机场能源站智慧管控技术研究　

摘要：随着“碳达峰”和“碳中和”等目标的提出，机场的供能方式不再仅仅依靠传统火电厂单一供给，而是逐步向着“可持续、绿色和智慧”的方向发展，减少能源消耗和环境污染已经成为建设绿色机场的基本要求。目基于此，对机场能源站智慧管控进行研究，以供参考。

关键词：机场；能源站；智慧管控技术

引言

能源站智慧管控系统被国际能源界誉为30～50年后人类社会能源供应最可能的承载方式，已成为国际社会能源领域关注的热点。构建综合能源系统目的在于提升能源利用效率，实现能源可持续供应，提高社会能源的经济性、安全性和灵活性。目前，综合能源系统的控制和运行方式都比较单一，能耗数据不能影响产能工艺运行，不能实现预防性运维，即不能使源-网-荷-储数据在控制系统中实现闭环，这对于综合能源系统运行的经济性有重大的危害甚至无法实现经济性评价，不进行经济性评价的综合能源系统几乎没有存在的意义。

1设计理念

智慧能源管控系统可在航站区、飞行区、工作区、货运区全区域的供能/用能相关子系统的统筹运行和管理，各就地供能/用能子系统既能各自独立行使职能，同时又能通过远程网络向能源管控中心实时传送数据，接受能源管控中心的指挥。智慧能源管控系统管控的能源介质包括冷、热、水、电、燃气。根据机场能源系统建设及相应的监控系统设置，对冷、热、水、电、燃气5种能源介质的监控权限及优化重点设计定位：冷/热：冷热能源是机场能源消耗的重点，并且采用多能互补，运行复杂，存在较大优化空间，采用基于智慧能源管控平台进行冷热源及输配、末端系统的能耗建模，进行负荷预测，进而实现冷热源的优化调度与参数优化控制。水：对全场涉及的净水、中水、雨水、污水进行集中监控，进而对全场水平衡进行分析与监测。电力：采集电力数据进行监测，用于耗能设备建模。燃气：进行能耗数据采集、用能核算分析、相关设备运行状态监视，进而对全场燃气管网安全平衡进行在线监测。

2机场航站楼空调系统冷负荷预测

机场航站楼是典型的大型公共建筑，在航空交通方面有很重要的作用。同时，由于航站楼具有用能密度大、运行时间长等特点，导致其能源消耗严重，在机场总能耗中航站楼能耗的占比达40%。而航站楼中央空调系统的能耗在航站楼总能耗中的比重达60%以上，因此对航站楼空调系统进行节能优化研究具有非常重要的现实意义。而航站楼建筑的冷负荷需求预测是制定相关节能优化策略的关键。因此，本文针对机场航站楼空调系统的节能优化，以西安咸阳机场为例，提出一种冷负荷分区预测方法。

3机场能源站多热源供暖系统

机场供暖种类多，各种热源之间的关系具有一定的耦合性。本文通过将优化调度问题描述为数学函数寻优过程，建立多目标优化调度函数对多热源供暖系统进行优化调度，并采用智能搜索算法制定多热源供暖系统优化调度策略，提出基于改进多目标烟花优化算法进行寻优求解，将灰熵并行关联分析方法引入多目标烟花算法中，以不同的优化目标为优先级求解得到运行调度策略，以到达机场能源站管理的运行电费和热源费用最低的目地，高效利用机场区域内三种供暖系统。

4机场能源站冷站优化扩散问题

扩散优化问题是在整个系统运转中，若系统中的设备的运行参数产生变化，那么与其相邻的设备中的运行参数同样会产生变化，因此应该通过全面的考虑各个设备间的耦合运行参数值来选择最合适的冷却水系统运行参数，并且确保各个设备运行功耗之和最小。

5智慧管控设计内容

总体架构机场智慧能源管控系统总体实施架构从下向上依次是感知层、网络层、数据层、应用层、展示层，并有安全保障体系和运维保障体系保证平台的正常运行

5.1感知层

通过传感器、智能仪表、采集终端等数据采集手段，实现将供电、供水、供热、供冷、供气、综合管廊、气象、航班的信息和数据统一接入到大数据采集平台，为智慧管控系统提供基础数据支撑。

5.2网络层

该层由基于现有各个区域数据采集网络、主站监控网络组成。满足智慧能源存量和增量业务信息量的需求；基于时钟同步网和通信网，保证智慧能源管控系统网络安全可靠、方便运维。

5.3数据层

将采集到的各供能及用能子系统数据进行处理，实现数据的归类、归集和关联性分析；并按照业务要求利用数据挖掘、机器学习、聚类分析等技术对数据进一步分析和利用。

5.4应用层

实现智慧能源的能源监控与分析、智慧能源优化调控、智慧能源运营管理3部分内容，从3个层次提升整个智慧能源的运行效率。

5.5展示层

该层由监控大屏、PC计算机、手机等接入设备和综合应用门户、移动应用门户组成。

6能源站智慧管控技术

6.1能源数据采集交互

通过信息分组采集、有线或无线网络方式的信息采集，实现对子系统数据采集以及对采集主备通道的软切换。同时向智慧机场业务平台、机场办公网、机场信息发布系统等发布数据。

6.2能源数据可视化展示

能源数据可视化展示为不同群体提供相应的全景、综合的人机展示。通过采集指标数据、运行数据、地理信息数据及航班气象数据等，实现机场能源管控系统的一体化监视和运维

6.3航站楼旅客舒适度分析

获取航站楼各区域空气质量参数：温度、湿度、空气流速、CO2含量、污染气体含量等，结合航班信息、旅客流量统计分析数据等，动态分析航站楼旅客舒适度，自动智能得到适宜的航站楼环境参；数体系，为能源系统优化调度提供参考依据

6.4能源设备性能分析

对供冷系统，如：制冷机组、供热系统，如：锅炉、输配系统，如：水泵、末端空调机组、新风机组设备性能进行在线监测，实时分析制冷机组COP、锅炉效率、冷量输配系数、末端空调机组能效、新风机组能效等指标，以便及时发现设备性能及系统能效的变化。

6.5计量仪表故障诊断

对仪表进行在线监视，当仪表发生故障，通信中断、越量程上下限，时进行报警，同时对已经故障的仪表进行告警，提示及时更换。

6.6能源运营管理

机场能源管理需向互联网+的综合能源服务转变，机场智慧能源管控系统除基础信息管理、实绩和计划管理、专业管理报表子系统、能源平衡表等传统功能之外，还实现运行和决策支持、大数据分析、能源服务互动等业务，为持续节能减排增效提供数据依据和方向。能量运营管理模块支撑机场能源管理综合评价体系，从能源管理的整个业务体系出发，结合各单位能源耗用的成本情况、能源指标计划的执行情况、能耗指标的完成情况、能耗设备的管理情况，对各单位的能源管理成绩和效果进行系统性的总体评价，推动机场整体能源管理水平的提升，最终实现节能减排的总体目标。

结束语

随着社会经济的高速发展，能源消耗问题日益严峻。国家发展改革委国家能源局印发的《能源发展“十三五”规划》中重点规划部署七大任务，分别是高效智能，着力优化能源系统；节约低碳，推动能源消费革命；多元发展，推动能源供给革命；创新驱动，推动能源技术革命；公平效能，推动能源体制革命；互利共赢，加强能源国际合作；惠民利民，实现能源共享发展。

参考文献

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