發(fā)布時(shí)間：2020-10-15所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：電網(wǎng)技術(shù)的成熟與節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，能源的綜合利用已成為國(guó)家電網(wǎng)新業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)點(diǎn)。從樓宇用戶節(jié)能管理入手，從暖通系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、光伏充電樁6個(gè)方面挖掘節(jié)能潛力，并從技術(shù)和政策方面進(jìn)行探討。 關(guān)鍵詞：智能樓宇;節(jié)能;暖通系統(tǒng);
摘要：電網(wǎng)技術(shù)的成熟與節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，能源的綜合利用已成為國(guó)家電網(wǎng)新業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)點(diǎn)。從樓宇用戶節(jié)能管理入手，從暖通系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、光伏充電樁6個(gè)方面挖掘節(jié)能潛力，并從技術(shù)和政策方面進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：智能樓宇;節(jié)能;暖通系統(tǒng);照明系統(tǒng);配電系統(tǒng);儲(chǔ)能系統(tǒng)
前言
傳統(tǒng)電力行業(yè)技術(shù)日趨成熟，電力企業(yè)的外部矛盾從“用電需求增長(zhǎng)和供電能力不足”已經(jīng)轉(zhuǎn)化為“全社會(huì)電力成本承受能力與電網(wǎng)企業(yè)供電服務(wù)成本”之間的矛盾。電力體制改革需要在“安全”、“清潔”、“經(jīng)濟(jì)”這三者之間尋求最合適的平衡。自用電環(huán)節(jié)，以提高清潔能源消納效率、實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)的技術(shù)互動(dòng)，并以客戶側(cè)泛在物聯(lián)網(wǎng)為手段，實(shí)現(xiàn)智慧能源綜合服務(wù)向低壓配電網(wǎng)和用電側(cè)延伸，并成為國(guó)網(wǎng)公司新業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)點(diǎn)。 2017年，中國(guó)建筑能源消費(fèi)總量為9.47億tce，占全國(guó)能源消費(fèi)總量的21.11%，預(yù)測(cè)建筑能耗達(dá)峰年份2040年左右，達(dá)峰值為12.18億tce。建筑CO2排放總量為20.44億t，占全國(guó)能源碳排放總量的19.5%，預(yù)測(cè)建筑CO排放達(dá)峰年份2040年左右，達(dá)峰峰值為24.11億t。樓宇節(jié)能擁有巨大空間(見圖1)。
智能樓宇以建筑物作為基礎(chǔ)平臺(tái)，同時(shí)搭載信息設(shè)施、信息化應(yīng)用、公共安全系統(tǒng)等，可以將建筑物或建筑群內(nèi)的車庫(kù)管理、保安、照明、給排水、運(yùn)輸、消防、電力、空調(diào)設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一有機(jī)管理，可將服務(wù)、系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、管理優(yōu)化組合為一體的智能建筑。目前，我國(guó)每年新增的建筑面積達(dá)20億m2，智能樓宇是未來城市建筑的發(fā)展趨勢(shì)，而樓宇節(jié)能將是節(jié)能發(fā)展中的重要一環(huán)。
相關(guān)期刊推薦：《上海節(jié)能》(月刊)創(chuàng)刊于1982年，由上海市節(jié)能協(xié)會(huì)、上海市節(jié)能監(jiān)察中心主辦。雜志基本上是技術(shù)性期刊，讀者對(duì)象主要是節(jié)能戰(zhàn)線上的一般工程技術(shù)人員和管理人員。設(shè)有：綜述、合理用能技術(shù)、節(jié)能管理、節(jié)能產(chǎn)品、立法與執(zhí)法、信息與動(dòng)態(tài)等欄目。
樓宇的能源利用方面存在的問題 全球能源問題的日益突出及節(jié)能環(huán)保理念的不斷發(fā)展，建筑節(jié)能逐漸成為了緩解節(jié)能壓力的重要措施。目前，我國(guó)受建筑理念和技術(shù)水平的制約，建筑能耗普遍較高，主要是三個(gè)方面的問題(見圖2)： 1)運(yùn)維水平低。運(yùn)行人員依靠經(jīng)驗(yàn)運(yùn)維，經(jīng)驗(yàn)不足易導(dǎo)致運(yùn)行工況異常、問題頻發(fā)卻不知如何處理。員工事務(wù)多且雜，巡檢、抄表、開關(guān)機(jī)等，遇到故障等問題難以快速響應(yīng)。 2)能源效率偏低。員工不能根據(jù)冷熱需求實(shí)時(shí)調(diào)控、能耗浪費(fèi)現(xiàn)象明顯。設(shè)備運(yùn)行處于非優(yōu)化狀態(tài)，存在隱性浪費(fèi)。 3)決策數(shù)據(jù)支撐不足。缺少設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性分析，無法準(zhǔn)確判斷設(shè)備能效，直接影響運(yùn)行參數(shù)設(shè)定、設(shè)備更換、改造等決策合理性。
從技術(shù)方面分析智能樓宇的節(jié)能應(yīng)用 2.1 暖通空調(diào)系統(tǒng) 智能樓宇的暖通空調(diào)系統(tǒng)是建筑能耗的主要部分，暖通空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷包括熱負(fù)荷與冷負(fù)荷兩類，通過空調(diào)負(fù)荷量的數(shù)據(jù)分析，設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，選擇空調(diào)設(shè)備及制定控制方案的策略。暖通空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷占比為40%~60%，其在運(yùn)行過程中存在的問題有以下三點(diǎn)(見圖3)。
當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)處在部分負(fù)荷時(shí)，需對(duì)水泵進(jìn)行臺(tái)數(shù)和運(yùn)行頻率控制，保證水泵機(jī)組運(yùn)行在最高效率點(diǎn)，降低水力輸送系統(tǒng)的運(yùn)行電耗。
風(fēng)機(jī)系統(tǒng)由于冷源系統(tǒng)實(shí)際出力偏小，為了維持設(shè)定的回風(fēng)溫度，大部分空調(diào)箱風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行,導(dǎo)致風(fēng)機(jī)能耗較高。
新風(fēng)負(fù)荷作為空調(diào)系統(tǒng)的主要熱濕負(fù)荷，過大的新風(fēng)量不僅增加了新風(fēng)機(jī)組的耗電量,而且增大了冷源系統(tǒng)的耗電量。
暖通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能可根據(jù)冷機(jī)能耗、制冷量、運(yùn)行數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、用戶行為數(shù)據(jù)、電價(jià)數(shù)據(jù)和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，通過專業(yè)算法模型、控制策略庫(kù)對(duì)暖通系統(tǒng)實(shí)行負(fù)荷預(yù)測(cè)、設(shè)備能效評(píng)估、機(jī)組啟停優(yōu)化和變頻改造等,最終達(dá)到節(jié)能目的。
2.2照明系統(tǒng)
照明系統(tǒng)也是樓宇電能消耗的重要組成部分。照明系統(tǒng)負(fù)荷為15%~25%,可調(diào)節(jié)比例為3%~10%。一個(gè)科學(xué)的照明系統(tǒng)可以給樓宇節(jié)能減排帶來很好的效益。目前,樓宇照明的問題主要有電壓波動(dòng)、運(yùn)行功率低，用戶使用效率較低的電源、樓道等公共空間的燈長(zhǎng)明不滅等，可采取如下措施：
1)應(yīng)選用節(jié)能燈具，如LED燈、OLED燈、高壓鈉燈等。
2)制定照明系統(tǒng)的合理控制方案，根據(jù)使用環(huán)境實(shí)現(xiàn)照明區(qū)域分塊、分區(qū)域、分功能智能控制，如聲控和光控等。
案例分析：某大廈，車庫(kù)四層照明燈具約3100盞，光源為T5燈管每個(gè)燈管功率28W,工作方式為7x24h全亮。以智能雷達(dá)感應(yīng)LED燈管更換原燈管，節(jié)能率68%,對(duì)每條照明回路的電氣數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、實(shí)時(shí)掌控照明能耗，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制�？偼顿Y85萬(wàn)，原車庫(kù)全年電費(fèi)53萬(wàn)，改造后電費(fèi)每年17萬(wàn)，2年半即可收回投資(見圖4)。
2.3供配電系統(tǒng)
樓宇的供配電電網(wǎng)線損一般都超過5%~10%以上，選用合理容量變壓器和投入自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置可以減少配電系統(tǒng)的損耗。
1)變壓器容量的選擇。變壓器容量偏小，樓宇的配電系統(tǒng)將長(zhǎng)期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致增加過載消耗。變壓器容量偏大，其負(fù)載率將大幅下降，使其偏離合理的運(yùn)行區(qū)段，增加空載損耗。選擇合適容量的變壓器，使負(fù)載率在60%~80%之間,將有利于減少變壓器的損耗。
2)無功補(bǔ)償裝置的選擇。變壓器的負(fù)載不變時(shí)，供、配電系統(tǒng)的電能利用率與功率因數(shù)成正相關(guān)。在實(shí)際運(yùn)行中，因?yàn)樨?fù)荷波動(dòng)、諧波等因素干擾，功率因素會(huì)滿足不了系統(tǒng)運(yùn)行在最優(yōu)區(qū)段，因此配置運(yùn)行容量至少30%的無功補(bǔ)償裝置,并使用自動(dòng)投且裝置，可以提高系統(tǒng)電壓水平和功率因素，并提_綜合電能質(zhì)量。
2.4儲(chǔ)能系統(tǒng)
冰蓄冷技術(shù)是在通過低谷用電時(shí)段，將電能轉(zhuǎn)化為冰冷進(jìn)行儲(chǔ)存，在用電高峰時(shí)段溶水，與冷凍機(jī)組共同供冷，將冰冷進(jìn)行釋放。目前，該市一般工商業(yè)的高壓用戶的分時(shí)電價(jià)差價(jià)較大,尤其在夏季峰、平時(shí)段的電價(jià)與谷時(shí)段電價(jià)差有約0.3元和0.7元之多。冰蓄冷技術(shù)提高了對(duì)低谷時(shí)段電能的利用，減少了高峰時(shí)段電能的消耗，在優(yōu)化了能源負(fù)荷的同時(shí)降低了用電費(fèi)用。
2.5 電動(dòng)汽車停車系統(tǒng)
為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策，電動(dòng)汽車逐漸成為未來購(gòu)車趨勢(shì)。在大型樓宇的地下停車庫(kù)增加充電樁的數(shù)量，可以充分利用夜間低谷電價(jià)為電動(dòng)汽車充電，開源節(jié)流。
2.6 屋頂光伏系統(tǒng)
大型樓宇的屋頂面積廣闊，可利用閑置屋頂面積安裝屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，根據(jù)意愿采取“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”來減少電費(fèi)開支并獲取專項(xiàng)補(bǔ)貼，對(duì)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推動(dòng)節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益有重要意義。
3.供電公司可為樓宇用戶提供節(jié)能策略 分析樓宇歷史用電情況：對(duì)比不同時(shí)段不同用電系統(tǒng)的用電量;分析不同用電系統(tǒng)能耗等級(jí);分析不同時(shí)段電能質(zhì)量的信息和電能質(zhì)量的提升。根據(jù)節(jié)能數(shù)據(jù)的分析，節(jié)能策略主要包括以下方面： 1)根據(jù)不同的電價(jià)結(jié)構(gòu)制定出最優(yōu)的用電策略，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的削峰填谷，節(jié)約電費(fèi)的支出。 2)分析整棟樓宇負(fù)荷，制定出保證負(fù)荷平衡的用電策略，選擇最優(yōu)的方案，以降低電網(wǎng)壓力，增加發(fā)電設(shè)備的效率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
分析歷史用電情況，為每個(gè)不同子系統(tǒng)制定相應(yīng)的運(yùn)行策略，以確保用電設(shè)備的高效運(yùn)行。 4)分析樓宇用電負(fù)荷、電能質(zhì)量、和電價(jià)結(jié)構(gòu)等信息，從而制定新能源并網(wǎng)策略或充放電策略，最終達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。
結(jié)束語(yǔ)：
綜合能源服務(wù)的大力開展，電力行業(yè)的“重資產(chǎn)”投資發(fā)展模式正在被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化由“信息化、精細(xì)化”為代表的輕資產(chǎn)服務(wù)模式替代，樓宇客戶對(duì)電力企業(yè)具有戰(zhàn)略意義，他們具有一些鮮明的特點(diǎn)：人員密集，事故停電甚至閃絡(luò)將會(huì)造成嚴(yán)重的社會(huì)影響;地位特殊，與電力企業(yè)有著長(zhǎng)期密切關(guān)系;對(duì)電力企業(yè)未來的業(yè)務(wù)發(fā)展有著巨大的潛力等。電力企業(yè)其服務(wù)水平的高低，不但僅企業(yè)社會(huì)形象和經(jīng)濟(jì)效益有關(guān)，也與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展息息相關(guān)。公司客戶服務(wù)的目標(biāo)是增強(qiáng)公司服務(wù)水平和服務(wù)能力，提高對(duì)樓宇客戶供用電服務(wù)的品質(zhì)，不斷提升客戶滿意度，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一，因此做好樓宇節(jié)能工作有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。——論文作者：張長(zhǎng)青
