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大型综合商业体能源管理解决方案

1. 用能特点

商业综合体是将城市中商业、办公、酒店、餐饮、文娱等进行组合,从而形成一个多功能、复杂而统一的综合体。具有超大空间尺度、人流量大、连续使用时间长等特点。这些特点就决定着其用能消耗巨大、能源管理复杂,带来了一系列问题。随着社会需求和经济迅速地发展,商业综合体建筑能耗在全社会建筑总能耗中所占比重会越来越大,其能源消耗与管理问题已引起各方关注,具体如下:
(1)大型商业建筑全年耗电是普通城市住宅单位面积用电量的10~15倍,主要耗能包括空调、照明、电梯等。由于商品展示等特殊要求,室内照明及柜台照明散热量大,加之密集的人体散热量造成商场空调系统用电所占比重最大,达到50%,其次为照明用电,达40%,其余10%为其他用电。
(2)商业建筑虽然采用了LED灯具等节能设备,但自动化、信息化程度不高,管理者不能及时掌握能源整体消耗情况,对主要用能设备的运行情况和节能状况也未能及时把握,此外,缺乏有效的科学手段进行节能控制,浪费现象较严重。
(3)各商场相互之间用电量差异较大,商场能耗波动非常明显,波动最大的商场其最大值与最小值之间相差4倍之多,而对这种波动影响最大的则是空调系统,照明及动力等其他能耗一年四季是只有少许变化,这就导致空调机组大多数情况下都在部分负荷下运行,能源浪费巨大。

 

 

2. 总体服务方案

为了有效解决大型商业综合体用能等一系列问题,需要基于智慧能源与物联网先进技术,依靠综合能源服务产业体系,通过部署综合能源管理系统实现对商业建筑水、电、气、热、冷等各种能源进行全面采集监测和优化分析,实现能源分类分项分户计量与实时监测。并以能源数据为依据,通过能源管理系统信息化平台实现对配电系统、制冷制热系统、照明系统、光储充系统等能效分析、节能控制,达到节能降耗、提高管理手段。在不影响商业服务功能前提下,实现30%~50%的节能效果,为商业建筑整体运营成本的下降带来最直接效益,产生新的商业价值。

2.1信息化平台建设
在大型商业综合体建立以工作站、智慧能源管理系统软件为中心的能源信息化管理平台,将商业综合体各类能耗数据、能源质量参数、各类报警、操作事件等信息存贮在能源信息化管理平台的数据库服务器中,以便于各种分析和查询应用,进一步挖掘机大型商业综合体的节能潜力。通过按需调节控制和通断控制实现有效节能降负,减少电能浪费,提升能源管理水平。

2.2 多能互补冷热联供系统建设
冷热联供系统根据商业综合体需求生产热水(或低压蒸汽)和冷水,并通过网管系统将它们分配到用户端,实现供暖、制冷及生活热水;多能互补包括可再生能源间的集成互补(如太阳能与浅层地热能,太阳能与风能等)、可再生能源与化石能源的互补(如太阳能与燃气三联供、生物质能与热电联产等)、化石能源之间的互补等。
商业综合体多能互补冷热联供系统综合考虑综合能效、经济性指标、环保性能、可靠性等等多种目标,根据负荷需求,灵活组合发电、制冷、余热利用及蓄能等技术,并并集成到能源管理信息化平台,实现高效绿色能源供应。

2.3分布式光伏电站建设
按照大型商业综合体服务特点和用电负荷特性,表现为白天较高、夜间较低,能够较好地匹配光伏发电特征。在商业建筑大楼顶部、停车棚顶等阳光充足的地方安装光伏组件,在有太阳辐射的条件下,光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能,经过直流汇流箱集中送入直流配电柜,通过部署的并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载,多余或不足的电力通过联接电网来调节,与常规电网实现高品质电能的双向传输。将光伏发电运行数据、电力相关信息传输到信息化平台上,实时监测光伏系统运行参数,包括光伏发电量、蓄电池容量、市电/光伏回路切换状态、运行工况等。同时通过实时监测的数据、电价以及优化算法、控制策略等实现充放电控制、自行控制峰谷切换等,最大程度使用新能源,降低电费成本。

2.4微电网及储能建设
对于商业综合体建安装的光伏组件,并配置储能装置,通过用户级能源信息化管理平台优化配置各供能、用能及储能系统的运行,建设智慧微电网,实现实时动态信息监测、在线状态估计、可再生能源能量预测、储能单元能量预测、多目标优化运行和综合协调控制等,提高微能网的安全稳定运行、发电效率以及能源使用效率,并与电网互动,实现需求响应。

2.5 新能源汽车综合服务站建设及运营
利用供电公司为新能源汽车充换电设施的建设和运营提供优质、便捷的配套服务。在商业综合体停车场等现有用地上建设充换电设施,通过国网公司“车联网”平台,集充换电设施监控、查找、费用结算等功能为一体,并配套提供基于互联网+新能源全产业生态系统的综合服务,可以为新能源汽车消费者提供较为便利的驾乘、租赁、休闲、等多功能服务。以“分时租赁、按需付费、全程自助、随借随还”的新能源汽车租赁为基础,为用户出行提供新的解决方案,还可以为运营商带来新的商业价值。

2.6 能源托管服务
(1)变配电室运维托管服务
a.智能维护模式
通过对大型商业综合体变配电室进行智能化改造,将变配电室内设备信号接至大型后台监控系统,实现对设备运行情况的24小时实时监控,在设备出现问题之前及时报警,并有效消除隐患。
b.巡检维护模式
定期由专业人员进行变配电室巡视检查及变配电室维护工作,如有停电或其他关于变配电室操作工作时,安排技术人员到现场操作。
(2)能源全托管服务
能源托管服务针对大型商业建筑提供能源专家型的价值服务,对能源的购进、使用以及用能设备效率、用能方式、政府节能考核的全面承包管理,并提供资金进行技术和设备更新,进而达到节能和节约能源费用的目的,完成政府的考核目标。综合能源服务公司按照合同收取能源托管费用。

2.7能效提升服务
大型商业建筑能源消耗中,电能占很大比例,为加强对电能消耗的管理,能源管理系统要对公共机构的空调、照明、电梯、办公设备可实施自动化节能控制,通过按需调节控制和通断控制实现有效节能降负,减少电能浪费。

2.7.1配电系统能效提升服务
由于大型商业综合体大部分采用LED灯具,在传输的过程中经常发生照明回路功率因数偏低情况,产生了功率损失,增加线路电能损失,造成了电能的浪费。
在大型商业综合体配电室,对照明400V出线回路安装电力监控终端监测照明出线回路的功率因数、无功功率等电能质量参数。以实时监测电能质量数据为依据,通过电容补偿控制装置,系统对电容柜中电容器组自动投入、切除。提高建筑用能质量和安全,实现有效节能。

2.7.2空调系统能效提升服务
在中央空调系统中部署动态需求响应终端箱、传感装置、三相多功能电力监控终端、冷冻主机智能控制柜、冷冻泵智能控制柜、冷却泵智能控制柜、冷却塔智能控制柜,对空调主机、水泵、冷却塔风机等执行组合控制,实现多元、多方位综合调节,大幅度降低空调负荷,同时利用测量体系,减少对室内环境温度影响;
(1)冷冻水节能控制
在分、集水器上安装温度传感器和压差传感器,采集供回水温度、压差。冷冻水泵通过安装智能变频控制柜,并根据供回水温度和压差数据对冷冻水循环泵进行变频控制。
(2)冷却水节能控制
在冷却水供回水总管上安装温度传感器,采集冷却水供回水温度。冷却水泵安装智能变频控制柜,通过采集相关的温度数据,实现冷却水变流量智能控制。
(3) 冷却塔风机节能控制
通过采集冷却水温度、环境温湿度数据,采取DDC现场控制器对冷却塔风机进行台数控制,实现冷却水回水温度的定温控制,对冷却塔风机台数和运行频率控制。
(4)冷热源主机控制
每台主机增加接口板和通信网关,读取机组状态和运行参数,并通过网关控制机组启停。在冷冻水供回水总管上安装冷热量表,采集冷热功率进行判断主机加减载。并用于计算主机和系统制冷效率(COP)。
(5)风机盘管节能控制
通过配置联网型风机盘管控制器,实现对室内温度的精确控制,对风机转速控制和对风机盘管运行时间的开/关控制,同时还能够对每个房间温度进行远程设定和监控。
(6)空调箱节能控制
过配置温湿度传感器、空调压差传感器,采集回风温度和新风温度,控制冷水调节阀的开度,调节回风温湿度。同时,在滤网两侧配置空气压差开关,为滤网堵塞时提供报警信号。配置有变频器的风机,根据室内空调负荷的变化,在保证足够风压的前提下,对送风机进行变频控制,从而自动调节送风量。

2.7.3照明能效提升服务
大型商业综合体人流量大,照明设备密度高,照度普遍偏高,运行时间长,不分工作日、休息日,只要是在营业时间,照明基本全部开启。部分区域如地下停车场、试衣间、卫生间、楼梯间等区域处于不间断使用状态,存在巨大的电能浪费。
在走廊、楼道、试衣间等区域部署照明控制模块、红外感应器。系统通过智能照明控制模块对上述区域照明系统采用照度或定时方式实现人工远程控制、定时控制、人体感应控制、照度控制、分组控制等多种控制模式。能源管理系统信息化平台对商业建筑内的公共区域照明进行远程统一集中管理。
针对底下停车场内照明,在不降低光照度的情况下,通过采用智能照明控制箱联动红外传感器,按每天白天地下车库车流量比较大的时间段,用定时功能开启灯光,其他时间保持部分车道灯光亮起,其他灯光均有移动感应器控制,做到车来灯亮,车走灯灭,减少停车场能源浪费。

2.7.4电梯能效提升服务
电梯是大型商业综合体使用最频繁设备之一,在电梯能耗中待机能耗所占比率高达50%以上。轿厢电梯采用变频器调速取代异步电动机调压调速,变频调速方式相对于交流调压调速电梯节电8%-12%。将电梯控制系统与电动机变频驱动二者有效结合在一起进行一体化控制,可根据电梯在不同时段、不同楼层的使用特点实现最节能运行,减少待机能耗。此外,配置先进能量回馈装置,使电梯通过能量回馈装置供电,在保障服务品质的基础上提高其整体使用效率,降低能源消耗。
自动扶梯采取变频感应起动技控制技术,当无人乘梯时,扶梯自动平稳过度到及节能运行,以低速运行或停止运行,有人乘梯时,扶梯采用变频起动自动平稳过渡到额定速度运行。在无人乘梯时也节约了电能,减小了扶梯损耗。

2.7.5运营设备及生活设施能效提升服务
针对运营设备和生活设施在下班或非工作时间仍处在运行状态或待机状态情况,采取能源管理终端对收银台电脑、开水炉、多媒体等设备,进行远程控制、定时、分组控制,从而有效避免浪费,节约能源。同时对设备用能进行监测和计量。

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