現代智能辦公大樓綜合能源服務業務研究

郭健翔

摘要：“互聯網一智慧能源”是通過構建綜合能源服務混合技術體系，形成園區（區域）綜合能源服務的優化運行、有交易協同等問題的構架性建設解決方案，構建具有共享開放、在線互動等互聯網特征的服務平臺，挖掘用戶潛在能源服務需求。

關鍵詞：智能大樓;綜合能源;設計;建設方案

一、智能大樓綜合能源服務組網建設原則

按照“充分利用太陽能、市電互補、儲能系統削峰填谷、配電容量充分利用、全面推廣充電樁建設、安全可靠、典型示范”的原則，建設屋面光伏發電及儲能電站，谷時充電、峰時放電，從而實現光伏與儲能系統間的互補。此外，建設一套能效監測管理及展示平臺，對光伏、儲能、充電樁、配電系統、分項用電進行實時監測和展示，形成能源生產消費的智能化體系，滿足用戶多元用能需求。

二、各子系統建設方案

（一）光伏發電系統

光伏組件。光伏組件是光伏發電系統的核心部件，其各項參數指標的優劣直接影響著整個光伏發電系統的發電性能。屋頂光伏部分，設計在屋面混凝土立架之上搭設鋼結構，采用固定式安裝建設光伏組件，選用規格為310Wp的單晶硅光伏組件建設一套光伏發電系統。

發電量計算。福建省惠安縣位于東經118.78°，北緯25.04°，最近22年各月份日平均輻照如表1：

年平均輻照小時數1364.45小時。

系統效率估算。影響光伏電站發電量的關鍵因素主要是系統效率，影響系統效率的主要因素有：灰塵及雨雪遮擋引起的效率降低、溫度引起的效率降低、逆變器的功率損耗、變壓器的功率損耗、光伏組件串并聯不匹配產生的效率降低、交直流部分線纜功率損耗、其它雜項損失。考慮氣候變化等不可預見自然現象，設計系統效率修正為80.6%，并以此數據進一步估算光伏電站的年發電量。年可利用小時數為：

日照峰值小時數X綜合效率

按照本項目場址日照峰值小時數與光伏發電系統效率相乘，得到光伏發電系統的第一年可利用小時數為：1364.45×80.6=1099.74小時，擬采用的太陽能電池組件的光電裝換效率衰減速率為10年衰減不超過10%、25年衰減不超過20%。

（二）儲能系統

儲能電池選擇。從放電深度、工作溫度范圍和循環壽命等方面對三種儲能電池進行選擇。液流電池雖然循環壽命高，但是能量轉換效率太低，并且能量密度也較低，同時，增加了管道、泵等輔助部件，運行可靠性降低，工作溫度范圍較窄;磷酸鐵鋰電池的工作溫度范圍符合要求，循環壽命較高，能量轉換效率及能量密度都很高。根據綜合比較和分析，選用磷酸鐵鋰電池效率最高。

儲能系統。本系統采用磷酸鐵鋰電池作為存儲介質，鋁殼單體電池采用激光點焊技術組成電池箱，配合匯流系統、控制系統、PCs等組成儲能系統以集裝箱的方式組建。儲能集裝箱箱體內部主要設備包括：PCS系統、電池柜、開關柜、電纜盤，以及運行控制箱、箱內照明系統、滅火器等。在相應位置布置了消防（煙霧）探頭、應急照明燈、溫濕度傳感器、配備接地樁和配套專用地線，同時在集裝箱內還配備工具箱、維護梯等日常所需輔件。

（三）充電樁建設

智能大樓配備一體式直流充電機內置6個20KW充電模塊，可同時為2輛電動汽車提供充電服務，設計在機動車停車位安裝120kW雙槍直流充電樁，滿足新能源汽車的充電需求。

（四）空調群控系統

通過安裝變冷媒多聯式風冷空調（VRV）群控系統，每個房間內的室內機組通過自身的C-BUS總線連接至樓頂的室外機，室外機通過RS485總線最終通過局域網連接至服務器。服務器端通過R總線遠程啟停室內機、遠程鎖定設定溫度的上、下限，使每個房間的室內溫度保持在節能范圍內。

節能量估算。對于房間內的風機盤管控制器，根據供冷所需基本耗冷量計算公式：

Q=K×F×（tw-tn）×a

室內溫度要求分別在A和B的需熱量分別為：

Q=K×F×（tw-B）×α（Q為室內溫度為B時的需冷量）

Q=K×F×（tw-A）×α（Q為室內溫度為A時的需冷量）

改造前后節能量：δ=（Q-Q）/Q=（tn1-tn2）/（tn1-tw）

根據2345天氣預報網站得知，近兩年惠安夏季室外平均溫度為33℃，則節能率δ=（B-A）/（33-A）。

空調群控技術。中央空調智能控制系統可根據天氣、季節、時段等從其歷史數據庫中檢索相近模式下的歷史數據，結合天氣預報數據，預測出24小時內的逐時負荷。除了實時控制外，群控系統還可以記錄機組運行數據，通用數字控制器內部固化了控制程序，系統還可以記錄機組運行數據，生成報表，供記錄和維修使用。

（五）能效管理平臺

系統主要分為3層結構，分別是數據采集與控制層、消息服務與持久層、終端展示層。

數據采集與控制層，其運行所需的配置文件可經由服務端進行動態配置、更新和加載，無需重啟客戶端程序，數據采集與控制層所采集和控制的設備主要包括光伏設備、儲能設備、充電樁設備等。

消息服務與持久層主要包含消息服務模塊，以及一個基于實時點位數據管理模塊和一個基于關系數據管理模塊。消息服務模塊用于客戶端和服務端的消息通訊，支持發布一訂閱以及點對點等消息通信模式。主要用于接收客戶端的實時采據、向客戶端發送設備調控指令等。

終端展示層是基于HTML5技術，將數據以易理解、易交互的形式呈現出來。主要包括實時數據的可視化、報表數據可視化以及能源微網管理系統的各業務頁面的可視化。

三、結束語

綜上所述，綜合能源服務業務已經成為現代智能辦公大樓發展的必然趨勢，通過嚴格遵循相關建設原則，并做好光伏發電系統、儲能系統等各子系統的建設工作，以此保證綜合能源服務系統可以高效、穩定的運行。