解讀建科[2008]114號文談基于電能分項(xiàng)計(jì)量的ACREL-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)

上海安科瑞電氣股份有限公司前言針對建科[2008]114號文，結(jié)合本公司多年電力儀表制造經(jīng)驗(yàn)，討論一種符合建科[2008]114號文中電能分項(xiàng)計(jì)量要求的能耗監(jiān)控系統(tǒng)選型方案，供讀者參考。

1.背景

2008年01月03日北京市建委和市發(fā)改委公布了2007年北京實(shí)施能源審計(jì)的部分北京市國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑平均電耗、水耗。其中進(jìn)行審計(jì)的20個單位的國家機(jī)關(guān)辦公建筑，每平方米建筑面積年平均耗電量為85.4度，人均年耗電量為3072.5度。大型公建耗電是普通建筑的3~5倍國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑年耗電量約占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，每平方米年耗電量是普通居民住宅的10～20倍。是歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家同類建筑的1.5～2倍。北京的大型公共建筑每單位平方米年耗電量在50度到300度之間，這個數(shù)字較普通建筑要高出3到5倍。目前我國有5億m2左右的大型公共建筑。耗電量為70～300kwh/m2*年，為住宅的10～20倍，是建筑能源消耗的高密度領(lǐng)域。調(diào)查結(jié)果表明，這類建筑能源浪費(fèi)現(xiàn)象仍較嚴(yán)重，有很大的節(jié)能潛力。（來源：中國網(wǎng)）

2.政府指導(dǎo)性文件溫家寶總理簽署的中華人民共和國國務(wù)院令第531號《公共機(jī)構(gòu)節(jié)能條例》自2008年10月1日起施行。《條例》第十四條明確指出：公共機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)實(shí)行能源消費(fèi)計(jì)量制度，區(qū)分用能種類、用能系統(tǒng)實(shí)行能源消費(fèi)分戶、分類、分項(xiàng)計(jì)量，并對能源消耗狀況實(shí)行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)、糾正用能浪費(fèi)現(xiàn)象。地方政府也出臺了相關(guān)規(guī)定，如：《上海市建設(shè)和交通委員會關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)本市民用建筑設(shè)備專業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)管理的通知》—滬建交〔2008〕828號；《江蘇省公共建筑用能計(jì)量設(shè)計(jì)規(guī)定》—蘇建科[2007]217號；蘇建科〔2007〕217號規(guī)定自2007年9月1日起，新建、改建和擴(kuò)建單體2萬m2以上的公共建筑項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)、施工圖審查時均應(yīng)執(zhí)行國家、省有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在電氣部分明確規(guī)定：變電所各出線回路均應(yīng)配置電能計(jì)量裝置，計(jì)量裝置應(yīng)采用數(shù)字式電能表計(jì)，并根據(jù)建筑的類別和檔次，盡量配置通訊接口，以便于構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)管理后臺。滬建交〔2008〕828號規(guī)定從2009年1月1日起，單體建筑面積大于2萬平方米的大型公共建筑、市（區(qū)）兩級國家機(jī)關(guān)辦公建筑、申請國家和本市的建筑節(jié)能示范項(xiàng)目，按照《技術(shù)導(dǎo)則》要求設(shè)置能耗監(jiān)測系統(tǒng)。二OO八年六月二十四日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建科《關(guān)于印發(fā)國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則的通知》，即建科[2008]114號文件印發(fā)，通知要求各省、自治區(qū)建設(shè)廳，直轄市、計(jì)劃單列市建委（建設(shè)局）遵照執(zhí)行。[2008]114號文件含以下附件：附件1：分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)則附件2：分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則附件3：樓宇分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)安裝技術(shù)導(dǎo)則附件4：數(shù)據(jù)中心建設(shè)與維護(hù)技術(shù)導(dǎo)則附件5：建設(shè)、驗(yàn)收與運(yùn)行管理規(guī)范

3.解讀技術(shù)導(dǎo)則

3.1建筑對象114號文件根據(jù)建筑的使用功能和用能特點(diǎn)，將國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑分為8類。有辦公建筑、商場建筑、賓館飯店建筑、文化教育建筑、醫(yī)療衛(wèi)生建筑、體育建筑、綜合建筑、其它建筑。其它建筑指除上述7種建筑類型外的國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑。

3.2能耗數(shù)據(jù)采集指標(biāo)

3.2.1分類能耗根據(jù)建筑用能類別，分類能耗數(shù)據(jù)采集指標(biāo)為6項(xiàng)，包括：電量、水耗量、燃?xì)饬?天然氣量或煤氣量)、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量、其它能源應(yīng)用量，如集中熱水供應(yīng)量、煤、油、可再生能源等。

3.2.2電量分項(xiàng)能耗分類能耗中，電量應(yīng)分為4項(xiàng)分項(xiàng)，包括照明插座用電、空調(diào)用電、動力用電和特殊用電。電量的4項(xiàng)分項(xiàng)是必分項(xiàng)。照明插座用電有：照明和插座用電、走廊和應(yīng)急照明用電、室外景觀照明用電；空調(diào)用電有：冷熱站用電、空調(diào)末端用電；動力用電有：電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機(jī)用電；特殊用電有：信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房、其他特殊用電。

4.計(jì)量裝置

4.1計(jì)量裝置—進(jìn)線回路電能計(jì)量應(yīng)當(dāng)合理設(shè)置分項(xiàng)計(jì)量回路。其分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采用電子式、精度等級為1.0級及以上（0.2、0.5、1.0級）的有功電能表。采用的普通電能表，應(yīng)當(dāng)由測量單元和數(shù)據(jù)處理單元等組成，并能顯示、儲存和輸出數(shù)據(jù)，具有標(biāo)準(zhǔn)通訊接口。在變壓器低壓側(cè)（AC230／400V）總進(jìn)線處，應(yīng)當(dāng)設(shè)置多功能電能表，至少具有監(jiān)測和計(jì)量三相電流、電壓、有功功率、功率因數(shù)、有功電能、最大需量、總諧波含量和2-21次各次諧波分量的功能。選用ACR320ELH電力儀表。該表功能有：全電量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；THDu、THDi、2—31次諧波分量；最大需量（I,P），四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能累計(jì)；電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、電流K系數(shù)、電壓電流不平衡度；電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量測量；4DI+3DO、RS485接口、Modbus-RTU等功能。圖1ACR320ELH電表

4.2計(jì)量裝置—其他回路樓宇分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)安裝技術(shù)導(dǎo)則“4設(shè)計(jì)規(guī)定”中4.2“應(yīng)合理設(shè)置分項(xiàng)計(jì)量回路，以下回路應(yīng)設(shè)置分項(xiàng)計(jì)量表計(jì)”：（1）變壓器低壓側(cè)出線回路；（2）單獨(dú)計(jì)量的外供電回路；（3）特殊區(qū)供電回路；（4）制冷機(jī)組主供電回路；（5）單獨(dú)供電的冷熱源系統(tǒng)附泵回路；（6）集中供電的分體空調(diào)回路；（7）照明插座主回路；（8）電梯回路；（9）其他應(yīng)單獨(dú)計(jì)量的用電回路。圖2ACR220EL電表選用ACR120EL或ACR220EL電力儀表，該表功能有三相電流、電壓、功率、功率因數(shù)、電能測量，帶Rs485接口，Modbus協(xié)議等。

4.3計(jì)量裝置—終端電能累計(jì)

4.3.1針對宿舍、商鋪、病房等應(yīng)計(jì)量到經(jīng)濟(jì)核算單元的地方，可采用DDS1352或DDSF1352電表；采用DDS1352單相電表，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為1個模數(shù)（即寬為18mm），一次最大接入單相電流30A，精度1.0級。優(yōu)點(diǎn)是尺寸小，價格低，但不能組網(wǎng)。采用DDSF1352單相電表，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為4個模數(shù)，一次最大接入單相電流為80A，精度1.0級，帶RS485接口，Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約，可組網(wǎng)。

4.3.2針對用電設(shè)施按照明與插座用電、動力用電、空調(diào)用電、特殊用電進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，對學(xué)校教室、醫(yī)療病房、賓館客房按樓層或功能分區(qū)計(jì)量時，可選用DTSF1352或ACR120EL電表。采用DTSF1352三相四線電表，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為7個模數(shù)，可安裝在照明箱或動力箱中，一次最大接入三相電流80A，80A上可經(jīng)電流互感器采集，精度0.5級，帶Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約，可組網(wǎng)。圖3DDS1352電表

5.數(shù)據(jù)傳輸

5.1數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器是在一個區(qū)域內(nèi)進(jìn)行電能或其它能耗信息采集的設(shè)備。它通過信道對其管轄的各類表計(jì)的信息進(jìn)行采集、處理和存儲，并通過遠(yuǎn)程信道與數(shù)據(jù)中心交換數(shù)據(jù)。

5.2數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站為了減輕數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器負(fù)載，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，設(shè)立數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站。數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站采集并緩存其管理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測建筑的能耗數(shù)據(jù)，完整轉(zhuǎn)發(fā)給上一級數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站并不負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的加工和處理，也可不永久性存儲數(shù)據(jù)。

5.3數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心采集并存儲其管理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測建筑的能耗數(shù)據(jù)，并對本區(qū)域內(nèi)的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、展示和發(fā)布。數(shù)據(jù)中心一般設(shè)在部級、?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）級和監(jiān)測建筑較多的城市，除部級外的數(shù)據(jù)中心應(yīng)將各種分類匯總數(shù)據(jù)逐級上傳到部級數(shù)據(jù)中心。圖4

6.Acrel-5000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電能管理系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、計(jì)量單元為基本工具，為大型公共建筑的實(shí)時數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測、控制設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。（如圖）圖57.Acrel-5000數(shù)據(jù)上傳模式圖68.Acrel-5000數(shù)據(jù)編碼規(guī)則圖7編碼后能耗數(shù)據(jù)由15位符號組成。若某一項(xiàng)目無須使用某編碼時，則用相應(yīng)位數(shù)的“0”代替。例：北京第二外國語大學(xué)圖書館空調(diào)用電110100D10101B20110100:行政區(qū)劃代碼編碼，110100北京市市轄區(qū)D:建筑類別編碼，D文化教育建筑101：建筑識別碼，由建筑所在地的縣市建設(shè)行政主管部門統(tǒng)一規(guī)定，101圖書館北二外圖書館01：分類能耗編碼，01電B：分項(xiàng)能耗編碼，A照明插座用電，B空調(diào)用電，C動力用電，D特殊用電2：一級子項(xiàng)，2空調(diào)末端0：二級子項(xiàng)，0表示沒有該項(xiàng)9.Acrel-5000能耗數(shù)據(jù)處理建筑總能耗為建筑各分類能耗（除水耗量外）所折算的標(biāo)準(zhǔn)煤量之和；總用電量＝∑各變壓器總表直接計(jì)量值；分類能耗量＝∑各分類能耗計(jì)量表的直接計(jì)量值；分項(xiàng)用電量＝∑各分項(xiàng)用電計(jì)量表的直接計(jì)量值；單位建筑面積用電量＝總用電量/總建筑面積；單位空調(diào)面積用電量＝總用電量/總空調(diào)面積。分類能源與標(biāo)準(zhǔn)煤量轉(zhuǎn)換表序號能源類型標(biāo)準(zhǔn)煤量/各類能源量1電1229千克/萬千瓦時2燃?xì)猓ㄌ烊粴猓?2143千克/萬立方米3燃?xì)猓ń範(fàn)t煤氣）5714~6143千克/萬立方米4燃?xì)猓ㄆ渌簹猓?570千克/萬立方米5集中供熱量1229千克/百萬千焦6煤0.7143千克/千克7液化石油氣1.7143千克/千克8汽油1.4714千克/千克9煤油1.4714千克/千克10柴油1.4571千克/千克10.Acrel-5000能耗數(shù)據(jù)展示數(shù)據(jù)中心接收并存儲其管理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測建筑和數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站上傳的數(shù)據(jù)，并對其管理區(qū)域內(nèi)的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、展示和發(fā)布。數(shù)據(jù)中心分為部級數(shù)據(jù)中心、?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）級數(shù)據(jù)中心和市級數(shù)據(jù)中心。市級和省（自治區(qū)、直轄市）級數(shù)據(jù)中心應(yīng)將各種分類能耗匯總數(shù)據(jù)逐級上傳。部級數(shù)據(jù)中心對各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）級數(shù)據(jù)中心上報的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總后形成國家級的分類能耗匯總數(shù)據(jù)，并發(fā)布全國和各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報表以及各種分類能耗匯總表。監(jiān)測建筑數(shù)據(jù)展示應(yīng)包括：（1）建筑的基本信息，能耗監(jiān)測情況，能耗分類分項(xiàng)情況；（2）各監(jiān)測支路的逐時原始讀數(shù)列表；（3）各監(jiān)測支路的逐時、逐日、逐月、逐年能耗值（列表和圖）；（4）各類相關(guān)能耗指標(biāo)圖、表；（5）單個建筑相關(guān)能耗指標(biāo)與同類參考建筑（如標(biāo)桿值、平均值等）的比較（列表和圖）。圖811.新技術(shù)的應(yīng)用--基于zigbee無線抄表技術(shù)ZigBee是一種新興的短距離(100m--2000m)、低功耗、低數(shù)據(jù)速率(20k--250kbps)、低成本(相對于GPRS網(wǎng)絡(luò)的收費(fèi))、低復(fù)雜度的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。ZigBee技術(shù)在低功耗、低成本和組網(wǎng)能力方面具有無可比擬的應(yīng)用優(yōu)勢。圖9MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的功能，網(wǎng)絡(luò)可以通過“多級跳”的方式來通信；該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還可以組成極為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)還具備自組織、自愈功能。Zigbee技術(shù)的電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)圖10基于zigbee技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表省去了現(xiàn)場布置通訊線的麻煩，在節(jié)約成本的同時又減少了工程量，為有效實(shí)現(xiàn)電能集中管理大大提供了方便；采用mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)充分保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。Zigbee技術(shù)的抄表演示系統(tǒng)說明圖1112.典型項(xiàng)目Acrel-5000能耗監(jiān)測和電能分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)已在北京市人民政府辦公大樓、泰州市行政中心、大連期貨交易大廈、中國海洋大學(xué)體育館、上海世博會場館、浦東圖書館、上海浦東機(jī)場、大慶機(jī)場、廣州新電視臺、上海華為基地、華山醫(yī)院等重點(diǎn)工程中廣泛應(yīng)用。