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用电与能源监管系统在大型公共建筑中的应用与发展

一、大型公共建筑节能发展概况

我国正处在城镇化的快速发展时期,国民经济和社会发展第十二个五年规划指出2010年我国城镇化率为47.5%,“十二五”期间仍将保持每年0.8%的增长趋势,到“十二五”末期,将达到51.5%。一是城镇化快速发展使新建建筑规模仍将持续大幅增加。按“十一五”期间城镇每年新建建筑面积推算,“十二五”期间,全国城镇累计新建建筑面积将达到40~50亿平方米。

建筑通常分为工业建筑、农村居住建筑和城镇民用建筑,其中城镇民用建筑又分为居住建筑和公共建筑,大型公共建筑(以下简称大型公建)一般指建筑面积2万平米以上的办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通信建筑、交通运输用房等形式的公共建筑。近年来,随着我国经济的快速发展和城镇化建设的加快,建筑面积快速增长,相应的大型公建面积快速增长。截止到2012年底,我国大型公共建筑面积约8亿平方米,并以约20%的速度持续增长。我国大型公建不足城镇建筑总面积的4%,但能耗却占我国城镇建筑总能耗的20%以上,是建筑能源消耗的高密度领域。

2006年9月,建设部公布了贯彻《国务院关于加强节能工作的决定》的实施意见,提出对大型公建将实行建筑能耗核准制,对于未取得建筑能耗审核意见书的项目,不得批准开工建设。2012年5月,住房城乡建设部印发的《“十二五”建筑节能专项规划》,规划中明确提出要实施绿色建筑规模化推进,新建绿色建筑8亿平方米。规划期末,城镇新建建筑20%以上达到绿色建筑标准要求。要求通过能耗统计、能源审计及能耗动态监测等手段,实现公共建筑能耗的可计量、可监测,争取在“十二五”期间,实现公共建筑单位面积能耗下降10%,其中大型公共建筑能耗降低15%。由此可见,大型公建的能效问题已经成为国家层面节能减排所关注的重点领域之一。

二、用电与能源监管系统在大型公共建筑中的应用

总体上看,大型公建的节能措施主要包括技术节能和管理节能两个方向,而能耗监测、能耗统计分析则是节能措施选取的基础以及节能效果评估的依据,为了实现对用能的监测、统计、分析以及自动决策,需应用基于智能电力仪表的一系列自动化系统,它们综合利用数字测量技术、通讯技术、电力自动化技术、数据分析处理与展现技术等,为大型公建提供用能监测与分析。这些系统目前尚未有统一的定义,本文统称为用电与能源监管系统。

2.1应用形式

大型公建中的用电与能源监管系统主要有三种形式:

(1)电力监控系统

电力监控系统通过智能电力仪表采集建筑物内部的空调、暖通、电梯、照明乃至各个楼层的能耗与电力系统运行情况,通过它建筑业主和研究人员能够直观掌握能耗数据和运行信息,从而可以根据建筑物能耗特点进行节能控制改造及运行管理优化。

(2)能效管理系统

能效管理系统是智能电力仪表的一个综合性、趋势性的应用,通过各类智能仪表实时采集建筑水电气等能源消耗数据,并对耗能主体的耗能量、耗能状态、能源利用效率等指标进行分析、提出解决措施,从而实现建筑能耗的智能管理。

(3)剩余电流式电气火灾监控系统

剩余电流式电气火灾监控系统由电气安全类智能电力仪表及监控系统构成,通过监控建筑电气线路的短路、漏电、过载、过压、欠压等故障和异常状态并及时告警,提醒人们及早发现和消除电气火灾的隐患,保障用户的人身和财产安全。

2.2系统结构

典型的用电与能源管理系统采用三层架构设计,包含主站层(包括服务器、显示器、打印机、数据库、管理软件等)、网络层(包括交换机、路由器、通信管理机等)和设备层(包括智能电力仪表、继电保护装置、变压器温控器、智能水表、智能冷量表等),如下图所示:

三、大型公建中用电与能源监管系统发展趋势分析

3.1建筑节能政策将持续促进用电与能源监管系统发展

2011年5月,财政部和住房城乡建设部共同下发《关于进一步推进公共建筑节能工作的通知》,要求通过能耗统计、能源审计及能耗动态监测等手段,实现公共建筑能耗的可计量、可监测。

2013年1月,国务院通过发改委和住建部《绿色建筑行动方案》,要求“十二五”期间,完成新建绿色建筑10亿平方米,公共建筑和公共机构办公建筑节能改造1.2亿平方米。

2013年2月,住建部建筑节能与科技司下发2013年度工作要点,《要点》明确要求深入开展公共建筑能耗统计、能源审计、能效公示及能耗监测平台建设工作,要求抓好上海、天津、重庆、深圳等公共建筑节能改造重点城市的实施工。

2013年8月,国务院下发《关于加快发展节能环保产业的意见》,再次强调开展绿色建筑行动,要求到2015年,新增绿色建筑面积10亿平方米以上,完成公共机构办公建筑节能改造6000万平方米。

2014年2月,住建部建筑节能与科技司下发2014年度工作要点,《要点》明确要求重点做好政府办公建筑、政府投资的学校、医院、保障性住房等公益性建筑强制执行绿色建筑标准工作。进一步做好省级公共建筑能耗动态监测平台建设工作。推动学校、医院等公益性行业和大型公共建筑节能运行与管理。

建筑节能相关政策的密集发布,为绿色建筑的新建与改造指明了方向,也将带动建筑节能产业的快速发展。

3.2合同能源管理的推广将催生建筑能效管理市场新需求

合同能源管理机制是发达国家普遍推行的、运用市场融资渠道促进建筑节能的服务机制。节能服务公司与用户签订能源管理合同,为用户提供节能诊断、融资、改造等服务,并以节能效益分享方式回收投资和获得合理利润,可以大大降低用能单位节能改造的资金和技术风险,充分调动用能单位节能改造的积极性,是行之有效的节能措施。2010年,国务院颁发《关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展的意见》,要求到2015年,建立比较完善的节能服务体系,专业化节能服务公司进一步壮大,服务能力进一步增强,服务领域进一步拓宽,合同能源管理成为用能单位实施节能改造的主要方式之一,要求用能单位加强用能计量管理,督促用能单位按规定配备能源计量器具,为节能服务公司实施合同能源管理项目提供基础条件。同时,要求加大对节能服务公司加大资金扶持力度,对节能服务公司以及实施合同能源管理的用能企业给予税收扶持。

在合同能源管理实施的过程中,对建筑能源进行细致的监测、计量和统计分析是所有工作的基础。因此,随着合同能源管理的深入推进,建筑能效管理相关的产品将会得到广泛应用。

四、大型公建中用电与能源监管系统市场规模与预测

4.1智能电力仪表市场规模

大型公建中用电与能源监管系统的市场规模可以由构成系统设备层的主要设备——智能电力仪表的市场规模来进行估计。据中国建筑电气网的统计数据显示,2007-2011年间,我国智能电力仪表市场规模已由2007年的16.2亿元上升至2011年的33.5亿元,年均复合增长率达19.9%。基于以上的统计数据2012年-2018年,将保持约17%的年复合增长速度,其中,2014年开始,智能电力仪表增长速度将加快,2015年、2016年、2017年、2018年的年增长率分别约为18%、20%、24%、25%。

4.2用电与能源监管系统市场规模

由于大型公建建设规模和既有大型公建节能改造需求持续增长,应用在大型公建用电与能源监管系统中的智能电力仪表占全部智能电力仪表的比重从2009年以来逐年上升,参照行业经验,2009-2013年,比重从36%提升到41%。估算模型如下所示:

其中,智能电力仪表在相应系统投资中的占比分别约为40%、12%、40%,以此来估计,2009-2013年,大型公建用电与能源监管系统市场规模如下图所示:

2013年我国大型公建中,电力监控系统、能效管理系统、电气火灾监控系统的市场规模分别为24.1亿、40.1亿和5.4亿元,整个用电与能源监管系统市场规模约69.6亿元。

4.3用电与能源监管系统市场预测

参考2014-2018年的智能电力仪表市场规模预测数据,结合用电与能源监管系统的发展趋势,大型公建中智能电力仪表用于电力监控系统的比例逐渐下降,用于能源管理系统的仪表比例逐年上升,用于电气火灾监控系统的仪表比例基本稳定,给出如下的估算表格:

同时,参考行业经验,考虑智能电力仪表在电力监控、能源管理、电气火灾监控系统投资中的占比分别约为40%、12%、40%。据此,可以预测出2014-2018年,大型公建领域用电与能源监管系统以及各子系统的市场规模,如下图所示:

五、展望

大型公建的建设伴随着和城镇化的发展而发展,建筑节能的需要和管理提升的需要将推动大型公建用电和能源监管系统应用规模、应用水平的持续提升。大力推进用电与能源监管,对于推进我国的节能减排事业、打造智能建筑和推进智慧城市都将产生积极的作用。

建筑节能方面,开展建筑用能信息采集与集中管理,能有效推进能源管理信息化,实现各类能源介质的优化调控,节能资源、不断提高环境质量,同时节约成本,提高工作效率。大型公建由于易于统筹管理,节能示范效果明显,将迎来国家层面、地方层面更密集的绿色建筑建设、节能改造以及能源审计、合同能源管理示范推广等政策支持或要求。管理提升方面,调度管理人员可以通过能源监管系统更全面地了解建筑用能情况,及时发现能源系统故障,加快故障处理速度,确保能源系统更安全,实现建筑用能的运行监视、操作控制、数据查询、信息管理实现图形化、直观化和定量化,实现建筑的智能化。

作者: 来源:中国智能建筑信息网 点击数: 发布时间:2014年03月12日
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