能源管理与能耗管理分析系统

学校能耗解决方案
　　随着社会生活水平的不断提高，学校的用水用电总量，特别是宿舍区生活用水用电量将会不断上升，这对节能减排工作是一个严峻挑战。在国家高度重视我国能源供应及使用的现状，三令五申地强调、提倡创建节育型社会的现状，建设节约型校园对此有着深远意义。由于学校是社会人才的建设基地、储备中心，是社会进步的主阵地，深入开展解决型校园建设工作，不仅可以促进学校本身的能源节能工作，降低学校的支出成本，在社会起到**和带动作用，还有利于促使广大学生树立节能环保意识，对我国整个社会今后的节能工作都起到深远影响。
　　对学校而言,照明用电、用水占到学校总能耗的70%以上, 实现用电、用水的节能控制，既大量节约了能源，又使学校的管理规范化，同时节省了人力资源，大大提高了管理效率，是学校管理须考虑的重要内容。根据综合分析，合理的监管平台可使学校的能源支出降低20%左右。因此能耗监测平台的建设显得尤为重要，能够让校方直观的了解到能耗都用在那里，是否是合理使用，如何去用好，如何针对的事实各种节能手段。
　　同时国家十二五规划的推出，对节能减排的要求越来越高，绿色、节能、环保成为国内主流发展趋势。能耗监测系统的引入能为学校提供能源使用情况的精确分析，为学校寻找节能空间，寻求合理的节能方案，提供有力的支持。
　　安科瑞以政策和大众用户需求为导向：
　　系统功能性能符合相关规范要求;
　　系统数据格式、通讯规约符合相关规范要求;
　　系统可解决用户用能绩效管理;
　　系统可解决用户用能需求量申请管理;
　　系统可让用户管理者了解本建筑标准煤用量和碳排放量数据;
　　系统可解决用能安全管理;
　　系统可解决不合理用能问题。
　　系统采用物联网、云计算、精细计量、数字传感等技术，能够实时、全面、准确地采集水、电、油、气等各种能耗数据，动态分析能耗状况、辅助制定并不断优化节能方案、智能控制耗能设备的运行状态、实时准确地核算节能量，具有在线计量、监测、分析、控制、管理等功能，为用能单位实施定额控制、制定节能措施、提高节能效率、核定节能收益提供科学、有效的实时管控手段，是精细化、智能化、现代化的节能减排管理不可或缺的重要**。
　　能耗管理的目标
　　1)能耗管理提供了一个公平、定量衡量各建筑用能状况的“尺子”，基于规范化的能耗分项计量和监测结果进行行政监管。
　　学校可实施对节能行为的奖励和对浪费行为的教育处罚措施，将师生员工节能行为纳入行为规范建设。
　　2)其次使学校运行管理者了解自己用能状况，通过自己的用能状况比较，清楚了解自己的用电趋势，明确节能方向，并从不合理用能情况及时发现设备状态能够及时进行维修，杜绝浪费现象。
　　3)后通过能耗软件实际能耗数据来督促和教育建筑物的使用者，保持“随手关灯”、人离关电脑、关空调、水龙头随用随开等绿色节约型生活模式，并结合实际能耗数据结合学院各种宣传活动对师生及员工进行正面宣传和引导。

水泥企业能源管理系统研究与应用
0项目概况
山东某水泥厂建有2 条日产5000 吨熟料生产线和一座年产100 万吨水泥粉磨站。为发展循环经济，该厂为2 条熟料线分别配套建设了6MW、9MW 纯低温余热发电站。水泥企业是典型的高耗能行业，该厂煤、电、水费用合计占总生产成本的70%以上。因此，建立有效的能源综合管理系统、节能降耗是公司健康发展的迫切要求。安科瑞电气股份有限公司于2010年4月承接了该项目，整个系统采用Acrel-5000能耗监测系统，主要实现对企业用电量和用水量的在线监测和能耗管理。
1 目标任务
监视、分析以及控制能源使用，精确记录水泥熟料生产线各个环节和设备的能耗状况，记录分析和评价整体能耗费用水平，从而降低每个环节和线路能源的整体使用成本，同时将能源数据升华为有**的信息，用于掌握和分析各个部分的能源使用情况。将能源成本分摊到每个车间、班组、设备、生产环节或线路，并与绩效考核挂钩。自动生成A、B、C、D 各班能源消耗统计及主要设备停机次数、运转时间，并对用能情况通过曲线、棒图等形式表示出来，便于通过能源数据的收集和设备状态的分析，进一步发现能源使用漏点和节能空间比较大的环节，评估各项节能措施和设备的实际效果。
2 总体设计
能源管理系统借助现代化网络技术和计算机技术实时监视各种运行能源参数，不断地传送至系统服务器中，使运行管理人员可以通过监控中心全面了解系统的运行工况，简便地实现各种数据分析。通过该系统，能够精确记录各个车间和主要设备的能耗状况，记录分析和评价整体能源费用水平和能耗费用的分解，发现能耗的过度消耗点，实时监测能耗信息，调动生产者的积极性，帮助提高节能减排的效率。
2.1 系统组成
该系统主要由现场监控设备(主要包括各种智能仪表)、通讯设备(工业计算机数据环网)、能源管理系统软件3 部分组成。一次传感仪表主要采用施耐德公司产品，数据采集器、数据处理服务器、网络服务器、网络通信设施、主机及终端显示屏等全部采用国内**产品。
2.2 系统结构
该系统数据采集全部来自于现场智能仪表，与工业控制网络完全隔离，确保了工业控制网安全可靠稳定运行。系统与地面管理数据网络互联，实现了WEB 信息传输与发布。系统基于TCP/IP 架构，具备与其他子系统互联互通接口。系统内部能源监控和管理系统采用分层分布式结构，方便用户的管理和维护工作。系统采用的能源监控和管理软件。
2.3 系统原理
通过该系统实时获取能源消耗监控点能耗数据，对能源供应、分配和消耗进行监测，实时掌握能源消耗状况，了解能耗结构，计算和分析各种设备能耗标准，监控各个运营环节的能耗异常情况，评估各项节能设备和措施的相关影响，并通过WEB 把各种能耗日报报表、各种能耗数据曲线等发布给相关管理和运营人员，分享能源信息化带来的成果，完成对企业能源系统的监控及电力负荷耗能状态的监测和管理。为节能工程提供数据支撑。
2.4 系统功能
1)实时监测能源数据。准确的能耗数据是节能工作的基础。能源管理系统可以根据实际需要，对水泥熟料生产各工艺，包括石灰石破碎、原料粉磨、煤粉制备、熟料烧成、余热发电等能耗信息进行实时监控。所监控的数据包括电能数据、蒸汽数据、煤耗数据、压缩空气数据、用水流量及原料消耗量等。
2)形成重要能耗报表。定期提供单位熟料电耗、煤耗、水耗、气耗等综合能耗信息，并对各生产工艺环节进行单耗、总耗统计;报表分为日报、月报、季报、年报等几种，分析电、煤、水、压缩空气、蒸汽消耗情况，以及主机设备运行时间、停机次数等信息。系统还可以分析对比不同时期，同类、不同类设备之间的耗能状况，为发现节能漏点，提供数据参考。
3)分析能耗负荷特性。以图表、棒图、曲线等方式，进行一系列负荷对比分析，包括单位能耗对比，重要负荷对比，一、二线同类负荷用能对比等;系统将分析结果长期存储在数据库中，同时考虑能源消耗、生产计划、产出多方面信息，总结经验，使设备以经济合理的方式运行，实现系统的节能降耗。
4)细化成本管理。科学准确的界定和分析各部门、班组用能成本，可实现对各车间及熟料线A、B、C、D“四班三运行”模式下各班能源消耗数据统计分析，并能做到班、日分析，使能耗分析较加准确、及时、细化，提升了对能耗成本的控制能力。
通过对比各部门和班组能耗数据，可以发现不良的操作习惯，形成科学的管理和考核办法。
5)预警并诊断能耗异常情况。对不符合工艺操作流程的用能设备、各测量点能源消耗的异常情况进行自动诊断和报警提示。对**出功率范围的能耗设备进行报警、对重要设备运行匹配状况提出诊断信息。控制室管理人员可根据系统提示，及时作出科学处理，有效防止跑冒滴漏现象，为生产线安全稳定运行提供可靠**。
2.5 软件特点
上位机软件为Acrel-5000能耗监测系统组态软件，该软件是对现场能耗数据进行采集与监测的软件，特点是能以灵活多样的“组态形式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成对现场数据的采集与监测功能。Acrel-5000能耗监测系统具有友好的人机交互界面，可实时和定时采集现场设备各参量及开关量状态，并将采集到的数据上传给数据中心存储。系统还提供了实时曲线和历史趋势曲线分析，符合用户设计需要的报表、事件记录和故障报警等功能。整个系统可以实现所有回路能耗的采集和统计，实现了远程自动抄表、能耗监测功能
1)运行状态监测：通讯异常报警提示。
2)用户管理：不同用户权限具备不同操作功能，各级权限的口令修改操作功能，具有权限防误功能。
3)能耗报表、棒图：实现了所有能耗报表的按时间查询，分为日、月、年报表等，任意分类、分项实时能耗棒图显示。
4)打印及导出：所有报表及界面可打印，或以EXCEL、WORD 格式进行导出。
3 网络实现方案
系统监控中心设在控制室，作为能源管理系统的数据和管理中心，承担整个能源管理系统数据的采集、存储、统计、分析功能，同时管理整个系统的用户权限和Web 发布功能。整个系统采用光纤、以太网总线、RS485 等传输介质，组建独立的、的通讯网络。主干线采用工业级光纤环型以太网络，环型主干网共设立11 个网络节点，包括监控中心、总降压站、余热电厂电气室、*窑头电气室、*原料粉磨电气室、*原料处理电气室、二线窑头电气室、二线原料粉磨电气室、二线原料处理电气室、石灰石破碎电气室、煤粉制备电气室，其它电气室、工作间等，信号采用光纤、RS485 或信号电缆就近连接到
这10 个节点之一，实现与监控中心的数据传输。
能源管理系统采用分层分布式网络结构(图1)，系统自下而上分3 层：现场监测层、通讯层和系统管理层。
3.1 现场监测
现场监测层是指直接采集现场设备数据并具备上传功能的现场监测设备，包括流量计、电力参数测量仪、压力传感器、电子秤以及可编程控制器PLC 等。这些监控设备完成信号采集、处理，并转换为通讯信号，接入到网络通讯层。东华水泥公司能源管理系统现场监测层将监测8 个子系统的现场数据：电能子系统、用水子系统、供煤子系统、柴油子系统、压缩空气子系统、蒸汽子系统、原料子系统、烟气子系统。
3.2 网络通讯层
网络通讯层是指完成能源管理系统通讯所涉及的底层通讯链路(如RS485)、通讯转换设备(以太网关)以及**层通讯链路(如光纤以太网、TCP/IP 网络)等的总称。这一部分是连接现场监测层和系统管理层的纽带环节。本项目现场通信网络采用RS485 总线方式，支持Modbus 通讯规约。通过以太网关转换为以太网络。以太网关扩展的RS485 的串行接口，支持Modbus 现场总线协议，每个 RS-422/485 通道多能连接32 个智能设备。通过以太网关把低速串行信号转换为高速以太网，将现场层的电力数据转送入局域网内，方便上位系统的管理。工业级光交换机将以太网的电信号转换成光信号，多个以太网交换机组成光纤环网。依靠光纤网络良好的抗干扰性和传输性能可以较好适应恶劣的电气环境和远程的数据传输。监控中心与各站点(光纤通讯节点)之间采用全双工交换式光纤环网结构。光纤自愈环技术具有稳定性好、可靠性高和自愈能力强的特点。光纤环网中任何一处的线路故障不会导致通讯故障。
3.3 系统管理层
系统管理层是能源管理系统的高管理层。系统管理层的全部设备安放在控制室内。配置一台监控服务器、一台操作工作站、一台WEB 服务器、通讯设备、激光打印机、UPS 等。数据服务器采用高性能计算机，能源管理软件采用专业的监控组态软件。该层完成接受现场监测层和DCS 系统上传的实时数据，并对这些数据进行分析、转换、存储，并以数字、曲线、报表等形式显示在屏幕上。能源管理系统须采用分层分布式网络结构，应具有良好的可靠性与实时性。监控软件应基于Windows 2000/2003/XP 中文操作系统，采用客户机/服务器模式的分布式网络结构，标准化、网络化、功能分布的体系结构;具备软、硬件的扩充能力;支持系统结构的扩展和功能的升级。同时，该层可以提供标准的网络接口和通信协议，实现与其他系统的联接;系统管理层通过OPC Server 与其它集成系统进行数据交换。具备与山东淄矿集团内部计算机网络、信息管理系统(MIS)、生产管理系统(如：DCS)、建筑物集成管理系统(BMS)等系统的联网，与其它接口可采用OPC Server/Client 模式。
4　应用效果
Acrel-5000能源管理系统自 2010 年4 月份试运行以来，通过边完善、边应用、边改进，在能耗管理控制方面**了初步效果。
1)强化了对标管理。大力开展了班与班之间、一条熟料线与二条熟料线之间对标活动，且能实现当日对标。通过查找能源使用漏洞，减少重要耗能设备故障，提高了设备运转率，降低系统停机率，降低了能耗。
2)降低了用电消耗。通过能源系统报警提示，当供电系统总负荷**出申请需量时，系统可自动提示DCS 操作员调整负荷，关停有关设备。当原料磨主电机、煤磨主电机等大型用电设备停机后，系统将会自动提示操作人员，将其关联的原料磨风机、煤磨排风机进行及时关停，节约了电力消耗。试运行期间，先后避免了3 次风机停机不及时现象，降低电力消耗**过5000kWh。2 次调整了设备峰谷平用电不合理情况。
3)加强了用水管理。一旦发现总管路水流量大于其各支路流量之和，或支管路流量突然增大，**出正常范围时，系统将自动报警，监控人员即可断定管路有漏水点，组织人员查找处理，堵塞漏洞。试运行期间，避免了2 次漏水事故。通过开展对标活动和加强考核，**了显着效果。

业绩表
　　上海建发**大厦建设项目能耗管理系统;
　　上海交通大学闵行校区理科实验楼群能耗监测系统;
　　上海览海陆家嘴门诊项目手术室及洁净工程能耗管理系统;
　　上海杉达学院综合实验实训楼能耗管理系统;
　　上海上汽大众有限公司10KV变电所工程能耗管理系统;
　　上海通用凯迪拉克能耗管理系统;
　　上海夏普电器能耗分析管理系统;
　　上海杨浦区税务局综合楼能耗监测系统;
　　上海药明康德新药开发有限公司F18园区能耗监测系统;
　　上海至正道化高分子材料股份有限公司**高压(110-220KV)特种电线电缆高分子材料产业化能耗管理系统;
　　顺义区人民检察院-重点单位维护安全管控平台建设项目能耗管理系统;
　　苏悦商贸广场能耗管理系统;
　　苏州丰隆城市广场二期能耗管理系统;
　　苏州高铁新城经济发展有限公司(高铁**中小学)10kV楼层能耗监测系统;
　　苏州工业园区青剑湖置业有限公司 苏地2011-B-73号地块能耗管理系统;
　　苏州恒业大厦能耗管理系统;
　　苏州青商大厦能耗监测系统;
　　苏州狮山广场能耗管理系统;
　　苏州市凯誉房地产开发有限公司酒店能耗监测系统;
　　苏州湾艾美温泉大酒店能耗监测系统;
　　苏州尹山湖商业水街能耗管理系统;
　　苏州智选假日酒店能耗管理系统;
　　睢宁实验小学*二分校(仝场分校)能耗管理系统;
　　天福国家湿地公园原马场农宅1,2号楼修缮工程能耗管理系统;
　　天津滨海文化商务中心二期能耗管理系统;
　　天津师范大学滨海附属学校(西沽小学)能耗管理系统;
　　天津市滨海新区档案馆能耗监测系统;
　　天津市河西人才公寓项目能耗管理系统;
　　天津药物研究院有限公司国家重点实验室及科研成果产业化基地项目能耗管理系统;
　　天津医科大学附属医院新建教学楼项目能耗管理系统;
　　天目西路街道103坊27丘项目-泰禾大厦能耗管理系统;
　　田阳县人民医院能耗监测管理系统;
　　威海市图书馆能耗监测系统;
　　潍坊交运贸易广场一期工程能耗分析管理系统

高校建筑能耗监测系统的应用
1、概述
我国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。
对于大型公共建筑而言，能源消耗情况非常复杂，只有实现建筑内各耗能环节分项计量，才可能真正把实际各类系统的能耗状况和合理的用能配额相比较，确定差异的形成，明确进一步的节能潜力。
2、校园建筑能源管理系统的可行性分析
高等院校作为大型公共建筑中的一部分，它集教学、科研和生活于一体， 占地面积大、建筑类型多、功能划分区较复杂，既是人口的高密度区，较是重要的能源消耗大户。
我国绝大多数高等院校人工管理电、水、气的消耗量。原始的人工抄表存在多种问题，如：实时性差、工作量大、管理难度大等。能耗管理部门也没有其他直接有效的手段，获取实际能耗信息，也无法进一步提出节能方案，有效降低能耗。因此较无法对不同类别耗能进行有效正确的分析，因此制定针对性的能耗管理政策尤为关键。
建筑能耗分析管理系统不仅可以分析高耗能设备能耗产生的主要原因，还可以分析办公、生活能耗与气候、人数以及建筑结构之间的关系，即使用一个平台对不同建筑类型建筑的节能潜力进行研究，同时跟据数据分析结果选择正确的节能方法以达到节能的目的。
3、Acrel-5000能耗分析管理系统的优势
1)保证面积庞大的供配电系统安全可靠供电;
2)了解供电隐患，快速定位故障和排除故障;
3)实时准确统计学校各部门、院系和宿舍的用电量，做到独立核算;
4)提高了管理效率，减少人力成本。
4、Acrel-5000能耗分析管理系统在电气工程学校项目中的应用
4.1项目概况
电气工程学校一校五址，建筑面积21133平方米，校内建有行政楼、教学楼、实验楼、师生餐厅、宿舍楼、体育楼等楼群。变配电室是校园内的电力**采用电度表实现电度计量，其运行设备的情况依旧依靠人工巡查，远远不能满足安全运行的要求，当出现运行故障、设备老化等情况时，无法及时进行故障隔离使得停电范围不会扩大。对于实验室等重要用能部门的电能质量也没有监测和**。需要通过建立实时监控来保证用能系统的安全运行。同时北方院校的供热系统同样需要运行的安全监测，可增加智能控制，通过电动调节阀的开闭来控制热量，合理用能。
安科瑞电气股份有限公司承接电力工程学校能耗管理系统的设计、施工及调试。主要完成对现场能耗的集中采集及分析，通过对用户端所有能耗进行细分和统计，以直观的数据和报表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况。
4.2 组网结构
系统采用分层分布式设计，由站控管理层、网络通讯层、现场设备层组成。可以实现远方的监视控制，也能够在上层故障时不影响本层和下一层的功能。
各个结构层的具体形式如下：
1)站控管理层
软件管理层针对配电系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是整个系统的上层部分，该层主要由系统软件和必要的硬件设备组成，包括监控主机、打印机、UPS电源。系统软件具有良好的人际交互界面，对采集的现场耗电、耗水、耗气等数据信息经过计算处理，并以图形、数显等方式反映现场的运行状况。
2)网络通讯层
该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和存储等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。
3)现场设备层
现场包括ACR多功能电力仪表、终端电能表计、水表、气表、集中供冷供热表，负责采集电力现场的各类数据和信息状态，发送给网络通讯层，同时也作为执行单元，执行网络通讯层发出的指令。
监测建筑数据展示应包括：
4.3 设备参数列表
4.4系统功能及软件界面
系统对电、水、气能耗实时采集、动态监测、能耗分析、成本核算、绩效考核和报表发布等功能，实现校园能源管理精细化，促进节能降耗。
4.4.1 能耗数据对比分析
概要显示当月、当年用能情况，并与往年同期用能进行对比，掌握用能趋势。实时动态监测企业当前用电功率。通过设置每日用能的计划值，实现用能的定额管理，并与实际用能进行对比，对可能出现的用能突增进行预警，全局掌握校园的用能情况。
4.4.2趋势曲线分析
通过用能趋势图，快速定位校园用能负荷高峰，并逐级定位高峰能耗的组成，为移峰填峰找到依据。
4.4.3 分类、分项统计能耗数据
将各类能源监测数据(水、电、气)接入到一套能耗监测系统中，改变原来多头管理的局面，清晰的掌握校园能耗的构成，避免能耗改造过程中降低某一类能耗的同时增加了其他类能耗的支出。
4.4.4 能耗数据综合分析
将校园能耗数据同建筑面积、校园人口、环境温度等参数进行综合比较，系统根据需要建立不同的能耗分析模型，科学、准确的判断一个校园能耗的高低，从而综合分析影响能耗的因数。
4.4.5能耗数据的实时监测
系统具备良好的开放性，可对用户需求进行功能扩展，在基本分析功能的基础上为用户定制个性化报表和分析模板;系统具有报警管理功能，负责报警及事件的传送、报警确认及报警记录功能以便告知用户或供用户查询;系统具备权限管理、系统日志及系统参数设置等功能。
5 结束
能源管理监控系统分别对校园中各个分散分布的区域配电所进行独立测量，能耗管理部门实时掌握高校各区域的水电数据及其能耗负荷的变化，从而及时做出可行性调整，制定相应的管理制度 ，为进一步节能改造提供准确的数据支撑，让系统真正运行起来起到节能的效果。

江苏安科瑞电器制造有限公司是安科瑞电气股份有限公司（证券代码：300286 SZ.）的全资子公司，是电动机保护器、导轨电能表、有源滤波柜、工矿用电、远程预付费系统、智能无线测温系统、三相智能电能表、微机保护装置厂家等系列产品的生产基地。公司位于江苏省江阴市，目前现代化生产厂房面积达3万平方米，电子组装生产线均采用无铅生产工艺，生产检测设备自动化程度高，公司采用的信息管理系统，是江苏省两化融合试点企业。公司通过在产品、技术、生产工艺上的技术积累和持续创新，围绕国家产业政策和市场导向，成功实现科技转型，由原来普通数显仪表和电量传感器的生产转到智能网络电力仪表、智能马达保护装置、智能光伏汇流装置、电能质量装置、电气火灾装置、消防电源设备、隔离电源柜、有源滤波装置、光伏汇流箱、光伏并网逆变器等产品的产业化，目前已发展成为一家集研发、生产、销售于一体的江苏省。公司还先后与上海电科所、东南大学、中国矿业大学等科研院所、高校组成产学研联合体，围绕智能电网用户端的电力、电能管理和电气安全开展产品研发，其中与上海电科所合作开发的“1/4抽屉柜智能马达管理单元的研发和产业化”项目被列为*科技特派员项目。公司以用户端智能网络电力仪表及系统集成为主导产业，坚持“为客户设计**”的经营理念，走化、市场化、规模化道路，努力实现“立足中国、放眼世界，争做好的智能配电供应商”的战略目标，为客户提供可靠用电、节约用电、安全用电的完整解决方案，在智能电网用户端、新能源、物联网等领域不断探索开发新产品。