黃豫明

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：

本文以公共建筑中酒店類(lèi)建筑為例，基于酒店的用能現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、潛在節(jié)能改造方向、改造投資額等數(shù)據(jù)，通過(guò)采用線性規(guī)劃的分析方法，得出在達(dá)到節(jié)能率指標(biāo)的情況下，實(shí)現(xiàn)改造投資的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化，為下一步公共建筑節(jié)能改造提供分析方法。

關(guān)鍵詞：公共建筑節(jié)能 投資規(guī)劃分析 節(jié)能改造技術(shù)

2 節(jié)能改造問(wèn)題分析和模型建立

2.3.1 問(wèn)題分析

這是一個(gè)混合型的線性規(guī)劃問(wèn)題，首先需要滿足改造后的節(jié)能量與改造前相比減少10%，即節(jié)能量應(yīng)達(dá)到643.3噸標(biāo)煤。同時(shí)實(shí)現(xiàn)投資額低。因此需要決策的是各個(gè)系統(tǒng)如何投資做節(jié)能改造。決策限制條件包括：

(1) 改造的燈具數(shù)量不能超過(guò)現(xiàn)有的燈具數(shù)量，并且燈具數(shù)量為整數(shù)。

(2) 低區(qū)生活熱水、泳池生活熱水、電梯勢(shì)能回饋、變配電改造是否改造，屬于是非決策，需要運(yùn)用0- 1整數(shù)規(guī)劃來(lái)處理。

(3) 低區(qū)生活熱水、泳池生活熱水若進(jìn)行改造，在減少燃?xì)庥昧康耐瑫r(shí)，會(huì)增加耗電量。在模型中反映是：將燃?xì)庥昧亢陀秒娏空酆蠟闃?biāo)準(zhǔn)煤，在同一水平上進(jìn)行比較。

(4) 各項(xiàng)系統(tǒng)在決定是否進(jìn)行改造后，需對(duì)節(jié)能量加總，以達(dá)到低節(jié)能率10%的要求。

2.3.2 模型建立、求解與分析

建立線性規(guī)劃模型，并進(jìn)行求解：

(1)

照明燈具系統(tǒng)

各類(lèi)型燈具的改造數(shù)量<現(xiàn)有燈具數(shù)量；

節(jié)能量=(原燈具功率-替換燈具功率)*平均運(yùn)行時(shí)間x運(yùn)行天數(shù) ( 其中運(yùn)行天數(shù)按365天計(jì)算)；節(jié)能量折合標(biāo)煤=節(jié)能量x電力折合標(biāo)煤系數(shù)；投資=實(shí)際改造數(shù)量x單個(gè)燈具投資。

(2)

低區(qū)熱水系統(tǒng)、泳池?zé)崴到y(tǒng)改造

節(jié)能量折合標(biāo)煤=改造后減少的燃?xì)饽芎?折合標(biāo)煤)-改造后增加的用電能耗(折合標(biāo)煤)；

投資：根據(jù)初步設(shè)計(jì)后得出工程量清單，估算得出。

(3)

電梯勢(shì)能回饋

節(jié)能量折合標(biāo)煤=改造后減少用電能耗(折合標(biāo)煤)；

投資：根據(jù)初步設(shè)計(jì)后得出工程量清單，估算得出。

(4)

變配電系統(tǒng)改造

節(jié)能量折合標(biāo)煤=改造后減少用電能耗(折合標(biāo)煤)；

投資：根據(jù)初步設(shè)計(jì)后得出工程量清單，估算得出。

(5)

能源監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)

節(jié)能量折合標(biāo)煤=改造后減少用電能耗(折合標(biāo)煤)；

投資：根據(jù)初步設(shè)計(jì)后得出工程量清單，估算得出。

建立模型及進(jìn)行規(guī)劃求解后得出如表2和表3所示的結(jié)果。

規(guī)劃求解的結(jié)論為：當(dāng)實(shí)現(xiàn)總節(jié)能量要達(dá)到低節(jié)能量要求時(shí)，為643.3噸標(biāo)煤，應(yīng)改造的系統(tǒng)包括：部分照明燈具系統(tǒng)、低區(qū)熱水系統(tǒng)、電梯勢(shì)能回饋、變配電系統(tǒng)改造、能源監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)。改造總投資由各系統(tǒng)單項(xiàng)投資加總，合計(jì)：4,914,604 元。

表 1 酒店全年能耗值統(tǒng)計(jì)

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表 2 照明系統(tǒng)決策方案

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表 3 各系統(tǒng)決策方案

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2.3.3 優(yōu)決策方案分析

從求解的優(yōu)解可以看出以下特點(diǎn) ：

(1) 照明燈具：節(jié)能量較大、單項(xiàng)投資較低的燈具是首項(xiàng)選擇。而節(jié)能量大，但單項(xiàng)投資也較高的燈具，改造時(shí)不作為**考慮。

(2) 熱水系統(tǒng)改造：節(jié)能量較大的泳池?zé)崴脑?，在?yōu)化求解中沒(méi)有被采納，主要原因是該項(xiàng)投資較大，與低區(qū)熱水改造相比，實(shí)際投資量約為低區(qū)熱水改造的2/3, 但節(jié)能量(折合標(biāo)煤)為低區(qū)熱水改造的 1/3。

(3) 電梯勢(shì)能回饋、變配電系統(tǒng)改造和能源監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)的節(jié)能量都非常可觀，同時(shí)，投資遠(yuǎn)低于熱水改造，因此，可以作為本次改造的考慮范圍

3 安科瑞能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

3.1 系統(tǒng)概述

Acrel-5000建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對(duì)水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中**與分析，通過(guò)對(duì)用戶端所有能耗進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類(lèi)能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

3.2 應(yīng)用場(chǎng)所：

（1）辦公建筑（商務(wù)辦公、**機(jī)關(guān)辦公建筑等）；

（2）商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機(jī)構(gòu)建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂(lè)場(chǎng)所等）；

（4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑等）；

（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等）；

（6）交通運(yùn)輸建筑（機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、碼頭建筑等）。

3.3系統(tǒng)功能

（1）登陸界面

系統(tǒng)可以根據(jù)客戶要求定制個(gè)性化的系統(tǒng)登錄界面，登錄界面所用的圖片、 Logo等由用戶提供。

（2）綜合能耗展示

系統(tǒng)登陸成功進(jìn)入主頁(yè)面，主頁(yè)面顯示該建筑的建筑圖片，建筑基本信息,建筑當(dāng)月分項(xiàng)用電餅圖和各種能源的消耗量。

（3）支路能耗概況

系統(tǒng)可以根據(jù)分類(lèi)能耗的支路名稱查詢用能情況，顯示當(dāng)日和當(dāng)月的用能峰值（電能對(duì)應(yīng)需量值）、當(dāng)日用能、當(dāng)月用能、當(dāng)年用能以及昨天同期用能、上月同期用能、上年同期用能的比較情況。

（4）支路用能

系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)各支路某段時(shí)間內(nèi)逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。

（5）分項(xiàng)能耗概況

系統(tǒng)可以按照動(dòng)力、空調(diào)、插座等分項(xiàng)進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)與顯示，支持用能餅圖顯示各分項(xiàng)過(guò)去31天的用能占比；堆積圖顯示各分項(xiàng)過(guò)去31天的能耗趨勢(shì)；分項(xiàng)用能排名圖顯示被選中分項(xiàng)對(duì)應(yīng)能耗值排名前10位的支路。?

（6）分項(xiàng)用能

系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)各分項(xiàng)某段時(shí)間內(nèi)逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能（這里的支路須通過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中分類(lèi)分項(xiàng)的配置。）?

（7）部門(mén)能耗概況

系統(tǒng)可以按照部門(mén)進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)與顯示，并進(jìn)行日同比分析圖，餅圖顯示各部門(mén)過(guò)去31天的用能占比；堆積圖顯示各部門(mén)過(guò)去31天的能耗趨勢(shì)；部門(mén)績(jī)效考核對(duì)比圖顯示實(shí)際用能和用能目標(biāo)值，當(dāng)實(shí)際用能值大于目標(biāo)值時(shí)，實(shí)際值標(biāo)為紅色。?

（8）區(qū)域能耗概況

系統(tǒng)可以按照區(qū)域進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)與顯示，日分項(xiàng)用能同比分析圖顯示不同區(qū)域的當(dāng)日與昨日能耗柱狀圖；餅圖顯示各區(qū)域過(guò)去31天的用能占比；堆積圖顯示各區(qū)域過(guò)去31天的能耗趨勢(shì)；區(qū)域用能排名圖中顯示被選中區(qū)域?qū)?yīng)能耗值排名前10位的支路。

（9）參數(shù)查詢

查詢各回路戓支路某段時(shí)間內(nèi)的參數(shù)，以曲線的形式反映趨勢(shì)（具體可以查詢的參數(shù)與安裝的儀表有關(guān)，查詢時(shí)不能跨月，且繪制曲線時(shí)以1分鐘為間隔），電力參數(shù)可以多選。?

（10）數(shù)據(jù)檢查

系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)某段時(shí)間內(nèi)各回路與下級(jí)支路的用能差值，超過(guò)一定百分比后醒目顯示（紅色區(qū)域），確保計(jì)量體系的完整性、準(zhǔn)確性。?

（11）非工作日用能分析

系統(tǒng)可統(tǒng)計(jì)各支路工作日與非工作日的能耗情況。此處的工作日和非工作日是在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中非工作日設(shè)置中配置的非工作日。

（12）能耗數(shù)據(jù)同比環(huán)比分析

系統(tǒng)可將各種類(lèi)型（電、水、氣）和各主要耗能設(shè)備的能耗與去年同期值和上月值進(jìn)行同比環(huán)比分析，檢驗(yàn)節(jié)能效果，根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績(jī)效考核，以及節(jié)能目標(biāo)的修正。?

（13）分時(shí)段用能統(tǒng)計(jì)

在儀表帶有復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)功能的前提下，系統(tǒng)可以**電表內(nèi)尖、峰、平、谷參數(shù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中方便后期查詢。不同時(shí)段可以分別設(shè)置用電單價(jià)，統(tǒng)計(jì)報(bào)表會(huì)呈現(xiàn)出分時(shí)段電能值與電費(fèi)。?

（14）日月年報(bào)表

系統(tǒng)提供方便的日月年報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能，通過(guò)選擇不同回路，報(bào)表類(lèi)型，查詢?nèi)掌冢蓪?duì)應(yīng)報(bào)表。選中報(bào)表中的某一行數(shù)據(jù)，會(huì)自動(dòng)顯示對(duì)應(yīng)的柱狀圖。

（15）儀表網(wǎng)關(guān)斷線報(bào)警

系統(tǒng)通過(guò)能耗網(wǎng)關(guān)**數(shù)據(jù)時(shí)，可以獲得儀表的通訊狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)判斷儀表通訊中斷時(shí)間大于10分鐘時(shí)或網(wǎng)關(guān)通訊中斷時(shí)間大于20分鐘時(shí)，系統(tǒng)會(huì)彈窗或者通過(guò)鈴鐺報(bào)警，顯示當(dāng)前通訊中斷的儀表或者網(wǎng)關(guān)。?

（16）圖表導(dǎo)出

系統(tǒng)可將分析統(tǒng)計(jì)的曲線、棒圖、報(bào)表導(dǎo)出到Excel格式文件，以便于用戶數(shù)據(jù)二次利用。

（17）用戶管理

系統(tǒng)用戶權(quán)限管理采用分級(jí)模式，為系統(tǒng)管理員、后勤管理人員、設(shè)備維護(hù)人員三級(jí)，進(jìn)行訪問(wèn)權(quán)限管理，防止未授權(quán)的訪問(wèn)，并對(duì)所有操作自動(dòng)進(jìn)行帶時(shí)標(biāo)事件記錄，可建立良好的反事故措施。

（18）基礎(chǔ)信息配置與維護(hù)

系統(tǒng)可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況配置每塊智能儀表所屬的能耗類(lèi)型和分項(xiàng)、歸屬區(qū)域、設(shè)備類(lèi)型，這些數(shù)據(jù)將作為用能分析的基礎(chǔ)信息。

（19）人工錄入數(shù)據(jù)

系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)手工錄入功能，可錄入儀表每天的抄表值與每天的用能值，用于后期報(bào)表統(tǒng)計(jì)。

（20）遠(yuǎn)程訪問(wèn)功能(C/S模式)?

系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，在任意一臺(tái)連接廣域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上安裝Acrel-5000建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)客戶端軟件即可實(shí)時(shí)訪問(wèn)該能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3.4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

AcrelCloud-5000能耗管理云平臺(tái)采用分層組網(wǎng)架構(gòu)，將系統(tǒng)分為設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。

設(shè)備層：設(shè)備層作為平臺(tái)數(shù)據(jù)來(lái)源的基礎(chǔ)，通過(guò)儀表與傳感器對(duì)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和計(jì)量。

網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)強(qiáng)大的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能將**到的設(shè)備層的數(shù)據(jù)傳遞到應(yīng)用層，起到承上啟下的作用。

應(yīng)用層：應(yīng)用層對(duì)設(shè)備層的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)友好的人機(jī)界面為用戶提供**的體驗(yàn)。

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圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.5 能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品選型

4 結(jié)論

根據(jù)以上的規(guī)劃求解分析，就上海市大型公共建筑能耗與節(jié)能改造研究得出如下結(jié)論：

(1)通過(guò)采用數(shù)模模型方式進(jìn)行節(jié)能改造的決策，可以在較低的投資額的情況下獲得更高的回報(bào)(節(jié)能量)，這對(duì)于建筑業(yè)主來(lái)說(shuō)是非常有必要的。

(2)根據(jù)節(jié)能率目標(biāo) ，對(duì)每項(xiàng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行節(jié)能量、投資額分析，通過(guò)設(shè)定邊界條件，在達(dá)到低節(jié)能率的情況下，規(guī)劃分析求解得出應(yīng)改造的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐強(qiáng),莊智,朱偉峰等.上海市大型公共建筑能耗統(tǒng)計(jì)分析.第七屆**綠色建筑與建筑節(jié)能大會(huì)論文集,2011

[2]蔡伊秋.城市大型公共建筑能耗與節(jié)能改造決策研究.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.

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