学校集中供暖改造案例：高效电采暖系统助力绿色校园建设

"大风车"进校园 节水教育"作表率" 贵州水职院:围绕润泽文化建设低碳生态校园

为助推实现国家"双碳"目标,结合贵州省打造生态文明建设先行区要求,充分发挥清镇职教城和学院水利水电特色专业优势,贵州水利水电职业技术学院(以下简称"贵州水职院")围绕润泽文化品牌,发起了"低碳"校园建设行动.以建设多功能实习实训平台——水生态监测与修复技术创研中心的产教融合实训平台,推进"清洁高效电力(中德AHK产教融合)基地"风光互补发电项目,挂牌成立"贵州省节水教育基地",建设节水灌溉项目,利用地源热泵空调系统采暖,获批"碳排放管理员"职业能力建设基地等为抓手,落实立德树人根本任务,打造了水文化特色鲜明的智慧,生态,绿色,低碳校园,把绿色低碳环保理念融入学生的课程中,思想中,行动中,力求"以水润德,泽被万物".

基于数据驱动的建筑节能管理研究——以高校后勤集团为例

节能减排是缓解能源约束,减轻环境压力,保障经济安全,实现生态文明建设的重要战略举措.与此同时,高校是功能独特的重要组织,随着近年来高校体制改革的深入推进,高校后勤正沿着市场化,社会化,企业化的道路发展,众多高校运用现代企业制度建立了后勤集团,其具备现代企业的基本特征.高校节能管理工作不仅是高校正常运营的重要保障,而且也是后勤集团重要的管理任务,高校节能管理一直备受国家相关部委的高度重视和支持,特别是随着教育事业的不断发展,房屋建筑数量和各类耗能设备也日益增多,全国高校建筑能耗全社会总能耗量的8%以上,人均用能也是全社会平均生活用能的4倍,用能形势非常严峻.因此高校后勤集团实施建筑节能管理不仅能够节约能源获得经济效益,更具有典型的社会示范带动效应,是高校践行绿色发展的重要举措. 近年来在国家大力推动下国内200多所高校已经建立了基本能耗监测系统,积累了大量的能耗数据,然而目前国内对高校能耗数据分析理论,技术和方法及节能管理机制方面所做的研究工作与绿色发展需求及国际先进水平还存在相当大的差距,特别是先期建设能耗监测系统的高校,拥有海量的"细颗粒度"能耗数据,使高校有了数据驱动的场景,高校节能管理工作将具有高频实时,高度个性定制化,跨部门数据整合,全周期沉浸式交互,多主体决策等新特性,促使节能管理理论与实践将向"数据+分析+决策+实施"转变,进而要求研究和探索新的节能管理方法,技术及机制,解决节能管理过程中的关键问题.因此基于能耗数据驱动的建筑节能管理研究,不仅具有一定的科学前沿性和重要的战略意义,还具有巨大的实践价值和鲜明的时代特色. 基于此,论文从数据驱动的视角,积极运用企业管理理论方法,将技术与管理相融合,针对高校建筑节能管理中的能耗数据分析,节能管理系统优化,节能模式及机制三个突出问题开展理论研究和实践探索.首先,论文主要围绕高校既有建筑运行能耗数据进行分析研究,如采暖,空调,照明,设备,生活等的能耗数据,从而揭示相关能耗数据在高校节能减排中所发挥的基础性和必要性作用,影响机理以及普遍规律,通过分析这些数以亿计的能耗数据的规律.然后,论文进一步建立以数据驱动的分析系统及智能系统,用于分析节能对象,挖掘节能潜力,预测改造绩效,支撑投资决策,评估节能效果.接下来,论文在通过数据分析和遴选节能管理对象后,探讨如何推进和落实节能管理改造工作,运用动态微分合作博弈改进合同能源分析手段,研究在节能管理中的三方参与的合同能源模式及其利益分配机制,研究主要取得了以下几方面的成果: ①构建数据分析方法有效地刻画分析建筑能耗特征,以进行节能对象选择,节能规划,节能目标确定,节能技术标准建立,节能效果检验.通过分析高校能耗特点和能耗数据,采用了高斯混合模型进行数据挖掘和建模,获得高校各类建筑能耗概率分布,经过聚类分析对建筑高能耗异常状态进行动态的精准识别. ②建立数据驱动下的节能管理系统.建立以智能化管理系统为基础的统计,审计,节能量测算,漏损等动态管理.以配电,中央空调,教室,实验室等建筑和设备为重要节能目标节点,构建能耗相关数据采集,用能设备控制一体的智能采控系统,根据管理模式,范围,技术,精细化要求建立数据分析模型,开发嵌入管理模块,为节能改造,合同能源管理等任务进行全过程监管,并做实时的节能量测算,是全方位全过程科学节能的必要支撑. ③运用动态博弈运行机制对高校合同能源节能管理模式进行了研究,完善了以先进技术利用和综合管理水平提升为导向的市场化激励机制.利用动态合作博弈理论融合节能审计方法,构建了高校,节能服务公司和金融机构三方动态合作过程的微分博弈模型,有效刻画了高校合同能源管理中不同参与方如何结以及如何分配结盟的节能效益支付,并求得了满足时间一致性的合同能源合作方案的利润分配机制,克服了合同能源的动态合作过程中节能对象,节能服务公司及金融机构在跨期节能收益的分配方面很难形成一致认识的困难. ④在高校节能管理方面进行了应用实践创新.依靠研究成果,在重庆市某高校进行了应用实践,建立了节能综合管理系统,采用合同能源方式对25万平方米的建筑照明,空调和能源控制系统进行了全面改造,取得了突出的社会和经济效益.并在基建,维修,设备采购等方面全面实施节能为先导的绿色校园建设方案,同时通过课堂,竞赛及各种媒体等培养节能意识,倡导校园节能行为,有效促进绿色校园建设. 综上所述,论文从"如何做""怎么管""如何实施"三个方面系统研究了高校建筑节能管理问题.能耗数据分析解决"如何做"的问题,通过建立针对性强,效率高的技术分析方法,对高校后勤集团所管理的高校建筑能耗进行精准诊断,为决策提供依据;管理系统解决"怎么管",建立适合高校的节能管理系统,整合能耗监测与审计,能效分析,节能评估等所涵盖的目标和要求,在系统上对全校进行综合管理;节能模式及机制解决"如何实施"的问题,对节能改造项目进行成本效益分析,从而确定节能改造模式,并对合同能源模式中的效益分配机制进行了重点研究.通过理论分析和实践证明,在数据驱动下的高校节能管理的研究和实践将逐渐占据主导地位,而且在数据分析,节能管理系统,节能改造,节能机制等节能管理的各方面相互影响,互相关联,缺一不可.

基于.NET的高校能耗系统研究

为实现国家"十二五"规划以"节约型校园建设"为校园规划,设计,建设,管理的基本原则.节约型校园重点旨在建立集节能,节水,节地,节材和环保为一体,社会效益,经济效益与环境效益相结合的全生命周期的绿色智能校园.校园监管平台就是在这种背景下,为是满足国家各大高校建设绿色智能校园的需要而设计开发,是校园绿色智能的重要核心系统,其主要实现:(1)能耗监测模块,实现对校园能耗情况的监测;(2)节能监控模块,实时对用能异常进行控制;(3)能耗分析模块,通过同类横向对比,历史纵向对比为学校能耗管理提供参考依据;(4)能耗统计模块,提供学校需要的各种公用能耗统计报表以及学校定制的统计报表;(5)能耗公示模块,提供学校建筑,院系的能耗排名,引导师生培养节能习惯;(6)能耗审计模块,实现能耗对标管理,结合能耗对标管理能耗配额,支持实时和周期审计各部门,各建筑的能耗配额的使用情况,检查能耗与同类标杆对象的对比情况;(7)系统管理模块,实现对系统的管理.在此基础上实现对整个企业的集中监管,包括对企业的GIS监管,能耗计量,能耗公示,能耗分析及数据上报等,完成数据中心的建设,满足基本的运行管理需求.按不同用途,如照明,动力,空调,采暖和不同的能源资源类型,如电,水,冷热,从校区,学院,建筑到房间分别设置计测仪表实施分项计量,并预留对各用能单元或系统的控制接口,如路灯,照明,供暖,空调,用水及设备等.通过对学校的能源分类,抽取关键指标,在不同时间轴,环节,频度,结构上,按类型,时间进行横向归类对比,纵向同期对比,发现异常耗能,学校耗能的规律,挖掘指标的相关性,找出能耗影响的关键因素,为管理节能和节能改造提供支持.本文以某高校校园监管为研究课题,设计开发一套C/S,B/S结合的能耗监管系统,实现对校园能耗的监测和管理,为后期进行能源系统改造提供数据基础,并兼容改造后的能源系统监管.本校园监管平台结构灵活,扩展性强,安全高效,并依据软件开发的方法论,按照需求调研,概要设计,详细设计,编码,测试的步骤进行软件开发.技术实现采用C#语言搭建的四层体系结构,数据库采用Post Gresql V9.2进行后台数据库管理,实时数据库采用Redis V2.2,本校园监管平台还运用了组态技术,插件等技术手段.系统投入使用后取得了良好的实际应用效果,达到设计预期.最终显示给使用人员的人机界面,其中包含:教室节电,宿舍节电,路灯节电,管理节水量,照明节电,管理节热量.耗能总费用,人均耗能量,管理节约费用,节能总量,单位面积耗能量,耗能量,综合节能率,室外温度,湿度,光照度,风速,二氧化碳排放量,二氧化碳减排量,二氧化碳减排率,二氧化硫排放量,二氧化硫减排量,二氧化硫减排率.技术节能及管理节能每条数据均包含各项占各项全年总量数据百分比和年总量,并且可以通过标签切换显示能源及费用.

阳泉:电能替代守护山城蓝天

2020年是"十三五"收官之年,国网山西省电力公司阳泉供电公司(以下简称"阳泉公司")电能替代硕果累累,积极助力阳泉山城打赢蓝天保卫战.电采暖清洁美化绿色山城一是大力推进"煤改电".截至2020年底,阳泉公司完成7.5万余户居民"煤改电"任务,"煤改电"用户占全市居民用电户的13.53%之多,仅"煤改电"用户采暖季预计年增加电采暖电量8000余万千瓦时;对未接入城市管网集中供暖的289所中小学幼儿园实施"煤改电",采用碳晶智能电采暖和电蓄热锅炉取暖过冬,实现校园采暖电气化.

基于多源数据的绿色校园电采暖智能优化控制策略研究

随着社会的不断发展和环境问题的日益加剧,绿色能源的应用成为解决能源和环境问题双重挑战的关键.学校作为学习知识和培养社会责任的一类场所,可以将其视为推动能源可持续发展和环保实践的重要场所.电能作为一种清洁,环保的能源,在人类生产实践中扮演着尤为重要的角色.为达到绿色环保,节能减排的目的,将电采暖引入校园是一项重要的举措.电采暖以提高建筑节能性,降低运行成本为目标,提高人体热舒适性.在实现这一目标的过程中,电采暖的智能控制策略发挥着关键作用.然而,由于房间大小,日照时长,室内人员流动以及温湿度等不确定性因素的影响,使得当前分布式电采暖在调温过程中面临一定的挑战.本文以提高分布式校园电采暖性能为目标,综合考虑这些不确定性因素对电采暖供暖需求潜在的影响,制定了更为精准的智能控制策略.本文的研究成果总结如下: 本文采用PMV(Predicted Mean Vote)热舒适模型作为评估室内环境的标准.由于PMV值的计算过程复杂,而且具有时滞性.本文通过应用多源数据对天气和人员行为进行综合建模,提出了一种基于BP神经网络的热舒适预测模型.该模型结合气象数据和建筑内人员活动数据,利用BP神经网络的学习和预测能力准确地预测室内温度的变化趋势.该预测模型为电采暖系统的智能控制提供了可行性,使系统能够更灵活地调整供暖策略,以适应不同外部环境和内部活动情况. 鉴于BP神经网络算法存在预测精度低,收敛速度慢,容易陷入局部最优等缺陷,本文引入IPSO算法对BP神经网络进行优化.通过实验,对比分析了PSO-BP预测模型和IPSO优化BP(IPSO-BP)预测模型的性能.实验结果表明,本文提出的预测模型在收敛速度和预测准确度方面均明显优于传统BP与PSO-BP预测模型.这一优化方案为提高神经网络算法在分布式电采暖中的应用提供了更有效的手段. 本文基于分布式校园电采暖,应用变功率级控制方式,旨在构建与采暖舒适性,经济性,分级升温以及设备启停等目标相匹配的策略.为了实现上述策略,提出了一种确定分布式电采暖设备最优功率级,基准功率与档位差值的方法.进一步地,本文采用改进的多目标遗传算法进行求解,从而实现对分布式电采暖的变功率级控制,该方法在实现分时分区控制方面具有显著的应用潜力.

V2B场景下BIPV公共建筑最优配置及调度策略

利用电动汽车(EV)的移动储能特性参与建筑能源系统调度,已逐渐成为推动建筑领域迈向绿色低碳发展的重要举措之一,能够有效提升建筑的能源利用效率,同时降低建筑的运行成本.针对大型光伏建筑一体化(BIPV)公共建筑,提出一种考虑EV接入的BIPV建筑能源系统双层优化配置及调度方法.首先,利用高斯混合分布模型对电动汽车的日常出行行为进行拟合,构建基于公共建筑的EV出行规律模型.其次,为同时求解出系统的配置和调度结果,建立双层优化模型,在上层中以系统年规划成本最小为优化目标得到配置结果,在下层中以系统日运行成本最小为优化目标得到电力负荷调度结果.最后,给出双层优化模型求解方法,选取某大学校园内办公建筑采暖季的典型日天气负荷数据进行算例分析.结果表明:按照求解结果对建筑能源系统进行配置与调度能够有效提高光伏利用率,延长储能设备使用寿命.并且在系统中通过对比使用不同配置形式的储能方案发现,仅利用EV储能在长短期经济性上更具优势,能够实现良好的系统运行性能.

行为节能与智慧控制协同下严寒区高校采暖能耗优化研究——以新疆某高校宿舍为例

建筑行业是我国能源消耗与碳排放的关键领域,推动其节能低碳转型对实现碳中和及区域高质量发展至关重要.高校建筑作为能耗大户,其绿色化改造尤为迫切.因此,本文以严寒区高校为研究对象,通过文献搜集与实地调研,总结出其采暖用能存在阶段性,周期性,差异性等特征,且普遍存在无人时段供暖导致的能源浪费问题.以高校宿舍为案例,基于Rhino-Grasshopper平台展开能耗模拟,结果表明:采暖能耗与室外气温呈显著负相关性,寒假期间能耗占比高达51%,存在显著节能空间.从而针对上述问题,提出两种优化策略:一是基于行为节能的寒假调控,通过调整教学安排延长寒假;二是改造为智慧电采暖系统,实现分时分区分温供暖.本研究采用费用年值法对15种方案进行了经济性评估.结果显示:仅延长寒假1~6周,采暖能耗降低44%~73%,节约费用15.75万~21.35万元;仅采用智慧电采暖,能耗降低34%,节约费用60.2万元;二者协同实施时,能耗降低37%~52%,节约费用62.48万~75.25万元,经济效益显著.本文通过行为节能与智慧控制的协同路径,提出并验证两种有效的优化策略,为我国高校采暖节能提供了系统解决方案,对推动绿色校园建设与"双碳"目标实现具有实践意义.

徐州市幼儿园建筑围护结构节能改造技术研究

在建筑能耗占比日益升高的现代社会,深入开展建筑节能改造工作已成为我国建筑高质量发展中一个亟需解决的新课题.相比其他公共建筑,幼儿园建筑虽面积较小,规模不大,但对其室内舒适度要求较高,致使采暖制冷能耗上升.因此,幼儿园建筑节能改造研究是十分必要的,这不仅是为了打造绿色校园,更是为了构建节约型社会,实现可持续发展的目标.本文选取徐州市既有幼儿园建筑作为研究对象,通过对幼儿园建筑围护结构进行系统研究,发现相关热工性能存在缺陷,节能水平需进一步提高.本文以参照规范中的热工性能参数为依据,展开幼儿园建筑围护结构节能改造的研究,从改造技术,节能水平和经济性的角度分析各改造方案,找出适合徐州市的最优节能改造组合方案.首先,对徐州市不同时期建造的幼儿园建筑围护结构的现状展开了调研和热工分析,找出问题所在,经节能诊断确定对2015年之前建造的幼儿园进行改造.其次,针对幼儿园建筑围护结构节能改造的设计要求,提出了适用于徐州市幼儿园建筑围护结构节能改造的适宜技术,并总结了各项技术的适用性,为下文研究奠定理论基础.之后,选取典型幼儿园建筑,借助PKPM模拟软件,采用控制变量法,对单项围护结构改造方案中各类型耗电量,节能率进行研究,得出外墙和屋面改造保温层的最佳厚度均为65-95mm;外窗改造选用断热铝合金双腔密封型材窗框,玻璃系统选用6高透光Low-E+12A+6,6高透光Low-E+12Ar+6,6高透光Low E+12A+6+12A+6,6高透光Low E+12Ar+6+12A+6四种组合方案;遮阳改造中活动卷帘遮阳效果最佳.最后,对各单项改造方案进行正交试验,并采用权衡判断法对其进行模拟计算和分析,对满足参照规范要求的方案再进行经济性分析,得出最佳改造组合方案,希望能为徐州市幼儿园建筑围护结构的节能改造工作提供一些有价值的参考.论文中图65幅,表52个,参考文献80篇.