侯馬市可再生能源能耗監測系統的研究

高 航

(侯馬市住房和城鄉建設局，山西 侯馬 043000)

侯馬市可再生能源能耗監測系統的研究

高 航

(侯馬市住房和城鄉建設局，山西 侯馬 043000)

描述了侯馬市可再生能源能耗監測系統基本框架，分析了能耗監測系統的需求與目標，提出了系統設計原則，并對典型示范項目進行系統設計，以期達到可再生能源能耗數據管理的信息化、智能化和現代化。

可再生能源，能耗監測，系統設計

0 引言

截止到2016年年底，侯馬市已在全市完成24個可再生能源示范項目，建筑面積達到1 198 424 m2，示范技術豐富，涵蓋了〔1-1〕太陽能光熱建筑一體化應用、〔3-1〕土壤源熱泵技術應用、〔3-2〕地下水源熱泵技術應用及〔4〕太陽能光熱與地源熱泵結合系統應用等我省典型可再生能源示范技術。

侯馬市為規范我市可再生能源建筑應用示范項目的驗收管理，指導各示范項目可再生能源能耗監測系統的建設，依據我國現行相關標準及技術導則，借鑒及總結國內已有的公共建筑監測系統經驗基礎和建設成果，結合我市可再生能源建筑應用示范項目具體實情，本文分析侯馬市開展可再生能源能耗監測系統的可能性，并對其系統設計提出自己獨特的看法。

1 能耗監測系統框架

侯馬市可再生能源建筑能耗監測系統基于物聯網和互聯網技術，通過在建筑中安裝智能電表、智能水表、智能熱量表及室外溫度傳感器等智能傳感設備，實現對可再生能源能耗參數在線監測，同時利用物聯網數據采集器實時傳輸能耗數據，并采用高效數據挖掘算法動態分析用戶日常耗能模式，及時發現異常耗能行為，輔助用戶制定詳細的節能策略，節省能耗支出。

各示范項目監測系統采用實時通信模式，定時將數據采集到上行機，再通過上行機將數據上傳至中心數據庫，平臺中各系統根據分布式計算矩陣或云計算(Cloud Computing)對中心數據庫的數據進行分析和挖掘，從而制定出相應的節能策略模式。各子系統的APP采用Web方式發布，從而使各級管理人員無論何時何地都可以輕松實現對示范項目的監控和管理，及時發現并解決問題，避免能源浪費。

侯馬市可再生能源建筑能耗監測系統主要包括電能計量監管系統、給水管網監管系統、環境監測與能源監管綜合分析系統，以上幾個子系統構成一個完整的可再生能源能耗監測系統。

2 系統實施需求與目標

2.1 系統基本需求

侯馬市可再生能源建筑能耗監測系統能耗統計數據可滿足三個層面的基本需求：

第一個層面：侯馬市可再生能源能耗輸入及輸出總量變化趨勢的掌握；

第二個層面：各示范項目系統節能運行水平情況的掌握；

第三個層面：物業使用者對系統能效水平在同一城市同類型建筑中所處位置的基本判斷。

滿足以上三個層面的需求，節能監管部門可以了解其示范項目運行能耗成本，了解高能耗運行區域，為業主降低能耗成本；同時因勢利導，為后期可再生能源的利用及推廣提供數據支持。

2.2 系統總體目標

能耗監測系統通過科學的設計、統籌的規劃、有序的建設起健全、規范化的可再生能源能耗監測系統。

通過可再生能源能耗監測系統，以監測到的實時能源消耗數據(電能耗、水能耗等)和環境信息(溫度、光照度等)為依據，對各示范項目進行能源使用考核，引導樹立節能意識；利用高效數據挖掘算法構建示范項目用能模型，對用戶用能進行預測，同時結合環境信息，提供系統運行的優化調整策略，合理調整和控制各區域能源的消耗，進行能源系統優化控制，降低運行費用，實現可再生能源用能系統高效運行,見圖1。

2.3 系統設計原則

1)可靠性。

考慮災難恢復系統，系統故障自動恢復確保數據不丟失。

2)可擴展性。

系統根據各示范項目可再生能源系統的用能特點，構建符合該示范項目的參數計量方案。

3)開放性。

遵循開放性原則，支持多種硬件設備和網絡，采用標準數據接口，具有進行數據交換及共享的能力，支持用戶后期改造。

4)經濟性、安全性及可維護性。

在滿足功能基本需求的前提下，能耗數據的安全性應高度重視，采取措施防止非法入侵。同時，對有關人員設置相應權限。

5)實時性、并行性。

考慮到采集點的數量，保證信息數據的及時有效；避免采用輪巡方式點點操作，系統具備自動并行數據傳送和對多個遠程數據采集點并行數據獲取的功能。

3 系統設計

3.1 侯馬市可再生能源能耗監測技術體系架構

根據建科節函[2009]146號《可再生能源建筑應用示范項目數據監測系統技術導則》的要求，根據已有資料，制定侯馬市可再生能源建筑應用示范項目能耗監測系統設計方案。

侯馬市可再生能源能耗監測系統整體架構如圖2所示。

侯馬市可再生能源能耗監測系統整體結構采用了“二層架構、一級系統”。二層架構包括可再生能源市級中心及單體示范項目能耗監測子系統，一級系統包括市級能耗監測系統。市級通過結構和層次劃分，構建分級管理的市級可再生能源監測體系，滿足了不同層次的主體需求，同時實現分級管理，為侯馬市可再生能源能耗在線監測和有效監管提供重要技術支撐；同時可與省級可再生能源監測系統無縫對接，實現能耗數據的實時上傳。

3.2 典型示范技術可再生能源項目計量體系

根據提供的資料，侯馬市24個可再生能源示范項目具體情況如表1所示。

表1 侯馬市可再生能源建筑應用城市示范項目一覽表

不失一般性，以呈祥苑小區示范項目作為典型工程分析侯馬市可再生能源能耗監測系統的設計工作。

3.3 典型示范技術可再生能源項目計量體系

侯馬市呈祥苑小區位于山西省侯馬市程王路南側，該工程為新建的住宅及辦公建筑，總建筑面積為42 000 m2，獲得審批的示范面積為31 800 m2，其中住宅樓面積為27 000 m2，商業面積為4 800 m2，項目基本情況如表2所示。

表2 侯馬市呈祥苑住宅小區示范項目基本情況匯總表

侯馬市呈祥苑小區采用地埋管系統作系統冷熱源的換熱場所，利用室外地埋管管網為空調房間冬季提供45 ℃的熱水(夏季7 ℃冷凍水)，再通過室內空調末端設備對每個房間進行供熱制冷。

根據建科節函[2009]146號《可再生能源建筑應用示范項目數據監測系統技術導則》的要求，依據《技術導則》及文件相關要求，參考示范項目建設情況及現場勘察情況，侯馬市呈祥苑小區待安裝監測系統計量設備如表3所示。

表3 能耗監測系統待安裝計量設備表

依據《技術導則》及文件相關要求，示范項目安裝監測系統設計示意圖如圖3所示。

3.4 計量設備安裝

依據《技術導則》，計量設備安裝基本原則為:

1)環境溫度傳感器應采用防輻射罩或者通風百葉箱。

2)太陽總輻射傳感器應與太陽能集熱器平行，偏差不得超過±2°。

3)功率傳感器或者普通電表應安裝在被測設備或者系統的配電輸入端。

3.5 監測系統網絡建設及傳輸方案

侯馬市呈祥苑小區為便于數據監測系統管理，擬在待監測系統所在機房管理室門房設置數據采集器，便于數據采集；考慮機房信號屏蔽問題，wife節點及無線發送器等設施布置于商場1層外墻內側或外側，實現監測數據的采集及遠程功能；同時各計量表具RS485數據傳輸線穿套管至機房門房管理室數據采集器。

4 結語

通過對侯馬市示范項目安裝可再生能源能耗建筑系統，實現能耗數據在線傳輸，記錄系統全年的運行數據，經過數據分析，可有效說明侯馬地區該技術的節能水平。建立并完善侯馬市可再生能源系統實行在線監測和有效數據分析，實現海量數據分析；進一步分析結果對可再生建筑應用系統的運行維護進行反饋指導，可實現再生能源系統的節能量化，同時為節能監管部門提供基本數據，實現節能監管有據可依。

The research on monitoring system of renewable energy consumption of Houma

Gao Hang

(DepartmentofHousingandUrban-RuralDevelopmentofHoumaCity,Houma043000,China)

Describes the basic framework of monitoring system of renewable energy consumption of Houma, analyzes the needs and goals of monitoring system of renewable energy consumption, puts forward the principles of system design, design a system of typical renewable energy demonstration projects, in order to achieve renewable energy consumption data management informatization, intellectualization and modernization.

renewable energy, monitoring of energy consumption, system design

1009-6825(2017)21-0174-03

2017-05-14

高 航(1982- )，男，助理工程師

F407.2

A