能源管理平台关键技术:技术研究成果

1）动态数据库技术

动态数据库具有海量存储、高效压缩和方便恢复等优点，非常适合机场能源管理系统采集量大和来源多、种类杂、采集数据变化频繁的特点。动态数据库技术通常采用螺旋门、霍夫曼变换等方法，使数据95%以上的效率进行压缩，比传统的关系型数据库效率高。

考虑到浦东机场能源管理设备类型多样、数分布点较广泛和数据源形式多样化等特点，充分利用动态数据库技术提供的多样模式数据，采集器以及灵活的SDK编程工具包对数据源进行分类，使不同的数据源采用相应的采集器进行合理采集，保证数据及时、准确地进入生产实时数据库服务器中。

动态数据库技术在机场中的应用效果主要体现在：

（1）整合了机场过程控制能源系统的数据资源，解决了机场中多种、多套过程系统的联网、集成、管理等问题。能够满足机场多航站、多时间段和多过程的集成需要。从整个机场运行过程中各个方面收集能源信息，并按照整个集成信息模型组织这些数据。

（2）实现对能源质量、运行管理预判和评估。基于海量历史数据的追忆性使用，借助各种模型形成成本核算和能源使用的预测分析。

（3）实现可视化的能源管控中心，响应国家节能减排方针，使得浦东机场向着绿色机场方向不断前行。

2）风-水联动技术

浦东机场是大型国际机场，也是耗电大户。在工程设计过程中，通风空调系统的设备容量一般按照机场运行远期规划最大负荷进行选择，并预留一定的设计容量。然而在实际运行过程中，空调系统一般达不到最大负荷，甚至小得多，存在较大的富余量，若通风空调系统按照设计远期容量长期运行，势必要造成较大的能量浪费。

目前很多机场的通风空调系统还未采用先进的节能控制技术，只是对水系统、风系统中的一个进行节能控制。事实上，在一个通风空调系统中，水系统和风系统是一对耦合系统，只有水系统控制和风系统控制相匹配才能够达到最佳的节能效果。

航站楼空调系统是一个复杂的系统，风系统与水系统之间存在相互影响，如果将风系统和水系统完全独立进行控制，系统难以稳定，但如果将两者完全作为一个整体控制，控制模型的建立将非常困难。通过控制各末端组合式空调换热器的冷冻水阀将两者有机结合起来，既可实现风系统与水系统的协调工作，又可以实现基于能量分配平衡的动态水力平衡控制。风-水协同工作实现框图如图12-3所示。

通过全局控制策略，一方面能够保证各末端空气处理机组送风温度在一个循环周期内相对恒定，另一方面，能够有效地将风系统变风量控制与水系统变流量控制关联起来，使整个系统的各个环节能协调工作。

风系统负荷变化直接影响空气处理机组的转换热量，同时也会影响对冷冻水供冷量的需求，而这一变化可快速通过送风温度直接表现出来，在进行水力平衡调节时，可使用各末端空气处理机组的送风温度作为被控量输入。在具体调节时，将各末端送风温度的设定值与实际值进行比较，根据偏差大小动态平衡调节各空调箱冷冻水阀开度，使各空调箱送风温度趋近于设定值。

电动阀门调节后，水力平衡控制器跟踪检测各个末端送风温度的变化，待水系统稳定运行一定时间，再次按上述方法对各个环路的电动阀门开度进行调节，在满足各负荷区域服务质量的前提下，最大限度地降低对冷冻水量的需求，为进一步降低系统能耗创造条件。

“风-水”联动智能控制系统全面监测空调系统工艺参数（如末端环境、新风、回风、混风等温度和湿度等），在满足负荷区域环境温、湿度要求的前提下，动态设定冷水机组冷冻水供水温度，有效降低冷水机组能耗。

3）负荷预测技术

时序的航站楼整体用电负荷变化具有非常明显的周期性，虽然负荷的计量数据是离散的，但是由于航站楼用电负荷巨大，单一设备的功率变化并不会引起航站楼负荷曲线的突变，因此可认为航站楼的负荷变化是接近连续的。基于傅里叶变换的负荷回归模型具有高精度的连续线性函数的逼近能力，且只需要时序的历史负荷数据，是当前航站楼与负荷关联的多源数据不完整情况下较为合理的建模、预测方法。

图12-3　风-水协同工作实现框图

能效管理平台中采用的负荷预测方法首先通过观察历史数据的趋势及峰谷特征并通过傅里叶系数分解原始数据再重组的方法来对负荷建模。负荷曲线Load，可分解为基值Loadbase、增量Loadgrowth及周期性分量Loadperiodic，见式（12-1）：

式（12-1）可改写为如下矩阵形式：(www.xing528.com)

其中

式中，ω0 为基波角频率；b1 为基荷，b2 为线性增长率，b3，…，b2n+1为谐波分量的系数。所以系数矩阵W 可由式（12-4）求得：

负荷预测值L^可由式（12-2）所得

12.3.5　能源管理平台预期效果及未来展望

1）能源管理可视化

提供图形化的台账管理，方便台账管理人员查看设备的安装位置以及连接关系，能够快速掌握台账数据以及设备布局，降低工作量，提高工作效率。提供可绘制的监视工具，改善监控视图不易改变的问题，可随着工艺变化而及时变化，降低管理成本。

配电系统安装远传智能终端，用于精细计量，实时采集三项电流、电压、有功功率、有功电度、无功功率、无功电度、有功功率因素和频率等各项参数，监测变电所、配电室、箱变等运行状态。通过配电系统图能够实时监测配电系统各建筑能耗值，能够方便实时了解各机场建筑物能耗及电能质量情况。

2）用能分析图形化

提供多种多样的图形分析，以便能够直观反应数据内容，无须从大量报表中找出数据中问题点，可提高管理人员决策效率。

3）智能数据统计分析

提供智能数据统计分析，无需人员干预，机场能源管理部门只须按照周期提供所需数据，既可通过人工抄表，也可采用自动化采集，既可自动进行统计分析、形成管理人员所需要的数据报表以及分析图标，也可减少工作人员数据统计分析的工作强度，提高工作效率，降低人工成本。

4）管理规范化

提供统一的管理平台，严格遵守工作流程，使管理更加规范化、流程化，责任、分工更加明确，提高管理效率，降低管理成本。

5）支持多种数据源

提供多样化的数据采集模式，支持多种数据源，降低在实施系统时需要集成多个厂家采集设备或不同系统数据所带来的风险，只需要进行配置即可实现数据采集。降低建设风险以及可能需要改换采集设备所带来的资金成本。

总的来说，传统的能源管理系统只能够起到数据传送的作用，对于数据的处理和分析也不够精细，用户缺乏能源管控的依据，以至于节能工作无处着手。建立统一的能源管理平台能在保障机场供电系统的可靠运行下提供各类能耗的数据报表、趋势分析，对于机场这样区域面积广、负荷繁多的建筑设施，还能提供足够的存储容量和强大的网络传输，保证了数据的实时动态，为机场的能源管理提供强大有效工具。能源管理平台的建设不仅能够为机场降低能耗，而且还能够为机场带来经济效益和社会效益。

机场能源平台的建设能够有效地降低机场能耗，符合绿色机场的建设要求。建设能源平台应以应用为向导，服务机场能源产业升级，以搭建一流的系统平台为目标，在多平台数据集成技术、区域设备信息关联技术、节能策略与控制技术和能效与能耗预测调控模型技术等研究方向上持续努力，最终搭建民航机场能源管理技术平台，实现机场能源分布的可视化，能耗可计量、可分析、可评价，通过专家决策系统对运行组进行指导，在保障机场服务品质的前提下，达到提高能源使用率、降低成本的目的。