面向建筑楼宇和园区的GEMView扩展版能源管理系统方案.docx

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面向建筑楼宇和园区的GEMView扩展版能源管理系统方案

面向建筑楼宇和园区的

GEM能源管理系统方案

北京广元科技有限公司

2019年03月

1.概述

1.1.建筑能耗现状

国家机关办公建筑和大型公共建筑年耗电量约占全国城镇总耗电量的22%，每平方米年耗电量是普通居民住宅的10～20倍，是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5～2倍。

北京的大型公共建筑每单位平方米年耗电量在50度到300度之间，这个数字较普通建筑要高出3到5倍。

针对能源浪费现象，国家出台了相关文件。

建制〔2006〕277号文《全国民用建筑工程设计技术措施——节能专篇电气分册》提出电气回路要加装电能计量装置。

江苏、上海分别推出苏建科〔2007〕217号文《江苏省公共建筑用能计量设计规定》和沪建交〔2008〕828号文《关于进一步加强本市民用建筑设备专业节能设计技术管理的通知》，进一步明确提出对主要用电设施分项计量，对办公楼、商场、宿舍等应计量到经济核算单元；对医疗病房、宾馆客房、学校教室应按楼层或功能分区计量等等，纳入审图和竣工验收标准之中，并提出从2009年1月1日起，建筑面积大于2万平方米的大型公共建筑、市（区）两级国家机关办公建筑、申请国家和本市的建筑节能示范项目，应当设置能耗监测系统。

1.2.系统理论基础

1.2.1.能源管理体系

节能工作是一个系统性、综合性很强的工作。

由于缺乏相互联系、相互制约和相互促进的科学的能源管理理念、机制和方法，就会造成能源管理脱节。

我国于2009年11月1日正式发布并实施GB/T23331-2009《能源管理体系要求》国家标准，旨在为组织确定有效的能源管理体系要素和过程，使组织能够根据标准要求制定并实施能源方针和目标。

图11能源管理体系模型

1.2.2.节能管理步骤

图12节能管理步骤规划

2.需求分析

2.1.系统建设目标

建立能源管理平台，为用户能源管理提供科学手段，项目业主作为系统的最终用户，建筑能源管理实施的好坏直接影响其经济效益和管理效益，我公司将通过安装通讯设备将现场表计所采集的数据上传至能源中心，通过数据的汇总和分析最终实现建筑内各项能源使用的可视化、安全化、管理化。

建设建筑能源管理系统的目标如下：

1）降低运维成本，提高工作效率。

2）协助领导全面掌握各项能耗情况，落实节能考核。

3）提供各项能源消耗量数据分析，为能源审计工作提供数据。

4）指导改造高能耗设备

5）根据管理措施控制用能设备

2.2.客户效益

✧促进行为节能，减少浪费并限制不合理消耗，帮助实现持续节能。

✧提高智能管理水平，对用能信息自动采集与分析，免去烦琐的人工抄表和填报操作。

✧智能管理，提高效率，降低损耗，实现运营成本最优化。

✧高级能耗分析，为建筑内所有的分类分项用能提供统计数据和成本分析报告。

智能楼宇建筑能源管理系统，可帮助业主或管理人员从管理手段入手并结合技术节能措施，在8~10个月内，实现节能8%~15%的成果。

3.整体解决方案

3.1.系统架构

本系统总体上采用分层分布式体系结构，按照纵向分为主站管理层、网络通讯层和现场测控层三大部分，如下图所示：

图31体系结构

3.2.能源数据采集方案

3.2.1.用配电数据采集方案

配电信息采集方案，可分为变配电室的变配电监控部分和区域用电监控部分，从而实现无缝计量，并且通过两部分的电能流向可以发现电能损耗。

3.2.2.用水能耗采集方案

用水计量可分为生活水系统、中水系统两部分计量分析，对排水系统和消防系统不进行计量分析。

3.2.3.用冷/热能耗采集方案

对中央空调的冷水和空调热水进行冷/热能量采集，即分别对冷热源入口计量、出口和分区能量计量。

3.2.4.用气能耗采集方案

用气能耗在建筑中通常使用较少，系统仅对天然气入口进行计量，如果用气部门或区域较多，则考虑进行二级分户计量。

4.系统功能

4.1.用能概况

系统默认根据不同用户角色，提供出不同的简报内容，用户也可以根据自身需求和关注点，自定义不同的功能模块。

图能源看板（首页）

使用最直接的方式展示使用人员最关注的数据以及图表，使用人员可以根据自己的关注度去调整自己的驾驶舱，以致进入驾驶舱，可以看到自己最关注的数据及图表。

4.2.能耗监测

能耗监测：

该功能对系统所有建筑及区域的各类能源（水、燃气、电、热/冷量等）进行实时监测，并提供从概貌到具体的动态图形显示。

电力监测：

针对不同的用电设备配置多路电力监测智能控制，实时监测各路设备的电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因素等各项功耗、功效参数。

4.3.用能异常告警

遥信变位、遥测越限、系统状态等告警发生时，系统会自动弹出实时告警画面，显示告警类型、告警信息等，在同时，系统的右上角的小铃铛处会直接显示未读告警的数量，用来提示客户系统中有告警通知需要进行处理。

图右下角告警提示框

在告警发生或者解除时，需要管理者第一时间知道告警的内容，那就需要使用管理者可以第一时间看到的方式对管理者进行告警的发送/通知。

在系统中可以对告警的发送/通知方式进行配置，有短信、邮件、web站内和APP的方式进行发送/通知，选择一种管理者经常使用的方式将告警消息推送给管理者。

4.4.重点区域用能

系统按照大型公共建筑消耗的主要能耗分类、能耗分项、分时间段、均值等方面，对能耗数据进行采集和整理，并通过曲线、棒图、饼图、数据列表等方式展示给用户。

用户可以自定义并保存查询方案，按半小时/小时/日/周/月/季度/年的时间频率及具体时间进行查询，帮助用户从各侧面对建筑进行能耗分析。

图分类分项能耗汇总

图工作时段/非工作时段分类能耗饼图

4.5.重点设备用能

系统按照大型公共建筑的主要耗能设备及其分类，对其能耗数据进行采集和整理，并通过曲线、棒图、饼图、数据列表等方式展示给用户。

系统从设备能耗、负荷、需量分析等侧面，帮助用户对建筑设备进行能耗分析。

图设备用能综合查询

4.6.充值计费功能

后台系统提供本地售电功能，业主可以通过现金、刷卡和扫码等多种方式进行支付。

图本地充值

4.7.APP应用

用户在手机页面查看关心的每个区域的用能数据简报，系统默认根据不同用户的角色，提供不同的区域以及简报内容。

在系统内的遥测越限、项目内设备异常、系统故障状态、指标越限发生异常情况时，会在APP中进行即时的报警消息推送，用户可以登录APP进行即时查看其异常消息，及时知道异常情况。

4.8.用能诊断分析

系统提供包括能耗突增、用能异常、用能损耗、设备异常等；

本模块以图形加文字的方式实现用能异常诊断。

展示建筑/区域设备用能异常诊断结果。

点击能耗数值可查看各项时段能耗数值及限值数据。

图用能异常诊断

本模块以图形加文字的方式实现用能损耗诊断。

展示用能损耗诊断结果。

点击能耗数值可查看各项时段能耗数值。

图用能损耗诊断

4.9.能源评估审计

在对建筑中的某区域进行节能改造之后，节能量评估中记录改造前后的用能量数据，在对节能项目审计时生成能源审计报告，在报告中分析节能改造项目的意义，对节约的用能、费用数据做详细的统计分析。

在节能量评估中，记录每次节能改造前后的数据以及节能改造项目的结论和建议，系统中自动计算其节能效率。

系统自动生成节能改造项目的能源评审报告，用于管理人员对该项目节能评估的上报。

图能源审计报告列表

图能源审计报告内容截图

图节能量评估列表

4.10.计划及成本管理

计划及成本管包括了能耗账单录入、能源计划、能耗定额考核等；

能耗计划

用于用能单位对不同能耗的计划制定，手动输入部门各分类能耗定额。

能耗定额考核

系统可根据实际能耗使用量，进行计划值与实际值的对比。

能耗预算对比分析

系统根据实际的能耗费用，进行计划值与实际值的对比分析。

报表发布

系统提供报表自定义工具，用户可根据管理的需求，自定义报表内容、格式、生成周期、导出/发送规则。

报表的打印

在报表发布中，可以将报表导出为excel表格再修改格式进行人工打印，在该模块中不再需要这么繁琐的过程，报表的打印过程中全部自动化，无需象生成Excel那样还需要人工再点打印

4.11.设备运维管理

一次设备台账

对一次设备进行明细管理，包括添加设备，修改设备，删除设备，查询设备。

添加设备可以对一次设备的通用信息进行描述，包括：

设备名称，设备编号，规格参数，设备状态，动作情况，额定功率，额定电流，所属层级，生产厂家，使用年限，备注。

二次设备台账

二次设备台账是针对测量保护设备的管理，包括添加设备，修改设备，删除设备，查询设备。

添加设备可以对一次设备的通用信息进行描述，包括：

设备名称，设备编号，设备类型，使用地点，设备型号，生产厂家，管理类别，启用日期，校准单位，校验日期，确认间隔，准确度，相关一次设备，备注。

图设备台账

4.12.三方系统对接

能耗数据上传

面对部分项目中需要将数据上传到上级的平台中（比如上传到本省的省级平台中），在系统中用接口的放是与上级平台进行对接，在该项目的系统中有了数据以后，以接口的方式将需要上传的数据上传到上级平台中，上级部门的人员可以在自己平台中查看该项目中的数据。

电力监测系统接入

用接口的方式将电力监测系统接入到能源管理系统中，在管理的时候，不需要再同时打开两个系统进行查看数据，用户可以比较方便的在能源管理系统中就可以查看电力监测系统中的数据。

4.13.数据管理

在部分能耗监测设备不能实现数据远传功能，或者部分监测点暂未安装表计的情况下，用户可通过配置该测点为人工录入模式，定时手动将在模型中定义的这部分监测点的能耗数据输入到系统中，实现精益化管理和分析。

数据管理包括了重点数据录入、设备能耗数据录入、商户能耗数据录入、商户能耗数据修改等。

重点区域数据录入

对建筑中不能进行自动录入的区域数据在系统的本模块中进行手动录入，方便用户日后进行历史数据的查询。

图重点区域数据录入

重点区域数据修改

对建筑中自动上传到系统中，但是出错的建筑/区域数据进行修改，修改完之后在系统中进行重新统计后显示正确的数据。

图重点区域数据修改

5.架构优势

1.完整&易扩展的解决方案

2.监控系统大屏幕显示

3.分布式结构设计

4.插件化结构设计

5.跨平台服务

6.灵活的组网形式&双机热备冗余

7.强大的数据库功能

8.支持多种软硬件通信规约的数据采集功能

9.网络化设计

6.系统性能指标

名称

指标

备注

基本指标

最大数据容量

100000个点

每个测点可包含多达100个属性字段

重要模拟量更新周期

1-3s

可配

次重要模拟量更新周期

3-60s

可配

遥信变位传送时间

<=1s

从硬件采集到界面显示

遥控遥调命令传送时间

<=1s

从界面响应到设备接收指令

告警响应时间

<1s

从设备发出响应到界面提示

画面调用响应时间

1-3s（90%常规），其他<1-5s

常规数据查询响应时间

＜5s

模糊查询响应时间

＜15s

在线热备用双机自动切换及功能恢复的时间

＜30s

根据系统硬件性能，可实现实时切换，切换时间<1s

系统可靠性指标

主站年可用率

≧99.5%

设备平均无故障时间（MTBF）

≧3*

小时

系统故障恢复时间

≦2小时

由于偶发性故障而发生自动热启动的平均次数

应＜1次/3600h

遥信正确率

100%

遥控正确率

≧99.99%

遥调正确率

100%

遥测正确率

≧99.9%

事件记录正确率

≧99.9%

模拟量测量综合误差

≤0.5%

主站设备负荷率及容量指标

服务器CPU的平均负荷率

≤35％

在任意30分钟内

人机工作站CPU的平均负荷率

≤50％

在任意30分钟内

主站局域网的平均负荷率

≤35％

在任意30分钟内,局域网带宽大于10M

系统数据在线存储

≥2年

工作温度

20-60度

工作湿度

20-80度

系统容量指标

接入终端数

>10万台

3年裸数据量

>25TB

每分钟报文数

>500万/分钟

工作站并发数

>10台

接入用户数

>10万户

7.项目案例