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当务之急-建筑能耗监测平台极需升级为能量管控平台

   日期:2023-11-07    
各位从事绿色建筑和建筑智能化节能的同仁们,
朋友们下午。
我今天演讲的主题是当务之急。
公共建筑能耗监测平台及其需要升级为建筑能量管控平台。
我先解读一下这个标题,
我这里面有几个关键字,
当务之急和极其需要。
为什么这么说呢?
因为大概有十多年来,
我们国家投资了几百个亿,
建立了公共建筑能耗监测平台,
取得了一定的成绩,
但是也存在着一些问题和推行过程的阻力。
那么现在如果我们能将能耗监测平台升级为建筑能量管控平台,
就能马上解决这些问题。
现在的时机已经成熟了,
这就是我今天演讲的动因。
我今天演讲的内容包括三个部分。
第一就是根据二零二一年的最新的数据,
解读了我们建筑行业的碳排放的钙化。
我们国家通过管理途径和技术途径两条路线来实现三零六零战略。
第二部分我想讲一下当前国内公共建筑能耗监测平台存在的问题。
第三部分,
我想讲一下能量管控平台,
建立本地的能量管控平台是解决问题的关键。
包括它的架构、功能层次,
建筑的三级能效异常检测与诊断,
以及a i发挥的作用。
根据二零二一年住建部的统计数字,
我国现在石油对外的依存度达到百分之七十三,
天然气的依存度是百分之四十五。
那么,
全国建筑全过程碳排放占全国碳排放的比例达到五十点八,
其中建材生产阶段的能耗占全国人员排放的比重是二十八点二,
施工阶段的能耗占百分之一,
建筑运行阶段的能耗占百分之二十一点七。
这个数字呢是最新统计的数字,
应该说是最可靠的数字。
那么现在中央呢从管理途径和技术途径两条路线来实现三零六零的战略。
那么管理的途径呢包括碳排放的总量控制,
对各个省的控制,
专项控制和提高标准的指标来实现技能。
那么在二零一三年零年以前要提升技能标准,
两次。
那么公建的人效要提升百分之二十,
住宅的能效要提提升百分之三十,
这是管理途径。
那么技术途径呢包括被动的优化,
主动的优化,
行为技能和规划结碳。
那么被动的优化呢包括建筑的形体优化,
维护,
结构的优化,
窗墙比的优化,
遮阳系统的优化和自然通风优化等等。
那么主动的优化呢就包括高效的南通新风系统照明能耗的优化,
节能型的电梯及设备环境与智能化的控制系统,
还有光伏植鞣。
这个值应该是笔直的值,
有笔误。
然后呢我们要发展可再生的能源。
到了二零二五年,
新建公共建筑屋顶的光伏的覆盖率要百分之五十,
城镇建筑的可再生能源的替代率要达到百分之八。
那么这是第二条途径,
技术途径技术途径。
所以呢我们的节能的管控就迫在眉睫迫在眉睫。
那么住房和城乡建设部的要求呢是公共建筑的能耗要限额管理。
到二零三零年建总总体能效改造要提升百分之二十,
那么空调、照明、电机重点用能设备要加强运行调试,
能效要提升百分之十。
那么楼宇以上的区域级的要实现管控调配技术,
要有更精准的节能设备来配置、调试和运行管控技术。
我们这个十几年以来发展的平台是监控被动节能和主动节能的效果。
实施主动节能的重要手段。
因此当务之急呢是将公共建筑的能耗监测平台升级为能量管控平台,
才能切实起到节能降态的效果。
下面呢我来解释一下原因,
那么当前的公共建筑能耗监测平在存在一些问题。
首先它的设计特点,
那么他的目标公共建筑能耗监测平台的目标呢是是以市区两级政府获取实施的建筑用能总量和设备系统用能数据进行统计和分析为目的。
长期目不要是获得国内公共建筑的用能基准,
优化建筑用能的宏观管理,
为决策能源生产和计划调度提供可靠的依据。
所以他的目标呢主要是为政府制定法规起作用的。
那么他没有以本地的建筑和建筑群的节能,
直接的节能为目标,
这是它的这个局限性。
那么第二呢特点呢,
它数据的类别相对较少。
这个数据的类别呢有这个分项计量的导则,
二零零八年制定的五项导则规定以电为主。
过去呢还不强调能量检测检测,
因此呢无法进行能效分析。
大家知道这个暖通系统级的能效,
它的分子呢就是能量。
那如果只有电量,
只有分母,
没有分子呢,
它就不能够计算能效。
第三,
他数据的采集频度规定的比较低,
数据的颗粒度比较重,
是导致规定的十五分钟。
那么本地的建筑要实现技能的这个颗粒度呢不能满足需求。
第四呢它只有这个能耗数据的上传,
没有反馈,
不能与ba对接,
因此呢无法进行优化控制。
这样呢它的结果呢,
它本身不能够直接的节能,
要需要通过人工的管理来接难。
因此呢这个我们各地的这个推行能耗监测的官员呢也有困惑,
他们跟我讲呢,
在推行当中呢,
就遇到建筑业的业主的主力主力。
我们现在的能耗建设平台呢,
常常只是在公共机构当中推行比较顺利,
就政府投资的这个机构比较顺利。
因此呢升级以本地技能为目的的能建筑能量管控系统的平台呢就成为当务之急。
那么这个能耗监测平台,
它在执行当中,
刚才是设计当中的一些局限。
那么它在执行当中也存在问题,
第一,
由于行业的壁垒呢,
我们采集到的仅仅是配电间的低压的数据,
不是高压测的电力局的数据。
第二数据的精度呢堪忧,
那么使得以这个数据来制定法规的合法性就成为问题。
第三数,
能耗,
数据量的可靠性,
它受到八大因素的影响,
包括军工图纸、电流互感器的配比的准确性,
互感器的安装的垂直度,
互感器与电表的距离。
二、次侧线缆的直径、电表与采集器距离和可靠性。
采集器的电源与网线管理、采集器的可靠性等因素的影响。
因此呢数据链尚未形成一个非常可靠的一个链条。
那么下面呢我们来看一下例子,
看一下例子。
那么右面的两个图呢就是上面两个图呢就是这个电流互感器的电表的设置的配比跟回路不一致。
那么第一个呢第一个图呢,
互感器的配比是四百比五,
那么电表的配比是二百比五,
那显然我们电表得到的数据呢就会完全的不准确完全的不准确。
那么我在这个都是我在现场获得的数据,
那么互感器与电表的距离过长。
那么这个右图呢展示了它的数据是二十二点一七米,
最大为二十九点三一米。
那么我们上海的地标的规定十五米,
那么这说明了这个问题呢,
这个比较普遍的存在,
这个是应该是去年我到现场的检测的数据。
那么右下角的这个照片呢就是电流互感器安装的位置不正确,
而与背侧的线路的垂直度不是白,
不是九十度,
那么这个呢是会带来误误差的,
网络有点延迟。
那么我们上海呢是这个能耗监测系统,
建成呢,
到现在已经过去了若干年。
那么很多剧呢都在进行维护维护,
那么这个其中做的比较的,
像这个性金案剧,
长宁区等等。
但是呢能耗监测系统的运运维尚没有对电表、采集器等重要部件的故障率及原因做定量的分析,
更没有据此加强对于产品市场准入的监管。
右上角这个图呢是这个某一个区的这个我我因为每年都去评审嘛,
叫他们统计一下这个各个重要的部件,
包括电表采集器的故障率,
故障率图。
那么很显然,
这个有的故障率还是比较高。
那么如何根据故障力的大小,
我们进一步对产品反馈进行改进,
这个呢是我们建设当中的任务。
那么某些区呢率先应用了本地平台,
这个我后面会讲这个是一个非常的设想。
就是他建立了本地本地平台,
那么本来呢我们建立本地平台呢是进行本地的能量管控的必要条件。
但是呢他虽然建立了本地的平台,
但是采集的数据的种类和颗粒度呢仍然是按照过去的能建设的规范。
因此呢这个投资呢并没有发挥能量管控的作用。
这是施工当中和运维当中存在的问题。
那么第三部分呢,
我想讲一下建立本地local建筑能量管控平台是解决问题的关键。
单页的建筑或者建筑群应该建立本地的能量管控平台。
他采集的数据呢要用于本地建筑的用能诊断和节能,
而不是静静将数人和数据上传到区级平台。
所以他的目标呢跟能耗监测系统不一样。
它是本地的建筑技能,
我要解决本建筑的节能问题。
第二,
采集数据的种类呢应该包括设备的运行状态和能耗。
数据不光光是能耗数据,
特别要强调能量计量。
我刚才讲了,
能量计量是系统一级的能效的分子,
那么采集的频度呢也比较高,
应该在五分钟到一分钟之间才能满足本地技能风险和异常检测的需求。
那么他采集的数据呢是应该提供给物业管理部门,
分析建筑及用能系统及重要设备及能效,
三级能效,
这个三级能效呢,
我在应该说去年以前就提出来了,
去年以前提出来。
那么最近呢我看到了美国issue的这个这个能耗手册,
它里面也是这样的地方,
也是这样的地方。
所以我呢应该是找到依据了。
那么作为能耗分析诊断决策和优化共识的基础。
所以平台呢是为主动节能服务,
达到降低能耗和优化控制管理的目的。
另外呢是通过电力安全监控系统直接采集高压测的电力能耗数据。
那么就打破了电力行业的垄断。
那么这个它的架构是什么样的架构呢?
大家看这个是建筑能量管控系统,
下面我们能源系统、热源系统的数据都应该上来上来,
能量计量要上来。
电力管理系统,
因为我们有很多电量的数据是在电力管理系统的,
我们可以通过电力管理系统上来,
我们也可以通过采集器上来。
那么还有人流量的计量,
因为对于商业、交通枢纽,
博物馆这些建筑人流量是比室外的温湿度更加重要的。
影响空调负荷的变量。
那么大家注意最右面是非常关键,
就是我这个ba的部分数据和状态要传输到我们能量管控平台。
能量管控平台要将指令反馈给边。
那么大家看一下,
这个架构我在二零一一年八月份我就提出来了,
八月份提出来了,
大概是二零一五年。
我把这个架构呢就公开向社会公开了,
但是呢当时可能这个由于发展的关系吧,
这个可能还没有被接受。
那么我要非常高兴的说,
我们今年这个二零零二二零二三年,
我们上海的地标在重新修建的时候,
已经接受和提出相同的架构相同的架构。
所以为什么说我们建设能量管控平台是当务之急。
现在的条件已经成熟,
我们的地标已经提出了这样的架构,
那么它的功能层次呢是你看第一是总能耗风向,
能耗分析主表。
所以呢显然能耗监测系统静静位于能量管控系统功能功能层次的一到二层。
这个一到二层呢是跟能耗监测系统是差不多的。
那么第三层呢是人类源的这个综合能效和单技能效cop它的风险,
水系统的分析风系统的分析,
它的符合链,
分析温差阻力系数,
分析风平衡和水平衡的实施。
那么最后是决策,
第四层是决策,
决策呢是包括更换高效的这个设备,
这个呢是我们以前节能公司呢比较容易做到。
那么第二个是优化系统的运行策略。
第三个是反馈给别人进行优化系统的控制。
那么这个呢是比较高层次比较高层次也是国外,
包括欧美、日本一直在推送的一直在推送的。
那么能量管控的核心呢是用人的诊断,
包括异常探测、决策和反馈到b a反馈到b a这它的功能真是那么三级能效,
三级能效呢我想这个简单的说一下我们建筑机的能效呢,
就是我们能耗监测系统里面在推崇的就是annual screen it。
单位建筑面积的年能,
单位空调面积的年能,
包括日也能比包括工作节假日能和比等等。
这个是建筑机的能效,
那么包括环比、同比同类建筑物的比较。
那么这个建立基准的模型,
这个能耗与室外温度人流量的关系模型。
这个我们我们国内都没有做这个这项工作,
但是国外都在做这项工作,
那么这个时期建筑阶段人效,
那么用能系统阶段能效,
那么包括空调系统的能效比,
这个能源的综合能效,
这实际能效是scope。
那么它是是e e s,
那那么它等于量去除以这个冷气的电耗,
冷冻泵的电耗、冷却泵的电耗、冷却塔的电耗和空调末端的这个空调末端的电耗是空调系统能效比。
那么这个综合冷战综合能效比,
它是没有空调末端的能耗的。
那么包括冷冻水的传输系数,
冷却水的传输系数等等。
那么大家可以看到它的分子呢都是能量都是能量。
那么这是系统级的能效。
那么设备级的能效呢,
大家比较熟知的就是冷水机组的cop,
那么锅炉的效率,
锅炉的效率,
左面这个这个右面右下角的这个图,
还有水泵的效率等等。
那么这是设备阶段来讲,
那么那么最高级最这个需要发展的呢就是用人这个异常的检测与诊断,
那么要使用计量者与机器模型的预测者进行比较。
如果计量的实际计量的使用值超过预测的模型,
预测的某个阈值,
则表现存在着能量的异常。
那么这个呢叫能量异常的探测,
它包括故障检测、故障隔离、故障识别等等。
那么右边的就是a sue的能量手册的一些,
那么在我们能量管控系统当中,
我们是可以用人工智能的,
用人工智能的。
那么在根据我的这个经验和设想,
那么它有五种应用。
第一种呢就是聚合数据,
因为我们上来的数据呢不是百分之一百的准确。
那么我们可以通过对数据聚类来提高数据的精度。
第二呢是对于空调符合的建模来预测未来的注视的符合。
那么这个右上角的这张图是上海祥云路隧道的这个一氧化碳模型的这个预测值和实际值,
那么我们就可以根据。
这是我做十年前做的一个项目,
我建立了一个模型,
然后根据十分钟以后这个模型的预测值,
我来决定色流风机是开还是不开。
那么右下角的呢,
是也是十年以前这个杭州绿色科技馆,
这个无动力通风系统,
我们预测这个下一个小小时,
或者第二天他的什么时候是达到了二十六度。
那么我们认为一般认为达到二十六度了,
我们就要开这个有源的空调,
有源的空调,
那么这是第二条。
第三呢,
对人流量建模,
以提高人流密度的预测精度。
第四就是电流电力需求侧响应。
第五就是自适应p i d控制。
这个也是我最近为几家顾问公司在做的,
以节约ba的调试成本,
提升能效提升能效。
那么这个第六呢就机器学习,
我们在精细化控制当中的应用,
我们可以通过建立模型,
我们我们调整p i d的参数,
使得原来你像这个温度,
清风的送风温度震荡,
它的阀门也是零到百分之七十。
开度的震荡到阀门在百分之四十到六十之间,
温度的精度达到正负零点三度,
这个是很高的进度。
我想我今天的演讲就到此为止,
它的核心思想就是我们非常提起需要要将现有国家投资几百个亿的公共建筑能耗建设平台升级为能量管控平台。
那么能量管控平台在我们国内任重而道远,
谢谢大家。
 
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