高能耗工業(yè)企業(yè)智能用電及能效管理系統(tǒng)解決方案
0 概述
建設(shè)智能用電及能效管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對工礦企業(yè)用電及能源消耗狀況的全面監(jiān)測、分析和評估,通過對能源消耗過程信息化、可視化管理,優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)工藝用能過程,科學(xué)、合理地制定企業(yè)能耗考核標(biāo)準(zhǔn)和考核體系,有效提升企業(yè)能源效率管理水平。
中國經(jīng)濟(jì)在持續(xù)高速增長的同時也伴隨著能源緊張和環(huán)境惡化的巨大壓力,而面對這一挑戰(zhàn)的最有效、經(jīng)濟(jì)的辦法是在高能耗企業(yè)建設(shè)能耗監(jiān)測、管理、控制系統(tǒng),通過技術(shù)創(chuàng)新提高能源使用效率,幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效、清潔生產(chǎn)的目標(biāo)。
據(jù)國外統(tǒng)計(jì)資料:工業(yè)企業(yè)每年10%以上能源損耗源于沒有能源監(jiān)測及維護(hù)計(jì)劃,每年12%的能源損耗源于沒有能源管理及控制系統(tǒng)。歐美發(fā)達(dá)國家先進(jìn)企業(yè)除了生產(chǎn)過程中廣泛采用計(jì)算機(jī)監(jiān)測、控制系統(tǒng)(DCS,SCADA)外,能源數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測、分析和優(yōu)化系統(tǒng)占有重要的位置。通過現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和分布式控制技術(shù),建立完善的能耗監(jiān)測、管理體系,實(shí)現(xiàn)能源消耗動態(tài)過程的信息化、可視化、可控化,對企業(yè)生產(chǎn)過程中能源消耗的結(jié)構(gòu)、過程及要素進(jìn)行管理、控制和優(yōu)化,提高能源使用效率。
1 智能用電及能效管理系統(tǒng)簡介
系統(tǒng)在線監(jiān)測整個企業(yè)的生產(chǎn)能耗動態(tài)過程,收集生產(chǎn)過程中大量分散的用電、用水、用氣等能耗數(shù)據(jù),提供實(shí)時及歷史數(shù)據(jù)分析、對比功能,以發(fā)現(xiàn)能源消耗過程和結(jié)構(gòu)中存在的問題,通過優(yōu)化運(yùn)行方式和用能結(jié)構(gòu)以及建立企業(yè)能耗評估、管理體系,提高企業(yè)現(xiàn)有供能設(shè)備的效率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效、高效生產(chǎn)。
系統(tǒng)為用戶提供以下能耗數(shù)據(jù)和節(jié)能信息:①掌握企業(yè)耗能狀況:能源消耗的數(shù)量與構(gòu)成、分布與流向;②了解企業(yè)用能水平:能量利用損失情況、設(shè)備效率、能源利用率、綜合能耗;③找出企業(yè)能耗問題:管理、設(shè)備、工藝操作中的能源浪費(fèi)問題;④查清企業(yè)節(jié)能潛力:余能回收的數(shù)量、品種、參數(shù)、性質(zhì);⑤核算企業(yè)節(jié)能效果:技術(shù)改進(jìn)、設(shè)備更新、工藝改革等的經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能量;⑥明確企業(yè)節(jié)能方向:工藝節(jié)能改造、產(chǎn)品節(jié)能改造、制定技改方案、措施等。
2 系統(tǒng)功能
1)能源消耗過程的信息化、可視化
目前國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)是靠人工定時抄表的方式統(tǒng)計(jì)用電及能源消耗狀況,這種方式存在數(shù)據(jù)滯后、時效性差、數(shù)據(jù)單一等問題,不能及時掌握各生產(chǎn)環(huán)節(jié)和重點(diǎn)能耗設(shè)備的實(shí)時能耗數(shù)據(jù)。能效管理信息系統(tǒng)在線監(jiān)測整個企業(yè)(集團(tuán))的生產(chǎn)能耗動態(tài)信息,并將這些能耗數(shù)據(jù)與相對應(yīng)的設(shè)備、車間、班組生產(chǎn)數(shù)據(jù)相結(jié)合,現(xiàn)場運(yùn)行管理人員可了解和掌握生產(chǎn)環(huán)節(jié)和重點(diǎn)設(shè)備的實(shí)時能耗狀況、單位能耗數(shù)據(jù)、能耗變化趨勢和實(shí)時運(yùn)行參數(shù)等信息。
如圖:某工廠的工藝流程
2)能耗/能效信息統(tǒng)計(jì)、管理
系統(tǒng)自動生成的多種能耗信息統(tǒng)計(jì)圖形、曲線和報(bào)表,如以日、周、月、年為周期的電、水、氣、煤等能耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表,報(bào)表類型分為全礦、車間、重要耗能設(shè)備三個層次,為用戶提供能源消耗結(jié)構(gòu)和能源消耗成本分析依據(jù),評估節(jié)能措施的效果和關(guān)聯(lián)影響。
系統(tǒng)提供綜合能耗/能效統(tǒng)計(jì)報(bào)表,采用菜單或光按鈕直接引導(dǎo)界面模式,圖形界面包括企業(yè)宏觀的能耗數(shù)據(jù)和相關(guān)信息,快捷、直觀反映企業(yè)、生產(chǎn)車間、班組和重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)時和歷史能耗/能效信息。
3)歷史能耗數(shù)據(jù)對比、分析
系統(tǒng)具有強(qiáng)大的歷史能耗數(shù)據(jù)追溯和分析功能,企業(yè)能效管理及生產(chǎn)工藝分析人員可按不同需要靈活設(shè)置工作點(diǎn)參數(shù),在不同時段下生成各種能耗數(shù)據(jù)報(bào)表與能耗曲線:如設(shè)備單耗、生產(chǎn)線和班組單耗等,用多種方法對主要能耗設(shè)備和生產(chǎn)線的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和追溯,并可對多種參量的變化趨勢進(jìn)行對比、分析,從而發(fā)現(xiàn)能源消耗結(jié)構(gòu)和過程中存在的深層次問題,對企業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)和方式的改進(jìn)、優(yōu)化提出方案和建議。
通過動態(tài)的單位產(chǎn)量能耗曲線和數(shù)據(jù),可以直觀地比較企業(yè)生產(chǎn)能耗與國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的差距,從而對生產(chǎn)、管理、工藝及時進(jìn)行指導(dǎo)和調(diào)整,使企業(yè)生產(chǎn)過程的單位能耗和能源效率保持在科學(xué)、合理水平。
3 系統(tǒng)架構(gòu)及工作原理
系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、能效管理系統(tǒng)軟件三部分組成。
1)數(shù)據(jù)采集層:通過安裝在能耗監(jiān)測儀表箱(柜)中的帶數(shù)字接口的智能電力儀表,實(shí)施對負(fù)荷用電量的實(shí)時監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)包括:電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功無功電能、諧波、環(huán)境與開關(guān)狀態(tài)、事件記錄等用電參數(shù)。監(jiān)測對象包括:電力需求側(cè)中低壓饋線回路、主要耗能機(jī)電設(shè)備、廠房(生活區(qū))其他耗能設(shè)施。同時也可以對用水量、用氣量、熱量、投料量、產(chǎn)量等,通過電子式流量表、電子式熱量表、電子皮帶秤、地秤等現(xiàn)場智能數(shù)據(jù)采集,根據(jù)現(xiàn)場條件和系統(tǒng)應(yīng)用的要求,采集的數(shù)據(jù)也可以取自用戶的其他智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。
2)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò):通過在能耗監(jiān)測儀表箱(柜)中安裝的能耗智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān),實(shí)時采集能耗計(jì)量儀表的數(shù)據(jù),并且通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥芎谋O(jiān)控中心。無需遠(yuǎn)距離布線,施工簡單可靠。瑞申智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供多種接入方式,目前支持RS-485/RS-232總線、光纖、工業(yè)以太網(wǎng)、433M無線、GSM/GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)榷喾N方式。
3)用電及能效管理系統(tǒng)軟件:完成數(shù)據(jù)采集、校驗(yàn)、分析、處理、輸出、系統(tǒng)維護(hù)、授權(quán)使用權(quán)限分級控制等;并可將現(xiàn)場運(yùn)行的重要數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、故障信息等傳送到企業(yè)決策人員。
4 計(jì)量及監(jiān)控產(chǎn)品配置
電力儀表主要用于電網(wǎng),特別是用戶端低壓的電參數(shù)測量、電能計(jì)量、故障診斷、電氣控制、報(bào)警、保護(hù)等功能;電能表用于電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)、用戶與用戶之間的電能結(jié)算,附帶有電參數(shù)測量,無診斷、控制和保護(hù)等功能。
(1)高壓回路或低壓進(jìn)線回路選ACR330ELH儀表
該表為電能質(zhì)量分析儀表,主要功能有:LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì);THDu,THDi、2-31次各次諧波分量;電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計(jì)算;電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量(含負(fù)序電流)測量;4DI+3DO(DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報(bào)警);RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約。外形尺寸:120×120mm,開孔尺寸:108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進(jìn)線柜。
(2)低壓聯(lián)絡(luò)或出線回路選ACR220EL電力儀表
該表主要功能有:LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F);四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、最大需量統(tǒng)計(jì);4DI+2DO;RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸:96×96mm,開孔尺寸:88×88mm。適用于低壓聯(lián)絡(luò)柜、出線柜。
(3)動力柜、照明箱選ACR120EL電力儀表或?qū)к壥诫姳?nbsp;
ACR120EL電力儀表主要功能有:LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F);四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、最大需量統(tǒng)計(jì);2DI+2DO;RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸:開孔尺寸80×80mm,開孔尺寸72×72mm。適用于動力柜。
DTSD1352導(dǎo)軌式電表主要功能:LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、最大需量統(tǒng)計(jì);電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸:126×89×74mm,7模數(shù)。適用于動力柜。
DTSF1352導(dǎo)軌式電表主要功能:電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸:126×89×74mm,7模數(shù)。適用于用于耗能設(shè)備進(jìn)行計(jì)量。
照明箱DDSF1352電表主要功能:電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸:76×89×74mm,4模數(shù)。適用于照明箱的電流、電壓測量;單相電能計(jì)量。
5 技術(shù)特點(diǎn)
1)以設(shè)備為對象構(gòu)建的內(nèi)置實(shí)時關(guān)系數(shù)據(jù)庫:這種結(jié)構(gòu)化、對象化的實(shí)時數(shù)據(jù)庫相比較傳統(tǒng)的平面數(shù)據(jù)庫,大大提高了數(shù)據(jù)檢索和訪問的速度及效率;
2)靈活的進(jìn)程調(diào)度管理技術(shù):進(jìn)程調(diào)度管理功能可以把大量的數(shù)據(jù)采集和處理任務(wù)分布到不同的服務(wù)器上運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。支持在線組態(tài),在不影響操作的情況下,允許全部或部分應(yīng)用程序進(jìn)行修改;
3)系統(tǒng)的集中管理和維護(hù):有權(quán)限的用戶,可以在EMIS系統(tǒng)中任意一臺服務(wù)器或工作站上修改系統(tǒng)配置,在提交以后系統(tǒng)自動同步數(shù)據(jù)庫的配置;
4)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu):基于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu),支持多層次網(wǎng)絡(luò)冗余及故障切換。增強(qiáng)的Web功能和Internet/Intranet瀏覽器技術(shù),直接支持多文檔;
5)支持多種通信協(xié)議:I/O通信冗余,直接讀取現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備存儲的數(shù)據(jù),同時具備良好的開放性和靈活性。支持RS-232/422/485、Ethernet、Can、LonWorks、MODBUS等多種通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn);網(wǎng)絡(luò)通信采用標(biāo)準(zhǔn)的NetBIOS,支持IPX/SPX、TCP/IP等協(xié)議;
6)支持多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫:包括Oracle、SQL Server、dBASE等;實(shí)時數(shù)據(jù)庫內(nèi)置多種功能模塊,可實(shí)現(xiàn)累計(jì)、統(tǒng)計(jì)、控制、線形化、PID控制、各種運(yùn)算等功能。通過高效的壓縮技術(shù)和海量的存儲技術(shù),可以處理10萬點(diǎn)以上的數(shù)據(jù);
7)豐富的圖形開發(fā)工具以及優(yōu)化設(shè)計(jì)的圖庫:新增更多的矢量子圖,使工程畫面制作更加豐富、靈活;提供面向?qū)ο缶幊谭绞?,?nèi)置間接變量、對象變量、模板變量,方便構(gòu)造強(qiáng)大的企業(yè)級運(yùn)行系統(tǒng);
8)開放性:全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、ActiveX標(biāo)準(zhǔn),提供OLE、COM、DCOM、動態(tài)鏈接庫等多種接口,以便用戶利用各種常用開發(fā)工具(如:VC++、VB等)進(jìn)行深層的二次開發(fā)。
6 應(yīng)用案例
廣達(dá)電腦成立于1988年,是目前全球第一大筆記本電腦研發(fā)設(shè)計(jì)制造公司。以領(lǐng)先群倫的技術(shù)與堅(jiān)強(qiáng)優(yōu)越的研發(fā)團(tuán)隊(duì),屹立于高科技市場領(lǐng)導(dǎo)者地位;除了在筆記本電腦的領(lǐng)域中維持高成長、高品質(zhì)與高評價之外,更將觸角延伸到企業(yè)網(wǎng)路系統(tǒng)、家庭娛樂產(chǎn)品、行動通訊產(chǎn)品、車用電子產(chǎn)品以及數(shù)碼家庭產(chǎn)品等市場,積極拓展產(chǎn)業(yè)整合布局。2006年榮登美國「財(cái)富雜志(Fortune)」評定為全球五百大企業(yè)。2011年廣達(dá)電腦入住重慶,建成了一個擁有七棟大樓(每棟十層,每層35個房間),員工總?cè)藬?shù)以萬計(jì)的重慶廣達(dá)制造城。
上海安科瑞電氣股份有限公司于2011年承接了重慶廣達(dá)生活服務(wù)區(qū)一期能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。系統(tǒng)采用Acrel-5000型能耗監(jiān)測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對生活服務(wù)區(qū)內(nèi)用電量和用水量的在線監(jiān)測(其中電力儀表2000只、水表5000只),方便了對該建筑群能耗的管理。
重慶廣達(dá)生活服務(wù)區(qū)能耗監(jiān)測系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu),整個系統(tǒng)包括該建筑群的七個子系統(tǒng)和中心監(jiān)控室的一個總監(jiān)控系統(tǒng)。冷/熱水表數(shù)據(jù)和電表數(shù)據(jù)當(dāng)?shù)夭杉瓿珊蠹袀髦林行谋O(jiān)控室。 分控中心和中心監(jiān)控室之間用光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。每個子系統(tǒng)采用五臺通訊管理機(jī),其中三臺通訊管理機(jī)采集樓內(nèi)每戶的冷/熱水表數(shù)據(jù),另外兩臺采集樓內(nèi)電表的數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控功能:
1. 界面開發(fā)設(shè)計(jì)成美觀大方的圖形,設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系可自動生成并根據(jù)設(shè)備帶電狀態(tài)動態(tài)著色。
2. 可查看各宿舍的當(dāng)前電能值和當(dāng)前冷/熱用水量。
3. 具備遠(yuǎn)程抄表功能,可查詢到任意時刻某一回路的詳細(xì)電參量。
4. 具有用電量和用水量的報(bào)表查詢功能,支持日報(bào)、月報(bào)和年報(bào)的查詢及打印。
5. 具有Web訪問功能,接入局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)可以打開IE瀏覽器瀏覽軟件界面。
6 結(jié)語
節(jié)能工作不僅是對某個設(shè)備和工藝的改造,而是對企業(yè)全系統(tǒng)用能過程的優(yōu)化,采用能效管理信息系統(tǒng)可以對企業(yè)能源效率水平進(jìn)行全面監(jiān)測、分析和評估,找出生產(chǎn)過程中能耗問題根源所在,科學(xué)、合理地制定生產(chǎn)工藝流程、建設(shè)能耗考核標(biāo)準(zhǔn)和體系,有針對性地制定節(jié)能改造方案,是企業(yè)節(jié)能增效工作的基礎(chǔ)和技術(shù)方向。
參考文獻(xiàn)
[1]上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2011.10版.
作者簡介:
張曉麗,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電,Email: acrelzxl@163.com手機(jī):13918924310 QQ:1696831581
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