侯马市可再生能源能耗监测系统的研究

高 航

(侯马市住房和城乡建设局，山西 侯马 043000)

侯马市可再生能源能耗监测系统的研究

高 航

(侯马市住房和城乡建设局，山西 侯马 043000)

描述了侯马市可再生能源能耗监测系统基本框架，分析了能耗监测系统的需求与目标，提出了系统设计原则，并对典型示范项目进行系统设计，以期达到可再生能源能耗数据管理的信息化、智能化和现代化。

可再生能源，能耗监测，系统设计

0 引言

截止到2016年年底，侯马市已在全市完成24个可再生能源示范项目，建筑面积达到1 198 424 m2，示范技术丰富，涵盖了〔1-1〕太阳能光热建筑一体化应用、〔3-1〕土壤源热泵技术应用、〔3-2〕地下水源热泵技术应用及〔4〕太阳能光热与地源热泵结合系统应用等我省典型可再生能源示范技术。

侯马市为规范我市可再生能源建筑应用示范项目的验收管理，指导各示范项目可再生能源能耗监测系统的建设，依据我国现行相关标准及技术导则，借鉴及总结国内已有的公共建筑监测系统经验基础和建设成果，结合我市可再生能源建筑应用示范项目具体实情，本文分析侯马市开展可再生能源能耗监测系统的可能性，并对其系统设计提出自己独特的看法。

1 能耗监测系统框架

侯马市可再生能源建筑能耗监测系统基于物联网和互联网技术，通过在建筑中安装智能电表、智能水表、智能热量表及室外温度传感器等智能传感设备，实现对可再生能源能耗参数在线监测，同时利用物联网数据采集器实时传输能耗数据，并采用高效数据挖掘算法动态分析用户日常耗能模式，及时发现异常耗能行为，辅助用户制定详细的节能策略，节省能耗支出。

各示范项目监测系统采用实时通信模式，定时将数据采集到上行机，再通过上行机将数据上传至中心数据库，平台中各系统根据分布式计算矩阵或云计算(Cloud Computing)对中心数据库的数据进行分析和挖掘，从而制定出相应的节能策略模式。各子系统的APP采用Web方式发布，从而使各级管理人员无论何时何地都可以轻松实现对示范项目的监控和管理，及时发现并解决问题，避免能源浪费。

侯马市可再生能源建筑能耗监测系统主要包括电能计量监管系统、给水管网监管系统、环境监测与能源监管综合分析系统，以上几个子系统构成一个完整的可再生能源能耗监测系统。

2 系统实施需求与目标

2.1 系统基本需求

侯马市可再生能源建筑能耗监测系统能耗统计数据可满足三个层面的基本需求：

第一个层面：侯马市可再生能源能耗输入及输出总量变化趋势的掌握；

第二个层面：各示范项目系统节能运行水平情况的掌握；

第三个层面：物业使用者对系统能效水平在同一城市同类型建筑中所处位置的基本判断。

满足以上三个层面的需求，节能监管部门可以了解其示范项目运行能耗成本，了解高能耗运行区域，为业主降低能耗成本；同时因势利导，为后期可再生能源的利用及推广提供数据支持。

2.2 系统总体目标

能耗监测系统通过科学的设计、统筹的规划、有序的建设起健全、规范化的可再生能源能耗监测系统。

通过可再生能源能耗监测系统，以监测到的实时能源消耗数据(电能耗、水能耗等)和环境信息(温度、光照度等)为依据，对各示范项目进行能源使用考核，引导树立节能意识；利用高效数据挖掘算法构建示范项目用能模型，对用户用能进行预测，同时结合环境信息，提供系统运行的优化调整策略，合理调整和控制各区域能源的消耗，进行能源系统优化控制，降低运行费用，实现可再生能源用能系统高效运行,见图1。

2.3 系统设计原则

1)可靠性。

考虑灾难恢复系统，系统故障自动恢复确保数据不丢失。

2)可扩展性。

系统根据各示范项目可再生能源系统的用能特点，构建符合该示范项目的参数计量方案。

3)开放性。

遵循开放性原则，支持多种硬件设备和网络，采用标准数据接口，具有进行数据交换及共享的能力，支持用户后期改造。

4)经济性、安全性及可维护性。

在满足功能基本需求的前提下，能耗数据的安全性应高度重视，采取措施防止非法入侵。同时，对有关人员设置相应权限。

5)实时性、并行性。

考虑到采集点的数量，保证信息数据的及时有效；避免采用轮巡方式点点操作，系统具备自动并行数据传送和对多个远程数据采集点并行数据获取的功能。

3 系统设计

3.1 侯马市可再生能源能耗监测技术体系架构

根据建科节函[2009]146号《可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术导则》的要求，根据已有资料，制定侯马市可再生能源建筑应用示范项目能耗监测系统设计方案。

侯马市可再生能源能耗监测系统整体架构如图2所示。

侯马市可再生能源能耗监测系统整体结构采用了“二层架构、一级系统”。二层架构包括可再生能源市级中心及单体示范项目能耗监测子系统，一级系统包括市级能耗监测系统。市级通过结构和层次划分，构建分级管理的市级可再生能源监测体系，满足了不同层次的主体需求，同时实现分级管理，为侯马市可再生能源能耗在线监测和有效监管提供重要技术支撑；同时可与省级可再生能源监测系统无缝对接，实现能耗数据的实时上传。

3.2 典型示范技术可再生能源项目计量体系

根据提供的资料，侯马市24个可再生能源示范项目具体情况如表1所示。

表1 侯马市可再生能源建筑应用城市示范项目一览表

不失一般性，以呈祥苑小区示范项目作为典型工程分析侯马市可再生能源能耗监测系统的设计工作。

3.3 典型示范技术可再生能源项目计量体系

侯马市呈祥苑小区位于山西省侯马市程王路南侧，该工程为新建的住宅及办公建筑，总建筑面积为42 000 m2，获得审批的示范面积为31 800 m2，其中住宅楼面积为27 000 m2，商业面积为4 800 m2，项目基本情况如表2所示。

表2 侯马市呈祥苑住宅小区示范项目基本情况汇总表

侯马市呈祥苑小区采用地埋管系统作系统冷热源的换热场所，利用室外地埋管管网为空调房间冬季提供45 ℃的热水(夏季7 ℃冷冻水)，再通过室内空调末端设备对每个房间进行供热制冷。

根据建科节函[2009]146号《可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术导则》的要求，依据《技术导则》及文件相关要求，参考示范项目建设情况及现场勘察情况，侯马市呈祥苑小区待安装监测系统计量设备如表3所示。

表3 能耗监测系统待安装计量设备表

依据《技术导则》及文件相关要求，示范项目安装监测系统设计示意图如图3所示。

3.4 计量设备安装

依据《技术导则》，计量设备安装基本原则为:

1)环境温度传感器应采用防辐射罩或者通风百叶箱。

2)太阳总辐射传感器应与太阳能集热器平行，偏差不得超过±2°。

3)功率传感器或者普通电表应安装在被测设备或者系统的配电输入端。

3.5 监测系统网络建设及传输方案

侯马市呈祥苑小区为便于数据监测系统管理，拟在待监测系统所在机房管理室门房设置数据采集器，便于数据采集；考虑机房信号屏蔽问题，wife节点及无线发送器等设施布置于商场1层外墙内侧或外侧，实现监测数据的采集及远程功能；同时各计量表具RS485数据传输线穿套管至机房门房管理室数据采集器。

4 结语

通过对侯马市示范项目安装可再生能源能耗建筑系统，实现能耗数据在线传输，记录系统全年的运行数据，经过数据分析，可有效说明侯马地区该技术的节能水平。建立并完善侯马市可再生能源系统实行在线监测和有效数据分析，实现海量数据分析；进一步分析结果对可再生建筑应用系统的运行维护进行反馈指导，可实现再生能源系统的节能量化，同时为节能监管部门提供基本数据，实现节能监管有据可依。

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，助理工程师

F407.2

A