導(dǎo)語：能源管理系統(tǒng)在高鐵站房的運(yùn)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:高鐵站房在用能設(shè)備能耗上具有數(shù)量大、種類多、分布廣、等級(jí)高等特點(diǎn)。該文將工業(yè)中常用的能源管理系統(tǒng)加以調(diào)整并應(yīng)用于高鐵站房，以達(dá)到降低運(yùn)營成本、提高管理效率的目的，提升高鐵站房的能源利用率。

關(guān)鍵詞:高鐵站房;能源管理系統(tǒng);用能設(shè)備;節(jié)能

國外多數(shù)發(fā)達(dá)國家自上世紀(jì)70年代能源危機(jī)之后，政府部門及非政府部門一直對(duì)生產(chǎn)生活能耗比較重視，各國均開展了不少關(guān)于生產(chǎn)生活能耗的分析研究［1］。近幾年來，我國依照頒布實(shí)施的《節(jié)約能源法》，加強(qiáng)新建工業(yè)生產(chǎn)設(shè)施、民用公共建筑節(jié)能管理，推動(dòng)工業(yè)、民用設(shè)施節(jié)能改造，采取一系列措施力爭(zhēng)在推進(jìn)能源節(jié)約上有所突破，促使工業(yè)生產(chǎn)設(shè)施、民用公共建筑提高綜合能耗管理與評(píng)估水平［2］。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，能源管理系統(tǒng)越來越多的被應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，例如汽車制造、乳制品生產(chǎn)、油品提煉、鋼鐵冶煉等，工業(yè)生產(chǎn)層面的能源管理系統(tǒng)已日漸成熟［3］。隨著我國高鐵建設(shè)的迅猛發(fā)展，高鐵站房的用能設(shè)備在數(shù)量和復(fù)雜程度上都發(fā)生了較大變化［4］。然而，能源管理系統(tǒng)在高鐵站房中的應(yīng)用還未進(jìn)行有效嘗試，在用能設(shè)備的管理體制方面，目前我國高鐵站房存在以下問題:1)能源運(yùn)行管理手段落后與普速鐵路站房類似，高鐵站房基本還停留在60年代以前的用能設(shè)備管理水平上，全人工管理、缺乏配套技術(shù)手段導(dǎo)致對(duì)分散而復(fù)雜的能源設(shè)施難以進(jìn)行及時(shí)有效客觀的管理。2)缺乏對(duì)用能設(shè)備的監(jiān)測(cè)目前，高鐵站房在運(yùn)營中既不能實(shí)現(xiàn)對(duì)各單位用能數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，更不能實(shí)現(xiàn)對(duì)主要用能設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)，只能對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行事后統(tǒng)計(jì)管理。3)缺乏用能的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)高鐵站房對(duì)用能設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)缺乏細(xì)節(jié)掌控，能夠獲得的只有整個(gè)站房的總體情況，對(duì)于能源如何消耗、何時(shí)消耗、消耗在何處不清楚。

1能耗特征分析

與一般工業(yè)、民用設(shè)施相比，站房能耗具有如下明顯特征［5］:1)用能設(shè)備種類復(fù)雜，數(shù)量繁多。為了保證人員舒適度及機(jī)電設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度，站房一般都會(huì)設(shè)置送排風(fēng)系統(tǒng)、多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)、機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)等;同時(shí)為了滿足運(yùn)營需要，照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)以及扶梯、垂梯、廣告大屏等用能設(shè)備也一應(yīng)俱全。因此能源管理系統(tǒng)與各種用能設(shè)備之間的接口，以及能源管理系統(tǒng)近期、遠(yuǎn)期預(yù)留的容量均需要充分考慮。2)用能設(shè)備分布廣。高鐵站房各區(qū)域均分散設(shè)置了大量的用能設(shè)備，若采用傳統(tǒng)的分散管理模式，不但浪費(fèi)人力物力，而且容易發(fā)生疏漏，導(dǎo)致能耗數(shù)據(jù)采集有誤。因此需要利用能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用能設(shè)備的集中統(tǒng)一管理、數(shù)據(jù)分散采集。3)用能設(shè)備需長時(shí)間運(yùn)行。高鐵站房對(duì)環(huán)境溫濕度的要求較一般民用設(shè)施更為嚴(yán)格，空調(diào)系統(tǒng)的工作時(shí)間更長，照明系統(tǒng)也需要持續(xù)運(yùn)行;同時(shí)，若站房地處西北寒溫地帶，低溫天數(shù)占比高，采暖設(shè)施的工作時(shí)間也大幅延長。站房能耗總量可觀，直接導(dǎo)致了運(yùn)營成本的增加，因此對(duì)能耗進(jìn)行精確測(cè)量，合理管控是十分必要的。4)用能設(shè)備運(yùn)行可靠性及安全性。高鐵沿線各類設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)系到整條高鐵線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，站房客流密度大，聚集人數(shù)高，對(duì)各類用能設(shè)備運(yùn)行的可靠性要求更是提升了一個(gè)級(jí)別。所以一方面要求能源管理系統(tǒng)自身能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，另一方面在盡可能節(jié)約能源的基礎(chǔ)上必須保證通風(fēng)、照明等用能設(shè)備的可靠運(yùn)行。

2能源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

與工業(yè)級(jí)能源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類似［6］，站房能源管理系統(tǒng)采集終端用能設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)信息，連同關(guān)聯(lián)設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)狀態(tài)信息，一并通過以太網(wǎng)或串行總線匯總到能源管理主站，結(jié)合影響能耗的外界因素，分析能耗結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定節(jié)能目標(biāo)并采取措施，達(dá)到提高管理水平和節(jié)能減排的目的。用能設(shè)備與能源管理系統(tǒng)的層級(jí)關(guān)系如圖1所示。相較工業(yè)生產(chǎn)涉及的能耗種類而言，站房能耗種類相對(duì)單一，主要集中在水、電、暖3大類，這些數(shù)據(jù)均可通過帶通信的計(jì)量表計(jì)進(jìn)行精確計(jì)量，并將信息匯總到站房能管系統(tǒng)。與工業(yè)級(jí)能源管理系統(tǒng)不同的是，由于站房的功能定位，客服系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等直接關(guān)系到旅客舒適感的輔助系統(tǒng)同樣影響用能設(shè)備的能效狀態(tài)。該系統(tǒng)也需要將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)匯總到站房能源管理系統(tǒng)。站房能源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3能源管理系統(tǒng)設(shè)置方案

綜合以上能源管理需求分析，結(jié)合實(shí)際情況與能耗特點(diǎn)，在站房內(nèi)設(shè)置一套分層分布式能源管理系統(tǒng)，通過采集相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)用能設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，分析各控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性，建立科學(xué)的多維度數(shù)據(jù)分析模型，找出具有節(jié)能潛力的方向，指導(dǎo)但不直接參與控制系統(tǒng)的控制邏輯，向各控制系統(tǒng)提出優(yōu)化后的控制策略，適時(shí)適度調(diào)整用能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。3．1數(shù)據(jù)采集。能源管理系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)主要分為用能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)及外界相關(guān)影響數(shù)據(jù)，如圖3所示。3．1．1能耗數(shù)據(jù)采集。1)供水?dāng)?shù)據(jù):站房一般采用分層分質(zhì)分壓供水模式。通過在設(shè)備區(qū)、公共區(qū)、宿舍區(qū)等不同區(qū)域進(jìn)水管設(shè)置智能水表和水壓檢測(cè)設(shè)備，對(duì)不同區(qū)域不同時(shí)段的水壓和耗水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。2)供暖數(shù)據(jù):站房主要區(qū)域采用空調(diào)熱風(fēng)的方式進(jìn)行采暖，通過在供暖管道設(shè)置智能儀表計(jì)量供暖流量。3)供電數(shù)據(jù):采用放射式供電及樹干式供電相結(jié)合的方式時(shí)，通過高低壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)置的智能儀表采集各類負(fù)荷的用電情況，同時(shí)在重要用電回路配電箱內(nèi)單獨(dú)增加智能儀表以供就地查看。3．1．2外界相關(guān)數(shù)據(jù)采集。1)環(huán)境數(shù)據(jù):通過設(shè)置傳感器，采集室外溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向，室內(nèi)溫度、濕度、二氧化碳濃度等信息，作為能耗和環(huán)境關(guān)聯(lián)性分析的依據(jù)。2)客流數(shù)據(jù):通過數(shù)據(jù)接口與客服系統(tǒng)相連，采集進(jìn)站客流、出站客流、發(fā)出客流、到站客流、行車信息等，分析滯留旅客量。3)反饋數(shù)據(jù):在旅客公共區(qū)域設(shè)置舒適度意見反饋設(shè)備，候車室設(shè)置溫度過熱、熱、舒適、冷、過冷5個(gè)體感選項(xiàng)，通過旅客的直接感官反饋站房實(shí)際環(huán)境狀況，作為能源管理系統(tǒng)的輔助決策條件。3．2能耗分析。按照功能劃分以及用能設(shè)備分布，站房可分為公共區(qū)、辦公宿舍區(qū)、設(shè)備區(qū)、地下停車場(chǎng)等區(qū)域，各區(qū)域在不同時(shí)間段的能耗特點(diǎn)存在差異:公共區(qū)、辦公宿舍區(qū)在春夏秋季耗水耗電，冬季耗水耗電耗暖，設(shè)備區(qū)全年耗電，地下停車場(chǎng)全年耗電。同時(shí)，影響用能設(shè)備能耗的外部因素有環(huán)境(季節(jié)、溫度、濕度、二氧化碳、風(fēng)速、風(fēng)向等)、客流量(客流密度、客流分布)等，所以除了對(duì)能耗的結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以外，還需要根據(jù)環(huán)境、客流量等對(duì)設(shè)備能耗進(jìn)行關(guān)聯(lián)性的分析。1)對(duì)用能設(shè)備(空調(diào)、照明、水泵、消防泵、電梯等)賦予多維度的屬性。例如污水泵，同時(shí)賦予其排水設(shè)備、自控設(shè)備、間歇性負(fù)荷、站房公共設(shè)備等屬性，以便統(tǒng)計(jì)與管理。2)統(tǒng)計(jì)分析站房各類用能設(shè)備的能耗狀況，如圖4所示。3)分析所有用能設(shè)備的能耗相關(guān)屬性(環(huán)境等)，列舉影響設(shè)備能耗的所有相關(guān)性指標(biāo)，給出能耗與相關(guān)性指標(biāo)的關(guān)聯(lián)曲線。例如對(duì)于智能照明系統(tǒng)，影響其運(yùn)行狀態(tài)的有時(shí)刻、照度、客流、車次等。4)建立歷史數(shù)據(jù)庫，對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行同比、環(huán)比等指標(biāo)分析。5)分析單一用能設(shè)備能耗及整體能耗的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)比上年度同一日期能耗數(shù)據(jù)，對(duì)比上個(gè)月度同一日期能耗數(shù)據(jù)，對(duì)比前一天同一時(shí)刻能耗數(shù)據(jù)等功能，并對(duì)能耗發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。如圖5所示。6)分析各用能設(shè)備(空調(diào)、照明、電梯、水泵等)在所覆蓋范圍內(nèi)的單位面積損耗、單位客流損耗。7)分析各用能設(shè)備(空調(diào)、照明、電梯、水泵等)年、月、日整體能耗曲線，并與相關(guān)外界環(huán)境數(shù)據(jù)變化曲線做比較，如圖6所示。3．3成本分析。對(duì)于運(yùn)營單位而言，進(jìn)行能源管理的直接目的是分析運(yùn)營成本并盡可能節(jié)省運(yùn)營成本。站房用能設(shè)備的消耗成本分為2方面:設(shè)備能耗成本和設(shè)備折舊成本。設(shè)備能耗成本:能源管理系統(tǒng)將用能設(shè)備的能耗量折算為運(yùn)營成本，并可進(jìn)行分區(qū)域、分類統(tǒng)計(jì)。設(shè)備折舊成本:能源管理系統(tǒng)對(duì)用能設(shè)備進(jìn)行全壽命周期管理，按一定的折舊系數(shù)計(jì)算并納入運(yùn)營成本。3．4數(shù)據(jù)報(bào)表。按照運(yùn)營單位需求，能源管理系統(tǒng)可提供用能設(shè)備耗能的分區(qū)、分類、分時(shí)報(bào)表和曲線，并能以多種格式輸出打印。根據(jù)需要，計(jì)算單位面積能耗、單位客流量能耗、歷史平均能耗等，同時(shí)以報(bào)表形式輸出。3．5異常能耗報(bào)警。根據(jù)用能設(shè)備歷史耗能狀態(tài)，能源管理系統(tǒng)可自行學(xué)習(xí)判斷設(shè)備目前能耗是否屬于正常范圍，如果發(fā)生異常變動(dòng)或超出設(shè)定閾值，可通過人工智能算法給出報(bào)警提示。例如，當(dāng)監(jiān)測(cè)到候車區(qū)盥洗室用水量突然增加，能源管理系統(tǒng)后臺(tái)可給出報(bào)警提示信號(hào)，然后輔助判斷可能有水閥損壞或水龍頭漏關(guān)現(xiàn)象，通知工作人員及時(shí)進(jìn)行排查處理，避免不必要的資源浪費(fèi)和運(yùn)營成本增加。3．6系統(tǒng)主機(jī)與后臺(tái)。能源管理系統(tǒng)主機(jī)設(shè)置于站房消防控制室，系統(tǒng)主機(jī)由雙電源切換裝置供電，保障了其運(yùn)行的可靠性。能源管理系統(tǒng)后臺(tái)軟件可采用圖形化、表格化等多種人機(jī)顯示界面形式，以大屏顯示、主站顯示等多樣化展示手段，分類、分區(qū)域的顯示各種能耗數(shù)據(jù)。方便管理人員進(jìn)行直觀、便捷、有序的能耗監(jiān)控，并基于節(jié)能策略提供用能設(shè)備管理依據(jù)。如圖7所示。

4結(jié)語

實(shí)踐證明，高鐵站房通過對(duì)能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用，一方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)廣大用能設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及統(tǒng)一管理，減少了工作人員設(shè)備巡檢、記錄抄表的工作量，同時(shí)以報(bào)表、圖形、曲線等形式形成能耗統(tǒng)計(jì)，提高了運(yùn)營管理的效率;另一方面綜合外界因素，通過對(duì)用能設(shè)備能耗歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)分析，提供用能設(shè)備控制策略和管理依據(jù)，在節(jié)約能源的同時(shí)顯著降低了運(yùn)營成本。隨著能源消耗的不斷加劇以及國家節(jié)能減排政策的積極推進(jìn)，今后能源管理系統(tǒng)在高鐵站房中的應(yīng)用將成為必然。

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作者:馮亦博 單位:中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司