智慧化能源管理系統

表 4-15 智慧化能源管理系統

IBT 技術名稱：智慧化能源管理系統

智慧建築指標歸屬：節能管理指標(2011) 智慧建築指標歸屬：智慧創新指標(2016)

適用建築類型：各類型建築物

一、技術原理說明：

建築結合資通訊科技的智慧化發展，形成智慧型建築，可提升建物的使用 年限、居住舒適度及降低能耗支出，增加能源的使用效率等，成為當代重要的 建築理念與必然趨勢。而其中能源管理的相關議題，更是受到目前建築產業、

能耗管理業者及建築物使用者所關注的重點項目。

在能源逐漸缺乏的現代，發展零能源大樓 (Zero Energy Building,ZEB)和 低能源大樓 (Low Energy Building, LEB)已經形成未來發展之趨勢，如何經由 有效之系統監控與管理而減少消耗能源。因此，建築的能源效率發展是當代重 要的建築理念與必然之趨勢，無論其動機來自於建築物在節能、節費、提升亦 或是基於抑制氣候變遷，結合資通訊技術應用於能源管理，所形成之智慧化能 源管理系統，成為智慧建築節能管理的關鍵要素。

二、技術對策與注意事項：

智慧建築所採取的智慧化能源管理系統，係指為使建築物具備能源監視

（可視化）、控制與管理之智慧化功能，在符合一定條件（如：環境舒適度、設 備故障率等）下達到節能之目的。

本技術基於建築物能源效率需求，研發提升能源效率之資通訊技術，整合 能源設備佈建、能源的量測、資訊傳遞、系統配置、平台環境的開發，以及相 關最佳化演算法的研發，提出建議決策進而控制管理，發揮智慧綠建築內能源 資通訊系統的綜效。

圖 4-47 智慧建築能源管理系統架構

（資料來源：資策會智通所）

（一）智慧建築能源管理系統模組

提供多元化通訊技術與整合多樣化設備模組，打造一套從自動化到智慧化 管理的現地端管理系統，透過遠端監測與控制功能，協助落實現場環境品質與 設備最適化運轉的管理，以達到節能與節人雙重經濟效益。

表 4-16 智慧化能源管理系統人機界面示意

（資料來源：資策會智通所）

1. 即時能耗監控

即時能耗資料獲取系統，透過各種計量裝置、資料獲取器和資料獲取軟體，

以收集各種能耗資料，並將資料保存到能源管理系統的能耗資料庫中，提供各 級管理人員瀏覽或利用能源計量資訊進行用電分析。

2. 能耗資料統計分析

能耗資料統計與分析功能提供各分類分項能耗資料的逐時、逐日、逐月、

逐年的統計圖表和文本報表，以及各類相關能耗指標的圖表，以利各級管理人 員進行比對與分析能源使用情況，調整能源分配策略，達到節能減碳之目的。

圖 4-48 能耗資料統計分析與報表管理

（資料來源：資策會智通所）

3. 需量管理

由於整體建築物內部使用者的用電狀況不一，建築能源管理系統可根據各 用戶狀況，通過組態的方式確定整體能源使用情況，做出能源使用計畫。需量 控制系統可制訂需量合約電價、大樓用電設備之自動化負載/卸載等用電規劃、

根據用電設備負荷量自動卸載或負載。透過此系統功能建立能源使用計畫，提 高能源使用效益，確保系統需量不超過契約容量，以免受罰或停電。

進而提供如：支援同步／滑動／自迴歸分析法三種需量測模式，提升需量 預測精確度每日主動寄送需量統計報表；採用雲端架構，支援多場域同步與行 動管理：智慧分析訂定最適化契約容量；此外，並提供多元化統計分析圖表，

協助落實能源管理查核。

需量管理服務的節費效益與設備控制的成本公式如下，其中需注意節費效 益與各國電力計費有關，設備控制成本設備類型有關，以及營運損失與行業有 關：

圖 4-49 需量管理節費效益與成本公式

（資料來源：資策會智通所）

4. 能源基線與量測系統

對於不同種類建築物的能源使用情況，必須建立能源標準與量測系統，以 便進行比較，使建立完整且全國性之資料庫，以利電力公司、建築業者及相關 節能廠商作為日後推行相關產品與服務之參考依據。軟體的基本功能提供用電 分析、能耗排名、能耗比較、偏差分析等能耗分析功能，並可遠端匯出即時查 詢資料。能耗統計報表則最少可提供空調用電、動力用電、照明用電、水耗量、

燃氣量等能耗項目，藉由用電資訊記錄變化顯示，提醒用戶節約用電。進階功 能則是透過耗能預測和即時需量控制回饋。

能源基線的建立，經由校驗後之能源管理系統設備量測能源系統之耗能，

擷取影響能源系統之數據，為正確評估能源設備/系統節能成效量測驗證標準，

其量測方法遵循國際能效量測與驗證協議 (International Performance Measurement and Verification Protocol, IPMVP)量測驗證觀念，假設該能源 系統其耗能 P 受下列自變數之影響：產量 R、照度、環境條件（如環境溫度、

濕度、壓力、潔淨度…）、公用「能源」條件（如熱水進水溫度、冰水進水溫度、

空壓壓力…）…等，其可寫成以下函數關係，將數據代入迴歸後可計算出性能 基準線各項係數，求得通用性能基準線方程式。

P=f（R, 照度，環境條件，公用「能源」條件…）

此外，為將改善前及改善後之耗能設備調整至相同之運轉耗能參數狀況下，

方能進行節能量之計算。要注意的是，經節能改善後，因原有設備移除則無法 量測耗能量，因此必須透過對舊設備/系統之關鍵耗能參數（部分或所有）進行 長期量測，再經由迴歸分析以建立其性能基準線方程式，基準線方程式可視為 能源設備/系統之性能曲線。待改善後再量測能源設備/系統之相關參數數據收 集，而後將其代入基準線方程式，可推算出改善前原舊能源設備/系統之耗能，

最後比較該改善前後之耗能差異，可分析計算出在相同之關鍵耗能參數情形下，

改善後之能源設備/系統進的實際節能績效，方程式如下：

節能量（報告的任何期間）=（基準期耗能量 +/-調整量）-改善報告期耗 能量

5. 最佳需量設定

需量係指特定時間內的有效電力累積平均值，以台電而言是 15 分鐘為一 個計算週期，一天會有 96 個需量週期，一個月會有 2,880 個週期，電費帳單 中最大需量就是取其中最高耗電量，做為基本電費與超約罰款的計價基礎。

因此，需要蒐集電錶的資料，進而分析電錶之電壓、電流資料。電錶之最 大、最小、平均電壓或電流之資料或異常表現會以表格方式呈現於畫面中。可 依選定能源項目進行用電分析或依設備群組進行用電分析。

使用者自行輸入十二個月的實際電量(或以資料表讀入)，經計算得出最佳 需量資訊，也可以儲存最佳容量計算結果，亦可透過圖表顯示原始契約容量和 基本電費、最佳契約容量之基本電費與計算出來的節省效果資訊。

圖 4-50 需量設定界面示意

（資料來源：資策會智通所）

6. 即時能源排程管理

在一定時間區間內，經過運算得知耗能預測後，配合 I/O 開關設定優先順 序，提供單次、每日、每周多次開關等設定，進行最適的及時切換調配或預約 排程：並提供一組 NO/NC 控制乾接點，可支援遠端/排程/事件控制功能。

7. 室內空氣品質監測

因應國內室內空氣品質管理法需求與趨勢，如何透過定檢→巡檢→連續監 測的智慧化診斷管理情境來確保室內環境的健康舒適，進而管理耗能冷凍空調、

排風系統等設備的最適化排程運作。

室內空氣品質監測方案結合 ICT （資通訊技術）與 IoT（物聯網應用）， 感測內容包含室內溫濕度、一氧化碳、二氧化碳的濃度偵測，營造智慧化環境 品質監控方案。

採用 ZigBee 無線通訊架構，搭配圖型化界面即時監測，建置於雲端平台 支援多場域與樓層監測管理。提供歷史趨勢統計圖表與異常事件告警與紀錄，

以及與空調換氣設備界接的智慧連動功能。

8. 異常事件管理

偵測異常事件時，即時啟動告警系統進行提醒。紀錄異常發生異常情形，

並且透過系統引擎分析異常特徵因素，發現異常原因進行系統自動重置功能，

提供給管理人員作為預防異常事件發生之參考。

9. 告警系統

若發生異常情況，即時發出告警通知。並能針對所有監控事件設定告警方 式供管理者依任務需求編輯告警內容，包含網頁醒目異常文字或圖像的通知提 醒、語音聲響提示、簡訊、即時訊息，以及電子郵件等方式提醒。

（二）智慧建築能源管理系統平台應用 1. 企業能源精算師系統

能源監控系統於智慧建築的應用，係利用大樓現有資訊網路系統，將建築物或 建築群內的變配電裝置、照明、電梯、空調、供熱、給排水、能源使用狀況及 節能管理實行集中監視、管理和分散控制，系統功能包含如下：

1. Web-Based 系統架構，可透過網路瀏覽器進行遠端管理，並雲端/現地 可調式自動化設備監控系統等設備監控。

2. 集團績效式管理，包含模組型自動化系統、集團式雲端管理等功能。

3. 搭配多功能通訊閘道器，支援常用通信協定與介面如 Modbus、ZigBee、

RS485，提供 API 存取。

4. 高彈性編輯介面，可依據企業組織型態與實際圖面資訊編輯，開放自訂 圖編輯功能，提供最適化場域圖控情境設置。

5. 提供需量卸載/遠端控制/排程控制/智慧感知連動控制，共四種最適化 管理方式；此外，並包含契約容量最佳化、充分運用尖離峰節費等最適電價的 管理方式。

5. 具備五種需量卸載控制模式(直接/優先/循環/責任週期/混合式)。

5. 具備五種需量卸載控制模式(直接/優先/循環/責任週期/混合式)。