大数据时代的公共机构节能工作

中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院主任、高级工程师  宋波

    节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，公共机构节能是我国节能工作的重要内容，是与工业、交通、建筑并列的四大重点节能减排领域。能源资源消耗统计是公共机构节能工作的基础。“十二五”期间，国家机关事务管理局出台了公共机构能源资源计量器具配备与管理的国家标准，制定并两次修订《公共机构能源资源消费统计制度》，提升了数据采集和处理能力。
    随着大数据时代的来临，物联网、虚拟化应用、云计算在公共机构节能建设中兴起，公共机构节能数据的来源得到了扩展，随之而来的“大数据”成为公共机构节能建设新的选择。通过应用现代信息手段实现数据采集、传输、校正、分析，实现与公共机构节约能源资源各类业务数据信息的安全交换，为节能管理工作提供了有效手段，有力促进了数据质量与工作效率的提高。

    一、全国公共机构节能监管系统建设现状

    2007年，建设部、财政部印发《关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作的实施意见》，启动国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理系统建设工作。2008年建设部、教育部印发《关于推进高等学校节约型校园建设进一步加强高等学校节能节水工作的意见》，推进全国节约型校园节能监管系统建设工作。2014年卫计委、建设部、财政部启动全国医院建筑能耗监管系统试点建设工作，并制定《医院建筑能耗监管系统建设技术导则》。
    截止2014年底，全国共有近300所高校开展了节能监管系统建设工作，北京市等各地发展改革委、住房城乡建设厅、机关事务管理局也在建设本地区的节能监管系统。节能监管行业主管部门普遍重视，计量表具精确、稳定、安装方便，数据采集传输技术稳定、创新，监测分析软件日趋成熟。

    二、节约型校园节能监管系统建设案例

    浙江大学节能监管平台示范项目，以节能监管平台为管理手段，通过用能分析与诊断，开展能耗实时监测，实施节能自动控制，开展定额考核和收费管理，并同步推进节能改造和推广可再生能源等多种措施，在学生人数、建筑面积和科研经费均增长的情况下，2013年实现单位建筑面积能耗比项目实施前的2009年下降14.15%，生均能耗下降19.06%，生均水耗下降28.85%。四年累计节约能耗14922吨标煤，节约水量875万吨。以浙江大学节能监管平台为核心技术内容的《校园建筑节能信息化示范工程及应用推广》项目荣获2013年华夏建设科学技术奖二等奖，项目的部分成果已在全国50多家高校和公共机构节能监管中得到稳定应用。
    浙江大学节能监管平台建设内容为三大体系六大功能集成平台。分别为能耗监测体系、关键设备能耗监控体系和能耗定额与核算体系。为完成三大体系的信息化内容分别开发六大功能平台，分别为校园能耗监测系统、校园远程节水管理系统、校园灯光智能监控系统、学生公寓生活热水热泵集中监控系统、教学大学空调集中监控系统、高校用能核算管理系统。通过项目成果推广和系统应用，向全国高校和公共建筑展示了建筑节能信息化的技术实现途径和管理体系，取得了较好的经济效益和社会效益。
    工信部节能监管平台示范项目，其节能监管系统包括各项目本级分平台和工信部汇总平台两个层级。各单位设分平台，分平台对各单位项目的动力、供暖、空调、照明、给排水、食堂、信息机房等各种设备设施所消耗的水、电、气、热、油等能源资源消耗数据进行分类分项计量和动态采集，实现能耗统计、能效评估和监测预警等功能；工信部设汇总平台，按指定的时间周期汇总各单位能耗数据，在总平台统一展示各部门能源资源消耗状况，实现工信部各单位能耗数据统计、对标分析、能耗基准制定、排名公示等功能，为工信部直属单位的节能管理政策和节能规划制定提供数据支持。
    汇总平台功能包括能耗监测、能耗统计、能效评估、能耗排名、能效公示、节能诊断、大数据分析、定额管理、运维保障等。分平台功能包括能耗数据实时采集和通讯、远程传输、自动分类统计、数据分析、指标比对、图表显示、报表管理、数据储存、数据上传等功能。
    工信部直属的7所高校、31个通信管理局、15个直属单位和7家宾馆疗养院各项目能耗监管平台的建立，为工信部主管的工业企业等起到带头标杆作用，对工信部其他项目起到很好的影响和示范作用，并积极有效推动工业领域的节能建设工作。
    然而，在全国节能监管系统建设中也出现了一些技术和管理问题。如表具损坏率较高、采集数据不准、数据无法准确上传；分类分项计量界限不清，数据无法准确反映用能现状，系统计量数据无法闭合；信息机房、食堂等特殊区域的用能计量不明确、分项不清晰；建筑、设备运行状态不清，采用的节能措施效果不明确；系统概念不清楚、功能作用认识不够、工作动力不足；建设需求不明确、建设管理监督不到位；后期管理不到位，节能咨询服务较差，系统发挥作用有限等等。影响了节能监管系统实现既定功能，发挥节能实效。

    三、公共机构节能监管系统建设思路

    （一）建设模式
    “十二五”期间，公共机构建设节约型公共机构示范单位2050家，大多数示范单位建设了节能监管系统。“十三五”期间，国管局将继续推动节约型公共机构建设，并以此为契机，树立一批管理科学、用能高效、勤俭节约、践行低碳的节能典范。逐步由单体示范向规模化、区域化发展，从“节能型”向“舒适型”转变，在全国公共机构范围内倡导绿色建筑、绿色环境、绿色办公、绿色用能、绿色出行、绿色采购、绿色消费，创造健康、舒适、安全的工作和活动空间，真正实现公共机构工作生活方式的根本转变和节能管理模式的跨越式发展。以示范项目为起点，以点带面，推动公共机构节能监管系统的全面建设。
    为避免全国公共机构节能监管系统建设中出现上述问题，最终实现全国公共机构节能数据的汇总上传和分析，首先应制定统一的技术标准，对计量表具、数据采集、传输方式进行要求，详细列明不同类型公共机构分类分项计量内容和划分方法以及特殊区域分项计量标准，并对暖通空调、光电、光热等系统提出监测要求。其次，要加强培训和宣传，增强主体责任意识，让管理者“会使用”、“善利用”节能监管系统，并在建设过程中加大现场监督管理力度，注重系统检测测试，及时发现系统问题；后期加强系统管理人员技术培训，明确后期节能服务质量要求，提高后期服务资金比重，保障节能监管系统能够正常持续运行。
    （二）基础功能要求
    公共机构节能监管系统应具备以下基础功能。
    1. 计量功能
    计量是节能监管系统建设的第一环节，包括分级计量、分类计量和分项计量。
    分级计量是在不改动现有系统或管路的前提下，实现水、电、热按楼栋计量，同时对食堂、宿舍、集中浴室、会议中心（活动中心、交流中心）等建筑进行分户计量。
    分类计量是根据建筑用能类别，对水、电、燃气 (天然气量或煤气量)、集中供暖耗热量、集中供冷耗冷量，其它能源应用量（集中热水供应量、煤、燃油等），可再生能源、集中供暖空调系统重要参数、主要节能措施参数等进行计量。
    分项计量又包括用电、用水、用燃气、用冷用热、其他能源分项计量，以及可再生能源、集中供暖空调系统重要参数、主要节能措施参数监测。其中，用电分项包括照明插座用电、空调用电、动力用电和特殊用电。照明插座用电包括照明和插座用电、走廊和应急照明用电、室外路灯和景观照明用电；空调用电包括冷热站用电、空调末端用电；动力用电包括电梯用电、水泵用电、通风机用电，电开水器用电；特殊用电区域包括食堂用电、冷库用电、餐厅用电、信息机房用电、会议礼堂用电、演播室用电、住宿区用电等。用水分项包括生活给水（洗手、冲厕）、洗车及道路浇洒、食堂、绿化、采暖空调补水、集中洗浴、雨水、中水和其他用水等，并结合分楼栋进行细化。用燃气分项包括食堂、锅炉、直燃机等燃气消耗设施设备，以项目为单位进行分项计量。集中供暖分项计量，对锅炉房（热力站）的采暖用热、生活热水用热进行分项计量和以楼为单位进行分楼栋计量，当集中供暖范围包含办公区以外区域，应单独计量。集中供冷分项对冷冻机房总供冷量进行计量和以楼为单位进行分楼栋计量，当集中供冷范围包含办公区以外区域，应单独计量，对于分体空调、多联机等空调形式，对供冷量不进行计量。其它能源应用量，包括集中热水供应量、建筑耗煤量、公务车耗汽油、柴油量等。可再生能源用量、集中供暖空调系统重要参数、主要节能措施参数，对太阳能光电、太阳能热水、浅层地热（土壤源热泵、水源热泵）、深层地热、风力发电等可再生能源应用技术的温度、压力、效率等参数进行计量监测，同时对冰蓄冷、水蓄冷、蓄热锅炉、烟气余热回收等节能措施进行单独计量。
    2. 建筑运行维护信息记录功能
    主要包括建筑物类别、面积、年代、仪表安装等基本信息管理；楼宇水、电、暖、冷等回路结构描述；分时计价费率和电费计算；能耗设备台账、参数、日常维护、节能改造记录等。
    3. 能耗在线采集功能
    实现实时采集自动传输，数据采集间隔短，代替传统人工现场抄表，提高物业管理工作效率。
    4. 分类分项汇总
    实现能源分类、设备分项、建筑分户分层采集，直观了解耗能问题，掌握管理漏洞。
    5. 统计分析
    除了统计总能耗、各分类分项能耗外，可以根据建筑面积、办公人数等情况，统计并展示单位面积能耗、人均能耗等数据。统计生成自定周期内的总能耗、分类分项能耗等用能数据曲线，与历史数据进行同期对比，指导节能管理部门掌握用能现状。分析计算信息机房PUE值、冷源机组COP值、空调采暖设备运行效率等重点能耗指标，有助于发掘能耗设备节能潜力。存储建筑信息和图纸资料，自动生成日、周、季度、年度能耗统计报表，便于节能管理部门掌握用能信息。
    6. 监测预警
    对供电、供水、供冷、供暖等设备的运行状态进行监测，及时发现设备、线路是否发生运行故障、跑冒滴漏现象。及时发现采集、传输的异常用能数据，并提示需排查的关联回路及设备。根据下达的用能指标，自动按时间周期、重点用能区域等进行分解，并设置预警值，当出现能耗超标的情况时，及时预警。
    7. 能源审计与节能诊断
    对总能耗、分类分项能耗、重点设备能耗、夜间待机能耗、围护结构改造效果进行能源审计，量化节能效果。依据能耗分析报告中反映出的不合理用能问题进行诊断分析，提出优化运行方案。通过能耗监测分析，量化用能现状，掌握节能管理重要环节，细化管理措施。