PMCS能耗綜合管理系統于智慧園區的應用解決方案

黃小鳳(廈門ABB低壓電器設備有限公司，廈門 361006)

PMCS能耗綜合管理系統于智慧園區的應用解決方案

黃小鳳
(廈門ABB低壓電器設備有限公司，廈門 361006)

隨著信息技術的不斷發展，城市信息化應用水平不斷提升，智慧園區和智慧城市建設應運而生。現通過ABB PMCS能耗綜合管理系統與智慧園區在能源系統的應用解決方案，提升園區及企業可持續發展，引領信息技術應用及綜合競爭力。

建筑節能 能耗管理 智慧園區 能效服務 能效改進

0 引言

2010年，IBM正式提出了“智慧的城市”愿景，提出城市由關系到城市主要功能的網絡、基礎設施和環境等6個核心系統(組織(人)、業務/政務、交通、通訊、水和能源)組成，而城市本身則是由這些系統所組成的宏觀系統。智慧城市中的這些系統資源數據來自于城市中的各類建筑群與園區，而智慧園區是智慧城市中的重要組成部分，其通過物聯網、云計算、大數據等新型技術，可對產業園區各類信息資源進行整合，通過信息技術突出智慧、互聯和協同的理念，充分降低園區和企業運營成本，提高工作效率，加強園區的創新、服務和管理能力，為園區鑄就一套超強的軟實力，進而有效提升園區及相關地區的產業結構，推動區域經濟的發展。

ABB的PMCS 能耗綜合管理系統解決方案是園區能耗綜合管理在能源使用這一環節與智慧園區、智慧城市的一個典型實踐結合應用。通過搭建一套綜合監測平臺，及時對園區的能耗數據進行分析、整合、展示，使園區管理者對資源的使用情況一目了然；同時這些數據信息可向園區用戶公布，使其對自己的耗能情況有更清晰的認識，對園區、企業的可持續發展有更多的責任感。

1 園區能源使用現狀

經過對園區物業、運維服務等部門的資料信息收集，發現園區能耗主要包括電能和水資源兩部分。

1.1電能消耗

1)園區住戶用電通過抄表系統采集數據，用電計費為1元/(kW·h)。園區計價電費按峰谷計價收費，園區日常工作時間8:00～12:00(尖峰時段，費率為1.126730)，12:00～18:00(平段時段，費率為0.735500)，18:00～22:00 則按高峰時段計價。實際電費結算按平時段結算電費。

2)園區公攤用電無表計精確計量，通過物業計算并通過建筑面積公攤收費，計費為1元/ (kW·h)。其公共區域照明(如地下車庫、走廊公共照明等)均通過人工定時開、關。地下車庫現采用傳統白熾燈具，且安裝位置較不合理；建筑公共照明(如走廊照明燈具)雖采用節能燈具，但處于常開狀態，需人工定時開、關，園區建筑公攤用電通過物業人員手工抄表形式統計。上述用電方式均產生了大量的能源浪費。

1.2水資源消耗

園區生活用水均通過物業人員手工抄表方式記錄每月用水數據，根據建筑面積公攤計量租戶用水量。 如：園區一個月用水量約為920m3，且園區用水按行政事業用水計量收費，為4.5元/m3；園區住宅居民用水采用合表統計，費用為3.1元/m3。

2 系統整體設計

ABB提供的建筑節能解決方案通過能耗匯總診斷、能效數據分析、能效控制管理、建筑能效服務、節能技術應用及能源供給策略等一系列綜合措施來實現建筑節能。

2.1智慧園區建筑節能典型方案

智慧園區建筑節能方案總體設計為：配置一套能耗綜合管理系統并提供能效服務；針對關鍵耗能設備進行節能改造；依據當地太陽能資源、能源政策等實際情況，增加分布式光伏發電系統、儲能系統、光伏車棚、電動汽車充電樁及微網系統，改善能源供給結構。具體配置如圖1所示。

園1 區建筑節能方案配置圖

2.1.1 ABB PMCS能耗綜合管理系統

PMCS能耗綜合管理系統用于對園區內各樓宇建筑區的用水、用電的遠程計量和實時監控，通過建立能耗結構模型，計算和分析能耗水平，監測各個用能環節的能耗使用情況，同時生成各種定制化能耗報表、能耗數據曲線及餅圖、柱狀圖等，為園區節能降耗提供直觀的科學依據，并通過Web發布給園區物業管理和運營人員，促進園區物業管理水平的進一步提高及運營成本的進一步降低，達到節能降耗的目的。

能耗匯總診斷：按照能效管理需求構建各種能耗數據抄表系統連接至能耗數據網關；能耗數據通過區域、建筑群能源互聯網匯總至能耗管理平臺；針對匯總能耗數據類別、屬性、日期等要素進行初步診斷。

能效數據分析：分析各類能源消耗情況(用水、用電)；分析各耗能對象(如電梯、中央空調等)的耗能情況。

能效控制管理：分類能源消耗預警與控制預案；關鍵耗能對象預警和控制預案，控制方案實施與評價；客戶價值能源控制目標管理與控制預案，控制方案實施與評價，后續措施等；成本分析，收費管理等財務應用模塊。

2.1.2 能效服務平臺

針對園區節能降耗咨詢服務，ABB提供遠程云能效綜合服務。在能源管理系統上線2年內每季度為園區提供一次能效分析報告，并提供服務專業人員；每季度前往1次園區現場進行能耗情況溝通，提供能效改進方案，以根據園區用戶的要求制定下一步能效改進實施計劃。

2.1.3 照明系統節能改造

通過對園區照明系統的調查，發現園區地下車庫內采用白熾燈，建筑內公共區域部分照明開關白天常開且手動控制。所以，照明系統節能改造主要從照明燈具和照明系統運行管理方式入手。

首先將地下車庫的白熾燈具替換為節能LED燈，另外，在進行燈具改造的同時考慮提升照明系統運行管理方式，如采用ABB智能照明控制系統，通過智能調光實現自然光源與人工光源結合；通過時鐘控制器、智能開關及位移感應控制來實現園區地下車庫及建筑內戶內公共區域按需照明。其次，制定照明控制預案，將園區公共區域照明根據實際需要分為全部開啟，2/3燈具開啟，1/3燈具開啟，分區開啟，全部關閉，夜間、上午、下午、傍晚、深夜、節假日、特殊要求等照明模式；照明預案可以自動運行也可手動控制。

2.1.4 分布式光伏發電系統

對園區屋面、屋頂進行利用，建設分布式光伏發電系統，光伏陣列產生的綠色清潔能源直流電直接接入為每個光伏方陣配備的高效率組串逆變器，逆變器將直流電轉成三相380V的穩定交流電，與電網并網，最終向負載供電。光伏系統組成見圖2。

圖2 光伏系統組成

園區內多棟建筑屋頂可利用面積近10 000m2，在建筑屋頂鋪設太陽能板，這些太陽能板不僅能提供綠色清潔能源，還可以實現大廈的自我調溫功能。根據經驗，鋪設了太陽能板屋頂，頂樓夏日平均氣溫比未鋪設時降低了7～8℃，大大降低了空調能耗。

2.1.5 儲能系統

項目配置一套ABB提供的EssProTM儲能系統，以峰谷電價差帶來的利益降低園區實際運行維護成本。

ABB提供的EssProTM儲能系統通過功率變流器、控制系統、保護裝置、開關設備及電池的集成解決方案為用戶隨時隨地提供電能。儲能系統能快速應對能源供需瞬時變化，滿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，通過一系列應用幫助維持電網穩定，確保可靠、優質的電能供應。

2.1.6 光伏汽車棚

光伏汽車棚是將光伏發電與車棚相結合的系統，具有吸熱性好、安裝便捷、成本低廉等特點， 不僅具備遮風擋雨等基本功能，還可以提供源源不斷的綠色電力。考慮光伏發電特殊需要，在陽光照射無遮擋地區的戶外停車場選擇12個車位安裝光伏停車棚，為園區增添一道美麗的低碳風景線。

2.1.7 電動汽車充電樁

作為新能源戰略、智能電網的重要組成部分以及“十二五”的戰略性新興產業之一，電動汽車將逐漸成為中國汽車工業和能源產業發展的重點。作為電動汽車產業的重要一環，充電站的建設是電動汽車大規模發展的關鍵。如今，電動汽車充電樁已經成為發展電動汽車所必需的重要配套基礎設施，具有非常重要的社會效益和經濟效益。因此ABB為園區提供了4臺直流快速充電樁(見圖3)。

圖3 Terra 53z 電動汽車充電樁

圖3為ABB的Terra53z 電動汽車充電樁，這是一款符合中國直流快速充電的產品，最大充電輸出可以達到50kW，可以滿足路途中快速充電的需要，是加油站和繁華市區、大型園區的理想之選。

2.1.8 微網系統

ABB微網系統屬于分布式微網系統。每個用能及供能端配置一臺M+微網單元，各微網單元通過光纖環網連接，微網系統運行機制根據具體客戶定制的計算模型來定。通過微電網可以和現有電力系統結合形成一個高效靈活的新系統，實現對園區用電負荷的多能源、高可靠供給，是實現主動式配電網的一種有效方式。ABB 提供的針對園區M+微網系統的結構圖如圖4所示。

圖4 ABB M+微網系統

1)基本要素

負荷：分布式太陽能(發電)、儲能、能源網。

供能/發電側：柴油發電機、分布式太陽能、光伏車棚等。

控制裝置及系統：系統控制&保護裝置、系統優化運行&監測&維護裝置，并離網控制裝置。

2)控制模式

分布式能源系統作為獨立供電體系并網；光伏系統為儲能系統充電，能夠同時并網；儲能系統按需并網；分布式光伏發電與電動汽車充電樁一體化車棚并網。

3 ABB PMCS能耗綜合管理系統功能介紹

PMCS能耗綜合管理系統采用B/S構架設計，從管理分析角度出發，使用圖形化的界面，將枯燥的數據轉換為圖形圖表，提高易用性，從而幫助用戶合理規劃和利用能源，降低能源消耗，提高經濟效益。

PMCS能耗綜合管理系統采用模塊化的功能結構，其基本功能模塊包括：樓宇統計、組織能耗、統計分析、報警中心、報表管理、系統管理、Web發布等；高級功能模塊包括設備能效、能源績效、成本分析、設備管理、收費管理、數據上傳等。

1)樓宇統計：對建筑樓宇進行能耗統計分析。包括建筑導航、能耗總覽、分項價值樹、分類分項、同類對比、分時計量6項。

2)組織能耗：對組織機構進行能耗統計分析。包括能耗總覽、組織價值樹、分類分項、同類對比和分項價值樹等。

3)統計分析：包括自有分析和測點能耗。測點能耗是對測點(儀表)統計分析，包括基本信息、實時讀數、能耗曲線。

4)報警中心：對系統運行過程中的報警統計分析。包括實時報警、歷史報警、統計。

5)報表管理：提供客戶常用報表，具有打印、導入、導出等功能，目前有能耗量報表、能耗金額報表、能耗費用報表。

6)系統管理：在系統管理功能中可以對整個項目的信息進行配置，例如項目的區域劃分、組織構架、設備類型、用能單價、考核周期、用戶權限管理、使用日志、能源采集點的增/刪/改/查等。

7)Web發布：系統采用B/S構架，系統的所有界面及操作做都可以通過瀏覽器來進行。系統的服務器端進行數據的整合處理及存儲，并通過網站的方式將其發布到Web網絡中，用戶可以通過任意一臺電腦在網絡的任何一個位置網站訪問系統并進行各項操作。

高級功能模塊中，ABB針對園區增加了能源績效、設備管理及數據上傳等功能模塊，針對園區建筑群及園區租戶的能耗統計分析及績效考核狀況，對園區高層建筑中中央空調設備的能效和能耗進行統計分析；同時通過能耗數據的上傳，完成與政府相關平臺的數據對接。能源績效及設備管理功能界面如圖5～6所示。

圖5 能源績效功能模塊界面圖

圖6 設備管理功能模塊界面圖

4 ABB能效服務平臺

通過ABB能效平臺為目標用戶提供遠程數據管理、分析診斷等相關能效服務。

ABB能效平臺掌握建筑用戶整體用能情況，包括對水、電、煤、氣、油、冷(熱)量等多種能耗數據進行相關分析、診斷。能效服務系統圖如圖7所示。能效服務平臺服務類別表參見表1。

圖7 能效服務系統圖

由表1可知，能效服務按服務類型不同可分為標準服務、進階服務、延伸服務和服務熱線。標準服務提供數據的采集、存儲、分析和能效報告服務；進階服務為用戶定期舉行能效會診、提供能效改進方案、實現數據托管等；延伸服務包括組織專家團隊、邀請用戶參加節能行業會議、定期為用戶提供能效管理培訓，并協調碳排放交易服務；服務熱線為用戶開展能效咨詢服務。

表1 能效服務平臺服務類別表

5 結束語

通過PMCS能耗綜合管理系統在園區能源消耗系統的方案應用，園區的能源管理水平及工作效率明顯提高，原有傳統園區物業管理能源消耗的方式獲得較大改善，提高了能源的使用效率，節能降耗的同時，減少了園區企業經營負擔，幫助企業加速發展。

ApplicationSolutionofPMCSEnergyConsumptionIntegratedManagementSysteminIntelligentPark

Huang Xiaofeng

The intelligent park and intelligent city came into being with the continuous development of information technology and city informatization. Through ABB PMCS energy consumption integrated management system and energy system application solution of intelligent part, the park and enterprise’s sustainable development and information technology applications and comprehensive competitiveness all have being improved.

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