安科瑞 繆凱倫 陳聰
摘 要：為了穩(wěn)步推進雙碳目標，在能源消費強度和消費總量的“雙控"背景下，企業(yè)需要考慮如何應對能耗雙控以保障正常生產(chǎn)?，F(xiàn)有大部分企業(yè)依然采用電、水、氣、冷、熱等各種能源供應系統(tǒng)“單獨規(guī)劃、單獨設計、獨立運行"的模式。普遍存在計量檢測到配備不足；計量設備計量精度不高、計量數(shù)據(jù)不準確；人工抄表可靠性低；難以良好監(jiān)測和評估主要耗能設備的用能效率；缺少決策數(shù)據(jù)支持，對于節(jié)能評估無法提供可靠參考數(shù)據(jù)；缺乏良好的企業(yè)能效評估指標體系，能耗管理措施難以落地等情況。本文介紹的企業(yè)能源管控平臺，采用自動化、信息化技術(shù)，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機結(jié)合起來，運用*數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進行離線生產(chǎn)分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、超大限度地利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。
??關(guān)鍵詞：雙碳；雙控；企業(yè)能源管控；節(jié)能降耗
??1 概述
??浙江春風動力股份有限公司是春風控股集團的子公司，成立于1989年，是一家專業(yè)從事全地形越野車(ATV、UTV、SSV)、大排量摩托車及配套水冷發(fā)動機產(chǎn)品研發(fā)的股份有限公司，公司總部設在杭州余杭經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，公司擁有完整、科學的質(zhì)量管理體系。公司的誠信、實力和產(chǎn)品質(zhì)量獲得業(yè)界的認可。
??通過搭建企業(yè)能源管控平臺，對企業(yè)的能源消耗、用電安全、電能質(zhì)量、生產(chǎn)工藝、主要設備實行動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，實時監(jiān)測企業(yè)、車間、產(chǎn)線、主要設備電、水、天然氣和壓縮空氣等能源的消耗情況、變配電設備的運行狀況、用電回路的電氣安全情況、配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，并通過數(shù)據(jù)分析和挖掘，對單位產(chǎn)品能耗、萬元產(chǎn)值能耗、能耗成本、碳排情況等進行分析，實現(xiàn)用能精細化管理、提高設備運行效率、保障用電安全，為減排降耗、挖掘節(jié)能潛力提供數(shù)據(jù)支持。同時提供便捷、優(yōu)良的自動化運維，從根本上解決人力成本高、工作強度大、運維效率低等問題，打造“安全、優(yōu)良、綠色、低碳"的智慧工廠，為企業(yè)提供綜合能源服務的新業(yè)態(tài)。
??2 項目需求
??項目計量體系包括廠區(qū)、車間、產(chǎn)線，監(jiān)測區(qū)域涵蓋車架、發(fā)動機、機加工、涂裝、整車等車間，行政樓、研發(fā)樓等辦公樓以及各配電房，監(jiān)測的能源類型包括電、水、天然氣和壓縮空氣。一期接入新增的170塊電表、10塊水表，其中天然氣和壓縮空氣通過手動錄入的方式進行統(tǒng)計。二期接入80塊電表和3塊水表，預計三期再接入300個計量點位。
??系統(tǒng)需求主要包括：
??● 用能統(tǒng)計
??從區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段、設備等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)分類/分項用能情況進行統(tǒng)計，并進行趨勢和同環(huán)比分析；
??● 能耗預測
??通過對廠區(qū)、車間的能耗使用情況進行分析，構(gòu)建能耗計算模型，進行訓練，調(diào)整并優(yōu)化模型，采用預測算法對企業(yè)未來能耗趨勢進行分析，為節(jié)能提供良好的決策依據(jù)；
??● 萬元產(chǎn)值能耗統(tǒng)計
??對企業(yè)單位綜合能源消費量與工業(yè)總產(chǎn)值進行統(tǒng)計分析，準確反映企業(yè)能源經(jīng)濟效益高低的綜合指標，為能耗成本的準確計算提供保證；
??● 容需量統(tǒng)計
??提供容需量統(tǒng)計,實時展示容量需量價格的變化情況，為降低電費提供依據(jù)；
??● 產(chǎn)量統(tǒng)計
??提供產(chǎn)量統(tǒng)計,支持手動錄入及與MES對接獲取產(chǎn)量數(shù)據(jù)；
??● 電能質(zhì)量監(jiān)測
??對電網(wǎng)中的諧波進行實時監(jiān)測，并以矢量圖的形式展示三相不平衡度，支持歷史數(shù)據(jù)的查詢；
??● 自定義報表
??通過自定義報表格式和計算公式，靈活生成各種定制化報表，包括容需量報表、萬元產(chǎn)值報表、電費分攤報表等；
??● 異常報警
??對目標事件快速定位，通過手機短信、APP、釘釘?shù)确绞郊皶r通知相關(guān)人員，為系統(tǒng)的異常運行狀態(tài)或故障原因診斷分析提供依據(jù)和分析手段；
??● 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)
??實現(xiàn)能源管理系統(tǒng)和MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互通，打破信息孤島；
??● 能源駕駛艙
??定制大屏頁面及首頁，以工廠車間為單位劃分進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，與現(xiàn)有的第三方系統(tǒng)在指揮中心統(tǒng)一集中展示。
??3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
??現(xiàn)場采用多回路計量儀表和遠傳水表，對用電回路和用水支路進行采集，通過RS485接口與電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)進行通訊，實現(xiàn)全電力參數(shù)和流量等數(shù)據(jù)的監(jiān)測、預警與存儲，再由電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)，通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至搭建在數(shù)據(jù)中心的能源管控平臺上。
??平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設計，詳細拓撲結(jié)構(gòu)如下：
??系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡通訊層和平臺管理層。
??現(xiàn)場設備層：主要是380V部分的計量儀表和遠程水表，通訊協(xié)議為標準modbus-rtu，用于采集用電回路全電力參數(shù)和用水支路流量的各類儀表，也是構(gòu)建該配電、耗水系統(tǒng)必要的基本組成元素。
??網(wǎng)絡通訊層：包含電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡交換機等設備。電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)接收現(xiàn)場設備層采集的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲，通過網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。
??平臺管理層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫。
??4 企業(yè)指標
??4.1 電力指標
??4.2 水指標
??4.3 用能單元指標
??5 系統(tǒng)功能
??5.1 首頁
??首頁展示企業(yè)的變配電情況、能耗數(shù)據(jù)、萬元產(chǎn)值趨勢、峰谷平用電情況、異常數(shù)量等相關(guān)信息，可直觀了解企業(yè)當前的整體情況，實現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)視實時化、能源管控精細化、企業(yè)管理數(shù)字化、節(jié)能減排全局化。
??5.2 數(shù)據(jù)監(jiān)控
??5.2.1 電力監(jiān)控
??對企業(yè)各用電回路的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，快速定位報警點位，并根據(jù)報警等級實時觸發(fā)APP、手機短信、郵件、釘釘、語音播報等多種方式的報警提醒，超大程度地確保整個能源供給、轉(zhuǎn)換和消耗過程的安全、可靠和穩(wěn)定。
??5.2.2 配電圖
??展示變配電系統(tǒng)的電氣主接線圖，實現(xiàn)對全電量參數(shù)以及開關(guān)斷路器狀態(tài)的實時監(jiān)視，如電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)、三相不平衡度、諧波等參數(shù)。
??5.2.3 變壓器監(jiān)控
??展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規(guī)劃。通過各種運行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出合適的運行模式。根據(jù)合適的運行模式調(diào)整負載，從而降低用電單耗，使電能損耗降低。
??5.3 能源管理
??5.3.1 能源中控
??從監(jiān)測區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段、設備等維度，對各類能耗、單位產(chǎn)品能耗、成本和碳排放量進行對比分析，支持多個同級對象橫向比對，幫助用戶掌控整個工廠的能源消耗、能源成本、碳排放等情況。
??5.3.2 能耗統(tǒng)計
??從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段、設備等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。
??5.3.3 萬元產(chǎn)值統(tǒng)計
??與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產(chǎn)值以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，計算萬元產(chǎn)值趨勢，并進行同比和環(huán)比分析，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。
??5.4成本分析
??5.4.1 復費率分析
??對尖、峰、平、谷用電量及成本費按照年、季、月、周進行統(tǒng)計分析，為企業(yè)分時用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。
??5.4.2 容需量統(tǒng)計
??提供容需量報表，實時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業(yè)實現(xiàn)容改需，降低基本電費。
??5.5 電能質(zhì)量監(jiān)測
??5.5.1 三相不平衡監(jiān)測
??對電網(wǎng)中的電流/電壓不平衡度進行實時監(jiān)測和預警，降低線路的電能損耗，保證用電設備的安全運行，提高設備的運行效率。
??5.6分析報告
??5.6.1 運維報告
??以年、月、日對企業(yè)的異常情況、排名、發(fā)生頻次、運維情況等進行整體的統(tǒng)計分析，讓用戶清楚了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎，方便用戶快速發(fā)現(xiàn)設備異常，準確定位故障點，提高運維效率，支持導出成PDF文件及打印。
??5.6.2 運維報告
??以年、月、日對企業(yè)的能源消耗、線路損耗、單位產(chǎn)品能耗、費用支出、主要設備耗能、容改需、節(jié)能改造效果等進行整體的統(tǒng)計分析，幫助用戶及時發(fā)現(xiàn)能源在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，為用戶挖掘節(jié)能潛力提供數(shù)據(jù)基礎，支持導出成PDF文件及打印。
??5.7 報警管理
??針對于電氣安全、限電和能耗雙控，實現(xiàn)電參量異常報警、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業(yè)提前預警，避免發(fā)生火災事故和被罰款導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發(fā)與閉環(huán)處理。
??5.8 運維管理
??支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、派工，巡檢人員執(zhí)行巡檢、完成工單、巡檢發(fā)現(xiàn)問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養(yǎng)需要。
6 系統(tǒng)應用價值
??6.1 企業(yè)收益
??企業(yè)能源管控平臺為企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎數(shù)據(jù)和支持。
??? 在線監(jiān)測電能質(zhì)量
??幫助企業(yè)在線監(jiān)測電能質(zhì)量，包括諧波含量、三相不平衡度、功率因數(shù)等，避免被罰款。
??? 用能安全
??監(jiān)測設備運行工況，保證安全運行；預警電氣火災，預防安全事故；及時排除故障，保證正常生產(chǎn)；快速定位并干預切除隱患，保證能源供應安全。
??? 節(jié)省人力成本
??少人或者無人值守，減少人工統(tǒng)計工作量，降低人力成本。
??? 節(jié)能降費
??根據(jù)用電情況實現(xiàn)“容改需"，降低基本電費；實現(xiàn)調(diào)整負載、削峰填谷、無功補償，節(jié)省能源費用?？蓪崿F(xiàn)辦公節(jié)能10%左右，總節(jié)能3%左右。
??? 提高設備利用率
??監(jiān)控變配電設備運行狀況，降低損耗，保證經(jīng)濟運行。
??? 打破信息孤島
??提供標準的數(shù)據(jù)接口與ERP/MES/MIS/PLC/DCS/SCADA等系統(tǒng)實現(xiàn)對接。
??? 持續(xù)增值
??實時了解耗能狀況，接入電力需求側(cè)管理平臺，享受國家補貼，參與碳排放交易，助力碳達峰和碳中和。
??6.2 用戶收益
??企業(yè)能源管控平臺能滿足企業(yè)各種用戶的不同需求。
??? 對能源主管部門及人員（節(jié)能管理）
??幫助企業(yè)完善能源管理體系，貫徹能源專業(yè)化、精細化、扁平化管理思路，建立持續(xù)改進能效的能管模式和機制，提高能管水平，節(jié)能降耗。
??? 對各級用能部門及人員（能源使用部門）
??（1）實時監(jiān)視能源消耗，及時發(fā)現(xiàn)問題，減少用能損失；
??（2）掌握能耗總量、能耗成本及能耗效率指標數(shù)據(jù)；
??（3）分析用能特點，為優(yōu)化用能管理提供決策數(shù)據(jù)；
??? 對能源運維部門及人員（能源供給部門）
??（1）幫助建立數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡監(jiān)控運維，動態(tài)監(jiān)視數(shù)據(jù)采集狀態(tài)，確保數(shù)據(jù)采集正常運行，奠定數(shù)據(jù)基礎。
??（2）實時監(jiān)視能源系統(tǒng)運行狀態(tài)，異常及時報警，保證生產(chǎn)用能安全，遠程自動抄表，降低工作強度，提高工作效率。
??? 對能源統(tǒng)計人員及其他部門
??（1）自動生成各類外部單位所需報表，提高數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作效率和準確率。
??（2）共享能耗數(shù)據(jù)，并與其他系統(tǒng)集成。
??7 產(chǎn)品特點
??7.1 導軌式三相電能表ADL400
??● 有功精度：0.5S級，無功精度：2級，電壓、電流精度：0.2級
??● 電壓規(guī)格：3×100V、 3×380V、3×57.7/100V、3×220/380V
??● 電流規(guī)格：3×1(6)A，3×10(80)A
??● 工作溫度：-25℃~+55℃
??● 相對濕度：≤95℅（無凝露）
??● 通訊：RS485接口，同時支持Modbus、DL/T645規(guī)約
??● 功能：支持2~31次諧波電壓電流、發(fā)生時間、4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率上48月/90日歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)
??● 外形尺寸：90*36*65
??7.2 電能質(zhì)量分析儀表APM810
??● 有功精度：0.5S級，無功精度：2級，電壓、電流精度：0.2級
??● 電壓規(guī)格：3×100V、 3×380V、3×57.7/100V、3×220/380V
??● 電流規(guī)格：3×1(6)A（經(jīng)互感器接入），3×10(80)A（直接接入）
??● 工作溫度：-25℃~+55℃
??● 相對濕度：≤95℅（無凝露）
??● 通訊：支持2路獨立485通訊，Modbus RTU規(guī)約/DL/T645-07規(guī)約可自適應，兩路485可獨立設置，亦可使用不同協(xié)議；波特率1200bps-19200bps可設，奇偶校驗位可設
??● 功能：支持1DI1DO；支持有功脈沖輸出
??● 外形尺寸：126*88*69，標準DIN35導軌安裝
??7.3 智能遠傳水表
??● 可用電子直讀式，具有高清晰液晶顯示，直接讀取和通信發(fā)送。該水表的特點包括：高靈敏度，始動流量小，計量精度高，具備誤差自動修正功能；通訊方式：可通過MODBUS-RTU通訊接口進行通信，管理者可對水表各參數(shù)進行設置或修改，也可抄回表內(nèi)的信息以便供管理部門進行統(tǒng)計、監(jiān)測；斷電后數(shù)據(jù)可保存10年以上；擴展功能：可根據(jù)需要擴展遠程控制閥門開關(guān)功能；耐高溫：可在120℃下長期工作，水解穩(wěn)定；抗腐蝕：抗酸堿腐蝕性強不易被腐蝕，阻燃性能好，環(huán)保：水資源免遭二次污染
??● 通信規(guī)約依照《CJ-T188-2004戶用計量儀表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件》或者兼容《DL/T 645-2007》的規(guī)約
??7.4 電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)
8 結(jié)語
??安科瑞企業(yè)能源管控平臺采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)針對各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、重大能耗設備的能源利用情況等進行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、用能預測、碳排分析，為企業(yè)調(diào)整負載、調(diào)整負荷率、削峰填谷、無功補償、更新設備提供基礎數(shù)據(jù)和支持，幫助企業(yè)加強能源管理、提高設備運行效率和能源利用效率、保證設備經(jīng)濟運行、挖掘節(jié)能潛力，成本低，回收期短，經(jīng)濟效益明顯，不僅可以提高企業(yè)的核心競爭力，同時是保護環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的基礎和源泉，響應國家對于節(jié)能降耗的政策。
??參考文獻
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??證書報告
