北京交通大学校园智慧能源管理系统应用

北京交通大学校园智慧能源管理系统应用

摘要：北京交通大学为北京市第一所通过住建部和教育部验收的节约型校园建筑节能监管平台示范项目高校，近年来通过校园建筑节能监管平台的建设和实施，以及后续节能改造的投入，对校园的各种能源及能耗设备进行了分布式监控与集中管理，提高了学校自身的能源管理自动化水平，同时降低了能源消耗成本。

关键词：节能监管平台  智慧能源管理  

一、概述

　　北京交通大学校区总面积近1100亩，建筑面积85万平方米，东、西两个校区，各类建筑100余幢，教学、科研设施完善。校区所用能源种类为电、水、天然气、供热。

　　北京交通大学节约型校园建筑节能监管平台于2011年7月18日通过了住建部和教育部组织的验收，二期工程于2013年7月开始实施，通过各种能耗的在线分类、分项、分户计量和分析，而且对学校集中供热系统、电开水炉、路灯、公共教室照明、分体空调、办公室用能等进行了高效能源管理，并与3D地图、预付费一卡通、光伏系统等结合，真正做到了“监、控、管”一体，取得了很好的节能效果。

二、智慧能源管理系统整体解决方案

2.1系统架构

　　北交大智慧能源管理系统采用先进的、安全可靠的、具有自主知识产权的“分布式高速实时控制网络”，系统由监管中心、主干通信网络、现场监控网络、各种智能计量装置、智能网关（用于连接第三方智能计量装置）等组成。系统分为三个层次，从下至上分别为：现场设备层（感知层）、通信网络层、系统应用层。

2.2整体解决方案

　　整体解决方案包括如下子系统：

2.3关键技术

　　系统在现场设备层和通信网络层采用国际先进的LonWorks现场控制网络技术，实现各类智能表计、控制器、变频器等现场设备与智慧能源管理系统主干通信网的无缝衔接，通信速率高，达到能源实时在线计量、能源质量监测、能源自动化监控与自动化节能调节、安全用能监控，实现高效能源管理的目标。

三、系统功能应用

3.1能源计量

3.1.1能耗分类总计量

　　对每个变电所的低压总进线、所有的市政进水、进气、供热进行计量，从而得到整个校区的总用电量、总用水量、总用气量和总用热量。

北京交通大学能源分类计量总图

北京交通大学配电系统监测图

3.1.2 建筑能源总计量、分层计量

　　对建筑能源进行分类分项计量。

一食堂分类、分项监测图

图书馆楼层用电计量、监控图

3.1.3 建筑分户用电计量

天佑会堂分户用电控制图

电气楼分体空调监控图

3.2热能监测及节能控制

3.2.1热能计量

　　换热站的供暖管道上安装智能热能表，计量热能耗。

3.2.2建筑房间温度监测

　　在学校的61栋建筑中，每栋楼至少选定1个有代表性的房间，共选择111个典型测温点，通过对这些点的环境温度的监测，为供暖系统的节能控制提供参数依据。

3.2.3换热站节能控制和建筑节能控制

　　在换热站和单体建筑的总供暖管道通过系统自动控制，结合室外温度和建筑房间温度数据自动调节管道供热流量的大小，实现按需分时分区分温控制，达到节约用能的目的。

换热站、管网监控及建筑供热控制界面

单栋建筑供热节能控制

3.3网络预付费售电管理

　　系统与校园一卡通集成，实现能源消费网上支付。针对学校用户构建预付费售电管理系统，对各房间用电进行精确计量，并通过与校园一卡通系统的整合，实现实时远程自动抄表、实时结算、无费断电、欠费提醒、收费管理等用电管理。

3.4电开水炉控制

　　电开水器智能控制箱实现了可按工作日程表开/关电开水炉供电回路的自动化控制及远程监控，既降低了电开水器的能耗，同时又避免了千滚水对人体的危害。

开水炉工作时间控制图

开水炉安装示意图

3.5供水管网监测与诊断

　　实时计量和监测每幢建筑的进水管。通过一、二、三级水表之间的流量平衡关系对比和定期增量分析，可及时发现水管网的跑、冒、滴、漏等异常情况，方便排查及时堵漏，节约用水。

供水管网监测图

3.6 天然气网监测与诊断

天然气管网监测图

　　通过远程数据计量与监测，实现用气总量和每一用气节点的用量进行天然气管网平衡检测与分析。

3.7电能质量监测与诊断

　　实时监测每个回路的电压、功率因数、频率等电力参数，通过分析得知电能质量问题与原因，积极采取措施，提高电源质量，节约用电。

用电回路监测与诊断图

3.8与3D数字地图的结合

　　可根据校园电子地图点击相应的建筑位置，查询全校或者该建筑的历史用能情况。

能耗GIS定位图

3.9用能统计分析

　　利用系统查看该用户的能耗结构及组成，各种能耗所占总能耗的百分比。同时还能以棒图形式显示该用户单位时间段的能耗。通过该功能可以分析出所分析用户的能耗结构是否合理，每个时间段能耗数据是否异常，为调整能耗结构以及降低单位时间段能耗提供数据分析依据。

　　可以查看整个校区以及各重点监测楼宇的能耗结构及组成，每个月的具体能耗费用棒图和详细报表。

　　可便捷、迅速查询、显示或者打印出所选择单位的年、月、日或者特定时间段内的能耗报表。

　　单位或者建筑能耗也可以饼图、棒图的方式直观地反映其用能的趋势及组成结构。

　　可通过能耗定额管理功能贯彻校内院系等二级单位用能指标和节约比对，结合能源管理体系的奖惩措施，实现科学用能管理。

棒直图

　　该图中橙色棒图为非工作时间能耗，蓝色为工作时间能耗。通过该图可以分析工作时间段与非工作时间段用能的对比，进而寻找方法减少非工作时间的能耗。

能耗定额管理

能耗排序、公示

五、总结和展望

　　北京交通大学自实施节能监管平台以来，得到住建部、教育部及校方领导的高度重视，系统建成投入运行后，得到住建部、教育部、北京交通大学及参观该项目的各地高校相关领导的高度评价，通过节能监管平台的高效能源管理，结合北交大各项节能措施的开展和节能监管体系的建设完善，北京交通大学建设节约型校园工作效益显著，从2010年学校每年综合能耗折合标准煤超过2万吨下降到现在每年综合能耗1.5万吨标准煤。

　　在节能监管平台实施的基础上，北京交通大学通过后续的计量覆盖完善，集中供热节能控制、照明节能控制、3D数字化地图和光伏系统的融合等，逐渐形成北京交通大学智慧能源管理系统平台，为北京交通大学的高效能源管理与有效节能提供强有力的技术手段，使北京交通大学的能源管理系统达到国际领先水平，对推进北京乃至全国高等院校节能监管体系建设具有极其重要的示范意义。