解析智能楼宇用电的节能控制措施

赵麟

摘 要：楼宇的节能控制离不开智能用电措施，因此，很多企业选择建立智能用电综合管理系统，为企业的节能管控提供切实可行而又高效便捷的解决办法。另外，智能用电的综合管理系统对楼宇节能管理信息系统来说，也是保证其运行操作和维护管理的可靠平台。

关键词：楼宇用电；智能用电；管理系统；节能

中图分类号：TM732 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.085

目前，节能是被广泛关注的话题之一，而楼宇用电的节能管控措施也已经成为了人们研究的重点。现阶段，我国国家电网公司在智能电网的建设工作方面投入了较多资源，并研究了电力系统多个环节的信息化和自动化，保证了发电、输电、变电、配电、用电和调度过程的互动性技术特征。这些都会对智能用电楼宇节能控制有一定的帮助，并能提高其控制能力。

1 楼宇智能用电管理系统的架构组成

1.1 组成子系统

楼宇的节能控制需要智能用电综合管理系统的支持，因此，要了解智能用电楼宇节能控制措施，就需要先了解楼宇智能用电管理系统的架构组成。总体来说，楼宇智能用电综合管理系统是由BA系统、风电光伏子系统、V2G系统、智能变电站系统和空调系统这5部分构成。BA系统又被称展馆楼宇的自控系统，它是包括照明系统、空气质量检测系统、电梯系统和配电监控系统等在内的一个子系统；风电光伏子系统是一种环保、经济的总系统成分，是将新型能源融入电力网络的一种关键成分，在综合管理系统中占有重要的地位；V2G子系统是将电网与车辆进行互动链接的系统，主要是将电动汽车连接到电网，并进一步将其作为移动的储能单元；智能变电站系统和空调系统有效地提高了电能质量，综合利用了相关的能量，并且其中还贯通了智能用电理念。

楼宇智能用电综合管理系统之所以能够实现节能和减排功能，主要取决于5个子系统的工作，而5个子系统的工作不仅包括采集数据、处理数据，还包括分析数据和显示数据。通过5个子系统处理、分析这些工作的结果，楼宇智能用电综合管理系统便能够制订出相应的用电策略。

1.2 分层构架

了解了楼宇智能用电管理系统的主要组成系统后，下面简

要介绍了分系统的结构分布。智能楼宇用电综合管理系统主要是由电信息采集单元、网络、监控服务器和Web服务器等构成的。同时，该管理系统共有3层，具备采集数据、采集电信息单元数据、分析统计和报警的功能，如图1所示。

图1 楼宇智能用电综合管理系统分层体系架构示意图

1.2.1 监控管理层

各分系统所采集或简单处理的信息会从这里反馈给监控人员和管理操作人员。在这些信息中，除了包括供电和用电情况、电能质量情况外，还包括各个子系统的运行用电状态等。当这些信息反馈给监视管理人员后，会及时被分析、处理，并有相关人员针对其制订出应对策略，以达到节能的目的。

1.2.2 通信层

通信层的主要作用是将监测所得的各种数据信息和系统各设备间的运行状态信息传输至楼宇智能用电综合管理系统中。事实上，通信层能够连接现场设备层与监控管理层，实现两者

之间的数据传输，即通讯的上行与下达。

1.2.3 现场设备层

现场设备层包括测控保护装置、仪表和各个子系统的SCADA系统。现场设备层可以说是整个用电管理系统的硬件支持平台，对楼宇节能用电控制工作有较大的影响，并起到了系统数据源的作用。因此，要完成楼宇用电综合管理系统，利用该系统实现楼宇智能节电控制，就必须设计出合理、明确的现场设备层，以完成测量监测和通讯分析任务，进而达到节能的目标。

2 智能用电楼宇节能控制的优越性能

智能用电楼宇节能控制与传统的手工管理方式相比，具有多种优越的性能，具体表现在以下几个方面：①智能用电楼宇本身配置楼宇配电系统单线图，所以，可以利用这个程序查询每一台变压器和每一个设备的具体工作情况。智能用电楼宇节能控制还可以利用系统单线图线路显示出来的颜色来辨别设备的使用情况，通过线路中显示的箭头方向和箭头的闪烁情况来辨别电流的方向和大小。另外，双击设备后还可以知晓该设备的用电量情况，通过这个操作使操作者了解到当前的用电情况。此外，管理者还可以透过这个设备观察电能的输入、输出和电能消耗的具体过程，以便更好更安全地操作楼宇配电网。②透过这个系统平台可以完成对每种用电量数据的统计工作，还可以系统地统计过去的数据，进而生成历史表格方便用户查询。③智能用电楼宇节能控制可以侦查到潜在的危险，进而实现对用户的预警并且记录相关情况。与此同时，智能用电楼宇节能控制还可以实现可动态的各种实时电参量的超标预警，让人们可以有效避免一些事故的发生，从而保障人们的生命安全和财产安全。使用智能用电楼宇节能控制，可以让人们不再忙于系统的运行管理，还可以减少大部分的维护费用，用户只需要查看以往电参量的用电记录就可以了解每个时间段的具体用电情况，从而轻松地分配好系统内的能耗。④智能用电楼宇节能控制可以准确监控楼宇供配电系统的一些使用情况，例如门禁信号、电能质量和系统的运行情况等。同时，智能用电楼宇节能控制中的管理软件不但能查询用电数据，还可以对其数据进行一系列的分析。所以，对于企业的运营和管理等，该系统都是一个不错的帮手。

3 楼宇节能用电管理系统的设计与实现

3.1 现场设备层

智能用电楼宇节能控制系统是整个系统的核心，也是整个系统的硬件支撑平台和整个系统中的数据统计来源。但是，对智能用电楼宇节能控制系统的要求是，其设计一定要合理，这样才可以为实现智能用电楼宇节能控制系统打好基础。上海世博就是引用了智能用电楼宇节能控制系统。以上海世博园为例，分析了楼宇智能用电能量管理系统设备层需要集成的设备内容，得到的结果如表1所示。

3.2 通信层

如表1所示，智能用电楼宇节能控制系统的接入系统繁多且复杂，每个设备对智能用电楼宇节能控制系统传输的内容也是不一样的，所以，有时为了确保智能用电楼宇节能控制系统的可维护性和可扩展性，需要将全部设备测量得到的数据和设备情况输送至通信网，然后通信网会分析这些数据，并打包成Modbus TCP协议传输给智能用电楼宇节能控制系统。

表1 楼宇智能用电能量管理系统设备层集成设备清单

序号 设备名称 物理接口 协议类型

1 BA自控系统 RJ 45网络接口 OPC

2 风电光伏系统 RS485 Mod b us

3 V2G系统 RJ 45网络接口 Mod b us TCP

4 智能变电站 RS232 IEC101

5 空调系统 RJ 45 网络接口 OPC

6 电量采集仪表 RS485 Mod b us和DL/T 645—2007

3.3 监控管理层

3.3.1 功能

监控管理层的功能主要包括以下几点：①监控管理层负责全馆供电、用电信息的监测、提供和展示工作；②为了显示新型供电能源的环保经济性，需要监控管理层提供新型能源供电与展馆用电的比例；③突出APF、SVG+等技术对电能质量的优化和动态补偿等内容；④监控管理层负责引导新型能源生活，例如电动汽车等；⑤突显楼宇自控系统为生活带来的方便性和舒适性。

3.3.2 分析楼宇历史用电情况

在分析楼宇历史用电情况时，主要分析以下3方面的内容：①对比不同用电系统在不同时段的用电量；②分析不同用电系统的能耗等级；③分析不同时段电能质量的信息，展现出智能用电对电能质量的提升。

3.3.3 用电节能控制的策略

用电节能控制策略主要包括以下4点：①根据不同的电价结构制订出最优的用电策略，以保证其经济性，并由此实现系统的削峰填谷，从而减少电费的支出；②分析全馆的用电负荷，制订出能够保证负荷平衡的用电策略，并选择最优的方案，以便降低电网的压力，增加发电设备的效率，延长设备的使用寿命；③分析历史用电情况，为每个不同的子系统制订相应的运行策略，以便确保用电设备能够高效运行；④分析全馆用电负荷、电能质量和电价架构等信息，从而制订新能源的并网策略或是V2G充放电策略，最终达到节能的目标。

4 结束语

楼宇的节能控制离不开智能用电措施，因此，很多企业选择建立智能用电的综合管理系统，为企业的节能管控提供切实可行、高效方便的解决办法。目前，我国国家电网公司在智能电网的建设工作方面投入了较多的资源，并研究了电力系统多个环节的信息化和自动化情况，从而保证了发电、输电、变电、配电、用电和调度过程的互动性技术特征。总而言之，楼宇的节能控制需要智能用电综合管理系统的支持，所以，要做好智能用电楼宇节能控制，就需要先建设好楼宇智能用电管理系统。

参考文献

[1]朱彬若，张慎明，王虎.智能用电楼宇节能综合控制的实现方式[J].上海节能，2010（04）：39-43.

[2]任永礼.基于电力需求侧管理的办公楼宇节能服务研究[D].重庆：重庆理工大学，2014.

[3]张建华.楼宇智能用电综合管理系统[J].科技资讯，2012（14）：77.

〔编辑：白洁〕