地鐵節(jié)能研發(fā)項(xiàng)目建議書(shū)

1、EBAS地鐵站整體節(jié)能控制系統(tǒng)聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目建議書(shū),泰 豪 科 技 · 智 能 建 筑 本 部,上海信業(yè)智能科技股份有限公司 09.08,本研發(fā)項(xiàng)目旨在聯(lián)合申通集團(tuán)研發(fā)地鐵站的整體節(jié)能控制系統(tǒng)該系統(tǒng)對(duì)每一個(gè)地鐵站的中央空調(diào)冷凍站系統(tǒng)、風(fēng)柜送風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯設(shè)備以及其它電機(jī)設(shè)備分別按照節(jié)能的優(yōu)化運(yùn)行策略運(yùn)行，特征是：節(jié)能率可測(cè)量市級(jí)控制中心統(tǒng)一的能耗顯示與控制遠(yuǎn)程的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠與易維護(hù),研發(fā)新

2、的地鐵節(jié)能技術(shù)及產(chǎn)品，節(jié)約能源,前 言,,,地鐵是城市公用設(shè)施中最大耗電系統(tǒng),1,,,到2025年將有30個(gè)以上城市建成地鐵交通網(wǎng),3,,,2,目前我國(guó)僅有5個(gè)城市開(kāi)通地鐵,,,1、項(xiàng)目研發(fā)的背景,2、目前市場(chǎng)現(xiàn)狀：,,,,,節(jié)能作為一項(xiàng)基本國(guó)策實(shí)施，先后頒布實(shí)施了許多節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求,市場(chǎng)上能夠提供適合地鐵站的高品質(zhì)、整體解決方案的公司幾乎沒(méi)有,一些節(jié)能產(chǎn)品企業(yè)能夠提供的都是相互獨(dú)立、性能單一的產(chǎn)品,地鐵站需要一種既能夠進(jìn)

3、行設(shè)備管理，又能夠測(cè)量節(jié)能量的節(jié)能控制產(chǎn)品,3、地鐵站設(shè)備節(jié)能分類(lèi),4、可行性,泰 豪 科 技 · 智 能 建 筑 本 部,5、泰豪的研發(fā)小組成員,,6、產(chǎn)品研發(fā)簡(jiǎn)介,,冷凍站模糊變頻控制系統(tǒng),空調(diào)風(fēng)柜節(jié)能控制系統(tǒng),照明穩(wěn)壓節(jié)能控制系統(tǒng),自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng),通用電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng),集 成,EBAS,Energy-saving buildings automatic control system,一 、項(xiàng)目介紹:,本項(xiàng)目研發(fā)一套

4、樓宇電氣節(jié)能控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)地鐵站內(nèi)部各主要用電設(shè)備的節(jié)能運(yùn)行管理。其特征為各個(gè)子系統(tǒng)均可以獨(dú)立測(cè)量節(jié)能率與節(jié)能量，為了與傳統(tǒng)BAS相區(qū)分，我們稱(chēng)之為“節(jié)能的樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)（Energy-saving buildings automatic control system）”，簡(jiǎn)稱(chēng)EBAS,本項(xiàng)目主要由五個(gè)子項(xiàng)組成，共同組成一套樓宇電氣節(jié)能控制系統(tǒng)：,,5、軟件與通訊系統(tǒng),1、空調(diào)風(fēng)柜節(jié)能控制系統(tǒng),2、照明穩(wěn)壓節(jié)能控制系統(tǒng),3、自

5、動(dòng)扶梯控制系統(tǒng),4、通用電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng),0、冷凍站模糊變頻控制系統(tǒng),,扶梯控制系統(tǒng),EBAS2010系統(tǒng)原理圖,EBAS2010系統(tǒng)的功能,C. 各電氣系統(tǒng)的分系統(tǒng)能耗、節(jié)能率與節(jié)能量的測(cè)量,D. 各地鐵站電氣系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)顯示與數(shù)據(jù)分析,A. 各地鐵站電氣設(shè)備的啟停控制與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè),B. 各地鐵站電氣設(shè)備按照優(yōu)化控制策略進(jìn)行節(jié)能運(yùn)行,E. 遠(yuǎn)程的可監(jiān)控的通訊系統(tǒng),EBAS2010系統(tǒng)的特點(diǎn),,二、研制方案,泰 豪 科 技 &#

6、183; 智 能 建 筑 本 部,1、總體概述,自主研發(fā),,,,,,,,,,,,空調(diào)末端風(fēng)柜系統(tǒng),通用電機(jī)控制,通訊與軟件,,,照明穩(wěn)壓系統(tǒng),扶梯控制技術(shù),EBAS系統(tǒng),,采購(gòu),,技術(shù)先進(jìn)、產(chǎn)品穩(wěn)定、可靠,,產(chǎn)品定型,2、產(chǎn)品研發(fā)思路,,一套用于實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行測(cè)試,,,,3.本產(chǎn)品研制依據(jù)的主要標(biāo)準(zhǔn)：,4.項(xiàng)目所依據(jù)的技術(shù)原理,形成地鐵設(shè)備的完整節(jié)能系統(tǒng),有基本的設(shè)備管理功能,比常規(guī)BA系統(tǒng)更加節(jié)能,,,,,1、研制內(nèi)容,三、主要研制內(nèi)

7、容及預(yù)期目標(biāo),2、 產(chǎn)品的生命周期,,,泰 豪 科 技 · 智 能 建 筑 本 部,達(dá)到國(guó)內(nèi)一流水平，國(guó)際先進(jìn)水平以相關(guān)的論文形式在國(guó)內(nèi)一級(jí)刊物發(fā)表申請(qǐng)專(zhuān)利至少5項(xiàng)以上（含軟件的著作權(quán)）申報(bào)上海市市級(jí)節(jié)能項(xiàng)目并獲得政府支持達(dá)到從整體節(jié)能到部分節(jié)能之間靈活轉(zhuǎn)變，開(kāi)拓節(jié)能市場(chǎng)研發(fā)一套市場(chǎng)上暫時(shí)還沒(méi)有的產(chǎn)品，立足于未來(lái)的節(jié)能市場(chǎng),3、 預(yù)期目標(biāo),四、產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo),主要技術(shù)指標(biāo)為：節(jié)能率。節(jié)能率的獲取需通過(guò)系統(tǒng)耗能數(shù)據(jù)的采

8、集，通過(guò)反復(fù)對(duì)比試驗(yàn)獲得,產(chǎn)品的目標(biāo)：達(dá)到系統(tǒng)整體節(jié)能率大于20％。,1、技術(shù)目標(biāo),,,泰 豪 科 技 · 智 能 建 筑 本 部,2、中央空調(diào)冷凍站整體節(jié)能控制系統(tǒng)（EBA）,,,泰 豪 科 技 · 智 能 建 筑 本 部,2.1、EBA系統(tǒng)原理,通過(guò)全面的參數(shù)采集，運(yùn)用現(xiàn)代模糊控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)冷凍水系統(tǒng)的模糊預(yù)期控制、冷卻水系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊優(yōu)化控制和主機(jī)系統(tǒng)的間接（或啟停）控制，實(shí)現(xiàn)空調(diào)冷媒流量跟隨負(fù)荷的變化而動(dòng)態(tài)

9、調(diào)節(jié)，確保整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)始終保持高效、協(xié)調(diào)地運(yùn)行，從而最大限度地降低空調(diào)系統(tǒng)能耗，實(shí)現(xiàn)主機(jī)房設(shè)備節(jié)能20%～40%。,2.2、主機(jī)系統(tǒng)的參數(shù),2.3、冷凍水系統(tǒng)的參數(shù),2.4、冷卻水系統(tǒng)的參數(shù),2.5、冷卻塔系統(tǒng)的參數(shù),,,泰 豪 科 技 · 智 能 建 筑 本 部,空調(diào)末端風(fēng)柜是中央空調(diào)系統(tǒng)用于處理室內(nèi)空氣的主要設(shè)備。通常在設(shè)計(jì)中，用戶(hù)風(fēng)機(jī)電機(jī)設(shè)計(jì)的容量比實(shí)際需要高出很多，存在“大馬拉小車(chē)”的現(xiàn)象，效率低下，造成電能的大量浪費(fèi)

10、。,輸送風(fēng)的能耗是輸送水能耗的3倍,3、空調(diào)末端風(fēng)柜節(jié)能控制系統(tǒng),優(yōu)先對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行 節(jié)能控制更有利,3.1、系統(tǒng)構(gòu)成,1）、智能控制器：空調(diào)末端風(fēng)柜節(jié)能控制產(chǎn)品的核心部件；2）、變頻調(diào)速器：調(diào)節(jié)控制頻率；3）、斷路器；4）、電抗器：消除由高次諧波電壓、電流所引起的電容器故障；5）、變頻/旁路切換開(kāi)關(guān)：用于切換變頻和工頻兩種狀態(tài)；6）、控制電路7）、人機(jī)接口（顯示屏）：在已研發(fā)中的EBA顯示平臺(tái)上完成，不另行設(shè)置。,你,可參

11、考的結(jié)構(gòu),,,3.2、技術(shù)參數(shù)：,,,控制策略,,3.3、空調(diào)末端風(fēng)柜節(jié)能系統(tǒng)控制過(guò)程：,回風(fēng)溫度的控制,若空調(diào)冷負(fù)荷↑ —— 回風(fēng)溫度↑—— 溫度檢測(cè)值 ＞ 溫度設(shè)定值 ——控制柜輸出風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率↑ —— 送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速↑ —— 送風(fēng)量↑ ——回風(fēng)溫度↓ —— 逐漸趨于設(shè)定值并穩(wěn)定。若空調(diào)冷負(fù)荷↓ —— 回風(fēng)溫度↓—— 溫度檢測(cè)值 ＜ 溫度設(shè)定值 ——控制柜輸出風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率↓ —— 送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速↓ —— 送風(fēng)量↓ ——回風(fēng)溫度↑ ——

12、逐漸趨于設(shè)定值并穩(wěn)定。,1）制冷運(yùn)行,若空調(diào)熱負(fù)荷↑ —— 回風(fēng)溫度↓—— 溫度檢測(cè)值 ＜ 溫度設(shè)定值 ——控制柜輸出風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率↑ —— 送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速↑ —— 送風(fēng)量↑ ——回風(fēng)溫度↑ —— 逐漸趨于設(shè)定值并穩(wěn)定。若空調(diào)熱負(fù)荷↓ —— 回風(fēng)溫度↑—— 溫度檢測(cè)值 ＞ 溫度設(shè)定值 ——控制柜輸出風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率↓ —— 送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速↓ —— 送風(fēng)量↓ ——回風(fēng)溫度↓ —— 逐漸趨于設(shè)定值并穩(wěn)定。,2）供熱運(yùn)行,環(huán)境濕度或末端排濕量↓——

13、回風(fēng)濕度↓—— 濕度檢測(cè)值 ＜ 設(shè)定值 —— 控制柜輸出閥位控制信號(hào)↑ —— 加濕閥開(kāi)度↑ —— 加濕蒸汽流量↑——回風(fēng)濕度↑—— 逐漸趨于設(shè)定值并穩(wěn)定。環(huán)境濕度或末端排濕量↑—— 回風(fēng)濕度↑—— 濕度檢測(cè)值 ＞ 設(shè)定值 —— 控制柜輸出閥位控制信號(hào)↓ —— 加濕閥開(kāi)度↓ —— 加濕蒸汽流量↓——回風(fēng)濕度↓ —— 逐漸趨于設(shè)定值并穩(wěn)定。,3）回風(fēng)濕度的控制,4、通用電機(jī)控制系統(tǒng),,在地鐵站內(nèi)還有一些電機(jī)設(shè)備應(yīng)用于通風(fēng)、給水、排水、

14、輸送等場(chǎng)合，需要一種通用的電機(jī)節(jié)能設(shè)備，通常它們占地鐵站的耗電量比例較小，容易被運(yùn)行的管理者所忽略，但是長(zhǎng)累月的運(yùn)行依然耗費(fèi)了可觀的能源，針對(duì)這一目標(biāo)設(shè)備，我們準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)通用電機(jī)控制系統(tǒng)。,1）、可編程控制器：完成系統(tǒng)邏輯控制以及與上位機(jī)通訊的功能，控制電動(dòng)機(jī)的正反、轉(zhuǎn)、調(diào)速等控制信號(hào)進(jìn)入PLC，PLC經(jīng)過(guò)處理后，向變頻器發(fā)出起停、調(diào)速等信號(hào)，使電動(dòng)機(jī)工作，是系統(tǒng)的核心；2）、變頻器：為電機(jī)提供可變頻的電源，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速；3）、

15、上位機(jī)系統(tǒng)：編寫(xiě)程序、操作和顯示界面。,4.1、系統(tǒng)構(gòu)成,傳感器通過(guò)采集點(diǎn)電機(jī)的壓力、水流量、液位、溫度、濃度和原水閥位信號(hào)等，經(jīng)模擬量輸入模塊輸入PLC，PLC根據(jù)給定的設(shè)定值與實(shí)際檢測(cè)值進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出控制信號(hào)經(jīng)模擬量輸出模塊至變頻器，調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的供電電壓和頻率。 n=60f（1－s）/p 對(duì)于成品電機(jī)，其磁極對(duì)數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比，因此改變

16、輸入電源的頻率就可以改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到異步電機(jī)調(diào)速的目的。,,4.2、控制原理：,使用PLC模擬量輸出模塊控制變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行1）、模擬量控制模塊的使用：在硬件接線(xiàn)的基礎(chǔ)上，模擬量輸入輸出模塊輸出電壓信號(hào),將此信號(hào)接入可控制變頻器的頻率運(yùn)行； 2）、模擬量模塊與變頻器的連接；3）、變頻器參數(shù)設(shè)置；4）、使用PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)速度閉環(huán)運(yùn)行，通過(guò)速度采集和PID算法進(jìn)行控制。,4.3、控制策略,5.1、照明穩(wěn)壓節(jié)能控

17、制系統(tǒng)的構(gòu)成,5、照明穩(wěn)壓節(jié)能控制系統(tǒng),電力供電系統(tǒng)中，為了避免送電過(guò)程中的線(xiàn)路損耗及用電高峰時(shí)造成的末端電壓過(guò)低，往往都是以較高的電壓傳輸，特別是午夜后用電低谷時(shí)，電網(wǎng)電壓更高；而上述高電壓只會(huì)帶來(lái)燈具的加速損壞及更高的電費(fèi)支出。,,,照明穩(wěn)壓節(jié)能產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),照明穩(wěn)壓節(jié)能產(chǎn)品控制面板圖,在照明強(qiáng)電回路中安裝聯(lián)網(wǎng)型的照明穩(wěn)壓節(jié)能裝置即可，系統(tǒng)可以采集數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)的耗電量與節(jié)能量。據(jù)統(tǒng)計(jì)其節(jié)能率在10％－15％左

18、右。,1) 智能穩(wěn)定電壓節(jié)電：根據(jù)供電的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓器抽頭式控制輸出電壓，從而達(dá)到節(jié)能目標(biāo),2) 根據(jù)時(shí)間進(jìn)行輸出電壓的控制，比如說(shuō)休息時(shí)間調(diào)低照度等,3) 采用可控硅技術(shù)快速切換抽頭，保證與照明設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定，與照明設(shè)備相連的電腦設(shè)備的不間斷運(yùn)行,4) 三相獨(dú)立調(diào)節(jié)，即使三相不平衡，也可以對(duì)每一相進(jìn)行調(diào)節(jié),5) 自動(dòng)感應(yīng)市電電壓，具有智能升降壓、額定電壓?jiǎn)?dòng)以及依據(jù)照度控制等功能,5.2、照明穩(wěn)壓節(jié)電技術(shù),5.3、

19、照明穩(wěn)壓節(jié)能系統(tǒng)的參數(shù)指標(biāo),,5.4、照明穩(wěn)壓節(jié)能系統(tǒng)的主要功能,6、自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng),6.1、自動(dòng)扶梯控制技術(shù),大多數(shù)扶梯在客流量大的時(shí)候，工作于額定的運(yùn)行狀態(tài)；在沒(méi)有乘客時(shí)仍以額定速度運(yùn)行，具有耗能大、機(jī)械磨損嚴(yán)重、使用壽命低等缺點(diǎn)；,自動(dòng)扶梯廣泛應(yīng)用于地鐵站，由于長(zhǎng)期不間斷運(yùn)行，耗費(fèi)大量能源。,采用plc與變頻控制相結(jié)合的節(jié)能控制系統(tǒng)。,無(wú)人乘梯時(shí)，扶梯自動(dòng)平穩(wěn)過(guò)渡到節(jié)能運(yùn)行，以1/5額定速度運(yùn)行；,有人乘梯時(shí)，扶梯立即自動(dòng)平

20、穩(wěn)過(guò)渡到額定速度運(yùn)行；,由于節(jié)能運(yùn)行時(shí)速度很低，機(jī)械部分的磨損大大降低，相對(duì)延長(zhǎng)了扶梯的使用壽命；,變頻技術(shù)的采用大大降低了扶梯啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。,6.2、自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)特點(diǎn),6.2、自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)組成,plc是控制系統(tǒng)的核心，plc根據(jù)輸入的光電信號(hào)是否有效確定高速運(yùn)行指令的輸出；變頻器根據(jù)plc的高速運(yùn)行指令控制扶梯的運(yùn)行速度，完成扶梯的快慢及快慢停循環(huán)運(yùn)行。,該系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：電源、plc、變頻器等。,6.2、自

21、動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)原理,自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)將給直升電梯帶來(lái)35％左右的節(jié)能率，而聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)通訊可以讓我們通過(guò)軟件界面了解每一臺(tái)電梯運(yùn)行的狀態(tài)以及當(dāng)前的耗電量與節(jié)能量。,,,,,,,,,,,,,,,實(shí)時(shí)顯示各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)備動(dòng)態(tài)工作流程、當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，相關(guān)監(jiān)測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)、以及數(shù)據(jù)分析結(jié)果等；并能對(duì)所有電氣設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作,數(shù)據(jù)采集功能,數(shù)據(jù)分析功能,界面顯示功能,收集電氣設(shè)備的起停、故障、狀態(tài)、傳感器的數(shù)據(jù)、當(dāng)前設(shè)備的功率，頻率等參數(shù),對(duì)采集

22、數(shù)據(jù)加工分析，制作設(shè)備累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、功率變化規(guī)律、節(jié)能量、能耗費(fèi)用、頻率、溫度、壓力、用電量等變化曲線(xiàn),7、軟件與通訊系統(tǒng),EBAS2010系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一定的通訊接口，將所有節(jié)能設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行連接。監(jiān)測(cè)到了包括中央空調(diào)系統(tǒng)、空調(diào)末端、通用電機(jī)、電梯以及照明節(jié)電的運(yùn)行參數(shù)。同時(shí)對(duì)參數(shù)的設(shè)定、修改都非常方便，機(jī)房的普通操作人員都可以操作。,豐富的數(shù)據(jù)分析、能耗曲線(xiàn)數(shù)據(jù)顯示，可以幫助業(yè)主對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析。,,每一個(gè)子項(xiàng)有自己的節(jié)能率各個(gè)

23、子項(xiàng)進(jìn)行通訊遠(yuǎn)程控制給出一個(gè)系統(tǒng)整 體的節(jié)能率評(píng)估計(jì)算結(jié)果的信度和效度,關(guān)鍵點(diǎn),,各個(gè)子項(xiàng)均相互獨(dú)立設(shè)備沒(méi)有通訊接口節(jié)能系統(tǒng)之間的相互干擾構(gòu)建簡(jiǎn)單實(shí)用的通訊網(wǎng)絡(luò),難點(diǎn),,1、技術(shù)關(guān)鍵和難點(diǎn),五、技術(shù)關(guān)鍵或難點(diǎn),2、創(chuàng)新點(diǎn),,系統(tǒng)的組合靈活，根據(jù)具體的項(xiàng)目選擇不同的子項(xiàng),,每一種電氣設(shè)備均有自己的節(jié)能率可供測(cè)量與顯示、并計(jì)算實(shí)時(shí)系統(tǒng)能耗,,市場(chǎng)上最新型的節(jié)能集成產(chǎn)品、填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,,創(chuàng)新一,創(chuàng)新二,創(chuàng)新三,,1）、成立項(xiàng)目組，

24、明確項(xiàng)目總體目標(biāo)，實(shí)施計(jì)劃2）、確定項(xiàng)目組人員構(gòu)成，溝通方式，協(xié)調(diào)機(jī)制3）、制定詳細(xì)的實(shí)施方案，派生計(jì)劃4）、辦公場(chǎng)地，制作場(chǎng)地5）、軟件的初步編制，硬件的選型，測(cè)試6）、樣機(jī)的制作，模擬工況的試驗(yàn)（P）7）、數(shù)據(jù)的采集，處理，分析（D）8）、模型的修正（C），修正后的試驗(yàn)（A）9）、反復(fù)的PDCA循環(huán)10）、定型樣機(jī)，投產(chǎn),泰 豪 科 技 · 智 能 建 筑 本 部,六、實(shí)施計(jì)劃,1、主要的工作包括：,合作

25、計(jì)劃：,上海信業(yè)公司與申通集團(tuán)技術(shù)部門(mén)聯(lián)合成立產(chǎn)品研發(fā)小組，雙方平攤投入研發(fā)費(fèi)用（共計(jì)400萬(wàn)元）。研發(fā)周期兩年，第一年完成樣機(jī)制作、測(cè)試等工作，第二年完成示范項(xiàng)目實(shí)施，兩年后推出成熟產(chǎn)品。上海信業(yè)公司已經(jīng)做了大量前期工作，研發(fā)小組成員已經(jīng)完成項(xiàng)目調(diào)研，一旦實(shí)施即可投入工作。產(chǎn)品研發(fā)成功后雙方平分知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并成立合資公司在上海地鐵和其他城市地鐵推廣使用。若申通集團(tuán)需要完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)，也可以委托我方代為開(kāi)發(fā)。,節(jié)約創(chuàng)造價(jià)值合作共創(chuàng)