施加以避免。同時,在建立能源管理系統(tǒng)以后，使用者能夠建立節(jié)能目標后，系統(tǒng)支持實際節(jié)能量與節(jié)能目標進行比較，從而確認任務完成情況和實際節(jié)能效果。在完成目標分析的同時，系統(tǒng)也支持對KPI的目標分析,在記錄實時的KPI數據之后，系統(tǒng)將能夠將記錄所得的KPI數據進行與之前的設定目標進行比對，能夠有效發(fā)現(xiàn)管理疏漏和節(jié)能機會.典型的對標分析和節(jié)能目標分析常常通過曲線比較的方式展現(xiàn)，能夠直觀地比對出節(jié)能效果或者異常數據。典型示例如下：4. 電能消耗統(tǒng)計和分析能源管理系統(tǒng)能夠幫助使用者對不同能耗的設備制定相應的能耗基準，通過一段時間的觀測和比較，能夠發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中低能效的方面，并且采取相應措施加以升級或改進。在下圖的示例中,通過數據展示,系統(tǒng)能夠發(fā)現(xiàn)31日能耗大幅度增加的原因在于空調設備。使用者就能夠結合其他系統(tǒng)數據，如訪問人數、天氣因素、氣溫異常等條件，進一步關注能耗異常原因，從而發(fā)現(xiàn)節(jié)能機會，提高能源利用率。5. 能源消耗和能源趨勢報告 能源管理系統(tǒng)可以根據管理者的需求針對不同區(qū)域生成多種能源報告。同時，系統(tǒng)能夠給出能源消耗，并根據能源消耗，折算成實際的成本支出，并對不同時段的能源成本進行折算，這對決策者制定預算非常有幫助的。系統(tǒng)為用戶提供了綜合的電能和需量統(tǒng)計報表功能,包含不同饋線或者不同用戶的不同費率時段的用電量,可以進行日、月、季節(jié)、年的統(tǒng)計與記錄。在電力報表方面能夠匹配電力公司賬單結構進行峰谷平統(tǒng)計與記錄，并可以進行顯示、打印和查詢.6. 能源報警和事件管理系統(tǒng)可以設置在能源發(fā)生報警以后,如（電功率越限、租戶電表透支等)事件發(fā)生后,能源管理系統(tǒng)能夠通過信息語音提示,自動彈出報警畫面或觸發(fā)必要的操作，同時可以將報警信息通過email、手機短信或PDA（掌上電腦）等方式通知相關人員。7. 歷史數據管理系統(tǒng)基于數據庫完成歷史數據管理，所有實時采樣數據、順序事件記錄等均可保存到歷史數據庫。在監(jiān)控畫面中能夠自定義需要查詢的參數、查詢的時間段或選擇查詢最近更新的記錄數,顯示并繪制成曲線圖8. 報表管理可基于系統(tǒng)已有模板，或自定義新的模板生成報表?？梢允謩踊蚋鶕A設時間表定時生成，或通過事件觸發(fā)生成 .xml格式報表。報表能自動通過email或HTML格式進行發(fā)送或自動打印.系統(tǒng)可以根據管理者的需求針對不同區(qū)域生成多種能源報告。 9. 避免能耗異常相對于分時電價，高峰用電（太多的負荷在同一個時間段開啟)或者由于電能質量太差（功率因素太低）等因素造成的罰款,系統(tǒng)會對用電電壓、電流、功率、總負荷和功率因素實時監(jiān)測，并在將會出現(xiàn)能耗異常時發(fā)出報警.用這個工具我們可以跟蹤異常能耗并采取簡單直接的手段以實現(xiàn)節(jié)能:能耗異常：負荷在不需要的時候仍然開啟（如：不需要時的照明負荷），對負荷錯誤的自動控制設定（如：對暖風空調系統(tǒng)錯誤的溫度設定），相對于分時電價，錯誤的負荷調整:高峰用電造成的罰款(太多的負荷在同一個時間段開啟）, 在用電高峰期大負荷開啟（把不必要的負荷或者慣性負荷移至用電低谷時開啟）.下面是一個照明設備耗能異常的例子,通過能源管理顯示的能耗數據，使用者就能夠直接獲取異常能耗信息，從而進一部完善用能管理,實現(xiàn)管理節(jié)能.10. 能源管理報告系統(tǒng)提供各種豐富的管理報告支持，結合學校實際運行情況,通過能效分析為學校提供合理的后勤運行管理方案。除了傳統(tǒng)上的能源消耗數據報表及查詢外，系統(tǒng)提供基于時間的圖形化數據查詢報表,報告項目可以根據不同的介質進行。下圖顯示了典型的數據報告，此報告的內容將可以通過配置完成,用戶可以根據需要調整內容和位置。