基于云平台管控的校园能效管理解决方案探讨

安科瑞 华楠

摘要 为响应国家建设绿色校园的号召，切实提高高校能源利用水平，促使学校能源资源合理配置。针对高校校园能耗大的问题，本文以某校园建设智能化综合能效管理平台的过程为例，详细介绍了平台建设体系、技术、功能及物理架构，以及能源数据采集、能效管理、能源运行监控等多方面功能，该系统的使用合理提高了高校能源使用效率，促使建设绿色校园，响应建设“两型社会”、绿色校园的国家政策号召。

关键词 能效管理 节能减排 高校 云平台

一、引言

能源是发展国民经济、改良人民生活的重要物质基础。随着国民经济的发展，建筑能耗在社会总能耗中的占比稳步上升，能源压力对经济发展的制约作用日益明显，因此降低建筑能耗刻不容缓。高校作为大型公共机构建筑的重要组成部分之一，建筑量大、能耗较高，且存在严重的能源浪费现象。为响应国家的政策号召，通过建立科学的校园能源管理系统建设节约型校园，达到节能减排的目的，落实科学发展观，能在一定程度上减缓我国目前面临的能源压力，帮助实现经济的可持续发展。高校是我国培养人才和促使我国科学进步的主要的阵地，是一个培育人才的摇篮、科研工作的创新基地，在我国高校深入开展节约型校园建设，传播勤俭节约的优良传统，由学校为学生树立节约的榜样，营造节约能源、环保绿色的校园文化氛围。因此，建设一套校园综合能源监控管理平台，实现校园能源的统一管理和集中控制，实现能源的可靠、稳定、清洁、合理供应，减少高校建筑能耗显得十分重要。

二、案例分析

以某大学为例，学校秉持“绿色、节能、可持续发展”的理念，校园内先后建成了一批具有标志性、示范性的绿色节能项目。如校园内历史保护 标志性建筑大礼堂，采用利用地道风道的新风预冷（热）空调通风系统、座椅送风系统、建筑节能材料和 围护结构的保温隔热等节能系统和措施；新建的衷和 楼则采用中庭复合通风、冰蓄冷空调、变频供水、地下停车库自然采光等节能系统和措施。 太阳能光伏技术、地源热泵、低辐射节能型外窗、建筑遮阳、屋顶绿化、光导管、节能照明、辐射式空调末端系统也分别被应用于文远楼、旭日楼、游泳馆、环境楼、教学楼、图书馆等建筑单体。学生浴室在改建过程中采用太阳能供热水、电蓄热锅炉、中水处理和回用、洗浴废水热回收 利用、IC卡使用系统等一系列合理的节能设备。

从水电系统来讲，学校现有一套能源管理系统，并安装了远程抄表装置。远程抄表有专人进行维护，不仅对电力系统数据进行实时监控，且保留数据记录。 对于网络故障等问题引起的短暂性无法计量的现象，能源管理中心会及时予以解决。 供水系统方面，学校现有供水模式为市政供水，部分建筑采用了中水回收 系统。学校已经建立各校区用水计量装置远程监控及抄表系统，对各建筑、各部门的用水消耗数据进行采集，采集频率为每天1次，采集时间为每天零点。

从空调系统来讲，学校各个建筑的空调系统的运行及维护由后勤部门负责，运行人员通常只做简单启停 操作，具体运行控制由设备自带的控制器实现。 这样 的操作方式虽然便于操作和管理，但并不能保证处于良好的运行状态。大礼堂、行政楼采用多联机及风冷热泵机组，其控制自成系统，能效管理系统可采集实时运行 情况，通过集中控制、室内空气调节、分区管理优化，实现在保证空调控制系统效果的前提下，节省空调运行能耗。 教学楼、办公楼大部分采用分体式空调，所有的控制操作通过遥控器完成，学生和教职工根据需要自行控制。 使用者往往会将温度设定值设得过低或过高，使空调长期处于超温运行状态，造成电力浪费。 此外，空调一直处于带电状态，即使不使用，也会因待机 消耗电量。

从照明系统来讲，学校的大多数建筑照明系统均为人工控制，并未采用声控、光控等先进技术。因而常常出现白天光线明亮的走廊、使用内遮阳的办公室，仍开 灯耗电的现象，造成了大量的照明系统电耗浪费。

采用安科瑞电气“电子远传水表”，结合校园能效管理平台，对各场景用水量、水压等数据进行监测，分区管理。应对大学建设提出的新的需求，在今后较长时间内继续扮演好“领头羊”的角色。

三、平台介绍

随着能源转型加速和电力改革不断深入，为满足校园能源管理、节能工作及节约型校园建设的新需求，安科瑞凭借在能源管理领域内多年积累，采用凡在物联、云计算、大数据、移动数据和电力参数传感技术，开发了AcrelEMS-EDU教育行业能效管理综合解决方案，提供校园用能实时在线监控、能耗数据统计分析、折标对比、实绩分析、用能排名、节能评估等功能。

2.1系统架构

 

图1 安科瑞能效管理方案架构拓扑

安科瑞教育行业能效管理方案由设备层、传输层、数据层、服务层组成。

设备层（水电表、空调控制器等末端设备）通过RS485专线或无线（Lora）通讯组网。

传输层（边缘计算网关）可通过RS485专线或无线通讯采集末端设备数据，并以以太网或4G、NB等方式通过校园网将数据传送至数据层。

数据层（一般部署在校园服务器中）处理传输层上传数据，并为服务层业务做服务，可与校园一卡通系统和其他相关系统做数据对接。

服务层（一般部署在校园服务器中）提供数据查看、预付费管理、恶性负载管理、作息时间管理、分布式光伏监测等功能。

2.2平台功能

 

图2 AcrelEMS-EDU校园综合能效管理平台驾驶舱展示图
 

首页/综合数据:综合展示校园能源用能概况，包括异常报警情况（数据异常/设备异常）、水、电等能源用能情况、校园3D模型定制、并可加入校园用能数据动态展示。

 

图3 AcrelEMS-EDU校园3D模型图
 

        

用电综合监控：对校园35KV-10KV-0.4KV各级用能进行监测和分析；对进线电能质量及关键实验室电能质量进行监测分析；对变配电室内的环境进行监测和报警；能够对变压器进行监控，保证用电安全和稳定。

 

用水综合监控：对覆盖校区所有建筑的总进水量进行计量；对单栋建筑进水量进行二级计量。个别实验楼进行三级计量监测。通过一、二、三级水表计量数据实时分析水平衡情况，存在异常水情时能够立即发出警情。

商业/宿舍预付费：对校园内的各类商铺用水、用电进行预付费管理。对学生宿舍用电进行定时用电控制、违规电器使用监测和预付费管理。

分布式光伏监测：提供光伏电站运行监视，逆变器运行监视，电站发电统计，逆变器发电统计，光伏电站配电监测，逆变器曲线分析等功能。

空调节能监管：实现对空调的用能监测和分体式空调的用电监测及控制。

路灯/照明智能监管：实现对室内照明和室外路灯照明的用电监测和照明控制，可按照预先设定的逻辑进行自动管理或远程群控管理。

校园能耗分析：能够实现能耗监管、能耗查询、能耗报警、能耗公示、能耗审计等功能，能够帮助学校清晰、直接的了解到用能情况，并辅助学校做好审计公示工作。

校园用能分析报告：能够对整体用能、整体监管和计量设备工作状态、同比数据、环比数据等进行分析，帮助校方了解到校园综合能效情况。

综合手机端：相关人员可通过手机客户端的方式随时登陆能源管控系统，实现对校内各类能源系统进行计量、监测、控制、状态反馈、报警等功能，对校园水电等能耗进行实时监管。

2.3典型硬件

四、讨论及思考

绿色校园建设中，传统能耗采集管理方式存在即时性差、采集繁琐、自动化程度低等等缺陷，远远无法满足当前节能减排管理需求。而AcrelEMS-EDU高校综合能效管理平台等市场上已有的学校能耗监测平台完善了能源计量数据的采集、统计、分析体系，实现了宿舍商铺用电预付费管理、路灯空调等公用设备管控、用水综合监管等功能，对校园节能减排具体重要现实意义。因此建立功能完善、计量准确、可靠效率高的高校综合能效管理平台是改变高校用能粗放式管理、实现校园节能减排大目标的迫切需求。

同时学校作为新技术、新理念传播的重要基地，将节约理念通过这样的管理方式贯穿于校园建设、学生教育，使节能成为习惯，让节俭成为美德，也具有着深远的教育意义。