随着社会进步和经济发展，能量消耗高速增长，传统粗放的能源管理模式已经无法满足当时社会的进步，节能降耗面临严峻的考验。至2017年，我国的能源消耗已占全球能源消耗量的20%，超过美国成为世界能源消耗大国。节约型校园建设是公共机构建设中的重要内容，不仅是学校自身发展的需求，更是学校应有的社会责任。高校建设能源管理，不仅有利于缓解教育资源供需矛盾，推进学校自身可持续发展，还将为节能型社会提供良好的氛围，为节能型社会建设提供人才和技术支持。

一、高校能源管理的必要性

1.高校能源管理对教育教学的影响

高校能源管理工作不仅是学校教育教学能够正常运转的物质基础，而且高校能源管理模式及正常运行也是高校教育教学工作的重要组成部分。对于前者而言，高校的能源管理工作不仅事关高校现有能源能否正常发挥其应有的效能、而且也事关在这些能源的影响下，学校的教育教学工作实现既定的教学目的。对于后者而言，学生在参与能源管理工作，或者在其消耗能源的过程中他们也在潜移默化地形成正确的能源观，也在潜移默化地接受以“节俭”为核心的能源教育，从而使能源管理工作与正常的教育教学实践一起对学生的健康成长起到了重要的影响。

2.高校能源管理对学校综合实力的影响

学校的能源消耗所占用的资金是其日常支出的一大部分。如果一个学校的能源管理到位，没有一丝一毫的浪费现象，不仅可以为学校节约大量的资金，而且还可以使节约的资金用于维护日常的教育教学工作。因此，高校后勤能源管理模式对学校综合实力的提升有着重要的影响。

3.高校能源管理对社会生态环境建设的影响

高校的能源消耗虽然没有大型企业那样多，但它与其它单位的能源消耗相比也应该算是一个能源大户。因此，高校能源消耗引起的环境问题也不容忽视，运用科学的管理模式降低高校的能源消耗也不失为环境保护的一种措施。因此，高校后勤能源管理模式的建立与运行对当今生态环境的建设有着重要的意义。

4.遵循绿色发展理念，高校能源管理工作势在必行

同时，随着绿色发展理念的提出与发展，节能减排成为各个产业在未来发展的必由之路，高校建设和发展同样适用于这一理念，大力开展节能工作和能源管理体系建设，更高效地利用有限的能源资源，可以更好地保障校园的建设和运行，促进校园建设发展。

二、高校能源管理需求分析

传统的能源管理，更多的是对能源消耗量本身进行统计分析，应给出对应措施。而学校能源管理部门作为学校后勤管理部门，则会更多地关心产生能耗的用能设备管理、使用设备消耗能源的人以及维护设备的人。

1.能耗计量和分析管理需求

• 配电房多采用机械表和电流表，不带远程传输功能，并采用人工计量方法，计量系统欠完善；楼层即使有计量表，但并无远程通讯功能，无法满足学校的绩效考核要求。

• 电表、水表所采集参数不够详细，配电房多数回路只能测量回路电流，也无法满足学校设备的各类统计分析功能。

• 缺乏充足的能耗和设备运行参数为节能工作做指导，用能设备的能效具有提升的空间。

• 现已有较为完整的绩效考核制度，但是因现有计量表的功能缺陷和无法将各类能耗细分到科室，绩效考核无法实际展开。

2.设备监控和管理需求

• 由于学校用能设备众多，很难全面掌握整个学校主要用能设备的使用情况，特别是风冷热泵等空调设备，往往需要出现人员反馈才能发现问题，很多时候只能做到事后处理。

• 学校由于自身其特殊性，安全的问题往往非常突出，但是学校庞大的设备规模，要做到每个重要设备都安置专门人员看管十分困难。

3.日常管理便捷性的需求

• 学校投运时间较长，各类用能线路常年改造，加之人员流动率高，往往部分区域难以确保图纸与实际相对应。只能依靠维护人员的经验和记性。而且现有人员也是基于维护需要才会熟悉，这给线路维护和数据统计造成了困难。

• 学校各类管道年久失修，容易出现“跑冒滴漏”现象，但是因水管采用地埋方式铺设，不便于发现漏损点。

4.设备全生命周期管理需求

• 现有的后勤系统缺乏对设备专业管理业务的支撑，物流、资金流、信息流不统一。

• 单个设备生命周期的各种业务记录分散，缺少集中式的展现方式。

• 对于图纸、手册、说明、规程、制度等非结构化的文档资料缺乏系统化管理，不便于共享和查看；同时，也没有将这些资料与业务对象关联起来，不能有效支撑策略或计划的制定。

• 缺少对贯穿设备生命周期的组织机构和人员、零购更新计划、承包商考核、设备检查考核等综合管理业务的信息化支撑，制约了设备综合管理水平的提高。

三、整体解决方案

1.系统架构

本系统总体上采用分层分布式体系结构，按照纵向分为主站管理层、网络通讯层和现场测控层三大部分，如下图所示：

系统架构示例图

主站管理层从网络上可分为企业内网和公网两部分，由若干服务器和终端计算机组成。其中，客户端分为监控客户端和管理客户端，可分别部署在一台或者两台终端计算机上，同时，监控客户端可扩展为两台，实现客户端双机热备，可实现实时的切换。内网服务器根据系统负载情况（包括接入点数量、采集频率、Web访问量）扩展为两台实时监控服务器，两台数据库服务器及多台Web服务器，可实现监控服务和数据库服务的双机热备和Web服务的负载均衡功能。Web终端用户包括能源管理人员-使用该系统进行能源的分析和管控；用能用户-对自身的用能情况进行查询；企业管理人员-浏览相关报表，提供决策支持。公网服务器与内网Web服务器功能相同，对外网用户提供相关数据的查询和报表展示功能。

网络通讯层以交换机、路由器、防火墙及相关网络线路组成，根据企业场地的大小及对网络通讯质量的要求，主干通讯网络可铺设光纤。企业内网和公网之间可采用防火墙、路由或者网闸进行隔离。

现场测控层主要由数据采集器、电能表、水表、气表、热表组成。根据现场情况，各仪表及传感装置通过现场总线，与数据采集器进行数据的交互，然后数据采集器通过IP网络实现与主站的数据传输功能。

2.用能分类分项计量建模

（1）用能分类模型

学校主要用能为电、水、燃气、冷热量、汽油、柴油，其中燃气主要用于空调供暖、生活热水、锅炉、厨房等区域和设备，汽油主要用于学校公用车，学校用于医院的医院公用车和发电机组。

（2）用电分项模型

学校建筑用电分项能耗包括照明插座用电、动力用电、空调用电、特殊用电四大项。

（3）用水分项模型

学校用水分项能耗主要包括后勤用水、办公用水。

（4）学校KPI体系

学校能源KPI指标包括能耗KPI指标和定额KPI指标两部分。

A.能耗KPI指标

• 以正式注册的在校学生（折算规模）人数为统计对象，将全校年度能耗按人均统计和计算。[MJ/生.年]。

• 单位面积电耗指标[kWh/m2.年]

• 以正式注册的在校学生（折算规模）人数为统计对象，将全校年度市政自来水耗量按人均统计和计算。[t/生.年]

• 单位面积热（冷）耗指标[MJ/m2.年]

• 将能耗指标按统一的碳排放系数换算成二氧化碳排放指标

B.定额KPI指标

• 学校总用电量、电费

• 学校总用水量、水费

• 学校总用气量、气费

• 各科室用电量、电费

• 各科室用水量、水费

• 各科室用气量、气费

• 各科室蒸汽用量、费用

3.数据采集方案

（1）用配电数据采集方案

配电信息采集方案，可分为变配电室的变配电监控部分和区域用电监控部分，从而实现无缝计量，并且通过两部分的电能流向可以发现电能损耗。

一级总计量配电室进出线（变配电监测、用电总量）

• 监控对象：配电室低压侧，10kV/0.4kV变配电室所有进出线回路（消防回路除外，如防火卷帘、消防泵等）。

• 采集信号类型： I——电流、U——电压、P——有功功率、Q——无功功率、PF——功率 因数、E——电度量、R——需量。

• 采集方法：通过远传计量系统数据交换，或者NB-IOT智能电表以无线方式上传至能源管理系统服务器。

二级区域用电计量

• 监控对象：办公类建筑配电柜/箱、教学类建筑配电柜/箱、学生宿舍配电柜/箱等。

• 采集信号类型：E——电度量，单相负载采单相电度量、三相负载采三相电度量。

• 采集分项类型：照明、插座、换热站用电、空调机房用电、新风盘管用电、室内公共照明、应急照明、室外景观照明、电梯、给排水泵、通风机、信息中心。

• 采集方法：通过安装NB-IOT智能电表以无线方式上传至能源管理系统服务器。

（2）用水能耗采集方案

用水计量可分为生活水系统、中水系统两部分计量分析，对排水系统和消防系统不进行计量分析。

一级总表计量

• 采集对象：生活冷水给水机房、中水给水机房。

• 采集信号类型：累计耗水量（生活冷水总量、中水总量）。

• 采集方法：通过远传计量系统数据交换，或者智能水表以RS485/M-Bus总线方式通过数据采集装置，经由搭建的局域网络上传至能源管理系统服务器。

二级区域用水计量

• 采集对象：所有用水功能区域。

• 采集信号类型：累计耗水量。

• 采集分类类型：生活冷水、中水。

• 采集系统：通过NB-IOT智能水表以无线方式上传至能源管理系统服务器。

（3）用冷/热能耗采集方案

对中央空调的冷水和空调热水进行冷/热能量采集，即分别对冷热源入口计量、出口和分区能量计量。

一级总表计量

• 采集对象：能源中心入户主管道（冷水和热水）、换热站换热总出口和分支管 道（冷水和热水）。

• 采集信号类型：冷能量、热能量。

• 采集方法：通过安装智能热表，将冷热量数据以LoRa方式通过数据采集装置，上传至能源管理系统服务器。

二级区域能量计量

• 采集对象：学校内部分功能区域空调主管道。

• 采集信号类型：冷能量、热能量。

• 采集方法：通过安装智能热表，将冷热量数据以LoRa方式通过数据采集装置，上传至能源管理系统服务器。

（4）用气能耗采集方案

用气能耗在建筑中通常使用较少，系统仅对天然气入口进行计量，如果用气部门或区域较多，则考虑进行二级分户计量。

• 采集对象：管道入口。

• 采集信号量类型：天然气能耗。

• 采集方法：通过安装智能燃气表，将燃气数据以LoRa方式通过数据采集装置，上传至能源管理系统服务器。

（5）空气质量数据采集方案

• 采集对象：医院公共区域及各科室空气质量。

• 采集信号类型：温度、湿度、PM2.5、CO2、VOC

• 采集方法：环境传感器以LoRa无线方式通过数据采集装置，经由搭建的局域网络上传至能耗监管平台服务器。

绿色发展、节能型校园建设是我国社会经济建设的重要保证，更是构建和谐社会的重要基础，各高校也充分认识到绿色发展与节能建设的重要性，并加大了校园节能建设的力度，在进行校园能源管理建设时对广大师生进行生态环保宣传工作，提升师生节能环保意识；同时在进行绿色校园建设时还应不断引进先进技术、节能设备，构建起一支有专业技术做支持的能源管理团队；此外，还应加大资金投入与研发力度，提升绿色校园建设水平，加快绿色校园建设步伐。