機場能源站智慧管控技術研究
摘要：隨著“碳達峰”和“碳中和”等目標的提出，機場的供能方式不再僅僅依靠傳統火電廠單一供給，而是逐步向著“可持續、綠色和智慧”的方向發展，減少能源消耗和環境污染已經成為建設綠色機場的基本要求。目基于此，對機場能源站智慧管控進行研究，以供參考。
關鍵詞：機場；能源站；智慧管控技術
引言
能源站智慧管控系統被國際能源界譽為30～50年后人類社會能源供應最可能的承載方式，已成為國際社會能源領域關注的熱點。構建綜合能源系統目的在于提升能源利用效率，實現能源可持續供應，提高社會能源的經濟性、安全性和靈活性。目前，綜合能源系統的控制和運行方式都比較單一，能耗數據不能影響產能工藝運行，不能實現預防性運維，即不能使源-網-荷-儲數據在控制系統中實現閉環，這對于綜合能源系統運行的經濟性有重大的危害甚至無法實現經濟性評價，不進行經濟性評價的綜合能源系統幾乎沒有存在的意義。
1設計理念
智慧能源管控系統可在航站區、飛行區、工作區、貨運區全區域的供能/用能相關子系統的統籌運行和管理，各就地供能/用能子系統既能各自獨立行使職能，同時又能通過遠程網絡向能源管控中心實時傳送數據，接受能源管控中心的指揮。智慧能源管控系統管控的能源介質包括冷、熱、水、電、燃氣。根據機場能源系統建設及相應的監控系統設置，對冷、熱、水、電、燃氣5種能源介質的監控權限及優化重點設計定位：冷/熱：冷熱能源是機場能源消耗的重點，并且采用多能互補，運行復雜，存在較大優化空間，采用基于智慧能源管控平臺進行冷熱源及輸配、末端系統的能耗建模，進行負荷預測，進而實現冷熱源的優化調度與參數優化控制。水：對全場涉及的凈水、中水、雨水、污水進行集中監控，進而對全場水平衡進行分析與監測。電力：采集電力數據進行監測，用于耗能設備建模。燃氣：進行能耗數據采集、用能核算分析、相關設備運行狀態監視，進而對全場燃氣管網安全平衡進行在線監測。
2機場航站樓空調系統冷負荷預測
機場航站樓是典型的大型公共建筑，在航空交通方面有很重要的作用。同時，由于航站樓具有用能密度大、運行時間長等特點，導致其能源消耗嚴重，在機場總能耗中航站樓能耗的占比達40%。而航站樓中央空調系統的能耗在航站樓總能耗中的比重達60%以上，因此對航站樓空調系統進行節能優化研究具有非常重要的現實意義。而航站樓建筑的冷負荷需求預測是制定相關節能優化策略的關鍵。因此，本文針對機場航站樓空調系統的節能優化，以西安咸陽機場為例，提出一種冷負荷分區預測方法。
3機場能源站多熱源供暖系統
機場供暖種類多，各種熱源之間的關系具有一定的耦合性。本文通過將優化調度問題描述為數學函數尋優過程，建立多目標優化調度函數對多熱源供暖系統進行優化調度，并采用智能搜索算法制定多熱源供暖系統優化調度策略，提出基于改進多目標煙花優化算法進行尋優求解，將灰熵并行關聯分析方法引入多目標煙花算法中，以不同的優化目標為優先級求解得到運行調度策略，以到達機場能源站管理的運行電費和熱源費用最低的目地，高效利用機場區域內三種供暖系統。
4機場能源站冷站優化擴散問題
擴散優化問題是在整個系統運轉中，若系統中的設備的運行參數產生變化，那么與其相鄰的設備中的運行參數同樣會產生變化，因此應該通過全面的考慮各個設備間的耦合運行參數值來選擇最合適的冷卻水系統運行參數，并且確保各個設備運行功耗之和最小。
5智慧管控設計內容
總體架構機場智慧能源管控系統總體實施架構從下向上依次是感知層、網絡層、數據層、應用層、展示層，并有安全保障體系和運維保障體系保證平臺的正常運行
5.1感知層
通過傳感器、智能儀表、采集終端等數據采集手段，實現將供電、供水、供熱、供冷、供氣、綜合管廊、氣象、航班的信息和數據統一接入到大數據采集平臺，為智慧管控系統提供基礎數據支撐。
5.2網絡層
該層由基于現有各個區域數據采集網絡、主站監控網絡組成。滿足智慧能源存量和增量業務信息量的需求；基于時鐘同步網和通信網，保證智慧能源管控系統網絡安全可靠、方便運維。
5.3數據層
將采集到的各供能及用能子系統數據進行處理，實現數據的歸類、歸集和關聯性分析；并按照業務要求利用數據挖掘、機器學習、聚類分析等技術對數據進一步分析和利用。
5.4應用層
實現智慧能源的能源監控與分析、智慧能源優化調控、智慧能源運營管理3部分內容，從3個層次提升整個智慧能源的運行效率。
5.5展示層
該層由監控大屏、PC計算機、手機等接入設備和綜合應用門戶、移動應用門戶組成。
6能源站智慧管控技術
6.1能源數據采集交互
通過信息分組采集、有線或無線網絡方式的信息采集，實現對子系統數據采集以及對采集主備通道的軟切換。同時向智慧機場業務平臺、機場辦公網、機場信息發布系統等發布數據。
6.2能源數據可視化展示
能源數據可視化展示為不同群體提供相應的全景、綜合的人機展示。通過采集指標數據、運行數據、地理信息數據及航班氣象數據等，實現機場能源管控系統的一體化監視和運維
6.3航站樓旅客舒適度分析
獲取航站樓各區域空氣質量參數：溫度、濕度、空氣流速、CO2含量、污染氣體含量等，結合航班信息、旅客流量統計分析數據等，動態分析航站樓旅客舒適度，自動智能得到適宜的航站樓環境參；數體系，為能源系統優化調度提供參考依據
6.4能源設備性能分析
對供冷系統，如：制冷機組、供熱系統，如：鍋爐、輸配系統，如：水泵、末端空調機組、新風機組設備性能進行在線監測，實時分析制冷機組COP、鍋爐效率、冷量輸配系數、末端空調機組能效、新風機組能效等指標，以便及時發現設備性能及系統能效的變化。
6.5計量儀表故障診斷
對儀表進行在線監視，當儀表發生故障，通信中斷、越量程上下限，時進行報警，同時對已經故障的儀表進行告警，提示及時更換。
6.6能源運營管理
機場能源管理需向互聯網+的綜合能源服務轉變，機場智慧能源管控系統除基礎信息管理、實績和計劃管理、專業管理報表子系統、能源平衡表等傳統功能之外，還實現運行和決策支持、大數據分析、能源服務互動等業務，為持續節能減排增效提供數據依據和方向。能量運營管理模塊支撐機場能源管理綜合評價體系，從能源管理的整個業務體系出發，結合各單位能源耗用的成本情況、能源指標計劃的執行情況、能耗指標的完成情況、能耗設備的管理情況，對各單位的能源管理成績和效果進行系統性的總體評價，推動機場整體能源管理水平的提升，最終實現節能減排的總體目標。
結束語
隨著社會經濟的高速發展，能源消耗問題日益嚴峻。國家發展改革委國家能源局印發的《能源發展“十三五”規劃》中重點規劃部署七大任務，分別是高效智能，著力優化能源系統；節約低碳，推動能源消費革命；多元發展，推動能源供給革命；創新驅動，推動能源技術革命；公平效能，推動能源體制革命；互利共贏，加強能源國際合作；惠民利民，實現能源共享發展。
參考文獻
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