基于节能减排理念的校园电气设计研究

安科瑞 陈聪

摘要 我国“十三五”规划纲要中明确提出建设资源节约型、环境友好型社会，因此为贯彻节能减排相关规划，在校园电气设计中，要重点关注节能降耗，优化相关设计。本文以某新建学校工程为例，探讨了该工程电气设计中采用的节能减排技术设计，包括供配电系统节能设计、智能照明系统设计、光伏发电、新型电气设备、建设校园节能监管平台等措施，为高校校园节能减排建设起到一定探索意义和参考作用。

关键词 节能减排 校园电气设计 节约型校园 绿色建筑

一、引言

国务院《十三五节能减排综合工作方案》中明确提出了节能减排的发展理念，住建部也相应发布了《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》。《工作方案》对未来五年全国节能减排工作做了全面部署和细致安排，明确了“十三五”时期节能减排总体目标，是指导新时期全国节能减排工作深入开展的纲领性文件。

近几年来，随着全国经济的快速发展，对电力资源的需求量持续增大，导致社会整体的电力资源也愈发紧缺。但国家发电结构仍然以火力发电为主，不可避免存在投入成本高、环境污染严重等问题，节能减排就成了未来发展的必然趋势。因此，为了减缓用能紧张、实现节能减排，加强电气设计节能化已成为当前建筑电气设计的关注重点。

高校教育工作对于社会发展起着重要推进作用，但高校扩招过程中，能源浪费也一直与之相伴。截止当前，据统计，高校年耗能量当前已占据社会总能耗的8%，那么作为国家节能战略的重要组成部分，高校的节能减排工作十分重要。本文中以某新建学校为例，探讨其电气设计中部分节能化设计，确定其对于节能型建筑电气设计的参考价值。

二、案例分析

以某实验学校为例，作为新建学校，该学校*以省绿色示范校园为标准进行设计，计划总建筑面积达41970㎡。本工程电气设计内容主要包括10kV/0.4kV变配电系统、柴油发电机系统、供配电系统、照明及动动系统、建筑物防雷接地及安全措施、安防系统、综合布线系统、火灾自动报警系统等。其中采用的节能降耗措施主要有：

光伏发电：光伏建筑整体化技术的使用能够降低建筑的电力消耗。在小学部和中学部部分屋顶装设光伏发电系统，总装机容量为146.575kWP，光伏白天所发电能为学校优先使用，发电不足或晚上不发电时由市电作为学校的补充用电。146.575kWP光伏电站年发电量可达17万度。

智能照明及空调系统：采用空调、照明智能控制，结合校园综合能效管理平台可实现定时通断，在自然光满足使用要求或者深夜时，自动关闭相应灯具，避免学校教室、图书馆等场所可能存在“空调常开，灯具长明”一类的现象，从而达到节能减排的效果。

配备电动汽车充电桩：校内安装配备有50台电动汽车充电桩，用于方便电动汽车停放及充电使用，鼓励老师购置新能源汽车，这样不仅节约能源，同时也可减少汽车尾气对环境的污染。

预付费管理：校内宿舍及商配均配备预付费智能电表，通过这样的缴费用电方式，合理提高了学生节能意识，减少了宿舍内乱用滥用水电的现象。另外宿舍专用智能终端还配备有大功率限电、恶性负载禁用、时间管理等功能，进一步保障了宿舍用电安全和节约。

能效管理平台：校内智能电表、水表、充电桩、电能质量监测装置统一上传至AcrelEMS-EDU校园综合能效管理平台，由平台集中展示校园用能情况，结合往年数据更清晰的了解校园用能规律及节能方向。

三、方案建议

图1 安科瑞能效管理方案拓扑

安科瑞能效管理方案由设备层、传输层、数据层、服务层组成。

设备层（水电表、空调控制器等末端设备）通过RS485专线或无线（Lora）通讯。

传输层（边缘计算网关）可通过RS485专线或无线通讯采集末端设备数据，并以以太网或4G、NB等方式通过校园网将数据传送至数据层。

数据层（一般部署在校园服务器中）处理传输层上传数据，并为服务层业务做服务，可与校园一卡通系统和其他相关系统做数据对接。

服务层（一般部署在校园服务器中）提供数据查看、预付费管理、恶性负载管理、作息时间管理、分布式光伏监测等功能。

四、平台介绍

图2 AcrelEMS-EDU校园综合能效管理平台功能拓扑

图3 AcrelEMS-EDU校园综合能效管理平台驾驶舱展示图

首页/综合数据:综合展示校园能源用能概况，包括异常报警情况（数据异常/设备异常）、水、电等能源用能情况、校园3D模型定制、并可加入校园用能数据动态展示。

 图4 AcrelEMS-EDU校园3D模型图

    用电综合监控：对校园35KV-10KV-0.4KV各级用能进行监测和分析；对进线电能质量及关键实验室电能质量进行监测分析；对变配电室内的环境进行监测和报警；能够对变压器进行监控，保证用电安全和稳定。

用水综合监控：对覆盖校区所有建筑的总进水量进行一级计量；对单栋建筑进水量进行二级计量。个别实验楼进行三级计量监测。通过一级、二级、三级水表计量数据实时分析水平衡情况，存在异常水情时能够立即发出警情。

商业/宿舍预付费：对校园内的各类商铺用水、用电进行预付费管理。对学生宿舍用电进行定时用电控制、违规电器使用监测和预付费管理。

分布式光伏监测：提供光伏电站运行监视，逆变器运行监视，电站发电统计，逆变器发电统计，光伏电站配电监测，逆变器曲线分析等功能。

空调节能监管：实现对中央空调的用能监测和分体式空调的用电监测及控制。

路灯/照明智能监管：实现对室内照明和室外路灯照明的用电监测和照明控制，可按照预先设定的逻辑进行自动管理或远程群控管理。

校园能耗分析：能够实现能耗监管、能耗查询、能耗报警、能耗公示、能耗审计等功能，能够帮助学校清晰、直接的了解到用能情况，并辅助学校做好审计公示工作。

校园用能分析报告：能够对整体用能、整体监管和计量设备工作状态、同比数据、环比数据等进行分析，帮助校方了解到校园综合能效情况。

综合手机端：相关人员可通过手机客户端的方式随时登陆能源管控系统，实现对校内各类能源系统进行计量、监测、控制、状态反馈、报警等功能，对校园水电等能耗进行实时监管。

五、讨论及思考

资源节约型、环境友好型社会建设中，建筑能耗控制，电气设计节能化已经成为当前电气工程发展的必然趋势。而AcrelEMS-EDU校园综合能效管理方案等中的能耗统计、分析体系，宿舍商铺用电预付费管理、路灯空调等公用设备管控、宿舍大功率电器及恶性负载设备限制、用水综合监管等节能减排相关功能，对校园节能减排具体重要参考价值，用于相关建筑节能设计，可对节能环保理念进行合理实践，协调可持续发展，尽快实现人与自然的和谐相处。