CN111080083A - 一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法 - Google Patents

一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，包括以下过程：按照学校类别确定各学校的用能单元；确定各用能单元的能源系统以及能源系统所属的能源类别；根据能源类别对学校能源数据采集对象进行分级；采集学校能源数据采集对象各级数据；根据各级数据分析学校能源数据。本发明有效采集学校各类设备的用能数据，分析学校能源消耗情况并提供合理的用能建议。

Description

一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法
技术领域
本发明属于数据采集技术领域，具体涉及一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法。
背景技术
学校作为承担教学和生活等多项功能的综合体，拥有较多的公共建筑，耗能比较集中，学校节能已成为国家继机关办公建筑和大型公共建筑节能工作后的一项重要任务。
但是，学校用能情况复杂，已有的研究很少考虑到学校电、气、冷、热等各类能源数据的使用情况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，解决了学校用能情况复杂但现有采集方案不完善的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，其特征是，包括以下过程：
按照学校类别确定各学校的用能单元；
确定各用能单元的能源系统以及能源系统所属的能源类别；
根据能源类别对学校能源数据采集对象进行分级；
采集学校能源数据采集对象各级数据；
根据各级数据分析学校能源数据。
进一步的，所述按照学校类别确定各学校的用能单元包括：
学校类别包括幼儿园、小学、中学、大学类别，幼儿园学校的用能单元包括变电站、配电室、教学楼、食堂、宿舍、公共区域，小学学校的用能单元包括变电站、配电室、教学楼、食堂、体育馆、公共区域；中学学校的用能单元包括变电站、配电室、教学楼、行政楼、实验楼、食堂、宿舍楼、公共浴室、体育馆、医院、公共区域；大学学校的用能单元包括变电站、配电室、教学楼、行政楼、实验楼、食堂、宿舍楼、公共浴室、体育馆、医院、公共区域。
进一步的，所述能源类别包括电、水和气。
进一步的，所述根据能源类别对学校能源数据采集对象进行分级包括：
将学校能源数据采集对象按照层级分为ABCDE五级。
进一步的，所述将学校能源数据采集对象按照层级分为ABCDE五级包括：
电类A级为学校总供电，B级为各用电系统供电，C级为各区域用能系统的供电，D级为主要用电设备供电；
水类A级为学校总供水，B级为各用水系统供水，C级为各分区生活供水；
气类A级为学校总供气，B类为各用气分支系统供气；
E级数据为学校的基本信息。
进一步的，所述根据各级数据分析学校能源数据包括：
根据各级数据计算学校的综合能耗。
进一步的，所述学校的综合能耗包括学校建筑单位综合能耗、学校单位建筑面积综合电耗、学校人均综合能耗和学校人均综合电耗。
进一步的，所述学校建筑单位综合能耗的计算包括：
建筑的单位综合能耗为：统计期内，该建筑内实际消耗的各类能源实物量与该类能源折算标准煤系数的乘积之和除以其总建筑面积，按照公式(1)进行计算。
Figure BDA0002290852090000031
式中：
Ey——学校某一类建筑单位综合能耗，单位为千克标准煤每平方米；
ei——学校建筑消耗的第i类各种能源实物量，单位:各实物量的单位，下标i是指某一类能源，如电、气、水；实物量就是通过采集得到的A级用能数据；
Pi——学校第i类能源折算标准煤系数；
n——学校某一类建筑消耗的能源种类；
M——学校某一类建筑的总建筑面积，单位：平方米(m2)。
进一步的，学校单位建筑面积综合电耗的计算包括：
建筑的单位电耗为：统计期内，该建筑的总电耗除以其总建筑面积，按照公式(2)进行计算
Ejd＝Ed/M (2)
式中：
Ejd——学校某一类建筑单位综合电耗，单位为千瓦时每平方米；
Ed——学校某一类建筑总电耗，单位为千瓦时；
M——学校某一类建筑总建筑面积，单位为平方米。
进一步的，学校人均综合能耗的计算包括：
学校人均综合能耗为：在统计期内，学校实际消耗的各类能源实物量与该类能源折算标准煤系数的乘积之和除以在校生人数，按照公式(3)进行计算：
Figure BDA0002290852090000041
式中：
Ep——学校人均综合能耗，单位为千克标准煤；
ei——学校消耗的第i类能源实物量，单位:各实物量的单位；；
Pi——学校消耗第i类能源折算标准煤系数；
n——学校消耗的能源种类；
P——学校在校人数。
进一步的，学校人均综合电耗的计算包括：
学校人均综合电耗为：在统计期内，学校总电耗除以在校生人数，按照公式(4)进行计算
Edp＝Ed/P (4)
式中：
Edp——学校人均电耗，单位为千瓦时每人；
Ed——学校总电耗，单位为千瓦时；
P——学校在校人数。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：有效采集学校各类设备的用能数据，分析学校能源消耗情况并提供合理的用能建议。
附图说明
图1为本发明方法的总流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，参见图1所示，具体包括以下过程：
步骤1：按照学校类别确定各学校的用能单元。
先按照学校类别来划分用能单元，一个学校通常有多个用能单元，本发明中仅列举出主要用能单元，也就是说学校包括的用能单元包括但不限于这些列举的用能单元。学校类别包括常规的幼儿园、小学、中学、大学类别，幼儿园学校的用能单元包括变电站、配电室、教学楼、食堂、宿舍、公共区域，小学学校的用能单元包括变电站、配电室、教学楼、食堂、体育馆、公共区域；中学学校的用能单元包括变电站、配电室、教学楼、行政楼、实验楼、食堂、宿舍楼、公共浴室、体育馆、医院、公共区域；大学学校的用能单元包括变电站、配电室、教学楼、行政楼、实验楼、食堂、宿舍楼、公共浴室、体育馆、医院、公共区域，具体各类学校主要用能单元如表1所示。
表1各类学校主要用能单元
Figure BDA0002290852090000051
步骤2：根据学校的用能单元确定各用能单元的能源系统以及能源系统所属的能源类别。
根据学校的用能单元确定各用能单元的能源系统以及能源系统所属的能源类别，例如变电站的能源系统为供电系统，所属能源类型为电，教学楼和行政楼的能源系统有供电系统、供水系统、空调系统，能源系统里供电系统和空调系统所属的能源类型为电，供水系统所属的能源类型为水，部分用能单元的主要能源系统及其所属能源类型如表2所示。
表2各用能单元的主要能源系统
Figure BDA0002290852090000061
步骤3：根据能源类别将学校能源数据采集对象按照层级分为ABCDE五级。
电类A级为学校总供电，B级为各用电系统供电，C级为各区域用能系统的供电，D级为主要用电设备供电。
水类A级为学校总供水，B级为各用水系统供水，C级为各分区生活供水。
气类A级为学校总供气，B类为各用气分支系统供气。
E级数据为学校的基本信息。
学校能源数据采集分类情况如表3所示。
表3学校能源数据采集分类情况
Figure BDA0002290852090000062
Figure BDA0002290852090000071
Figure BDA0002290852090000081
步骤4：在步骤3的基础上，设置学校供电、供水、供气、空调等系统的各级具体采集点，并获取采集的各级数据。
采集到的各级数据可以对学校各区域各种能源的使用情况进行更好地统计，下面的步骤中能源分析采用的是A级数据和E级数据，但在实际应用中，学校管理人员可以根据需要选择ABCDE各级数据。
(1)供电系统数据采集实施方案
外部的高压供电源线进入学校的变电站，经变压器降压到0.4kV，通过变压器的出线母排送到各个楼层供电的配电室，配电室内根据各楼层用电分系统设置抽屉柜，从抽屉柜引出各个用电系统的供电电源线。如果学校自建了光伏发电系统，则从电流的汇流接入点处采集；如果学校对于各单位有独立核算需求，则需由学校出资建设，从各单位配电箱处采集。
例如A级采集点安装在高压进线和变压器出线母排上，B级采集点安装在各供电系统出线柜的进线上，C级采集点安装在各区域用能系统配电柜的进线上。
(2)供水系统数据采集实施方案
外部的自来水管道进入学校，供水总管分支供应生活给水系统、空调补水系统、消防水池系统、景观供水系统等。
A级采集点安装在学校接入市政自来水管网的进水总管上，B级采集点安装在各用水系统的水管上，C级采集点安装在各分区用水的管道上。
(3)供气系统数据采集实施方案
学校的供气管道从外部市政燃气管网接入，根据学校内用气需求，分别送到燃气锅炉和食堂，燃气锅炉房的锅炉设备台数不定，当仅配置一台锅炉时，燃气锅炉房的燃气系统监测也是锅炉设备的燃气监测。
因燃气管网的安全性要求高，学校的燃气系统监测仅细化到用气系统，不具体到各个燃气设备，有的学校有特殊实验室使用燃气，可以进行监测。
A级采集点安装在学校市政天然气总供气管上，B级采集点安装在各分支系统供气管道上。
(4)空调供电系统数据采集方案
空调系统供电电源线从学校变配电所的出线柜引出，分配到各个配电柜或配电箱，再由各个配电柜内的总空开和经变压器降压到0.4kV，通过变压器的出线母排送到各个楼层供电的出线柜，出线柜内根据各楼层用电分系统设置抽屉柜，从抽屉柜引出各个用电系统的供电电源线。
(5)空调系统的冷热管网系统参数采集
江苏地区的学校空调系统一般由水冷主机作冷源、燃气锅炉作热源，水冷主机配套冷冻循环泵、冷却循环泵、冷却塔等设备，燃气锅炉配套采暖循环泵等设备，系统的运行参数包含了温度、流量、压力、频率、设备状态参数、故障信号等参数，均属于D级数据。
(6)E类数据采集实施方案
E类数据包含了学校建筑的使用情况及外环境数据，通过加装采集装置监测室外温、湿度、光照强度。人工录入学校的基本信息如建筑面积、用能时间、学生人数和教职工人数等。
步骤5：建立学校综合能耗评估模型，根据采集到的水、电、气、环境四类用能数据，计算学校的综合能耗，评估学校用能效率。
1)学校建筑单位综合能耗的计算
学校各类建筑的单位综合能耗的计算方法一致。某一类建筑的单位综合能耗为：统计期内(以年为单位)，该建筑内实际消耗的各类能源实物量与该类能源折算标准煤系数的乘积之和除以其总建筑面积。数值以千克标准煤/平方米为单位，按照公式(1)进行计算。
Figure BDA0002290852090000111
式中：
Ey——学校某一类建筑单位综合能耗，单位为千克标准煤每平方米(kgce/m2)；
ei——学校建筑消耗的第i类各种能源实物量，单位:各实物量的单位，下标i是指某一类能源，如电、气、水；实物量就是通过采集得到的A级用能数据；即学校水、电、气各类能源的总消耗量，
Pi——学校第i类能源折算标准煤系数；
n——学校某一类建筑消耗的能源种类；
M——学校某一类建筑的总建筑面积，单位：平方米(m2)。
2)学校单位建筑面积综合电耗的计算
学校各类建筑的单位电耗的计算方法一致。某一类建筑的单位电耗为：统计期内(以年为单位)，该建筑的总电耗除以其总建筑面积。数值以千瓦时/平方米表示，按照公式(2)进行计算
Ejd＝Ed/M (2)
式中：
Ejd——学校某一类建筑单位综合电耗，单位为千瓦时每平方米(kWh/m2)；
Ed——学校某一类建筑总电耗(采集得到的电的A级数据)，单位为千瓦时(kWh)；
M——学校某一类建筑总建筑面积，单位为平方米(m2)。
3)学校人均综合能耗的计算
学校人均综合能耗为：在统计期内(以年为单位)，学校在教学、科研和学生生活等实际消耗的各类能源实物量与该类能源折算标准煤系数的乘积之和除以在校生人数。数值以年千克标煤/人表示，按照公式(3)进行计算。
Figure BDA0002290852090000121
式中：
Ep——学校人均综合能耗，单位为千克标准煤(kgce)；
ei——学校消耗的第i类能源实物量，单位:各实物量的单位；；
Pi——学校消耗第i类能源折算标准煤系数；
n——学校消耗的能源种类；如该学校有水、电、气，则n为3；
P——学校在校人数。
4)学校人均综合电耗的计算
学校人均综合电耗为：在统计期内(以年为单位),学校总电耗除以在校生人数。数值以年千瓦时/人表示，按照公式(4)进行计算
Edp＝Ed/P (4)
式中：
Edp——学校人均电耗，单位为千瓦时每人；
Ed——学校总电耗，单位为千瓦时(kWh)；
P——学校在校人数。
可通过实测的能效值(即上述求得的四个指标)，与标准规定的数据(限定值)对比，确认用能系统的能效状态：两种状态，符合标准和超标，在限值内则符合标准，若不符合即超标。
表4学校单位综合能耗、电耗限额限定值
Figure BDA0002290852090000122
Figure BDA0002290852090000131
若统计学校总的人均综合能耗则用各类能源A级数据的采集量之和，若统计某栋宿舍楼或某一层，则可用相应的B、C级数据，除以相应区域的人数。
在步骤5的基础上，根据学校的用能情况可以针对性地提出相应的节能方案。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明考虑了学校类别的差异性，按照各类学校用能情况不同进行分类，更具有典型性和参考价值。
2.本发明将学校的水、电、气以及环境参数分为ABCDE五类进行采集，提高了采集的准确度和系统性，同时有利于学校类客户进行能耗的横向对比。
3.本发明建立了学校综合能耗评估模型，能够有效评估学校用能效率，为学校提供节能方案。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，其特征是，包括以下过程：
按照学校类别确定各学校的用能单元；
确定各用能单元的能源系统以及能源系统所属的能源类别；
根据能源类别对学校能源数据采集对象进行分级；
采集学校能源数据采集对象各级数据；
根据各级数据分析学校能源数据。
2.根据权利要求1所述的一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，其特征是，所述按照学校类别确定各学校的用能单元包括：
学校类别包括幼儿园、小学、中学、大学类别，幼儿园学校的用能单元包括变电站、配电室、教学楼、食堂、宿舍、公共区域，小学学校的用能单元包括变电站、配电室、教学楼、食堂、体育馆、公共区域；中学学校的用能单元包括变电站、配电室、教学楼、行政楼、实验楼、食堂、宿舍楼、公共浴室、体育馆、医院、公共区域；大学学校的用能单元包括变电站、配电室、教学楼、行政楼、实验楼、食堂、宿舍楼、公共浴室、体育馆、医院、公共区域。
3.根据权利要求1所述的一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，其特征是，所述能源类别包括电、水和气。
4.根据权利要求3所述的一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，其特征是，所述根据能源类别对学校能源数据采集对象进行分级包括：
将学校能源数据采集对象按照层级分为ABCDE五级；
电类A级为学校总供电，B级为各用电系统供电，C级为各区域用能系统的供电，D级为主要用电设备供电；
水类A级为学校总供水，B级为各用水系统供水，C级为各分区生活供水；
气类A级为学校总供气，B类为各用气分支系统供气；
E级数据为学校的基本信息。
5.根据权利要求1所述的一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，其特征是，所述根据各级数据分析学校能源数据包括：
根据各级数据计算学校的综合能耗。
6.根据权利要求5所述的一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，其特征是，所述学校的综合能耗包括学校建筑单位综合能耗、学校单位建筑面积综合电耗、学校人均综合能耗和学校人均综合电耗。
7.根据权利要求6所述的一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，其特征是，所述学校建筑单位综合能耗的计算包括：
建筑的单位综合能耗为：统计期内，该建筑内实际消耗的各类能源实物量与该类能源折算标准煤系数的乘积之和除以其总建筑面积，按照公式(1)进行计算。
Figure FDA0002290852080000021
式中：
Ey——学校某一类建筑单位综合能耗，单位为千克标准煤每平方米；
ei——学校建筑消耗的第i类各种能源实物量，单位:各实物量的单位，下标i是指某一类能源，如电、气、水；实物量就是通过采集得到的A级用能数据；
Pi——学校第i类能源折算标准煤系数；
n——学校某一类建筑消耗的能源种类；
M——学校某一类建筑的总建筑面积，单位：平方米。
8.根据权利要求6所述的一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，其特征是，学校单位建筑面积综合电耗的计算包括：
建筑的单位电耗为：统计期内，该建筑的总电耗除以其总建筑面积，按照公式(2)进行计算
Ejd＝Ed/M (2)
式中：
Ejd——学校某一类建筑单位综合电耗，单位为千瓦时每平方米；
Ed——学校某一类建筑总电耗，单位为千瓦时；
M——学校某一类建筑总建筑面积，单位为平方米。
9.根据权利要求6所述的一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，其特征是，学校人均综合能耗的计算包括：
学校人均综合能耗为：在统计期内，学校实际消耗的各类能源实物量与该类能源折算标准煤系数的乘积之和除以在校生人数，按照公式(3)进行计算：
Figure FDA0002290852080000031
式中：
Ep——学校人均综合能耗，单位为千克标准煤；
ei——学校消耗的第i类能源实物量，单位:各实物量的单位；；
Pi——学校消耗第i类能源折算标准煤系数；
n——学校消耗的能源种类；
P——学校在校人数。
10.根据权利要求6所述的一种分层分级的学校综合能源典型数据采集方法，其特征是，学校人均综合电耗的计算包括：
学校人均综合电耗为：在统计期内，学校总电耗除以在校生人数，按照公式(4)进行计算
Edp＝Ed/P (4)
式中：
Edp——学校人均电耗，单位为千瓦时每人；
Ed——学校总电耗，单位为千瓦时；
P——学校在校人数。
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CN113596075A (zh) * 2021-06-08 2021-11-02 国电南瑞南京控制系统有限公司 一种多能互补综合能源服务系统

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