摘要：随着我国经济的不断发展，大型公共建筑能耗高的问题日益突出，得到了人们的重点关注。近几年，许多相关的学者和专家都在研究这个问题，目前最佳的解决方案是采用智能建筑能源管理系统，市场上有此系统，该系统主要管控的对象包括水、电、气、风、油、新能源等各种能源，通过对智能建筑电力系统、动力系统、供水系统和环境数据进行集中监控和管理，实现能源管理系统的集中调度控制和经济结算。
关键词：智能分布式；能源管理系统；应用
1智能建筑能源管理系统概述
智能建筑能源管理系统是基于一定的总线标准和EnOcean自获能式无线传感技术设计的建筑电气控制系统，是从节能增效角度，对建筑用能终端实现智能化自动控制的优化解决方案。一定的总线标准是主要通过对灯光、卷帘、暖通空调、电动门窗等设备的自动控制实现对建筑光照、温度、湿度、空气清新度等环境参数的全面管理，最终使建筑的管理者获得更大的经济效益，让用户获得更好的体验感受。EnOcean是一种基于能量收集技术的无线通信标准，基于该标准开发的自获能式无线传感及控制产品，能够从光、热、电波、振动、人体动作等获得微弱能量供电，而不需要提供额外能量，无需布线和维护，科研使建筑的控制更智能、安装更方便、节能更有效。该系统还采用强弱电完全分离的控制形式，利用单一多芯的总线实现系统各个设备的连接，扩容时只需把增加的元件和总线简单地连接起来，无需重新布线，智能化的元件可通过编程改变功能，具有高度的灵活性。
2分布式能源的种类和特点
分布式能源在环境保护方面发挥的作用主要体现为：将部分污染分散化、资源化，减少有害气体排放，提高资源利用率；在管理方面，应用了现代化的智能操控技术，实现现场智能操控和无人值守的管理模式，提供设计、安装、运行、维修一体化保障。分布式能源能够带动多系统优化，其实现过程依靠电力技术、热力技术、制冷技术以及蓄冷技术的统一，最终实现多系统能源容错，使各个系统的冗余都控制在最低，这样一来大大提高了能源的利用效率。分布式能源在未来具有广阔的发展空间，是未来能源发展的必然趋势，据预测，在今后的20年内，在新增发电容量中，分布式能源将占有20%的发展潜力。分布式能源可以直接向用户供电，同时又可以与配电网络并网运行，其应用具有极强的灵活性。以下简单介绍几种主要的分布式能源的特点及应用范围：
（1）内燃发电机组：内燃机发电组具有价格低廉、启停灵活、易控制的特点，其应用比较广泛，通常用来当做应急所用的备用电源，使用燃料为天然气、柴油、汽油等。但是内燃发电机组的缺点是需要大量的运行维护费用，而且会产生一定的噪声污染和废气污染。
（2）微型涡轮发电机组：顾名思义，微型涡轮发电机组是以微型涡轮发动机为动力，主要应用于工业和建筑中的热电联产，其安装费用抵，但需要较高的维护费用，排放量适中，会产生高频噪声。
（3）风力发电机：作为发展最为迅速的分布式能源系统，风力发电机已经成为绿色能源的主力，其最大的优点在于实现了二氧化碳的零排放，但是其初期建设需要巨额的资金投入，而且风能不稳定，这在一定程度上制约了风力发电的发展。由风力发电机结构的限制，通常产生的电流较低，在为用户供电时需要经过高压逆变器对电流进行转换。
（4）太阳能光伏电池阵列发电系统：太阳能是典型的可再生资源，取之不尽、用之不竭，光伏电池能够将太阳能光子转换成电能。太阳能光伏电池阵列发电系统不会产生空气污染，而且不消耗燃料，节能环保，但是造价较高，受天气限制，阴雨天和夜间不能发电，而且需要储能装置的配合。
3智能建筑能源管理系统具体功能
该系统可以实现以下几个方面的功能：建筑能耗监测及评估。具体包括:展示建筑物内各个设备能耗的数值、趋势、排名及比例关系;管理和统计各分户或分区的能耗信息，物业信息及收费情况;实时监控各用电支路的参数信息、环境参数信息及暖通空调参数信息;分析建筑物内各项能源的费用组成，特别是电费的主要构成;周期性诊断设备及用能漏洞，检测及记录系统用能问题，生成各级报告;记录、核算、分析和展示历次节能工作的进展及成果，科学评价节能工作。实时监控电力系统运行状态，及时预测系统运行趋势，排除故障隐患。可以提供分户计量、公共费用分摊、费用账单结算等功能，协助实现内部用电考核。可帮助用户通过实施合理电价制度(容量电价、峰谷分时电价、季节电价等)，改变客户用电方式，削峰填谷，节约电费开支。支持设备管理与维护功能，在设备即将到达或已超过检修周期时给与报警及提醒，保证设备检修及时，降低安全隐患。可与视频监控、周界防范、门禁管理、消防火灾等系统集成，实现多系统联动控制功能。开放的软件接口，支持多种通讯协议，实现与现场EMS\MIS\EＲP等系统的无缝对接。
4技术路线
4.1依靠物联网技术实现更深层次的感知
对能源自身准确的感知是实现能源智能管理的基础，通过物联网技术来实现对建设能源的实时监测，包括用能端能耗需求监测、功能端供应能力监测以及能源传输的具体过程，从而对能源数据产生准确的认知，掌握各个阶段不同终端设备和生产工序的能源消耗情况，这些能耗数值有助于认知能源需求，同时为能源管理提供有力的数据支撑。
4.2结合用能侧能耗管理实现节能的经济性分析
利用对能源数据的认知，来对单个能源个体的能耗数据进行分类和统计，从而对其进行用能管理。在实时监测能耗数据过程中，匹配不同的能源政策，来合理调整用电方式和用电习惯，最大限度实现能源使用的经济性。
4.3利用供能侧与需求侧的动态响应来实现供能侧最经济化运营
能源需求方监测到用能情况、供应商情况和价格等，动态提供需求量。作为能源供应端能够依照需求量来适当调整生产供应，以免造成过多的浪费，进而实现能源供求平衡。
4.4利用能源管网优化调度技术实现节能优化
以系统能量需求和管网系统所配泵机器运转特性为研究对象，确定出最佳的动力匹配模式，实现转速的自动匹配和调节。分析和研究用户能量消耗和各管网节点间能量差异，根据分析结果有针对性地制定出管网热耗散的自动检测方式，配置管网异常预警技术和装置。
4.5能源管理各个环节的优化协同
以动态需求为基础，根据不同主体间的能源供应数量、价格、趋势等情况，对能源的需求和供应实施动态控制，从而实现二者间的优化和匹配，不同的用能主体间能够互供互补，实现最大的经济效用。
5智能分布式能源管理系统的设计和实现
5.1采集层
采集层主要包括供能侧能源设备、能源网管的数据信息和需求侧的消耗数据信息。采集层中建设有种分项计量装置，可以计量各个分项的能源消耗情况以及各种不同分类。而且计量装置能够实现数据的远传，数据采集器与计量装置连接后，通过通讯协议进行数据输出。数据采集器可通过能源消耗来进行信息采集、处理和储存，同时与数据中心交换数据。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
5.2传输层
在传输层内，以多种通讯方式和能源网关为媒介，智能网络传输系统对能源数据进行安全传输。
5.3数据层
数据层储存的数据有：能源管网和区域建筑等资源数据、监测数据等，还包括需求侧能源消耗数据和报警数据，这些区域能源数据的存储能够满足TB数量级的数据存储和处理。
5.4业务层
作为整个管理系统的核心部分，业务层承担着供能侧、需求侧能源集中展示、管理和控制的重要责任。业务层集成了多个系统来实现对能源的统一管理和调度：第一，数据整合系统，由于整个能源管理系统涉及的数据较多，而且同种信息可能通过不同的数据格式来表现，因此对复杂数据的处理前，需要对其进行整合，使其成为可用的数据组织形式。此外，数据来源具有极大的差异，在系统结构、访问方式、数据格式等方面不能实现统一，所以要求数据整合能够支持多种传输协议。第二，能源监控系统。能源监控系统集中展示了园区能源态势，通过能源监控系统掌握能源管网的运行状态，并且以多种形式提供了能源的统计和分析。第三，能源管理系统。能源管理平台可能会发生管网故障、设备故障以及突发事故等，能源管理系统具备强大的故障预警机制，能够对故障进行预测和分析，及时启动应急预案，对故障进行有效的处置。此外，业务层还包括能源分析系统、管网优化节能控制系统、能源决策控制系统和碳交易系统。
5.5表现层
表现层通过多个视图来展现供能侧设备的实时运行状态，同时还能提供设备的故障情况信息、运行参数、报警信息等，而且具备数据分析功能，将分析结果以图形化报表形式表现出来。经过实际应用分析，智能分布式能源管理系统在沈阳机车车辆有限责任公司新工厂中得到了应用，完成了水电、气流量等计量数据完整、准确、可靠采集，但是由于工程涉及面宽，跨越多个学科，系统正常运行中需要注意的问题有很多.所以应当对操作人员和维护人员进行深入细致和系统的培训，同时要提供给业主完整的技术文档和操作手册，才能更好地实现智能分布式能源管理系统的应用。
6公共办公建筑系统的使用
当用户到达入口处，就能被邻近的传感器检测到，或者按一下墙装面板上的“到达”键就可启动系统，同时接待台上德低压筒灯开始局部照明，场景面板在系统处在“正常”模式时，可启动所选的任务和场景。当进入企业领导办公室的管理核心区域时，根据启用特色，可以设计处各种复杂的照明场景组合，多功能传感器和墙装用户控制面板加强了对整个区域范围的控制，企业管理者可以通过台式PC机网络，就如墙装用户控制面板一样设置和控制整个智能能源管理系统。在封闭式的办公室，可以将许多小办公室的能耗集中起来管理，改造这些办公室时，不需要连接常规开关，而只需通过PC机使各用户在不增加硬件的情况下就地控制工作范围内的光照环境。在开放式的办公室，白天所有灯可人性化控制，连到网络的多功能传感器可覆盖整个办公室范围，检测照明亮度，进行连续调光或充分采纳自然光保持预先设定的照度。下班后，灯则逐渐调暗或熄灭。当用户进入会议室时，场景面板可提供空间所要求的场景切换和渐变速率。当演示或开会时，控制手持红外遥控器，就可以在房间内任何地方调控灯光。
7系统优势
满足各处空间的人性化需求。它配置了现场操作面板，可随时调节现场照度以实现满足的现场效果。例如会议室效果针对书写板、投影屏、讲台等区域而设置相应的场景。能够利用时钟管理、光感、动静、红外遥控等功能，提高了大楼的智能化水平。与其他系统德联动与集成，提高了综合管理水平。可实现大楼内部与外景照明统一成为一个整体的照明网络。节能降耗，减少费用投入。方便管理，改革成本低。在中控室能够控制所有区域的灯光场景，且控制管理很方便，已完全超脱了受灯路连线位置不同而产生的限制。照明完全采用电子开关切换控制来取代传统控制方式，因而能有效避免因改变办公室格局而重新修改电器回路所产生的高额费用。维护报告功能。系统能实时收集有关每个灯、每个照明部件的运行状态和运行时间的数据，这将有助于安排更换灯，降低运行周期内的维护成本。控制器能把故障发送报告给管理部门，或者将信息通过GSM直接发送到维护人员手机中。负载优先控制功能。大多数办公楼有时还存在一些峰值供电负载，需要对要求不高的负载部分减少供电或推迟供电。系统可以按照供电回路紧急情况下需求的轻重，对负载采取交差切换方法实现对灯光照明负载的控制。
8办公建筑节能控制解决方案
目前，不少办公建筑的办公面积不大，属于私人使用区域，但普遍存在疏忽而造成的电能浪费现象，此系统能按照时间表结合红外感应节能控制进行管理。其控制对象:照明、风扇、空调、窗帘、排风扇等。常用功能有:
8.1红外感应控制:
1)当用户进入办公室，灯光自动打开，空调进入准备工作状态;2)用户在室内停留大于5分钟，系统确认后，空调自动开启，温度调节到日常最佳状态;3)当人需要离开15分钟左右，在第5分钟时，感应器确认室内无人，灯光自动关掉，温度会自动调高2－3度(夏季模式)，风速会降低道低风，人在15分钟内回来，灯光开启，空调自动调整到原先状态;4)当人离开超过15分钟甚至不再回到办公室，灯光和空调等会自动全部关闭。
8.2发送手机短信进行临时控制:
1)每个办公室的用户都有对自己办公室使用手机短信进行控制的权限;、2)当离开办公室确认长时间不会返回，用户可立即发送短信“全关”，关掉所有设备;3)夏季，用户准备回到办公室前，可发送“空调—开启”，提前开启空调，并设置低风。
8.3自动、手动控制相结合:
1)办公室用户可以根据自己需要选择控制方式，在面板上进行选择;2)启用自动模式，所有设备将会根据红外感应探测的状态进行控制;3)启用手动模式，照明、风扇和空调按照平时开关和遥控器控制。
结论
智能建筑能源管理系统是绿色建筑节能的首选，它打破了原有智能控制系统德概论，通过自身的各种感应系统，包括红外、光控、雷达等感应，捕捉空间中的动静变化，因地制宜地调节温度、湿度、风速、光照等，它既可以单独控制各个系统，又可以与其他智能控制系统联动，节能高达50%以上，为减少建筑能耗做出了重要贡献。
参考文献
[1]杨希.智能电网环境下分布式能源发展方式探究[J].大众科技，2010（11）：119-121.
[2]张敏智.分布式能源接入智能配电网技术探讨[J].中国高新技术企业，2015（12）：145-147.
[3]林桂辉.智能电网与分布式能源发展概述[J].中国高新技术企业，2014（1）：141-142.
[4]顾永兴．绿色建筑智能化技术指南[M]．北京:中国建筑工业出版社，2012－01
[5]张红，王娜，尚伟林:基于物联网技术的建筑能源管理系统［J］，低压电器现代建筑电气篇，2012．07
论文作者:张子凯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/11/6
标签：能源论文; 系统论文; 管理系统论文; 数据论文; 分布式论文; 智能论文; 管网论文; 《电力设备》2017年第16期论文;