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智能配电如此优秀,能否在院校园区能源管理中交出高分“答卷”?

为了满足数字化时代对建筑功能、管理和使用体验等方面提出的多元需求,近年来智能建筑颇受青睐。据国际市场研究机构Markets and Markets称,全球智能建筑市场规模预计将从2020年的663亿美元增长到2025年的1089亿美元,年复合增长率为10.5%。同时,该机构通过深入研究发现,智能建筑的主要增长动力包括建筑运营者越来越多地采用支持物联网的建筑管理系统,对空间利用的意识和节能水平的更高要求,以及行业标准和法规的推动。

这一点在中国市场则体现得更为明显。在数字化与电气化相容并进的今天,除了对建筑本身的安全性、实用性和舒适性有较高要求外,在“双碳”目标的推动下,行业更加注重智能建筑的节能减排和可持续发展。

大学校园作为一个典型的建筑类型,因用能体量大、用电复杂、电力运维标准高等特点,已成为建筑能效管理的智能化改造中的重点研究方向。而供配电系统向上连接建筑能源生产,向下连接建筑能源消耗,自然也在院校建筑的智能化改造中首当其冲。

从理论而言,所谓智能配电系统,可以理解为是“将数据作为语言”的配电系统,通过数字化手段可使得海量终端设备与系统间实现互联互通,依托对设备和系统数据的收集和深度价值挖掘,让它们能够“表达”自身状态,还可以与楼宇管理系统或监控系统实现通信联网从而打造智能化管理平台,帮助建筑运营者随时随地获取能源使用情况。

那么从实践出发,智能配电如此优秀,是否能在院校园区的能源管理中交出高分“答卷”?

对此,全球能源管理与自动化领域数字化转型的专家施耐德电气,邀请华南理工大学广州国际校区综合事务办公室郑浩奕老师、华南理工大学建筑设计研究院有限公司的电气总工程师俞洋,以及华南理工大学建筑设计研究院有限公司电气设计师过仕佳,做客业内首档面向电气设计师的高端知识分享类系列对话——大师说。三位大咖立足华南理工大学广州国际校区这一成功应用智能配电解决方案的明星项目,共同探寻上述问题的答案。

智能配电如此优秀,能否在院校园区能源管理中交出高分“答卷”?

高端定位 打造智慧校园样板工程

华南理工大学广州国际校区是由教育部、广东省、广州市、华南理工大学四方共建的一所在地国际化的教育新高地,在规划之初就被给予厚望——广州第一个城市街区式大学校园,第一个以设计牵头的EPC项目,第一个借助国家重点研究项目探讨珠三角地区气候适应性的绿色建筑项目……该项目总占地面积1700亩,一期工程50万平方米,投资36亿人民币,目前主要设有微电子学院、吴贤铭智能工程学院、声音学院、分子学院及未来技术学院等。

智能配电如此优秀,能否在院校园区能源管理中交出高分“答卷”?

华南理工大学广州国际校区

从学科配置上不难看出,国际校区正在重点发展以大数据、人工智能、生物材料为代表的前沿的交叉学科。因此,这个全新设计的校园对电气化以及配电智能化方面有着同样高标准要求。“我们之前的旧校区和后来的大学城校区采用的都是比较传统的电力运维模式,已不适用于国际校区的高端定位。”郑浩奕解释道,“我们希望基于对校园配电安全隐患进行预警,对能源利用率进行精细化调控,以及实现无人值守模式这三大智能化尝试,让运维由被动变主动,更有效地管理这个规模庞大、综合不同区域运维需求的校园,助力国际校区成为一个安全、高效、绿色的智慧校园样板工程。”

来自项目主要牵头方的华南理工大学建筑设计研究院有限公司的电气总工程师俞洋,在建筑领域可谓身经百战,近十多年来参与了全国将近200所院校的设计。他说:“基于该项目高端定位需要,我们的总体设计思路强调底层设备数据采集要全、数据分析要有效、运维操作要便捷。”他进一步解释道,数据采集的目的不是采集,而是用于挖掘数据价值,给决策以参考。以往,配电系统只对系统回路采集数据,可一旦发现问题,且无法定位问题是回路中的哪个设备节点产生。因此,国际校区的智能配电解决方案,不仅会采集回路数据,还会将包括设备、配电元器件、ITS、SPD等所有数据进行收集与分析,通过充分利用数字化手段,对数据价值进行深度挖潜,从而为设备与系统的后续运维工作提供行动参考。

从传统到智能 让电能管理更有据可依

随着互联网、云计算等信息技术的突飞猛进,商业化和信息化的深度融合,对于智能建筑来说,可以通过引进具有“自我感知”能力的设备,并以数据作为其状态反馈信息的载体,配合智能化系统对不同区域的实时监控,以更加精细化和动态的方式,提升部署与楼宇内电气设备的能效和管理水平,才能为智慧、绿色校园带来强健的基底。

具体到华南理工大学项目,在明确整体设计思路后,过仕佳详细介绍了华南理工大学建筑设计研究院从供配电系统采集层、通讯层和控制层实现智能化升级的具体措施。

在采集层,施耐德电气采用传感技术、无线通讯技术、嵌入式系统让设备和元器件实现互联互通,以全IP架构,打造从中压到终端,从母线到电源,从能效到温度的全路径配电网络。如MTZ空气断路器和NSX塑壳断路器,能够时刻向上反馈断路器在不同环境和使用影响下的寿命状态和使用情况,从而时刻反馈电气回路运行情况,提升运维的主动性。“作为设计师,我们一直强调,为了掌握系统全局状态,数据采集应该尽量向末端靠近。利用施耐德电气的智能断路器,运维人员可以从后台了解开关本体内的数据,比如开关触头磨损的情况,并由此分析出断路器的寿命,从而能够提前安排一些具有预见性的维护动作。而这是不具备互联互通能力的断路器无法实现的。”身为资深电气设计师的过仕佳一语中的。

在通讯层,基于底层元器件设备具有的互联互通属性,其产生的数据可通过总线以及以太网连通,上传至部署于控制层的施耐德电气PSO电力监控系统,随后依托电力监控模块和电力诊断模块的协作,从细节出发,对不同区域开关、系统状态进行监视和简单分析,为该项目运维管理团队提供配电系统实时监测、控制,以实现及时故障排除,从而最大限度地提高电源可用性,优化运维效率。对此,过仕佳深有体会,“在施工调试阶段,我们利用施耐德电气的软件系统,通过数据比对,发现了一些潜伏在系统中的简单故障,如接线错误,仪表掉线,或者测量的数据有偏差等。而这在没有数字化手段支持的施工调试运行过程中很难发现。可以说,施耐德电气为项目提供的电力监控方案不仅让运维化繁为简,更为主动,也让调试效率稳步提升。” 另外,通过电力监控,配电柜如电容补偿柜、出线柜中因功率因数、谐波的变动等,也能够被及时捕捉,从而帮助运维人员迅速做出反应。

作为业主方,郑浩奕对 “充分利用数据”的必要性也有深刻体会。“有一次因为一个元件温度过高导致低压柜开关断开,运维人员无法准确进行故障定位,立即把这一问题通过手机app上传到施耐德电气电力监控系统的后台。施耐德电气的技术专家结合现有数据,进行了快速分析,并提供了一份详细的分析报告,从而帮助我们的工程师及时解决了故障。”

总体而言,国际校区项目通过采用施耐德电气的智能配电整体解决方案,为对D地块学院楼、科研及网络中心所需的安全、稳定的环境,提供了坚实基础。

此外,数据的采集和分析还为国际校区二期的运行提供了优化建议。郑浩奕表示:“不包括数据中心在内,国际校区一期的变压器安装容量是61800kVA,我们的用电指标大概在110W/㎡左右。通过一年的运行,我们注意到,除去新校区实验室的使用并没有达到满负荷的情况外,部分区域的变压器负载率并不是特别高。这些发现为我们在校区二期规划时,提供了更为合理的推断和调整参考。”

三校区联动 构建智慧校园数字化生态

华南理工大学广州国际校区一期工程的目标是通过电能质量管理和电力监控的整体解决方案,在确保供配电系统安全稳定运行的同时,实现预测性运维,提高能源效率和可持续发展。目前,一期已经运营了一年时间。“与旧校区超30人且依赖人力运维的方式不同,依托施耐德电气智能配电整体解决方案的支持,我们得以实现电能质量监控化、能源使用精细化、运维少人值守化的 ‘三化合一’模式,让整体效率更高,管理成本更低。当前,国际校区仅需5名运维人员即可完成日常巡检工作。” 郑浩奕对国际校区一期项目配电智能化的成效给予了充分的肯定。

据介绍,国际校区项目也预留了接入专家级应用分析与服务的空间,为未来更好地利用数据价值,实现三个校区整体能源管理,提供更多可能。“这也是我们二期建设的目标,即基于三大校区联动管理需求,从电能质量管理和电力监控一点出发,通过数据价值的更深度挖掘,实现更高等级、更全面的能源管理。”过仕佳表示。

对此,俞洋补充道:“智能配电的目的,是使供配电系统更可靠、更安全、更节能、更易于管理。国际校区二期的智能配电,仍将延用一期搭建的框架平台,目前已经开始逐步部署阶段。同时,老旧校区基础设施和通讯设备的改造也是重中之重,将成为一校三区实现统一平台管理的关键。可以想象,当所有校区都能通过一个平台进行管理的时候,那才是智能配电系统发挥最大作用的时候。

从末端设备的数据采集,到利用数据分析并解决问题,智能配电的整体解决方案,不仅可以让配电系统变聪明,也能够全面满足智慧校园对能源管理和可持续发展的核心诉求,从而为管理聚合力,为环境增活力,为学习添动力。

原创文章,作者:冰川,如若转载,请注明出处:https://www.zhihuichengshi.cn/xinwenzixun/46874.html

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