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【新能说】基于CPS的楼宇用能优化系统

文章附图

天气逐渐转凉,昼夜温差增大,虽然还没到寒风凛冽的冬季,但早晨出门时,还是不禁缩起了脖子。部分写字楼早早开启了暖风模式,冬季取暖对我们来说必不可少,除了集中供暖外,大部分写字楼和商业楼宇都采用了中央空调采暖控温方式。


01 商业楼宇用户侧用能痛点

采用中央空调式控温系统电耗一般约占建筑总电耗60%左右,加之商业用电费用较高,为企业发展带来不小的压力。


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数据来源jet-china.com


传统控制系统牺牲阻力能耗来适应末端负荷要求,无论负荷大小,水系统设备几乎一直在满负荷运转,造成能耗成本居高不下的局面。其次,大部分水泵启停装置需要手动调节,这使得调节品质难以达到理想状态而导致空调舒适性不足,同时加重了运维人员的工作难度。


除此之外,造成额外电能损失的一个重要原因还有可能是水流量过大导致进水、回水温差变低,恶化了主机工作条件、引起主机热交换效率下降,存在“大马拉小车”现象,中央空调机组运行时输出量与负荷需求不能实时动态匹配。


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图片来自m.quanjing.com


随着我国城市化进程的加速,大规模集聚型楼宇迅速扩张,伴随而来的是能耗总量的迅速增长,然而传统能耗管理模式粗放,能源浪费现象严重。在能源日益紧缺的环境下,如何节约能源以及高效地使用能源成为一项重要的任务,写字楼能耗的智能分析和控制也成为一个重要的研究课题。


02 基于CPS的用能优化系统


用能优化系统详细介绍视频


通过3C(Computation、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作,实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计,可使系统更加可靠、高效、实时协同,具有重要而广泛的应用前景。


CPS系统示意图


渤海新能自主研发的CPS用能优化系统,具有可靠感知、实时传输、精准控制等特点,通过搭建能源监控互动网络,可实现建筑物的冷、热源的能量控制、空调系统的焓值控制、新风量控制、设备启停时间和运行方式控制、温湿度设定控制、送风温度控制等。


系统用户界面示例(测试数据)


基于AI算法与大数据处理技术,在确保室内温度舒适度的前提下,针对中央空调主机、泵组、冷却塔、末端照明系统及建筑综合控制系统等部分,进行设备安全与能效的双重监测分析,提供优化运行控制建议或直接进行优化控制,实现系统能效提升、电力需求侧响应和智能运维,帮助企业节能、增效、降本。


传统调控方式与Ai管控方式能耗对比


通用性好

基于设备历史运行数据的通用算法及特征模型,能为具体的空调系统匹配成长型运行控制方式。

迭代性好

系统控制逻辑、算法可根据具体应用场景、设备运行状态不断迭代更新,适用设备的变更及长期运行后性能的衰减。

可靠性好

硬件投入小,设备故障率低,实时对传感器进行自行诊断,及时修复,服务质量有保障。


安装这套系统时,楼宇内无设备更改、不停电,可将生产影响降至最低,外设智能终端如传感器、物联网设备2天内完成部署,节费效果立竿见影,用户无需额外投入;通过数据分析诊断安全隐患,实现预测性维护;在系统运行过程中植入标准智能标记,用电数据直观展示,采用业内通用的通断法、切换法,节费效果直观对比。


03 实际应用案例


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图片为海河沿岸写字楼

来自travel.qunar.com


××商务写字楼作为天津海河畔商务地标,用电量非常大,2019年1月份用电最大为123万kWh,其中空调用电负荷占50%以上。中央空调系统采用水冷式机组,覆盖面积约8.2万平米,机房有3台离心式冷水机组,1台螺杆式冷水机组,装机容量约2.3MW,可调节负荷量达到1.2MW,无自控系统。


从电力需求响应到能效提升角度对该项目做出了全面分析,利用用能优化系统对中央空调系统进行改造。通过专业化、智慧化的节能运维策略服务,空调系统运行能耗可降低5%~12%。


该系统实现了楼宇有序用能,促进了终端智慧用能,提升了楼宇智慧能源服务水平。


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