http://m.casecurityhq.com 2021-06-15 09:43
為了滿足數(shù)字化時代對建筑功能、管理和使用體驗等方面提出的多元需求,近年來智能建筑頗受青睞。據(jù)國際市場研究機構(gòu)Markets and Markets稱,全球智能建筑市場規(guī)模預(yù)計將從2020年的663億美元增長到2025年的1089億美元,年復(fù)合增長率為10.5%。同時,該機構(gòu)通過深入研究發(fā)現(xiàn),智能建筑的主要增長動力包括建筑運營者越來越多地采用支持物聯(lián)網(wǎng)的建筑管理系統(tǒng),對空間利用的意識和節(jié)能水平的更高要求,以及行業(yè)標(biāo)準和法規(guī)的推動。
這一點在中國市場則體現(xiàn)得更為明顯。在數(shù)字化與電氣化相容并進的今天,除了對建筑本身的安全性、實用性和舒適性有較高要求外,在“雙碳”目標(biāo)的推動下,行業(yè)更加注重智能建筑的節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展。
大學(xué)校園作為一個典型的建筑類型,因用能體量大、用電復(fù)雜、電力運維標(biāo)準高等特點,已成為建筑能效管理的智能化改造中的重點研究方向。而供配電系統(tǒng)向上連接建筑能源生產(chǎn),向下連接建筑能源消耗,自然也在院校建筑的智能化改造中首當(dāng)其沖。
從理論而言,所謂智能配電系統(tǒng),可以理解為是“將數(shù)據(jù)作為語言”的配電系統(tǒng),通過數(shù)字化手段可使得海量終端設(shè)備與系統(tǒng)間實現(xiàn)互聯(lián)互通,依托對設(shè)備和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的收集和深度價值挖掘,讓它們能夠“表達”自身狀態(tài),還可以與樓宇管理系統(tǒng)或監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)通信聯(lián)網(wǎng)從而打造智能化管理平臺,幫助建筑運營者隨時隨地獲取能源使用情況。
那么從實踐出發(fā),智能配電如此優(yōu)秀,是否能在院校園區(qū)的能源管理中交出高分“答卷”?
對此,全球能源管理與自動化領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型的專家施耐德電氣,邀請華南理工大學(xué)廣州國際校區(qū)綜合事務(wù)辦公室鄭浩奕老師、華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司的電氣總工程師俞洋,以及華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司電氣設(shè)計師過仕佳,做客業(yè)內(nèi)首檔面向電氣設(shè)計師的高端知識分享類系列對話——大師說。三位大咖立足華南理工大學(xué)廣州國際校區(qū)這一成功應(yīng)用智能配電解決方案的明星項目,共同探尋上述問題的答案。
高端定位 打造智慧校園樣板工程
華南理工大學(xué)廣州國際校區(qū)是由教育部、廣東省、廣州市、華南理工大學(xué)四方共建的一所在地國際化的教育新高地,在規(guī)劃之初就被給予厚望——廣州第一個城市街區(qū)式大學(xué)校園,第一個以設(shè)計牽頭的EPC項目,第一個借助國家重點研究項目探討珠三角地區(qū)氣候適應(yīng)性的綠色建筑項目......該項目總占地面積1700畝,一期工程50萬平方米,投資36億人民幣,目前主要設(shè)有微電子學(xué)院、吳賢銘智能工程學(xué)院、聲音學(xué)院、分子學(xué)院及未來技術(shù)學(xué)院等。
華南理工大學(xué)廣州國際校區(qū)
從學(xué)科配置上不難看出,國際校區(qū)正在重點發(fā)展以大數(shù)據(jù)、人工智能、生物材料為代表的前沿的交叉學(xué)科。因此,這個全新設(shè)計的校園對電氣化以及配電智能化方面有著同樣高標(biāo)準要求。“我們之前的舊校區(qū)和后來的大學(xué)城校區(qū)采用的都是比較傳統(tǒng)的電力運維模式,已不適用于國際校區(qū)的高端定位。”鄭浩奕解釋道,“我們希望基于對校園配電安全隱患進行預(yù)警,對能源利用率進行精細化調(diào)控,以及實現(xiàn)無人值守模式這三大智能化嘗試,讓運維由被動變主動,更有效地管理這個規(guī)模龐大、綜合不同區(qū)域運維需求的校園,助力國際校區(qū)成為一個安全、高效、綠色的智慧校園樣板工程。”
來自項目主要牽頭方的華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司的電氣總工程師俞洋,在建筑領(lǐng)域可謂身經(jīng)百戰(zhàn),近十多年來參與了全國將近200所院校的設(shè)計。他說:“基于該項目高端定位需要,我們的總體設(shè)計思路強調(diào)底層設(shè)備數(shù)據(jù)采集要全、數(shù)據(jù)分析要有效、運維操作要便捷。”他進一步解釋道,數(shù)據(jù)采集的目的不是采集,而是用于挖掘數(shù)據(jù)價值,給決策以參考。以往,配電系統(tǒng)只對系統(tǒng)回路采集數(shù)據(jù),可一旦發(fā)現(xiàn)問題,且無法定位問題是回路中的哪個設(shè)備節(jié)點產(chǎn)生。因此,國際校區(qū)的智能配電解決方案,不僅會采集回路數(shù)據(jù),還會將包括設(shè)備、配電元器件、ITS、SPD等所有數(shù)據(jù)進行收集與分析,通過充分利用數(shù)字化手段,對數(shù)據(jù)價值進行深度挖潛,從而為設(shè)備與系統(tǒng)的后續(xù)運維工作提供行動參考。
從傳統(tǒng)到智能 讓電能管理更有據(jù)可依
隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算等信息技術(shù)的突飛猛進,商業(yè)化和信息化的深度融合,對于智能建筑來說,可以通過引進具有“自我感知”能力的設(shè)備,并以數(shù)據(jù)作為其狀態(tài)反饋信息的載體,配合智能化系統(tǒng)對不同區(qū)域的實時監(jiān)控,以更加精細化和動態(tài)的方式,提升部署與樓宇內(nèi)電氣設(shè)備的能效和管理水平,才能為智慧、綠色校園帶來強健的基底。
具體到華南理工大學(xué)項目,在明確整體設(shè)計思路后,過仕佳詳細介紹了華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院從供配電系統(tǒng)采集層、通訊層和控制層實現(xiàn)智能化升級的具體措施。
在采集層,施耐德電氣采用傳感技術(shù)、無線通訊技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)讓設(shè)備和元器件實現(xiàn)互聯(lián)互通,以全IP架構(gòu),打造從中壓到終端,從母線到電源,從能效到溫度的全路徑配電網(wǎng)絡(luò)。如MTZ空氣斷路器和NSX塑殼斷路器,能夠時刻向上反饋斷路器在不同環(huán)境和使用影響下的壽命狀態(tài)和使用情況,從而時刻反饋電氣回路運行情況,提升運維的主動性。“作為設(shè)計師,我們一直強調(diào),為了掌握系統(tǒng)全局狀態(tài),數(shù)據(jù)采集應(yīng)該盡量向末端靠近。利用施耐德電氣的智能斷路器,運維人員可以從后臺了解開關(guān)本體內(nèi)的數(shù)據(jù),比如開關(guān)觸頭磨損的情況,并由此分析出斷路器的壽命,從而能夠提前安排一些具有預(yù)見性的維護動作。而這是不具備互聯(lián)互通能力的斷路器無法實現(xiàn)的。”身為資深電氣設(shè)計師的過仕佳一語中的。
在通訊層,基于底層元器件設(shè)備具有的互聯(lián)互通屬性,其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可通過總線以及以太網(wǎng)連通,上傳至部署于控制層的施耐德電氣PSO電力監(jiān)控系統(tǒng),隨后依托電力監(jiān)控模塊和電力診斷模塊的協(xié)作,從細節(jié)出發(fā),對不同區(qū)域開關(guān)、系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)視和簡單分析,為該項目運維管理團隊提供配電系統(tǒng)實時監(jiān)測、控制,以實現(xiàn)及時故障排除,從而最大限度地提高電源可用性,優(yōu)化運維效率。對此,過仕佳深有體會,“在施工調(diào)試階段,我們利用施耐德電氣的軟件系統(tǒng),通過數(shù)據(jù)比對,發(fā)現(xiàn)了一些潛伏在系統(tǒng)中的簡單故障,如接線錯誤,儀表掉線,或者測量的數(shù)據(jù)有偏差等。而這在沒有數(shù)字化手段支持的施工調(diào)試運行過程中很難發(fā)現(xiàn)??梢哉f,施耐德電氣為項目提供的電力監(jiān)控方案不僅讓運維化繁為簡,更為主動,也讓調(diào)試效率穩(wěn)步提升。” 另外,通過電力監(jiān)控,配電柜如電容補償柜、出線柜中因功率因數(shù)、諧波的變動等,也能夠被及時捕捉,從而幫助運維人員迅速做出反應(yīng)。
作為業(yè)主方,鄭浩奕對 “充分利用數(shù)據(jù)”的必要性也有深刻體會。“有一次因為一個元件溫度過高導(dǎo)致低壓柜開關(guān)斷開,運維人員無法準確進行故障定位,立即把這一問題通過手機app上傳到施耐德電氣電力監(jiān)控系統(tǒng)的后臺。施耐德電氣的技術(shù)專家結(jié)合現(xiàn)有數(shù)據(jù),進行了快速分析,并提供了一份詳細的分析報告,從而幫助我們的工程師及時解決了故障。”
總體而言,國際校區(qū)項目通過采用施耐德電氣的智能配電整體解決方案,為對D地塊學(xué)院樓、科研及網(wǎng)絡(luò)中心所需的安全、穩(wěn)定的環(huán)境,提供了堅實基礎(chǔ)。
此外,數(shù)據(jù)的采集和分析還為國際校區(qū)二期的運行提供了優(yōu)化建議。鄭浩奕表示:“不包括數(shù)據(jù)中心在內(nèi),國際校區(qū)一期的變壓器安裝容量是61800kVA,我們的用電指標(biāo)大概在110W/㎡左右。通過一年的運行,我們注意到,除去新校區(qū)實驗室的使用并沒有達到滿負荷的情況外,部分區(qū)域的變壓器負載率并不是特別高。這些發(fā)現(xiàn)為我們在校區(qū)二期規(guī)劃時,提供了更為合理的推斷和調(diào)整參考。”
三校區(qū)聯(lián)動 構(gòu)建智慧校園數(shù)字化生態(tài)
華南理工大學(xué)廣州國際校區(qū)一期工程的目標(biāo)是通過電能質(zhì)量管理和電力監(jiān)控的整體解決方案,在確保供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的同時,實現(xiàn)預(yù)測性運維,提高能源效率和可持續(xù)發(fā)展。目前,一期已經(jīng)運營了一年時間。“與舊校區(qū)超30人且依賴人力運維的方式不同,依托施耐德電氣智能配電整體解決方案的支持,我們得以實現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)控化、能源使用精細化、運維少人值守化的 ‘三化合一’模式,讓整體效率更高,管理成本更低。當(dāng)前,國際校區(qū)僅需5名運維人員即可完成日常巡檢工作。” 鄭浩奕對國際校區(qū)一期項目配電智能化的成效給予了充分的肯定。
據(jù)介紹,國際校區(qū)項目也預(yù)留了接入專家級應(yīng)用分析與服務(wù)的空間,為未來更好地利用數(shù)據(jù)價值,實現(xiàn)三個校區(qū)整體能源管理,提供更多可能。“這也是我們二期建設(shè)的目標(biāo),即基于三大校區(qū)聯(lián)動管理需求,從電能質(zhì)量管理和電力監(jiān)控一點出發(fā),通過數(shù)據(jù)價值的更深度挖掘,實現(xiàn)更高等級、更全面的能源管理。”過仕佳表示。
對此,俞洋補充道:“智能配電的目的,是使供配電系統(tǒng)更可靠、更安全、更節(jié)能、更易于管理。國際校區(qū)二期的智能配電,仍將延用一期搭建的框架平臺,目前已經(jīng)開始逐步部署階段。同時,老舊校區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施和通訊設(shè)備的改造也是重中之重,將成為一校三區(qū)實現(xiàn)統(tǒng)一平臺管理的關(guān)鍵。可以想象,當(dāng)所有校區(qū)都能通過一個平臺進行管理的時候,那才是智能配電系統(tǒng)發(fā)揮最大作用的時候。”
從末端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集,到利用數(shù)據(jù)分析并解決問題,智能配電的整體解決方案,不僅可以讓配電系統(tǒng)變聰明,也能夠全面滿足智慧校園對能源管理和可持續(xù)發(fā)展的核心訴求,從而為管理聚合力,為環(huán)境增活力,為學(xué)習(xí)添動力。