安科瑞AcrelEMS-EDU高校综合能效管理平台的应用

摘要：2013年1月，住建部发布《绿色建筑行动方案》（国办发「2013」1号）。要求国家机关、学校、医院等大型公共建筑全面执行绿色建筑标准。安全耐久、生活便利不再是绿色建筑的评价唯一指标，资源节约、环境宜居和健康舒适同样也是绿色建筑的评价指标。电能资源是高校运转*重要的能源，校内的教学、生活、实训和研究都离不开电能，高校电能耗量大要，浪费现象严重，电能消耗不仅与管理有关，与建筑物电气设施有密切联系。本文统计分析高校电能资源消耗，提出电能高耗原因分析，并提出节电意识源头控制，提升建筑基础节电设施，合理统筹管理，利用信息化智慧后勤系统及量化电能消耗与责任到人等相应措施。
关键词：高校建筑；电能消耗；绿色建筑；建筑节 能
0前言
电能资源是高校耗能*多的能源，比起水量费用，电能耗费是水费的好几倍，主要是电能用途广，用电设备多。校内生活、教学和科研都离不开电能，但是校内电能消耗量大，浪费现象严重，如能合理管理，节省校内资金有很大空间。2020年10月，中共中央发布《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二0三五年远景目标的建议》，提出加快推动绿色低碳发展，发展绿色建筑；2021年1月，住建部发布《绿色建筑标识管理办法》，更近一步明确绿色节 能标准。尤其是广东省教育厅转发教育部办公厅国家发展改革委办公厅关于印发《绿色学校创建行动方案》，使得各个学校都积极相应与落实，绿色节 能是大势所趋，也是持续发展的必由之路。高校电能消耗高原因多，除了使用耗电大的用电器与广大师生对资源的节约意识分不开，也与高校建筑物电器安装及科学的管理方法有关。加强节电意识，提升建筑机电设施，合理科学统筹管理，责任到人，量化电能消耗，利用信息化智慧后勤系统有利减少电能消耗和解决浪费现象。
1高校电能消耗现状
据调查，大约百分之九十的高校都存在资源浪费的现象，尤其是电能资源的消耗，每年都成线性上升。利用公共机构能源资源消费统计系统，收集了广东地区高职院校的能源消耗信息，现随机列举2020年11所高校一年电能消耗情况，因2020年新冠疫情前4、5个月未开学，如正常开学估计耗能会与此不同，应该还高。（见表1）

 1.1高校电能消耗严重
从统计数据中看出高校电能消耗高。人均年耗量从101kWh~1130kWh不等。不同学校电能消费也是占到了整个校园经费的4%~9%不等，这个比例不大，但这是一个很大的数值。如有的学校学生约4000人，年电费是230多万元。人均是每天2.91元（新冠疫情约200天在校），这是什么概念，一个普通的28W的LED节 能灯24h工作只需要花费约0.41元，学校不仅只是照明需要用电，教学需要用电，学生宿舍、实验实训室及科研实验等需要用电，且这些能源无替代品，因为电能方便，很多用电器设备就是图用电方便。
1.2电能消耗量与建筑物年龄、体形系数成正比
仔细观察了我们学校的智能水电管理系统，发现同一时间段内有几栋建筑物耗电特别大，多次实地查看情况，发现这几栋建筑物都有30~40年的楼龄，室内没有节 能灯，是白炽灯灯泡，空调和用电器设备都很陈旧，有些现在都淘汰生产了，只是电器设备还能工作所以并没被更换新的节 能设备，因为是旧楼，当时建筑设计没有涉及保温保暖，建筑物在使用过程中增加用电器但使用效果并不如意,冬天会增加小太阳取暖器，夏天有的办公室内会有２台空调的现象。当然动力电缆也是随需要增加的，这栋建筑物的电能耗能和建筑物年龄成正比，楼龄越大，耗能量越大，主要是建筑物内用电设备老旧能耗大；整栋建筑物电耗量也与建筑物的体型系数有一定关系，（体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值）从建筑学上看体形系数越大，耗热量比值也越大，如一个球体形和一个长方体建筑物，球体形的耗热量小于长方体行的耗热量，同时保温球体比长方形建筑物效果好，30~40年前建筑物都强调安全耐久，未过多涉及资源节约与绿色环保，在建筑设计上多使用敞口通风形，而未过多强调在保暖、节 能耗电方面，更未想到节 能环保材料的使用。
2高校建筑与电能消耗管理问题原因及分析
从公共机构能源资源消费统计系统上看，并不只是一两所高校电能耗费量大，大多数高校电能浪费严重，结合本单位分析原因主要有以下。
2.1节电节 能意识淡薄，资源成本低
高校属于公益类单位，校内开支都是来自于国家财政，国家对公益类的单位在财政税收方面都有减免和倾斜，如电费是采用居民用电0.65元/kWh而不是工业收费标准，学校按照规定免费给予每生10kWh每月，超出额度部分按照0.65元/kWh收取成本，教室、实验室、实训场地的电费学校支付，无需学生和教师支付，正是因为用电成本低导致部分师生认为没有节电的必要性；因为电费便宜，不用老师支付任何电费，部分师生没有节电意识，人走灯不关，空调不关的现象长存在，特别是现在城市停电几率少，在部分师生心里认为电能是清洁能源，现在工业发电技术发达，电能不再是限制国家发展的瓶颈，是用之不完的能源，他们节电节 能意识薄弱，没有从思想上认识到节约电能的重要性。
2.2旧建筑物无节电节 能配套设施
学校好多建筑物有历史年代了，我校有一个校区建筑物是上世纪60~70年代建造的，建筑面积达三万多平方，普通建筑物包含结构体系、围护体系和电气装修三部分，但是这些建筑结构与围护体系质量都不是很好，更别说现代电气装修。主要表现为：
（1）电路网线乱牵乱搭，没有分动力、照明电路，因为用电器随便乱接电，时有漏电现象。（2）没有全部使用节 能灯。LED节 能灯成本不贵，20元内28W的LED灯很多选择，但是电线和灯座还是老式的，电工换灯泡或者维修为了配套方便还是使用普通的*代白炽灯灯泡。（3）空调节电效果不好。学校经费都是转款专用，如能继续使用绝不浪费，有好几栋建筑物的还是老式电线、白炽灯灯泡，空调动力电线虽然是单独重新拉，但空调是*旧款，现在已淘汰听产了，其他用电设备也是旧款，达不到现在的节 能绿色标准。（4）建筑物是体现时代印迹，以前无节 能环保要求。不同时代人们对建筑的需求及观念不同，旧的建筑物从材料、设计、建设、使用、维修至报废没有融入节电节 能环保的意识。这与之前人们对建筑物用途及需要有关，以前建筑物的窗户是木制推开式，气密性、水密性和抗风压性能不好，墙和屋面无保温保暖系统，室内窗户对流，电灯无节 能效果。晚期的房子就是使用铝合金门窗，隔风雨、隔热明显比木质门窗效果好，建筑物内的用电器也明显比之前早期的用电器要新，节 能效果要优于早期。
2.3不合理管理因素
很多学校的宿舍是4、6、8人/间，很多宿舍的学生并不是按照*或者班级来编排宿舍，同一间宿舍不同*的学生，不同班的学生的课程不同，有的上午没课，有的下午没课，这会导致整天宿舍都有人在，夏天宿舍会出现从上午到晚上一直开空调，因为不同时间段宿舍都有人，如有所学校有1200间宿舍，宿舍空调是2~3匹不等，空调功率约3kWh~3.5kWh不等，那么6月份可以节省3*8*30*1200=864000kW（功率约3kW/h，每天省8h）。有的学校没有设置单独的自习室，所有的教室都是自由开放，很多学生晚上想上自习就随便找一间教室，一人享受一个教室的所有电灯与空调，调查发现有所学校教学楼共有65间教室，78间实训室，每天晚上约有300人分布在这栋教学楼内上自习，几乎所有的教室灯都开了，校内走廊、厕所的灯全部开，因为走廊和厕所没有声控开关或是感应开关，如果*后一人走时忘记关灯就会一直开到第二天。300个学生自习如果单独开放自习室3~5间就能够坐，不用浪费其他教室灯和空调。
观察校内有两种不同类型教室，如建筑面积比较校86.28㎡，教室内左右两边全玻璃窗面积20平方室，内竟然有三基色荧光灯15个；建筑面积153.60，全玻璃窗面积50㎡，教室内日光灯有36个，同规格5000K2X18W(T5)，按照《建筑照明设计标准》/GB50034-2004教室、阅览室照明要求值不低于300.00LX，但是目前这些教室安装照明灯具时好像并没有考虑光照问题，只要是有空位就给安上灯管，且安装位置不合理，很多灯管就安装在梁柱的边角处，光线被梁挡住一半，满足了光照但是电能却浪费不少。
3高校电能消耗管理应对措施
3.1宣传节 能节电意识
不仅学校应大力教育和宣传节电节 能，整个社会都应提倡节约资源、绿色低碳；宣传对象不仅仅局限于高校学生，应从孩子抓起；教育孩子节约用电不仅是学校的责任，从小就应该在家被教育，应教育孩子节约用电的重要性，资源环境与保护；节电节 能的范围不仅是在生活中，在生产中更应该节约，因为工业用电、建筑用电远远超过生活用电，要将生活中节约用电上升为保护资源和持续发展。
3.2改善节 能节电配套设施
学校要落实节电节 能就必须从*基本做起，改善节 能节电配套设施。一，对于老旧的建筑物更换整个电路网线。虽然改造整个电网费用不少，尤其是动力电缆不便宜，但是从长期来看省下的电费绝对比电缆的费用多，还能预防和减少漏电及电气火灾；第二，更换节 能灯。虽然以前的白炽灯灯泡能用，但耗电高，新的节 能灯不贵，现在建筑多以荧光灯、高压钠灯和半导体节 能灯居多。据相关测试数据显示，LED节 能灯比白炽灯省电80%，比荧光灯省电50%，且LED节 能灯光照效果更好；合理计算光照标准，剔除不必要的灯光，安装照明灯要选合适的地方；校道路灯更换太阳能路灯，在露天的地方可以使用太阳能路灯；第三，更换节 能用电设备，用电器的耗电量远大于照明用电，尤其是实训室内的设备，有的实验设备需要24h工作，如能在采购时注意用电量那么能省不少费用；第四，如果是新建建筑物，一定要从源头控制，将节电节 能在建筑材料、设计、施工、使用、维护和报废过程中都考虑进去，做到四节一环保（节 能、节地、节水、节材和环境保护），考虑光照值及合理的安装地方才是真正的绿色建筑。
3.3统筹宿舍安排与公共建筑合理管理
宿舍是学生在校内停留时间*长的地方，合理统筹安排宿舍，能有效节电节 能。
（1）同班学生安排同一宿舍。同步行动可以做到人走电关，尤其是夏天不会出现因为一人开整个宿舍空调，如果每间宿舍都可以合理做到这样那么省电效果肯定不错；
（2）公共课室合理安排。合理的选择公共课室能做到节电节 能，或者将公共课集中时间安排，因空调开到一定时间就会自动省电，很多节 能电器是时间长才能有节 能功能明显；如合理的开放几间教室让学生们晚上集中上自习，那么就不会有更多的教室浪费电了。
3.4节约用电制度化与能源消耗责任到个人
节电节 能制度是节电行动的保证与钢绳，做到节电有依可行。长期以来学校关注教学与*科研，很少关注到能耗，节 能应该作为学校长期发展目标的一部分，近年来国家相继出台绿色环保的文件及绿色校园行动纲领，尤其是广东省教育厅转发教育部办公厅国家发展改革委办公厅关于印发《绿色学校创建行动方案》，要将节电节 能落实到位。节电节 能可以通过校园建设的整体规划优化，将建筑节 能源头控制，对于新建筑从材料、设计、施工、运营到报废全生命期要考虑节电节 能；节电节 能制度可操作化和量化，校内有些公共场地用电无电能计量表，制度要保证所有电能有能源计量表，统筹计划每个科室或部门用电量，与实际量对比，监管责任制、惩罚机制、监督机制，并将节电节 能纳入绩效评价中。
3.5智慧后勤与信息化相结合
校园用电控制与建筑维修主要由后勤资产部负责，校园节电节 能不仅仅是后勤部门的事，需要全校师生行动。智慧后勤离不开信息化的参与，利用智慧后勤系统每月可以轻松导入每栋建筑物甚至每间科室的用电量，对于异常用电量可以马上找到，并分析原因。建筑物的部分照明电路如走廊、厕所的灯光不仅仅只装普通的按钮式开关，可以使用时控、光控、声控与移动末端控制相结合。万一有人忘关灯，管理者在终端利用移动控制也是可以实现的。
4AcrelEMS-EDU高校综合能效管理平台
4.1平台概述
AcrelEMS-EDU校园综合能效管理解决方案针对校园能源统计、后勤计费管理、校园运维管理等提供高校的信息化管理平台。从“源、网、荷、储、充”多个角度解析高校当下及未来的用能问题及用能需求，在统一的需求下“实现能源互补、信息互通”等管理模式。助力学校管理智能化、数字化、综合化，实现节 能校园、绿色校园、低碳校园。
4.2平台组成
AcrelEMS-EDU高校综合能效管理平台采用开放的分层分布式网络结构，主要由设备层、传输层、数据层、应用层组成。平台融合电力监控、电能统计、电气安全、电能质量分析及治理、智能照明控制、预付费等功能，用户通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可全局、整体的对企业用电进行进行集中监控、统一调度、统一运维，同时满足企业用电可靠、安全、节约、高效、有序的要求。
4.3平台架构

 图1安科瑞高校综合能效管理方案架构拓扑
5高校综合能效解决方案
5.1校园电力监控与运维
集成设备所有数据，综合分析、协同控制、优化运行，集中调控，集中监控，数字化巡检，移动运维，班组重新优化整合，减少人力配置。

 5.2后勤计费管理
采用先进的网络抄表付费管理技术，实现电、水、气等能源综合计费，实现远程抄表、费率设置、账单统计汇总等，支持微信、支付宝、一卡通等充值支付方式，可设置补贴方案。通过能源付费管理方式，培养用能群体和部门的节 能意识。
5.2.1宿舍用电管理
针对学生宿舍用电进行管理控制：可批量下发基础用电额度和定时通断功能；
可进行恶性负载识别，检测违规电气，并可获取违规用电跳闸记录； 5.2.2商铺水电收费

针对校园超市、商铺、食堂及其他针对个体的水电用能进行预付费管理 5.2.3充电桩管理平台

充电桩在“源、网、荷、储、充”信息能源结构中是必不可缺的。充电桩应用管理同样是校园生活服务中必不可缺的一部分。 5.2.4智能照明管理
通过对高校路灯的全局监测，提供对路灯灵活智能的管理，实现校园内任一线路，任一个路灯的定时开关、强制开关、亮度调节，以及定时控制方案灵活设置，确保路灯照明的智能控制和高  效   节 能。 5.3能源管理系统
针对校园水、电、气等各类接入能源进行统计分析，包含同比分析、环比分分析、损耗分析等。了解用能总量和能源流向。
按校园建筑的分类进行采集和统计的各类建筑耗电数据。如办公类建筑耗电、教学类建筑耗电、学生宿舍耗电等，对数据分门别类的分析，提供领导决策，提高管理效能。
构建符合校园节能监管内容及要求的数据库，能自动完成能耗数据的采集工作，自动生成各种形式的报表、图表以及系统性的能耗审计报告，能够监测能耗设备的运行状态，设置控制策略，达到节能目的。

5.4智慧消防系统
智慧消防云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”需求。从火灾预防，到火情报警，再到控制联动，在统一的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每一栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几秒时间内，相关报警和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就迅速能够迅速通知到达相关人员。

 6平台部署硬件选型
6.1电力监控与运维平台 6.2后勤计费管理
6.2.1宿舍/商业预付费平台
6.2.2充电桩管理平台 6.2.3智能照明管理 6.3能源管理系统 6.4智慧消防系统
6.4.1电气火灾监控系统 6.4.2消防设备电源监控系统  
6.4.3防火门监控系统 7结束语
无论是从资源的合理利用、从节约办学经费还是校园健康发展，节电看似个人小事，实则关系每一个人是大事，能源不能因为成本低就被认为不重要，是因为有技术的支撑国家才会惠民到实处；能源消费不能包费制，节约意识是关键，电能节约不仅是学生的事，也是教师和校方的责任；校园节电不仅是用电设备要选好，更应利用技术、信息和网络，加强宣传和节电责任制，重点在校园建筑节能要着眼于建筑材料、设计、施工、使用至维修全过程中，将电能节约落实到位，减少能源消耗才能更好的持续发展，做足和落实节能用电关系我们每一个人。