智能公共建筑能量管理系统控制优化研究

智能公共建筑能量管理系统控制优化研究

王斌

深圳市康冠科技股份有限公司 518000

摘要：近年来随着社会的发展，电能消耗已经成为首要考虑的问题，不但是为了降低成本，也是为了解决环境可持续性发展的问题。自动控制下游负载功率是有效降低成本的最佳解决方案。通过避免负载的不协调操作来调解电能需求。

关键词：智能公共建筑；能量管理；系统控制

引言

近些年来我国经济领域的发展速度相对较快，同时也伴随着我国能源方面的消耗不断的增加尤其是电能资源。结合实际情况来讲目前我国楼宇建筑内对于电力资源方面的能耗在社会活动中占有相对较大的比重。同时我国在经济领域的不断发展的影响下城市化水平也在不断的提高，从而造成了楼宇建筑在电力资源方面的消耗将逐渐的提高，并且在社会能耗放慢的比重也越来越大所以对于楼宇用电能量方面的管理系统具有深远的影响。

1公共建筑智能化存在的问题

目前我国建筑行业对于智能化的发展重视程度在不断的提高，建筑正面向智能化发展。但是建筑智能化还不够成熟，起步时间较晚，还处于初始阶段。因此存在着许多技术上以及理念上的不足，需要进行一系列的研究和完善。下面是影响建筑智能化建设的几点问题。（1）智能化系统是一个十分复杂且庞大的系统，因此在规划阶段就应该进行全面的设计。但对于智能化系统的建设，并没有提起大多数建筑单位的重视，关于智能化系统的应用还不够具体和完善。另外在设计过程中还存在着许多不合乎标准的现象存在。（2）智能化建设需要高水平的专业技术，在人员的选用以及设备的投入上都需要进行严格的挑选和把控，保证能够按照设计要求进行施工。而目前多数建设施工单位的施工人员不具备专业知识，操作上也不能按照要求进行，导致在相关设备的使用上以及技术的实行上都存在问题，难以保证工程质量。（3）工程建设完成之后要进行验收，在工程的验收过程中经常存在着不合格的现象。不能够按照标准和规范进行验收，智能系统的质量缺乏保障，使得工程质量难以得到保障。（4）由于公共建筑实现了智能化，因此在智能化建筑的后期使用中，也需要由具有专业素质的人员来进行使用。由于智能化系统的复杂性以及电子设施的智能性，需要对使用人员进行一定的培训，使之能够安全的使用。对于设备的运行原理和基本的维修知识要有所了解。

2智能公共建筑能量管理系统控制优化研究

2.1系统自动监控内容与策略

集水泵：通过DDC设置报警水位，设备自动检测到水位位置并判断是否到达报警液位，从而实现自动报警。风机：通过DDC设置风机自动开启、停止时间，从而在一定程度上实现节能。VRV空调：由于图纸中空调设备已选好，我们设计中，设置了VRV接口，从而可以在控制界面上监测到空调的状态以及室内温度。由于VRV空调多联机是独立控制的，所以我们不能对其进行控制。但是我们可以通过空调厂家获得控制权限从而根据送风温度来设定预定值，来控制启停。这样可以实现能量最优控制。红外探测器：每个房间装有红外探测器，监测这个房间是否有人，并与VRV空调机组联动。

2.2支持分布式电源(风力发电、光伏发电)接入

智能电网用户侧存在大量的分布式电源，尤其风力发电、光伏发电是最常见的能源形式，扩展能源供应的多样化，以用户为单位的能源供应模式是智能电网中重要的能量来源之一。但是，由于风能、太阳能受到天气环境、地理位置、技术等条件限制，使得分布式发电具有间歇性和随机性，复杂多变的分布式电源接入给电网的电能质量、安全运行提出挑战，因此BEMS需能够支持分布式电源无缝接入电网，确保电网的运行及电能质量不受影响。

2.3保护测控智能模块

（1）硬件配置。6kV中压采用SPAJ140C综合继电保护器、PMC915电力监测与控制装置；就地分散安装于中压开关柜仪表室内。该模块具有通信接口，通过现场总线，将有关监控保护信息上传至系统前端机。0.4kV低压采用RCM遥测单元、RCU遥控单元、RSI32遥信单元。分散就地安装于低压开关柜或楼层进线配电箱内。该模块具有通信接口，通过现场总线，将有关监控保护信息上传至系统前端机。（2）完成功能。6kV测控保护模块完成中压系统逻辑、保护设计功能：如电流速断保护/过电流保护/过负荷保护/温度保护等；完成高压断路器的分、合闸远方操作控制；监测断路器运行状态，回路电流、电压、电度等。0.4kV测控模块完成低压系统对低压开关柜主进线、母联断路器（自带通信接口）的分、合闸操作；对各楼层动力配电箱进线断路器及双电源自投箱进线断路器（消防负荷除外）分励脱扣装置的分闸操作；对配电变压器（自带通信接口）保护、监测、故障报警，低压开关柜主进线、母联断路器（自带通信接口）故障状态、支路电流值、母线电压值、功率因数，低压开关柜配出断路器故障状态、支路电流值（不对称负荷取三相电流值、对称负荷单相取电流值）、母线电压值，各楼层动力配电箱进线断路器及双电源自投箱进线断路器故障状态、三相进线电流值，应急供电系统、UPS电源、直流电源系统故障报警信息，采集各楼层电度表数据；均由现场智能模块采集。通过现场总线上传至系统前端机。

2.4建筑用电量结算

国家发展改革委办公厅通知指出，多年来，两部制电价对于促进电力用户节约公共电网变压器固定成本及运行成本，提高电力系统整体效率发挥重要作用。一般，大用电用户采取两部制电价，用户按照变压器容量或者最大需量计算基本电费，能够很好地满足生产需求、节能、降低用电成本等的需求。两部制电价由基本电价、电能电价和功率因数调整电费3部分构成。基本电价是指按用户受电变压器(kVA)或最大需量(kW)计算的电价;电能电价是指按用户实用电量(kW)计算的电价;功率因数调整电费是指根据用户月加权平均功率因数调整减收或增收的电费。两部制电力用户可自愿选择按变压器容量或合同最大需量缴纳电费，也可选择按实际最大需量缴纳电费，本文主要描述基本电价和变压器容量(kVA)。实际中电力用户有时因各种原因导致超过契约容量，超出契约限额部分将加倍征收电费。为了尽可能地减少因电力需量增加而导致加倍征收电费，作为一种解决方案，在用户侧进行更好的负载管理有助于最大限度降低公共基础设施上的最高需量，提高电厂容量的利用率。对于电力用户，由需量电费构成的电费账单很可观，集成的负载管理可有效控制计费周期内的最大需量。对于电力用户和公用事业单位，负载管理都是一种强大的增效手段。事实上，最优化能耗主要集中在对成本进行控制，特别是与惩罚有关的成本，如当使用超过契约容量或者需要增加契约容量导致反复不断超越限制值时，采用负载管理能很好地避免相应的惩罚。

2.5能量优化控制

对于该方面首先应当经过互动式的展示根据所有电价方面的结构，从而进行制定具有较高的经济效益的电力资源的使用方案，从而达到对用电高峰的减缓还有调节通电低谷的作用以及能够有效的控制在电力资源方面经济层面的消耗。展开对楼宇建筑内的用电负荷方面的分析进行对负荷平衡方面的调整的方案的制定，从而有效的缓解电网方面的压力，并且对于发点设备效率能够起到一定的提高作用使得设备的使用周期得到一定程度的扩展。经过展开对楼宇建筑内的以往的用电情况方面的分析，展开对所有智能用电能量控制系统中的若干个子系统具体运行的策略的制定，以此进行对用电设备保持相对稳定安全的高校的运行状态。除此之外，展开对楼宇建筑的整体的用电负荷还有电能质量以及电价结构予以多方面的综合性的分析，从而制定出新能源并网的相关方案还有V2G系统充放电的方案，以此展开对资源消耗的有效控制，促进生态的可持续发展实现能源的节约。关于楼宇智能用电能量管控系统中的联动方面的控制，首先需要采用合适的互动方式，使用者对当前的用电情况进行自行决策，同时进行实时性的分析并且对其用电方案进行有效的模拟，从而根据模拟的结果过对其用电情况进行一个较为合理的预测，从而为用户在进行用电方案的制定过程中予以数据信息方面的参考。其次，结合楼宇建筑的所处位置的环境方面的各项参数还有当下的具有用电负荷的情况进行对自控系统内的空调以及相关的系统运行方案的制定。结合能量优化控制方案展开对楼宇建筑智能用电管控系统中的所有子系统的远程控制功能的实现，同时结合具体的运行结果展示出用电能量方面的优化控制策略的具有效果。

2.6支持海量数据的分析处理

随着电力系统的数字化、信息化、智能化不断发展，BEMS面临着海量的数据，例如智能电表、传感器，变压器、开关设备等监测数据，分布式电源发电预测所需的大量的历史运行数据、环境气象观测数据等。在电力数据爆炸式增长的新形势下，数据来源更多，数据结构更复杂，对数据的采集及处理速度要求更高，传统的数据处理技术遇到瓶颈。因此，BEMS需采用新技术支持对海量数据的分析处理，这也是电力行业信息化、智能化发展的必然要求。

2.7单项子系统承包

智能化系统之中包含二十多个子系统，每个子系统独立的运转同时又相互联系、相互协调。因此对于子系统的管理需要进行承包制度。将单个的子系统承包和不同的企业或单位，能够方便管理，还能够加上合作，实现智能化系统的有效应用。在应用过程当中，将整个系统进行了划分，有效的降低了管理的难度和复杂程度。需要对专门的岗位配备专业的人员进行管理，保证子系统运转的正常。

2.8智能化工程总承包

将工程的设计单位、建设单位以及监督单位进行联系协调，实现智能化工程的总承包，并制定合同。这样一来智能化建筑的管理由一个企业或单位进行负责，降低了管理层面的协调困难度，在管理方式上得到了简化。在工程的建设以及设计上的沟通也变得有效了，能够减少工作量，提升建筑质量。

2.9系统整体交易框架

考虑智能建筑特性的多微网系统整体框架，微网（MG1，MG2，…，MGN）作为主要的市场参与主体，由不同功能的智能建筑群、分布式风机、光伏组成，考虑到储能设备的经济性成本，本文所构建的系统中并不是所有微网都配置了储能设备，智能建筑的用能负荷包括柔性可控负荷以及其他刚性用电负荷。每一个微网拥有智能量测装置以及微网能源服务商（microgridenergyserviceprosumer，MEP），智能量测装置负责对微网的能源生产、负荷需求以及与其他微网或外部电网的交易情况进行计量，并将信息发送给MEP处理；MEP通过合理化的交易、储电设备及柔性负荷调度，以实现微网内的供需平衡，并实现微网整体运营经济性的最优。

结语

综上所述，通过分析公共建筑智能化工程项目的管理，充分了解和掌握公共建筑工程管理的特点，依据具体的施工方案，制定相应的管理模式，为进一步加强我国公共建筑的管理提供了有效地方案，为建设单位提供了总体的设计规划，解决了设计规划中的需求和定位问题，将管理和运行得到良好的解决方案，这就为加强智能化建筑工程提供了有效地设计方案，提高了我国对公共建筑智能化管理的水平，从中提高了公共建筑的建设水平，提高了施工的质量。

参考文献

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