安科瑞 繆凱倫

前言：

隨著拉閘限電、電價改革、雙碳、環(huán)保排放等政策的不斷推出和層層深化，加上煤炭、石油、天然氣等能源價格的不斷攀升，企業(yè)的能源成本越來越高，工業(yè)企業(yè)對于自身的能效提升的需求越來越迫切。

企業(yè)建設(shè)三級能源計量體系，對企業(yè)內(nèi)部的辦公、車間、產(chǎn)線、班組、設(shè)備、工序、食堂的進行能源計量和分析，通過大數(shù)據(jù)分析，與國標(biāo)、行標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)進行比較，尋找出低能效的源頭，分析低能效的節(jié)點，是工業(yè)能效提升的關(guān)鍵點。

關(guān)鍵詞：節(jié)能降耗；能源計量；節(jié)能診斷；碳排放；能耗強度；萬元產(chǎn)值能耗；能效提升

1.背景分析

6月29日，工信部等六部門發(fā)布關(guān)于印發(fā)《工業(yè)能效提升行動計劃》的通知。計劃提出，到2025年，重點工業(yè)行業(yè)能效提升，數(shù)據(jù)中心等重點領(lǐng)域能效明顯提升，綠色低碳能源利用比例顯著提高，節(jié)能提效工藝技術(shù)裝備廣泛應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)和監(jiān)管體系逐步完善，鋼鐵、石化化工、有色金屬、建材等行業(yè)重點產(chǎn)品能效達到國際水平，規(guī)模以上工業(yè)單位增加值能耗比2020年下降13.5%。能盡其用、效率至上成為市場主體和公眾的共同理念和普遍要求，節(jié)能提效進一步成為綠色低碳的“主要能源"和降耗減碳的首要舉措。

2.企業(yè)能源管控平臺的設(shè)計和應(yīng)用

為了幫助企業(yè)進行三級能源計量體系的建設(shè)，找出低能效的源頭，首先需要勘察、統(tǒng)計和明確企業(yè)的行業(yè)特性、生產(chǎn)架構(gòu)、能源流向、主要設(shè)備、關(guān)鍵工序等，并且將附屬的辦公、食堂、宿舍等納入監(jiān)測體系，以下是一個工業(yè)企業(yè)典型的軟硬件架構(gòu)拓撲圖。

圖1

依據(jù)GB 17167-2006《用能單位能源計量器具配備和管理要求》，現(xiàn)場通過邊緣計算網(wǎng)關(guān)采集各類能源數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至平臺前置采集服務(wù)器，平臺搭建在客戶自己配置的服務(wù)器或云服務(wù)器上。平臺也可以將企業(yè)原有的PLC、DCS等數(shù)據(jù)進行采集，還可以對接企業(yè)內(nèi)部的ERP、MES等信息化系統(tǒng)，結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行產(chǎn)品單耗、萬元產(chǎn)值能耗等數(shù)據(jù)分析。搭建完成之后，企業(yè)用戶可以通過有權(quán)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看整個廠區(qū)的能源數(shù)據(jù)。

圖2

(1) 能源管控平臺功能架構(gòu)

系統(tǒng)的設(shè)計方向涵蓋了企業(yè)能源管理的四大方向：

l 能源供應(yīng)，從變電所到分支回路的能源進行實時監(jiān)控，并提供運維和巡檢功能。

l 能源管理，對各個回路進行電能質(zhì)量監(jiān)測和分析，對用電安全進行實時監(jiān)測和預(yù)警；并同時對三級能源體系進行實時的監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析。

l 設(shè)備管理，對主要生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程、照明、空調(diào)、電梯等進行實時的監(jiān)控，并分析設(shè)備能效。

l 能耗分析，所有的監(jiān)測分析數(shù)據(jù)進行匯總，進行節(jié)能分析、能耗預(yù)測、能效分析等，為節(jié)能診斷服務(wù)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

圖3

(2) 3D可視化平臺的應(yīng)用

3D可視化技術(shù)的應(yīng)用，幫助企業(yè)建設(shè)可定制化的駕駛艙，直觀展示企業(yè)的能源數(shù)據(jù)。

圖4

(3) 工業(yè)組態(tài)平臺的技術(shù)應(yīng)用

系統(tǒng)集成了工業(yè)組態(tài)編輯平臺，企業(yè)可根據(jù)自身行業(yè)特性和主要工藝設(shè)備，繪制自身的工藝流程圖，達到設(shè)備能效數(shù)據(jù)實時監(jiān)控和預(yù)警的目的，例如空壓器系統(tǒng)、工藝冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等。

圖5

(4) 設(shè)備能效分析

企業(yè)能源管控平臺內(nèi)置各工業(yè)子系統(tǒng)節(jié)能審計算法，通過采集能源計量數(shù)據(jù)，生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)，配合算法，出具能效分析報告，形成初步的節(jié)能診斷報告。

圖6

(5) 產(chǎn)品能效分析

企業(yè)能源管控平臺通過計算企業(yè)產(chǎn)品單耗和萬元產(chǎn)值能耗，結(jié)合工序、工藝生產(chǎn)數(shù)據(jù)，自動排序，找出企業(yè)產(chǎn)品單耗較低的工序、工藝生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

圖7

(6) 節(jié)能診斷

企業(yè)能源管控平臺歸一化各種影響能耗因數(shù)，計算節(jié)能實施前，實施后的能耗差值，評估節(jié)能措施實際節(jié)能效果，為工業(yè)節(jié)能診斷提供依據(jù)。

圖8

(7) 能效對標(biāo)

以重點行業(yè)國際水平、能效水平為起點，合理設(shè)定更高的能效指標(biāo)。

(8) 能源報告

定期給企業(yè)生成能源利用狀況日、周、月、季、年報告。

(9) 能源計量器具巡檢

系統(tǒng)生成能源計量器具臺賬，根據(jù)設(shè)定信息，定期實現(xiàn)計量器具的校準(zhǔn)，報警提醒。

(10) 碳排放計量

系統(tǒng)根據(jù)能源消耗數(shù)據(jù)，自動進行碳排放數(shù)據(jù)分析。

(11) 電費分析

系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)用電量數(shù)據(jù)，結(jié)合本地峰平谷用電，計算能源成本，為企業(yè)錯峰用電提供數(shù)據(jù)支撐。

3 結(jié)語

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，幫助企業(yè)加強能源管理、提高設(shè)備運行效率和能源利用效率、保證設(shè)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(chǔ)和源泉，積極響應(yīng)國家對于節(jié)能降耗的政策，為工業(yè)節(jié)能診斷服務(wù)提供堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]工業(yè)能效提升行動計劃

[2]GB/T 40063-2021《工業(yè)企業(yè)能源管控中心建設(shè)指南》.

[3]畢克剛, 吳嵐, 蔡玲,等. 基于工業(yè)節(jié)能診斷提升企業(yè)能效水平的運用[J]. 節(jié)能, 2021, 40(9):3.

[4]李寧, 田偉健, 何天,等. 基于動態(tài)數(shù)據(jù)分析的工業(yè)鍋爐節(jié)能診斷模型[J]. 工業(yè)爐, 2020, 42(1):8.

[5]張偉, 金文成, 龔春明,等. 一種工業(yè)冷端循環(huán)水優(yōu)化節(jié)能控制系統(tǒng):, CN204203757U[P]. 2015.

[6]張建堂. 工業(yè)節(jié)能診斷現(xiàn)狀——以甘肅某耗能企業(yè)為例[J]. 廣西節(jié)能, 2021(3):3.