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区域能源站设施管理平台建设指导书 1 1．．总则总则 区域供冷、热系统是为了满足某一特定区域内多个建筑物的空调冷热源要 求，由专门的集中能源站制备冷、热水，并通过区域管网进行供给冷、热水的供 冷系统。区域供冷、热系统是现代城市的基础设施之一，与自来水、城市燃气、 电力一样是一项公用事业。 按照国际设施管理协会的定义， 设施管理是指 “以保持业务空间高品质的生 活和提高投资效益为目的，以最新的技术对人类生活环境进行有效的规划、整理 和维护管理的工作，它将物质的工作场所与人和机构的工作任务有机地结合起 来，是一门综合了工商管理、建筑科学和工程技术的综合学科” 。 区域能源站设 施管理工作主要围绕以下几方面开展。  费用管理包含生命周期内的所有费用；  运营和维护管理区域能源站的设施管理者既是投资者也是运营者，必 须保护投资人的资产效率；  效率管理定期通过特定的比较，使用者的反馈以及专业的管理来判断 设施运营的效率；  冗余和灵活性因为区域能源站的运行会面临各种变化的挑战，管理者 必须进行设施的冗余和灵活性分析；  资产管理区域能源站设施通过有效地管理可创造额外的投资收益。 设施管理平台的建设工作分为基础设施建设及后台支持能力建设两个模块 同时开展，以标准统一、产品统一、技术服务能力统一为原则，一次规划、分步 实施的方式逐步建立并完善覆盖全国各站点的中央管控平台体系， 以实现分级控 制、中央监管、资源共享、能效最优的管控目标。 根据系统特征和实际需求，建立数据、客户服务和值班管理实时监控平台， 运维服务支持平台，能效标准和管理体系，碳减排的计量统计、核算体系。 2 2．．编制依据编制依据  可再生能源建筑应用示范项目数据检测系统技术导则  智能建筑设计标准 GB/T50314-2006  工业企业通信设计规范GBJ42－81  网络安全体系结构标准ISO7498-2N  TCP/IP 通信协议标准IAB,RFC793/791  信息技术互连国际标准ISO/IEC11801-95  智能建筑设计标准 DBJ 08-47-95  分散型控制系统工程设计规定HG/T 20573-95  工业自动化仪表工程施工及验收规范GBJ-93-86  建筑电气工程施工质量验收规范GB50303-2002  建筑电气安装工程施工质量验收规范 GB50306  中央空调水系统节能控制装置技术规范GB/T26759-2011  公共建筑节能设计标准GB50189-2005 3 3．．结构及功能要求结构及功能要求 根据区域能源站项目现状及建设目标， 中央管控系统的整体规划分为中期及 远期两个定位标准，见下图。 图 1 中期系统架构图 图 2 远期系统架构图 设施管理平台由三个层次的节点构成，分别为中心节点、区域（省级）节点 及能源站节点； 在初期能源站数量及分布范围均较小的情况下先期建设一处中心 节点统管现况站点，待后续站点建设过程中依规模及地域特性逐步配建完善。 3.1 能源站节点  根据预先设定的控制策略实现自动控制  收集并传送运行、能耗等数据至上级节点  接收并执行上级节点的优化策略 3.2 区域（省级）节点  建立数据库存储实时数据  存储数据的整理及挖掘  设备非正常运行及故障隐患报警  系统能效异常预警  挖掘节能潜力、制定并下达优化运行策略 3.3 中心节点  重大故障直报  结合度日数、单位面积等参数确定能效基准值  发布区域性能效标杆值及奖惩措施  跨区域远程访问、数据共享  建立并发布能源站运维 KPI 指标  建设能效优化运营核心技术能力  开发新能源供能方式的节能减排方法学、建立碳资产库  展示宏观层面节能减排效果 4 4．．设计设计 4.1 区域能源站底层控制 底层控制系统的建设以实现对站内及所辖泵 （换热） 站的机电设备基础自动 运行为主要功能，并采集上传进行能效分析、运营管理所必需的运行数据。要求 如下  监控范围  自身及所辖范围内的下级泵站  装机容量大于 3.7KW 以上的动力设备  装机容量小于 3.7KW 但影响系统安全运行的动力设备  监控内容  非可变工况设备的启停控制及状态反馈  可变工况设备的运行控制及参数反馈  影响系统运行的参数反馈，如温度、压力、流量等  监控范围内各动力设备的能耗数据  监控设备  系统采用集散式系统架构，即为“集中管理、分散控制”的模块化 结构；需无缝对接 MODBUS/LONWORKS/EIB/BACnet/C-Bus/OPC/obix 等多种国际主流楼宇机电设备通讯协议，并具备对非常用协议进行 二次开发的集成能力；由一套系统完成设备控制、数据采集（传输） 的功能  控制及数据采集设备为国际主流知名品牌，具有良好的通用性、兼 容性及可扩展性  温度、压力、流量计等现场传感器为国际知名品牌  智能电表精确度等级不低于 1.0 级，配用电流互感器的精确度等 级应不低于 0.5 级；至少具有监测和计量三相电流、电压、有功功 率、 功率因数、 有功电能、 最大需量、 总谐波含量功能； 采用 MODBUS 标准开放协议。  远传水表水温在额定工作条件规定范围以内时，以最小流量（Q1） 与分界流量（Q2） （不包括 Q2）之间的流量排出的体积的最大允许 误差允许在 5以内，以分界流量（Q2） （包括 Q2）与过载流最（Q4） 之间的流量排出的体积的最大允许误差水温≤30℃时允许在 2以 内、水温＞30℃时允许在 3以内；防水等级必须达到 IP68 标准； 具备可拆卸功能； 自带法兰片或管接头； 采用 MODBUS 标准开放协议。  远传能量表性能应符合热量表CJ 128 的相关规定；流量测量 装置采用电磁流量计，温度传感器采用铂电阻温度传感器；具有断 电数据保护功能，抗电磁干扰；采用 M-BUS 协议。  站内基本监控点位 No 名称 DO DI AO AI 通讯 备注 通讯接入通讯接入 1 热泵机组热泵机组 1 冷冻供水温度 1 冷冻回水温度 1 蒸发压力 1 冷凝压力 1 油压差 1 冷却水入口温度 1 冷却水出口温度 1 马达电流百分比 1 三相电流 1 三相电压 1 蒸发饱和温度 1 冷凝饱和温度 1 排气温度 1 油槽温度 1 冷媒液位 1 机组运行小时 1 机组启动次数 1 油槽压力 1 油泵压力 1 马达接触器状态 1 冷冻水电磁阀开关 1 冷剂泵运行状态 1 面板控制开关状态 1 冷冻水流开关状态 1 系统故障报警代码 1 操作代码 1 系统安全错误代码 1 循环系统故障代码 1 导流叶片位置 1 高速止推轴承间隙 1 冷水机组单位时间能耗 1 累计能耗 1 单位时间制冷（热）量 1 累计制冷（热）量； 1 2 变频泵变频泵 1 运行状态 1 故障报警（代码） 1 启停控制 1 频率控制 1 水泵转速反馈 3 智能电表智能电表 1 三相电流 1 三相电压 1 有功功率 1 功率因数 1 有功电能 1 最大需量 1 总谐波含量 1 4 远传水表远传水表 1 瞬时流量 1 累计流量 1 5 远传能量表远传能量表 1 供水温度 1 回水温度 1 瞬时流量 1 累计流量 1 瞬时能量 1 累计能量 1 6 小型气象站小型气象站 1 温度 1 湿度 1 风速风向 1 降雨量 1 太阳辐射 1 No 名称 DO DI AO AI 通讯 备注 硬件监测点硬件监测点 1 水泵水泵 1 启停控制 1 运行状态 1 手自动状态 1 故障报警 1 2 阀门阀门 1 开关控制 1 开关状态反馈 2 3 换热器换热器 1 一次侧进水温度 1 一次侧出水温度 1 二次侧进水温度 1 二次侧出水温度 1 4 蓄热装置蓄热装置 1 高液位 1 低液位 1 水箱温度 X 以水箱高度每间隔 20cm 设置一测点 进口温度 1 出口温度 1 出水流量 1 5 系统系统 能源站回水温度 1 每套一个 能源站回水压力 1 每套一个 能源站出水温度 1 每套一个 能源站出水压力 1 每套一个 能源站回水流量 1 每套一个 水源侧进水温度 1 每套一个 水源侧进水压力 1 每套一个 水源侧出水温度 1 每套一个 水源侧出水压力 1 每套一个 水源侧进水流量 1 每套一个 4.2 数据采集及定义规则 本规则参照 可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术导则 中的相 关要求制定。 4.2.1 基本信息 4.2.2 数据编码 监测数据编码规则为细则层次代码结构，主要按 4 类细则进行编码，包括 行政区划代码编码、项目编码、技术类型编码、系统编码和采集指标编码。编码 后监测数据由 16 位 ASCII 字符 0、1、2.9 组成。若某一项目无须使用某编码 时，则用相应位数的 ASCII 字符“0”填充。  行政区划代码编码第 16 位数编码为建筑所在地的行政区划代码，按 照中华人民共和国行政区划代码 （GB/T2260）执行，编码分到市、 县（市） 。原则上设区市不再分市辖区进行编码。  项目编码第 79 位数编码为项目编码，用 3 位阿拉伯数字表示，如 001，002，，999。项目编码应由项目所在地的县市建设行政主管部 门统一规定，应与申报的项目编码一致。项目编码结合行政区划代码编 码后，应保证各县市内任一项目编码的唯一性。  技术类型编码 第 10、 11、 12 位数编码为应用的技术类型编码， 用 3 位 阿拉伯数字表示， 其中第 10 位数代表技术类型的大分类， 2 代表地源 热泵技术，第 11、12 位数编码代表各不同技术类型下的细分类，各类 型编码编排如下  系统编码第 13、14 位数编码为示范项目中的系统编码，用 2 位阿拉 伯数字表示，如 01，02，，99，代表数据监测系统的个数。  采集指标编码第 15、16 位数编码为采集指标的分类编码，用 2 位阿 拉伯数字表示。 4.2.3 数据采集点识别编码方法 数据采集点识别编码规则为细则层次代码结构，主要按 4 类细则进行编码， 包括行政区划代码编码、项目编码、数据采集装置识别编码和数据采集点识别 编码。数据采集点识别编码由 15 位 ASCII 字符 0、1、2.9 组成。若某一项 目无须使用某编码时，则用相应位数的 ASCII 字符“0”填充。  行政区划代码编码、项目编码、系统编码行政区划代码编码（第 16 位） 、项目编码（第 79 位） 、系统比编码（第 1011 位）按照 4.3.2 规 定方法编码。  数据采集装置识别编码第 12、13 位数编码为数据采集装置识别编码， 用 2 位阿拉伯数字表示，如 01，02，03，，99。根据示范项目的数 据采集装置布置数量，顺序编号。  数据采集点识别编码第 14、15 位数编码为数据采集点识别编码，用 2 位阿拉伯数字表示，如 01， 02， 03，， 99，根据示范项目的数据 采集点的数量顺序编号。 4.3 系统架构 设施管理平台将不同协议， 不同厂家的设备和系统无缝连接起来， 实现系统 和设备间的相互操作； 通过标准 Web 浏览器进行访问，专业技术人员可以随时随 地的管理各个系统。 设施管理经理设施管理经理 系统技术专家系统技术专家 领导决策领导决策 设施管理平台 通讯基础设施（Internet） 开放式、全兼容的采集、传输集成服务器 制冷机 水泵 板换 管网 配电 覆盖全国的区域能源站 设施管理平台将每一个独立的子系统都集中到一个统一的平台进行高效的 管理和监控，各区域能源站中的系统将会保留，独立工作。集成服务器将各系统 的接口和协议转换为标准的 IP 协议，通过 DSL 的 IT 网络进行传输，建立高效的 管理流程、基于运营和管理需求做出调整。基在经过授权的情况下，可以在任何 时间，任何地点来访问需要管理的系统。 建立 VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络）服务，专门针对设 施管理平台提供网络服务。为了提高系统的安全性，本项目将采用技术最为成熟 度 IPSec VPN 技术。IPSec 能为 IPv4/IPv6 网络提供能共同操作/使用的、高品 质的、基于加密的安全机制。提供包括存取控制、无连接数据的完整性、数据源 认证、防止重发攻击、基于加密的数据机密性和受限数据流的机密性服务。 节点机房需具有良好的工作环境，门窗结构严实，可有效隔音、隔热，并具 有防尘保护；内侧加装窗帘，防止阳光直射设备和有利于投影机的使用。 4.4 平台功能 区域能源设施管理平台是基于设施管理理念而构建的一个软件应用平台。 将 现场基于设备的数据和属性转换成为标准的软件组件，通过大量基于 IP 的协 议，支持 XML 的数据处理和开放的 API ，实现由“设备系统相关向设备系统无 关”的转换。具有下列主要的功能 4.4.1 实时信息监控与报警  报警显示设备故障的报警显示，预设基准值报警，对于超出正常需求 的能耗、压力、温度的变化、蓄热的变化等的及时报警。  报警联动管理平台可将报警信号与处理预案联动；相关设备和相关部 位的联动，提供与故障相关的部位和设备的联动，有利于控制和缩小故 障影响范围。  重要部位环境监控针对能源站特别关注的重要部位，如重要的大型设 备、与客户对接的能源供应情况等，平台实时监控，加强对现场管理人 员的指挥。  重要设备、系统运行监控重要设备如变电站、冷机房、泵房、板换等 实时监控。 4.4.2 能源管理  能源汇总报表  能耗日负荷分析报表  能耗排名分析报表  相关能效比例报表  能耗趋势报表  负荷时间报表 4.4.3 能耗查询  单对象能耗查询  多对象对比查询  单位面积能耗查询  度日数能耗查询  自动变换能好单位  指定数据性质查询 4.4.4 基线设置与对标  基线设置  能耗对标 4.4.5 能耗预警  阈值设置  能耗预警 4.4.6 系统运行管理  设备运行历史记录表  设备运行日程计划表  设备维护保养历史记录表  设备维护保养日程预报  设备运行故障报表  设备备品备件库存清单 4.4.7 气象信息管理  气象信息同步  气象预报 4.4.8 历史数据查询分析  单监测点查询  多点对比查询  历史数据常规计算  历史数据粒度调整  相关性分析  关键指标定义与分析  专家分析 4.4.9 运行与维护管理  设备运行历史记录表  设备运行日程计划表  设备维护保养历史记录表  设备维护保养日程预报  设备运行故障报表  设备备品备件库存清单 4.4.10 数据分析  频谱统计分析表  数据关系分析表  基准负荷曲线分析  主要设备运营分析  运营性能分析 4.4.11 优化调试  传感器调校预报  设备标准工况曲线比对  基准曲线比对  关联曲线比对 4.4.12 财务分析  成本排名报告  成本比例报告  预算报告  假设分析报告 4.5 能效评价指标体系 能源站系统 热泵主机 水泵 系统 COP 效率 TCOP 水系统 输送效率 单位面积能耗 单位面积 供能（冷、热） 主机供回水温度、供 水流量、输入功率 评价指标测量参数 评价指标 评价指标 进出口压力、流 量、输入功率 测量参数 总供冷（热）量、 能源站总功率 测量参数 总供冷（热）量、 水泵总功率 总能耗、手动输入 供能面积 总供能量、手动输 入供能面积 评价指标 评价指标 评价指标 测量参数 测量参数 测量参数  热泵主机 COP 值  冷水机组制冷量 冷水机组输入功率 KW COP KW  水泵效率 W gZPPG inout P 6 . 3 10 6      Pin水泵进口压力（MPa） ； Pout水泵出口压力（MPa） ； Z水泵进出口压力表高差（m） ； W水泵耗电功率（kW） 。  水系统输送效率   w W Q EERw Q为系统总制冷量； w W 水系统中所有水泵的耗电量；  能源站 TCOP 国外为衡量冷冻站的整体能效，提出了冷冻站总 COP（TCOP，Total COP） 的概念   冷冻站总能量输出 制冷量 冷冻站总输入功率 KW TCOP KW TCOP 完整的反映了冷冻站各种节能效果，是冷冻站节能效果的一个综合指 标。这里冷冻站的总输入功率包括了冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔风机的 功耗。保证冷冻站系统的 TCOP 值最大，也就保证了系统的能效比最高，冷冻站 所节省的能耗也就最多。美国 ARI（空调制冷工业协会）推荐的 TCOP 评价指标 如下（制冷时） 评价结论 优秀 好 一般 须改进 TCOP 5.0～7.0 4.0～5.0 3.5～4.0 ＜3.5 ⑤ 其他能效指标 单位面积供冷量、 单位面积能耗等都可作为能源站评价指标， 但这类指标和 末端效率、建筑物围护结构、天气因素等关系非常密切，很难直观的评价能源站 的运行效率。 5 5．．投资估算投资估算 由第四部分设计中描述的内容可知，区域能源站设施管理平台由能源站 底层控制及区域管理两部分组成， 以无锡能源站 C 站及每十个区域能源站组建一 个区域管理节点进行投资估算如下  能源站底层控制350 万人民币  区域管理节点150 万人民币（不含机房装修费用） 。