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淺談天津某產業園能耗監測系統設計

時間： 2023-10-31 發布人：周靜思

摘要：對天津市某產業園2016年度的能耗進行了審計，分析了該產業園的年度能耗總量、能源結構、能耗費用構成、單位建筑面積和單位人員能耗指標，并對能源利用過程中存在的問題進行分析，提出了合理建議。審計結果表明，2016年該產業園建筑綜合能耗折標準煤54.60噸標準煤，耗電40.24萬kWh；耗醇基燃料量7.20t，耗水1.69萬m³。單位建筑面積綜合能耗11.19噸標準煤/(㎡·a)，單位人員能耗量0.38噸標準煤/(人.a)，人均水耗118.66m³/(人.a)，平均單位建筑面積電耗為91.07kWh/(㎡·a)。

關鍵詞：產業園；建筑能耗；數據分析

0.引言

能源緊缺和環境污染是當前世界各國面臨的重大問題，而建筑節能是我國能源政策的重要組成部分。我國建筑能耗所占比例已超過全國總能耗的1/4。建筑業已成為大能源消耗行業，其能耗已達到工業能耗的1.5倍。依據目前建筑能耗水平發展，到2020年，我國建筑能耗將達到10.89億噸標準煤，超過2000年的3倍，空調高峰負荷將相當于10個三峽電站滿負荷出力。在各類建筑中，辦公建筑等公共建筑是能耗大戶，以其不到4%的城鎮建筑總量，消耗著建筑能耗總量的22%，因此公共建筑節能是我國建筑節能的重要方面。作為開展建筑節能工作的基礎，掌握公共建筑的能耗現狀、特點，是十分必要的。進行建筑能耗調查統計，了解我國建筑能耗水平、建筑終端商品能耗結構、建筑用能模式，積累建筑能耗基礎數據，為國家能源結構調整，制定與檢驗相關能源政策，挖掘建筑節能潛力提供有力的數據支持，對國家建筑節能工作的推進有現實意義。以筆者在產業園建筑能源審計工作中的經驗為基礎，參考《公共建筑能源審計導則》等相關內容，系統總結建筑能源審計的完整工作流程，并根據審計結果，提出該產業園建筑的節能要點。

1.建筑概況

該產業園共有1座單體建筑，辦公樓建筑總面積4419㎡，總制冷面積4419㎡，總采暖面積3977㎡，審計建筑共一棟辦公樓。建筑結構類型為混凝土剪力墻及玻璃幕墻，玻璃種類為雙層普通玻璃，并且屋面及外墻有保溫處理，室內照明采用細管型熒光燈，室外照明采用普通熒光燈。

1.1用能種類

用能系統主要包括用電系統和用水系統，此外還消耗醇基燃料。主要用能系統情況如圖1所示。

圖1產業園主要用能系統示意圖

1.2能耗數據調查

該產業園消耗的能源種類有：電力、自來水、汽油、醇基燃料。其中電力主要用于單位照明系統、辦公設備、空調系統、生活用水泵及單位公共服務系統；自來水主要用于綠化、廚房和生活用水；醇基燃料主要用于廚房烹飪；汽油主要用于公車。且自2016年起停止使用公車。

1.2.1能耗結構

該產業園于2016年共耗電40.24萬kWh；耗水1.669萬m³；耗醇基燃料7.2t。根據表1中折算系數，綜合能耗折算為標準煤單位時為2108.44噸標準煤，具體能源消費結構如表2所示。2015年能耗源消費結構如表3所示。對各項能源占比進行直觀的分析如圖2、圖3所示。

表1折標系數表

該單位使用的液體醇基燃料熱值按5000kcal/kg計算，可得其當量熱值指標系數為5000÷7000≈0.7143。

表22016年能源消費結構

表3 2015年能源消費結構表

從表2、圖2可以看出，電力在消耗的各種能源中占比高，電力能耗占90.58%，是本次能源審計的要點，也是挖掘節能潛力的要點。醇基燃料能耗占9.42%。

（1）電力：本審計期該機構購入電力40.24萬kWh，凈消耗量40.24萬kWh，折算標準煤49.46噸標準煤，占能源消費總量的90.58%。2015年消耗電力實物量39.61萬kWh，當量折標煤48.68噸標準煤。2016年較2015年電耗量增加了1.61%。

（2）汽油：2015年消耗汽油實物量1.62萬L，折算標準煤17.44噸標準煤。

（3）醇基燃料：本審計期該單位消耗醇基燃料7.20t，折算標準煤5.14噸標準煤，占能源消費總量的9.42%。

1.2.2能源資源費用成本

產業園購入能源費用主要由電費、水費、汽油費和醇基燃料費等構成，2016年全部能源成本為45.07萬元。2016年和2015年購入能源費用如表4所示，各類能源資源費用占比如表4和圖3所示。

表4 產業園各類能源資源總費用及所占份額

圖3 2016年各類能源資源費用占比

從圖3中可以看出，審計期該產業園管委會電力費用為35.74萬元，占總能源成本的79.29%；其次是自來水費用，共花費8.26萬元，占能源總費用的18.32%。

（1）電力：本審計期該機構購入電力40.24萬kWh，凈消耗量40.24萬kWh，電力費用35.74萬元，占能源消費總量的79.29%。2015年消耗電力實物量39.61萬kWh，電力費用為36.55萬元，占能源總費用的65.81%。其中，審計期的電力費用相對2015年電力費用減少了2.21%。

（2）自來水：本審計期該單位購入自來水1.69萬m³，自來水費用8.26萬元，占能源消費總量的18.32%。2015年消耗自來水實物量1.08萬m³，自來水費用為5.30萬元，占能源總費用的13.86%。其中，審計期的自來水費用相對2015年費用上升了7.23%。

（3）汽油：2015年購入汽油1.62萬L，汽油費用為10.21萬元，占能源總費用的18.39%。

（4）醇基燃料：本審計期及2015年購入醇基燃料7.2t，醇基燃料費用為1.08萬元，占能源總費用的1.94%。綜上，由于產業園在審計期停用公車，減少了汽油的消耗，故審計期能源總費用較2015年而言下降了19。

1.2.3主要能耗指標計算

單位建筑面積綜合能耗計算如下：

單位建筑面積能源消耗指標=建筑總能耗/建筑面積。

單位建筑面積能耗總量指標=49.46噸標準煤÷4419㎡=11.19千克標準煤/(㎡·a)。

單位建筑面積電耗計算如下：

單位建筑面積電耗指標=建筑總耗電量/建筑面積。

單位建筑面積電耗指標=40.24萬kWh÷4419㎡=91.07kWh/(㎡·a)。

單位建筑面積水耗計算如下：

單位建筑面積水耗指標=建筑總耗水量/建筑面積。

單位建筑面積水耗指標=1.69萬m³÷4419㎡=3.81m³/(㎡·a)。

單位建筑面積供暖消耗指標=采暖總能耗/供熱面積

單位建筑面積采暖總量指標=22.82噸標準煤÷3977㎡=5.74千克標準煤/(㎡·a)

單位人員能耗計算如下：

單位人員能耗總量指標=年度能源消耗總量/用能人數。

單位人員能耗總量指標=54.60噸標準煤÷142人=0.38噸標準煤/(人·a)。

單位人員電耗計算如下：

單位人員電耗指標=電力消耗總量/用能人數。

單位人員電耗指標=40.24萬kWh÷142人=0.28萬kWh/(人·a)。

單位人員水耗計算如下：

單位人員水耗指標=自來水消耗總量/用能人數。

單位人員水耗指標=1.69萬m³÷142人=118.66m³/(人·a)。

2.安科瑞建筑能耗分析系統

2.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶端能源管理分析系統，在電能管理系統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照國家有關規定實施能源計算，分析現狀，查找問題，挖掘節能潛力，提出切實可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門報送能源計算報告。

2.2應用場所

適用于公共建筑、集團公司、工業園區、大型物業、學校、醫院、企業等不同行業的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。

2.3系統功能

2.3.1系統概況

平臺運行狀態，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。

2.3.2用能概況

對建筑、部門、區域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統計對比、總能耗同環比對比。

2.3.3用能統計

對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。

2.3.4復費率統計

復費率報表按日、月、年統計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統計分析。支持數據導出到EXCEL。

2.3.5同比分析

對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數據同比分析。

2.3.6能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑指定時段內各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。

2.3.7夜間能耗分析

夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在指定時段工作時間與非工作時間用能統計對比，支持導出報表。

2.3.8設備管理

設備管理包括，設備類型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。

2.3.9用戶報告

用戶報告針對選定的建筑自動統計各能源的月使用的同環比趨勢，并提供簡單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。

3.系統硬件配置

應用場景	型號	圖片	保護功能
建筑能耗管理系統	Acrel-5000web		采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。
智能網關	ANet-1E2S1		采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網絡接口，作為信息采集系統中采集終端與平臺系統間的橋梁，能夠根據不同的采集規約進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據采集匯總，并使用相應的規約轉發現場設備的數據給平臺系統。
高壓重要回路或低壓進線柜	APM810		具有全電量測量，電能統計，電能質量分析及網絡通訊等功能，主要用于對電網供電質量的綜合監控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設計，當客戶需要增加開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網通訊時，只需在背部插入對應模塊即可。
高壓重要回路或低壓進線柜	APM520		三相全電量測量，2-63次諧波，不平衡度，支持付費率，越限告警，SOE,4-20mA輸出。
低壓聯絡柜、出線柜	AEM96		三相多功能電能表，均集成三相電力參數測量及電能計量及考核管理，提供上24時、上31日以及上12月的電能數據統計。具有63次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關量輸入和繼電器輸出可實現“遙信”和“遙控”功能，并具備告警輸出，可廣泛應用于多種控制系統，SCADA系統和能源管理系統中。
動力柜	ACR120EL		測量所有的常用電力參數，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯網功能，非常適合于實時電力監控系統。
	DTSD1352		DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。
	AEW100		三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。

照明箱	DTSD1352	DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。
	DDSD1352	DDSD1352單相電子式電能表主要用于計量低壓網絡的單相有功電能，同時可測量電壓、電流、功率等電量，具有紅外通訊功能，并可選配RS485通訊功能，方便用戶進行用電監測、集抄和管理。可靈活安裝于配電箱內，實現對不同區域和不同負荷的分項電能計量，統計和分析。
	DDS1352	單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，正反向電能計量，紅外及RS485通訊，電流規格10（60）A，有功電能精度1級。無功精度2級，尺寸:1P
	ADW300/4G	計量低壓網絡的三相有功電能，具有RS485通訊和470MHz無線通訊功能，方便用戶進行用電監測、集抄和管理。可靈活安裝于配電箱內，實現對不同區域和不同負荷的分項電能計量，統計和分析。
	ARCm³00T-Z-4G	三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。
給水管道	水表	計量流經給水管道用水的體積總量，適用于單向水流，采用電子直讀技術，通過RS485總線直接輸出表盤數據。

結語

4.1該產業園能源利用過程存在的主要問題

（1）能源管理問題。

管理能力有待加強。在專業人員培訓、節能項目建設和改造等方面還有一些不足，未能做到統一、有效的聯動，沒有形成一個整體的節能管理系統。

缺乏先進合理的節能目標。雖制定了能源消耗定額管理制度，但沒有建立有效的能耗評價體系，沒有進行責任制考核。員工的節能意識尚需提升。節約意識并沒有深入人心，全體職工的節能意識還需加強。

（2）能源計量系統問題。

對公共機構外購的電、水加裝了總計量器具，但對空調系統、辦公用電（包括照明和插座）、綜合服務系統等主要用能系統的能源資源消耗量未進行分項計量，不符合《公共機構能源資源計量器具配備和管理要求》。能耗統計管理制度不完善，對能源購進、消費及流向等未進行準確的統計，不利于及時了解主要耗能設備和系統的能耗狀況和存在的問題。

（3）用能設備運行問題。

主要能源設備管理人員的技術水平有待提升。審計期間，空調機組冷凍水進出口溫差普遍1-2℃之間，水泵能耗較大，造成能源資源的浪費，說明空調機組運行維護技術人員的技術水平及能耗負責人的資格和能力有待提升。

4.2節能技改措施和建議

4.2.1管理節能

（1）應制定能源消費定額與考核辦法，通過節獎超罰使好的制度落到實處，提高能源管理水平。

（2）應對能源管理人員和運行人員進行定期培訓，提高業務素質和技能，并爭取做到能源管理人員和操作人員持證上崗。

（3）對能源購進、消費及流向等進行準確的統計，同時相關職能部門應進行定期的能耗分析

4.2.2行為節能

（1）加強節能宣傳，提高職工的節能意識。

（2）張貼節能標識。

4.2.3技術節能建議

（1）在滿足冬季采暖和夏季空調室內舒適度的情況下，運行人員應能夠根據氣候變化情況適當調低或調高熱泵的出水溫度，通過優化運行管理，提高機組的性能系數，降低電能消耗。

（2）逐步淘汰現有的普通日光燈，更換為更為節能的照明燈具，減少照明電耗。

（3）應完善主要用能設備和系統的計量，實現分區和分項計量。

參考文獻

[1]戎衛國，李永安，高挺進，等.不同空調熱源的一次能源效率分析與比較[J].暖通空調，2012，42（10）：77-80.

[2]韓曉沛，馬碩.天津某產業園能耗調研分析[J].

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版.

作者介紹：

范曼曼，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為建筑能耗系統的設計與應用，郵箱:2880157876@qq.com，手機：18702112018（微信同號），QQ:2880157876

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