建筑能效管理系统技术方案.docx
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建筑能效管理系统技术方案
建筑能效管理系统
技术方案
前言及选择中电技术的理由4
1.XX建筑能效系统项目背景及概述8
2.能源现状与需求分析9
2.1能源运行管理现状与特点9
2.2项目实施范围与系统总体要求10
3.系统总体解决方案11
3.1解决方案概述11
3.2系统设计依据及规范11
3.3系统组成结构与配置12
3.3.1系统总体组成结构12
3.3.2设备层能耗计量设备配置13
3.3.3通信层系统集成与组网配置13
3.3.4主控层主要组成及配置15
4.EEMsys能效管理系统实现方案15
4.1建筑能效管理系统软件方案15
4.1.1监测功能16
4.1.2计量器具监测16
4.1.3异常告警功能16
4.1.4系统配置及数据处理17
4.1.5能耗数据统计及分析18
4.1.6能耗实时监测及管理24
4.1.7计费方案管理26
4.1.8计费账单管理-分户计费与预付费管理27
4.1.9空调系统用能监管28
4.1.10节能监管与能效评估29
4.1.11系统运行维护管理33
4.2能耗计量表计配置方案34
4.2.1用电系统计量表计配置说明35
4.3通讯管理机PMC-1380系列37
4.4能效管理系统性能指标39
4.4.1系统的可用性39
4.4.2系统的可维护性39
4.4.3系统的可靠性39
4.4.4系统的容错能力40
4.4.5系统的安全性40
4.4.6系统的主要性能指标40
4.5设备清单41
1.XX建筑能效系统项目背景及概述
2.能源现状与需求分析
2.1能源运行管理现状与特点
该项目属于典型的综合商业体。
消耗的能源主要包括电、水等。
（1）电现状：
供电系统部分，本工程引来3路市政电网10KV电源，XX一期工程，原设有两个变电所1#变、2#变，原有容量10400KVA，其中1#变电所4×1600KVA变压器，另设备用柴油发电机一台800kW，2#变电所2×1600KVA+1×800KVA变压器，另设备用电源柴油发电机一台500kW；二期新增一总变电所位于地下一层，增容设4×1600KVA+2×800KVA干式变压器，另设备用电源柴油发电机一台500kW，发电机作为一级负荷的备用电源。
增容后总用电容量为18400KVA，备用电源3台柴发1800kW。
计量采用高供高计。
低压用电部分，本项目共接入低压馈线回路**个，主要用途包括照明插座用电、暖通空调用电、电梯、水泵、风机等动力用电，以及机房、安防、厨房、游泳池等特殊用电及消防用电。
（2）水现状：
用水计量部分，分为商场水表和写字楼水表。
其中写字楼水表包括5-26层茶水间水表和27层空调补水和消防水箱；商场水表包括BAF-6F的商户、影院水表计量。
（3）特点：
不同的建筑区域由于业态、用途的差异，在用能特点及用能规律方面也存在差异，实施能耗监测和能源管理需要针对办公、写字楼、商业等区域的不同用能特点进行针对性分析，设置不同的用能管理策略。
写字楼5-26层（需勘查）部分以办公为主，能源消耗以电、水为主。
照明用电、插座用电、空调用电是用电占比最大的部分。
（对于空调、冷热量的消耗需要根据不同的办公区域进行单独的计量统计以及计费管理）。
用能时间比较有规律，根据白天工作时段和晚间非工作时段有明显的时段性特点。
酒店部分包含住宿、餐饮、休闲娱乐、会议等多种用途，能源消耗种类也比较多，包括电、空调冷热量、水等。
空调用电、特殊用电是用电占比较大的部分。
相比写字楼办公用能，虽然也具有一定的时段特性，但是酒店用能管理更加复杂。
裙楼商业部分主要以商户用能和公共区域用能为主，电、水是主要的耗能类型。
空调用电、照明插座用电以及电梯通风等动力用电是主要用电的类型。
根据商业运营模式，需要对不同的商户用能进行单独的计量（计费）管理。
对公共区域的用能需要重点加强监管。
2.2项目实施范围与系统总体要求
本次建筑能效管理项目的实施范围写字楼、酒店、名品中心三部分业态的电、水进行全面的能耗计量监测和集中管理。
具体包括：
1）写字楼、酒店、商业部分的用电部分的高、低压配电室、楼层配电箱回路将用电计量。
2）写字楼、商业部分的用水的区域总用水、商户用水进行计量；
3）支持与建筑体内其他运行管理系统（如BA等）的实时数据交互。
本项目建筑能效管理系统预计实现的总体要求如下：
1）实现对10kV中心变配电所、1#配电所、2#配电所高、低压回路的电力监控功能；确保用电安全、可靠；
2）实现对各区域分类（电、水等）、分项（照明插座用电、空调用电、动力用电、特殊用电）能耗计量统计及建筑能耗监测要求，满足国家大型公共建筑能耗监测系统的建设要求；
3）实现对写字楼、酒店、商业中心内部的各用能分区、楼层、商铺等对象的各类耗能量进行对比分析、排名占比统计、同比、环比分析等，满足日常运营管理中的各类用能统计要求；
4）自动计算统计各类能源消耗对应的费用成本账单，实现对建筑用能成本的分析；
5）针对出租的写字楼以及商铺，实现各类能耗数据的分户计量计费以及预付费管理；
6）实现对各区域内的暖通空调系统设备运行状态以及实时耗能的监管，对设备系统的能源利用效率进行自动统计和实时监管；
7）结合写字楼、酒店、商业部分的用能特点，提供针对性的能效分析管理功能，为不同的用能区域或用能设备设定能效指标以及目标限值，发生用能超标时自动进行预警和报警，提醒管理者进行干预；
8）支持与BA等楼宇自控系统进行数据交互，根据系统诊断分析出的用能信息，及时对设备及系统的运行进行管理控制，实现节能运行管理；
3.系统总体解决方案
3.1解决方案概述
建筑能效管理系统是在保证技术安全、经济合理的条件下，充分利用现有的设备，基于对建筑用能设备合理用能和经济用能分析、建筑能耗构成和成本分摊分析和诊断、以及建筑能效水平对标，确定建筑能耗基准，制订建筑节能目标，并通过强化节能管理、优化运行以提高用能设备能效水平、提高建筑电能质量水平等方式，达到降低建筑单位面积能耗，降低人均能耗、提高建筑能效水平和能源生产率的节能降耗总体目标。
中电技术自主研发的EEMsys建筑能效管理系统，关注从整体上提高建筑的能效水平和能源管理能力，提倡通过主动能源管理，提高能源利用效率，持续节能。
基于PDCA的循环管理流程，从能源的分项采集和计量开始，全面采集、监测和管理能源数据，实现能源数据的可视化，通过对能源数据进行分类处理，分析现有能耗状况，与同行业的先进水平进行对标、结合建筑自身状况，设定能效目标。
通过能源管理系统平台，对现有能耗状况的分析、诊断和探查，发现节能空间，制定并提供行之有效的节能增效解决方案，通过用户主动“优化和管理”，达到设备及能源使用的经济化、最合适化。
并根据进一步收集到的能耗数据，结合能源“使用的改善”和“管理改善”，验证节能效果，优化节能方案，进行下一轮的节能周期，持续节能增效。
3.2系统设计依据及规范
●中华人民共和国节约能源法
●中国节能技术政策大纲
●GB/T50378-2006绿色建筑评价标准
●GB50189-2005公共建筑节能设计标准
●GB50034-2004建筑照明设计标准
●GB/T23331-2009能源管理体系要求
●GB/T15316-2009节能监测技术通则
●GB/T2589-2008综合能耗计算通则
●GB/T2587-2009用能设备能量平衡通则
●GB 17167 -2006用能单位能源计量器具配备和管理通则
●GB24789-2009用水单位水计量器具配备和管理通则
●国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则
●国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则
●国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则
●国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据中心建设与维护技术导则
●国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设、验收与运行管理规范
●国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统软件开发指导说明书
●DG/TJ08-107-2004公共建筑节能设计标准
●DG/TJ08-801-2004住宅建筑节能检测评估标准
●民用建筑电气设计规范（JDJ16-2008）
●自动化仪表工程施工及验收规范（GB50093-2002）
●智能建筑工程质量验收规范（GB50330-2003）
●低压电力系统集中抄表系统技术条件（DL/T698-2010）
●IEC61000电磁兼容标准
通信相关标准
●用户计量仪表数据传输标准（CJ/T188-2004）
●DL/T645-1997多功能电表通信规约
●GB/T 19582-2008基于Modbus协议的工业自动化网络规范
3.3系统组成结构与配置
3.3.1系统总体组成结构
图1系统总体组成结构示意图
项目能源管理系统采用三层结构设计，分别为系统管理层，通讯网络层和现场设备层。
主要包括如下设备：
中央处理主机/工作站、数据采集器、多功能智能电表、租户计量电表、能量计、数据通讯传输设备、能源管理软件及能量计量系统软件、系统布线、通讯电缆、线缆等及其一切辅件和配件等。
系统管理层由1个能源管理中心和7个分区监控中心组成，每个分区监控中心可单独运行。
能源管理中心位于地库裙楼消防总控制室。
分区监控中心包括：
T1/T2住宅，T5/T6住宅，T3N住宅，T4S公寓式酒店，T3S/T4S写字楼，T4N酒店，T4N办公等。
通讯网络层：
主要通过工业级现场通讯网络，实现现场仪表基础数据的采集、汇总、存储，并将相关数据向上层系统传送。
主要包含智能数据采集器PMC-1380、以太网交换机、光纤转换器等网络通信管理设备以及以太网、总线等传输介质。
各分区监控中心放置智能通讯管理机，分别向分区监控中心和能源管理中心上传数据。
通讯管理机具备数据存储功能，至少可以保存6个月数据。
现场设备层包括智能电表，远程水表，空调能量表等能耗计量装置。
10/0.4kV电力监控系统数据通过以太网接口接入；空调制冷和锅炉监控系统数据通过以太网接口接入；各分区监控中心电能表通过RS485接口和Modbus协议接入；各分区监控中心远传水表和能量表通过M-BUS或RS485接口接入。
3.3.2设备层能耗计量设备配置
设备层配置主要由各类待监测能源的计量表计组成，主要包括智能电表、智能水表以及空调冷热量表计等，根据不同能源的线路、管网设计特点，采用区域集中安装+分散安装的方式，根据不同的位置分别配置不同类型的计量表计进行计量。
电：
分别针对10kV高压配电室、0.4kV低压配电室以及楼层配电箱进行计量，后期接入
上述所有表计均支持以太网或RS485串口通讯，支持标准modbus通讯协议。
水：
分散安装，采用就近接入原则，划归到电计量区域中。
空调冷热量：
分散安装，采用就近接入原则，划归到电计量区域中。
按照写字楼，酒店以及裙楼商业主要区域分别统计的电、水、空调计量表计的详细数量如下表所示（初步统计）：
区域位置
电
水
能量计
T1+T2住宅
108
22
T5+T6住宅
108
22
T3N住宅
43
13
T4S公寓式酒店
245
580
T3S+T4S办公楼
1,372
174
T4N酒店
83
12
T4N办公
489
94
监控中心（位于S6，接入车库，裙楼T4N办公楼）
926
853
86
空中连廊
30
21
5
智能电力监测仪表:
配置深圳中电PMC-33M，租户表配置：
深圳中电PMC-300系列电能表。
3.3.3通信层系统集成与组网配置
系统通信网络采用星型拓扑结构，主要由数据采集器、网络交换机、以太网-光纤转换器以及数据转换装置、光纤通道等组成。
根据区域分布特点划分为T1+T2住宅，T5+T6住宅,T3N住宅,T4Su公寓式酒店，T3S+T4S办公楼，T4N酒店，T4N办公共7个集中区域，各个区域之间通过光纤通道建立网络互联，并全部集中到S6层中央控制室进行汇总。
1）每个区域根据接入计量表计的数目分别设置1-2台数据采集器PMC-1380完成数据的集中采集。
PMC-1380下行支持16路RS485串行总线，上行通过以太网络，经专门的以太网-光纤装换装置转换为光纤信号后上送至中央控制室，再经过光纤-以太网装换装置还原为以太网信号接入至主站层的交换机，最终将数据上送到主、备服务器的数据库中进行存储。
2）数据采集器支持本地数据缓存，在网络短时中断情况下保证数据采集的完整性，最大可支持本地缓存6个月的数据。
3）在8个区域分别设置一台数据采集监测子站负责数据的采集处理和转存。
4）水、气、空调冷热量表计为分散安装，按照就近接入原则，分别汇总到距离最近的上述各区域的数据采集器中。
采用M-BUS通讯总线的水表，经过专门的数据装换装置PMC-1230M完成M-BUS到modbus的转换后再接入到数据采集器中。
网络敷设搭建可参考如下：
如：
上图圆圈处设置相应的通讯屏（其余区域相同处理），通讯屏内设置相应的通讯管理。
通讯管理机通过单模光纤接口上传至控制室。
分控制室和主控室之间采用光纤传输。
具体配置如下：
1）地库裙楼能源管理系统：
配置7台PMC-1380系列通讯管理机；
2）T4N办公能源管理系统：
配置3台PMC-1380系列通讯管理机；
3）T1+T2住宅能源管理系统：
配置4台PMC-1380系列通讯管理机；
4）T5+T6住宅能源管理系统：
配置4台PMC-1380系列通讯管理机；
5）T3N住宅能源管理系统：
配置3台PMC-1380系列通讯管理机；
6）T4S酒店能源管理系统：
配置3台PMC-1380系列通讯管理机；
7）T3S、T4S办公能源管理系统：
配置7台PMC-1380系列通讯管理机；
8）T4N酒店能源管理系统：
配置4台PMC-1380系列通讯管理机；
3.3.4主控层主要组成及配置
主控层主要有能源管理系统设备以及与之配套的软件组成。
其中主站系统设备主要包括：
数据服务器1台，主要用于存储系统采集的所有数据，并运行主站管理系统软件；Web应用服务器一台，主要用于能效管理后台应用系统的运行。
与此同时还包括UPS、网络打印机以及保证系统运行安全的硬件防火墙等辅助配置设备。
主站能效管理软件主要则主要由系统配置、数据采集、数据处理、专用的能耗运行监视、能耗报表生成以及基于B/S模式的集中能效管理Web系统构成。
此外还包括一个用于向市级能耗数据中心上传建筑能耗数据的专用模块。
管理用户可通过局域网或者Internet广域网随时随地的访问到该Web系统，在授权的前提下直接、方便的查阅各自关注的能耗相关数据。
系统提供严格的用户授权及安全访问机制，确保不同用户访问系统查看数据的合法性和安全性。
主控层核心设备主要包括：
服务器（含操作系统、数据库）、工作站（含操作系统、液晶显示器）、打印机、UPS、短信modem、以及能源管理系统软件。
能源管理系统分为位于：
地库裙楼消防主控制室（位于S6近T1位置）、T4N办公消防及保安控制室（位于L1层/L1M层）、T1+T2住宅保安室（位于S6层，与BA系统共用工作站）、T5+T6住宅保安室（位于S6层、与BA系统共用工作站）、T3N住宅保安室（位于S6层）、T4S公寓式酒店消防及保安控制室（位于B1层）、T3S、T4S办公楼保安控制室（位于S6近T1位置）、T4N酒店消防及保安控制室（位于S6层）。
4.EEMsys能效管理系统实现方案
4.1建筑能效管理系统软件方案
●iEEM能源管理软件应用采用B/S架构，方便用户随时随地通过浏览器访问系统，支持IE、Firefox、Chrome等主流浏览器。
●系统底层应用采用SQLServer、Oracle等主流关系型数据库进行数据存储，并提供数据库的定期备份、还原、数据导入、导出等功能。
●能源管理系统须采用构件化的软件架构，系统功能可组态，用户可自行新建、编辑、删除页面及功能。
●系统提供与软件配套的手机APP或微信端服务，方便用户通过移动端设备进行能耗监测和管理。
●系统满足项目历史数据存储不少于10年的存储要求。
●系统提供完善的权限管理功能，不同类别的用户只能访问自己权限范围内的功能界面和数据，防止越权操作和数据泄密。
●系统在网络安全方面要求既考虑防范来自网络的攻击与干扰，又要避免自身对其他网络用户带来的影响与干扰。
●系统提供完善的日志管理功能，用户对系统资源的所有访问都计入日记，以便事后对用户操作进行追溯。
●系统支持按上级能耗监管中心的要求进行数据上传，上传频率可按需灵活设置，能耗数据因故漏发或错发时，具有补发和纠错机制。
●系统支持通过NTP/SNTP协议与上级能耗监管中心进行时间同步，采用身份认证和数据加密保障数据上传的安全性。
●系统支持TCP/IP、MODBUS、RS485等开放的协议，与其它监控系统接入。
●系统支持向物业管理部门或其它相关管理部门发送数据，数据内容可根据实际需要确定。
●可通过OPCDA和Webservice的方式，实现不同系统的数据互通和系统互操作性。
可通过灵活的规约支持实现与任何第三方设备集成。
●能源管理系统集成电能监测系统的Web界面，在能源管理系统上可直接进入电能监测系统界面，无需重复登录，用户可在能源管理系统上实现电能监测系统的实时数据查询、浏览和报表导出等功能。
4.1.1监测功能
4.1.1.1实时用电监测
●iEEM支持主接线图，配电系统图，显示各个回路的三相电压、电流、功率、功率因数、频率、谐波等电力参数以及开关量状态参数；并可接续高压保护事件，故障录波等数据；
●可支持各用电回路或者设备进行越限阈值得设置，包括异常跳闸、过流、速断、欠压、三相不平衡、功率因数过低、设备异常操作等，发生异常时可进行报警提醒；
●支持查询每个回路的历史数据、支持查询最大功率或者异常值；
4.1.1.2水系统监测
iEEM支持对建筑内市政水、生活冷水、中水、热水、景观用水、卫生用水等用水量进行分相计量，具备在用水管网图上实时监测个楼层及关键用水区域的水量消耗情况，对管网中存在的跑冒滴漏进行定位和量化；
4.1.1.3能量系统监测
iEEM支持建筑内供暖、供冷系统用能量进行分项、分区域计量；
4.1.2计量器具监测
●支持建筑物内接入系统的智能电表、远传水表、能量计、温湿度传感器、数据采集器等计量设备进行监测，实时显示仪表通讯状态和数据；
●支持对计量器具等参数异常或者通讯中断等问题进行及时的告警处理；
●支持自动抄表功能，根据用户设定的时间自动定时记录表底值并生成相应的表格，支持导出和打印功能；
4.1.3异常告警功能
●iEEM支持自定义多种类型的报警规则，根据预先设置对的条件对异常事件进行告警提醒，告警类型包括越限告警，通讯故障、能耗超标告警以及其他用户自定义告警；
●支持声音、弹出窗口、短信、邮件、微信等方式将告警事件告知用户；
●支持告警信息的分类归档，用户可以根据时间、告警类型以及告警级别、关键字等多种方式进行检索，查询；
4.1.4系统配置及数据处理
4.1.4.1可组态定制的能源计量管理模型
系统配置的可灵活组态是EEMV2.1软件产品的核心特点之一，通过对系统配置的组态定制，可快速建立符合不同项目实际管理需求的能源分项计量管理模型，确保构建的能耗分类、分项、分区域计量对象的组织结构最大程度地保持与项目实际能源管理和考核要求一致性。
系统提供一系列专用的能耗计量管理节点用于从不同的层次和角度来满足能源管理与分析的需求，如能源管理分区节点、计量节点、计费节点、损耗节点、设备节点、综合能源管理节点等。
这些节点的组织结构可根据用户管理和使用的需求灵活设定，完全不受限于底层能源计量采集装置设备的设计接入和组网结构。
可支持物业/租户信息管理：
支持根据需求建议一个或多个物业，支持物业基本信息、计费方案、账单格式、计费单元等信息的配置；
支持租户的基本信息管理功能，包括租户的联系方式、电子邮件、租赁区域、起租时间等；
支持租户的租赁、退租、账单查询等操作；
图2能源计量管理模型效果图
4.1.4.2分类、分项能耗数据计算
系统的能耗数据预处理模块可根据预先设定的统计间隔（如：
15分钟），实现能源计量管理模型中对应节点对象的耗电量、耗水量等分类能耗数据的计算，并按照日、周、月、季、年等固定统计间隔自动进行分类能耗量的统计计算。
系统能源计量管理模型中的每一个计量节点均可为其设置能源类型以及该类型所对应的能源分项的属性，根据模型中设定的分项计量组织结构，即可实现不同能源类型的分项能耗数据的计算，如动力用电、空调用电、照明插座用电和特殊用电等等。
4.1.5能耗数据统计及分析
4.1.5.1自定义综合能耗信息预览
系统提供可预先定制的综合能耗信息预览模版，集中展示用户最为关注的能耗统计数据结果，以棒图、饼图、曲线、表格等多种图形化方式展示建筑或企业的总能耗、分类能耗统计、分项能耗统计及对比、逐月耗能量变化等多种能耗统计对比结果。
系统默认提供了多种预定义数据展示组件可供用户选择使用，同时也提供组件操作向导引导用户创建自定义的数据展示组件以满足个性化查询需求。
预定义组件和自定义组件均可添加至综合能耗信息预览模版中进行汇总展示，通过该能耗信息预览模版，用户可直观、快速地了解和管理系统的总体能耗状况。
用户可根据需求设置多个综合能耗信息预览模版，并可通过拖拽方式灵活调整模版中各个数据展示组件的位置，并扩展或收缩单个组件的显示区域大小以确保最佳的数据显示效果。
各个组件的默认数据查询时段为当前年份或月份，允许用户为模版中的不同数据展示组件调整查询统计时段。
图3自定义综合能耗信息预览
4.1.5.2区域分级图形可视化能耗数据监测-能耗地图
通过对建筑的用能分布区域或主要用能系统进行2D/3D图形画面建模，并基于图形画面进行指定区域或设备对象的耗能数据组态和展示，即可实现从整栋建筑、楼层到重点区域的分层级管理。
系统可提供热点显示、高亮显示、浮动窗口等多种形式和丰富多样的动画展示效果实现分类、分项能耗量、能源运行状态参数、环境参数等多种能耗相关参数的集中展示，最大程度地实现能耗数据与项目现场用能分布和耗能特点的对应。
通过该功能应用，用户不仅可以实现对能源运行过程状态参数的实时监测，而且可以方便、直观地了解和掌握对当前所监测对象的分类、分项、分区域能源消耗量、耗能变化趋势和区域能耗对比。
图52D/3D可视化能耗数据监测
4.1.5.3能耗查询-分类、分项、分区域能耗数据统计查询
系统支持为不同的计量监测对象提供快速查询显示逐时、逐日、逐月、逐年的能源消耗趋势棒图，进而实现对系统中耗电量、耗水量等分类能耗数据以及动力用电、空调用电、照明插座用电等分项能耗数据的统计查询；分区域而言，大到整个建筑，小到楼层或办公室、宿舍，都可以当作是区域，通过对计量节点的能耗数据查询即可实现分户能耗数据的统计查询。
用户可选择任意查询时段和待查询的计量组或计量节点对象来实现该查询时段内的能源消耗量的统计查询。
此外，系统提供专门的功能页面为计量节点提供原始采集存储表码值数据的查询和验证。
图6分类、分项、分区域能耗数据统计查询
4.1.5.4能耗分析-分类、分项、分区域能耗数据对比分析
系统支持对分类、分项、分区域能耗数据进行对比分析，并提供横向和纵向等多种对比分析方式。
可实现对于电、水等分类能耗数据的同比、环比；动力用电
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