基于智慧能源管理，建設(shè)綠色校園

能源辦 金 彥

（南京理工大學(xué) 江蘇南京 210094）

基于智慧能源管理，建設(shè)綠色校園

能源辦 金 彥

（南京理工大學(xué) 江蘇南京 210094）

隨著高校規(guī)模的不斷擴(kuò)大，校區(qū)的新建或擴(kuò)建，高等院校的能源消耗量和污染排放量不斷增長。建設(shè)綠色校園可以有助于節(jié)約學(xué)校資源消耗，對社會起到示范和帶動作用，同時也有利于培養(yǎng)在校學(xué)生的節(jié)能減排意識。本文擬從可持續(xù)發(fā)展的角度，對綠色校園的發(fā)展要求和校園能源管理系統(tǒng)的發(fā)展形勢進(jìn)行介紹。此外，基于智慧能源管理系統(tǒng)的主要內(nèi)容和技術(shù)路線，詳細(xì)闡述了智慧能源管理系統(tǒng)對于綠色校園建設(shè)的支撐作用。

綠色校園 智慧能源管理

一、引言

為貫徹科學(xué)發(fā)展觀，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，2008年，住建部、教育部聯(lián)合發(fā)布了《高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)管理與技術(shù)導(dǎo)則》等一系列指導(dǎo)節(jié)約型校園建設(shè)的導(dǎo)則、規(guī)范，2013年，中國城市科學(xué)研究會綠色建筑與節(jié)能專業(yè)委員會發(fā)布了《綠色校園評價標(biāo)準(zhǔn)》，對于綠色校園的設(shè)計、建設(shè)和運營提出了一系列評價標(biāo)準(zhǔn)。

隨著近年來教育部、住建部組織的建筑節(jié)能監(jiān)管體系建設(shè)示范和建筑節(jié)能綜合改造示范工作推進(jìn)和發(fā)展，已經(jīng)逐步形成了高校節(jié)能領(lǐng)域的節(jié)能監(jiān)管平臺建設(shè)→節(jié)能綜合改造→綠色校園建設(shè)的三階段發(fā)展目標(biāo)。

目前，全國高校已經(jīng)立項實施節(jié)能監(jiān)管平臺的約有三百所左右，部分通過節(jié)能監(jiān)管平臺驗收的高校已經(jīng)開始節(jié)能綜合改造項目立項和實施，但綠色校園建設(shè)目前還未有實質(zhì)性進(jìn)展。

二、何謂綠色校園

綠色校園是指在實現(xiàn)其基本教育功能的基礎(chǔ)上，以可持續(xù)發(fā)展思想為指導(dǎo)，在學(xué)校全面的日常管理工作中納入有益于環(huán)境的管理措施，并持續(xù)不斷地改進(jìn)，充分利用學(xué)校內(nèi)外的一切資源和機會全面提高師生環(huán)境素養(yǎng)的學(xué)校［1］。

因此，其主要目標(biāo)就是最大限度的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地。

本文主要從節(jié)能、節(jié)水角度來闡述智慧能源管理對于綠色校園建設(shè)的支撐作用。

三、校園能源管理系統(tǒng)的發(fā)展階段

節(jié)約型校園節(jié)能監(jiān)管平臺從2008年開始，經(jīng)過六年的技術(shù)發(fā)展和經(jīng)驗積累，有較成功的典范，也有失敗的案例?？偨Y(jié)以往經(jīng)驗和案例，考慮技術(shù)前瞻性，校園能源管理系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展，可以分為以下三個層次：

1）能源數(shù)據(jù)集抄系統(tǒng)

以電、水等能源數(shù)據(jù)集中抄表系統(tǒng)為主，表計采集以RS485或電力載波為主，不具備控制功能。

2）能源監(jiān)控管一體化

采用LonWorks、BACnet等現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)能源實時在線計量、監(jiān)測和自動化控制，達(dá)到監(jiān)控管一體化目標(biāo)。

3）智慧能源管理系統(tǒng)

在能源監(jiān)控管一體化的基礎(chǔ)上，加入智能交互、專家分析系統(tǒng)、能源智能調(diào)度等內(nèi)容，實現(xiàn)智慧能源管理。

目前，大多數(shù)節(jié)能監(jiān)管平臺建設(shè)水平仍處于能源數(shù)據(jù)集抄階段，有些雖然存在部分子系統(tǒng)的節(jié)能控制功能，但往往與數(shù)據(jù)集抄系統(tǒng)是分割獨立的，無法達(dá)到能源監(jiān)控管一體化的目標(biāo)，受限于RS485和電力載波技術(shù)條件，也無法升級到監(jiān)控管一體化。這主要是由于《高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)管理與技術(shù)導(dǎo)則》等系列文件關(guān)注計量，未對節(jié)能控制提出明確指導(dǎo)意見，但從節(jié)能、節(jié)水的角度，僅僅依靠能源管理系統(tǒng)的管理節(jié)能作用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到綠色校園要求的最大限度節(jié)約資源的目標(biāo)，必須有系統(tǒng)化技術(shù)支撐，采用自動化節(jié)能控制，實現(xiàn)雙向互動，才有發(fā)展到智慧能源管理的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在，學(xué)校用戶也逐步認(rèn)識和接受了節(jié)能控制的重要性，因此，現(xiàn)階段能源監(jiān)控管一體化正逐步成為節(jié)約型校園節(jié)能監(jiān)管平臺建設(shè)的主流目標(biāo)。而不久的將來，隨著綠色校園建設(shè)的推廣，集智能交互、專家系統(tǒng)、能源調(diào)度等內(nèi)容的智慧校園能源管理系統(tǒng)將成為業(yè)界努力的方向。

四、智慧能源管理技術(shù)路線

從早期的數(shù)據(jù)集抄發(fā)展到今天的監(jiān)控管一體化的能源管理系統(tǒng)，以及將來智慧能源管理系統(tǒng)，其中技術(shù)路線的選擇是決定能源管理系統(tǒng)的定位和發(fā)展方向的重要基礎(chǔ)。

電力載波通信和傳統(tǒng)的RS485總線通信可基本滿足能耗數(shù)據(jù)集抄的要求，但是對于監(jiān)控點數(shù)多、實時性強、互動性強要求高的節(jié)能控制需求如中央空調(diào)系統(tǒng)化節(jié)能控制、供暖系統(tǒng)化節(jié)能控制等無能為力，因此，基于現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建監(jiān)控管一體化能源管理系統(tǒng)，是當(dāng)前系統(tǒng)化技術(shù)節(jié)能的重要研究方向。

典型的建筑能源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

關(guān)鍵技術(shù)包括：

·傳感器與執(zhí)行器

·智能計量儀表與各類監(jiān)控終端

·信息采集接口（水、熱、油、冷凍機等智能電氣設(shè)備）

·現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)

·遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)

·系統(tǒng)應(yīng)用軟件

·系統(tǒng)可靠性與環(huán)境適應(yīng)性

五、智慧能源管理對于綠色校園建設(shè)的支撐作用

智慧能源管理系統(tǒng)應(yīng)在能源計量數(shù)據(jù)、控制和集成技術(shù)等方面提供以上節(jié)能節(jié)水重點工作的支撐，一方面為采用何種節(jié)能技術(shù)或節(jié)能效果驗證進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)支撐，另一方面通過系統(tǒng)化控制技術(shù)和系統(tǒng)集成實現(xiàn)對于各種節(jié)能產(chǎn)品、技術(shù)和系統(tǒng)的綜合集成，如供暖控制系統(tǒng)和空調(diào)控制系統(tǒng)的集中管控，以達(dá)到監(jiān)控管一體化。

2.智慧能源管理系統(tǒng)的主要內(nèi)容

除能源管理系統(tǒng)基礎(chǔ)的計量、監(jiān)測、控制、安全管理四方面內(nèi)容外，智慧能源管理系統(tǒng)應(yīng)在以下幾方面為綠色校園建設(shè)提供支撐。

1）智能交互

作為科學(xué)管理工具，智慧能源管理系統(tǒng)應(yīng)通過友好的人機界面與校園內(nèi)的部門管理者、教師、學(xué)生進(jìn)行如下信息的雙向互動：

*能源費用賬單。包括學(xué)校各二級單位的能源費用賬單和學(xué)生的個人能源費用賬單，以直觀清晰的方式展示，包括網(wǎng)絡(luò)查詢、手機查詢、欠費預(yù)警、能耗定額預(yù)警等。并依據(jù)此賬單進(jìn)行校內(nèi)的能源收費管理。

*緊急事件響應(yīng)。如水管爆管、電流超限等緊急事件，除采用短信報警等方式外，還應(yīng)有自動應(yīng)急控制措施，如切斷閥門、切斷供電回路等，即報警信息上傳和依據(jù)設(shè)定的報警控制策略進(jìn)行響應(yīng)控制雙向進(jìn)行。

*設(shè)備、設(shè)施智能管理。建立能耗設(shè)備臺賬，結(jié)合校園3D地上地圖和地下管網(wǎng)圖進(jìn)行設(shè)備準(zhǔn)確定位。根據(jù)設(shè)備使用周期、維護(hù)周期進(jìn)行維護(hù)、檢修、更換的定期提醒，輔以壓力、溫度、流量等實時監(jiān)測手段，自動提醒設(shè)備故障檢修。

*宣傳教育。以短信、手機客戶端、校園網(wǎng)個人界面等方式向?qū)W生實時報送個人能耗數(shù)據(jù)和碳排放數(shù)據(jù)以及全校平均數(shù)據(jù)、最值數(shù)據(jù)，以加深學(xué)生對于能源消耗的直觀感受。

2）專家系統(tǒng)

提供專家分析系統(tǒng)，進(jìn)行如下智能分析判斷功能：

*漏水點定位。根據(jù)水平衡分析、用水量歷史數(shù)據(jù)查詢分析，自動判斷異常漏水點的范圍。

*通過歷史數(shù)據(jù)分類分項分戶統(tǒng)計、單位面積能耗、人均能耗等進(jìn)行橫比縱比，對單棟建筑或獨立部門自動進(jìn)行節(jié)能潛力分析，提出節(jié)能方向（照明、空調(diào)、熱力等）。

3）能源智能調(diào)度

對校園能源系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，特別是資源循環(huán)利用和可再生能源的合理調(diào)度，包括以下基本方面：

*冰/水蓄冷、電蓄熱的智能調(diào)度。參照合理的峰谷電價水平，根據(jù)學(xué)校實際電力負(fù)荷數(shù)據(jù)，對蓄冷、蓄熱裝置進(jìn)行智能調(diào)度，以實現(xiàn)移峰填谷。

*光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電、儲能、用電、電能質(zhì)量的統(tǒng)一協(xié)調(diào)與控制。

4）動態(tài)需求側(cè)響應(yīng)

根據(jù)城市電力需求側(cè)管理需要，通過智慧能源管理系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)需求側(cè)響應(yīng)：

*通過對空調(diào)、照明的實時負(fù)荷調(diào)節(jié)，實現(xiàn)高峰避峰。

*通過對可中斷負(fù)荷的控制，確保重要負(fù)荷回路，使全校電力負(fù)荷維持在電網(wǎng)安全運行線以下。

六、結(jié)束語

綠色校園是節(jié)約型校園建設(shè)更高的發(fā)展目標(biāo)，除加大節(jié)能材料、新能源技術(shù)的使用外，智慧能源管理系統(tǒng)將為用戶提供科學(xué)用能、節(jié)約用能、安全用能的高效管理工具，為最大限度地節(jié)約資源貢獻(xiàn)力量。

［1］韓秋實.綠色校園生態(tài)信息平臺架構(gòu)［D］天津大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

［2］高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)管理與技術(shù)導(dǎo)則