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。現有大部分企業(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、計量數據不準確；人工抄表可靠性低；難以有效監(jiān)測和評估主要耗能設備的用能效率；缺少決策數據支持，對于節(jié)能評估無法提供可靠參考數據；缺乏有效的企業(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，實現從能源數據采集、過程監(jiān)控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、高效化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數據處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調度，優(yōu)化能源介質平衡、最大限度地高效利用能源，提高能源質量、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。

1 概述

某工廠生產過程中會消耗大量的純水和電，這兩部分的費用占總生產成本的比例很高。為了更深入地掌握目前該企業(yè)能源規(guī)劃落地的實際情況，保證該企業(yè)能效指標和節(jié)能目標的貫徹執(zhí)行，展示綠色低碳成就，需要借助信息技術工具，搭建企業(yè)能源管理平臺，持續(xù)推進節(jié)能減排、實現用能的精細化管理。

據統(tǒng)計，該工廠每月耗電量在1億千瓦時以上，年耗電量超過10億千瓦時。部署Acrel-7000企業(yè)能源管控平臺后，按系統(tǒng)給出的節(jié)能建議進行生產工藝調整后，產品單耗有明顯下降。

2 項目需求

項目監(jiān)測區(qū)域涵蓋化一車間、化二車間、腐蝕車間、純水車間、預處理車間、高溫純水車間等主要車間以及其他剩余各車間。監(jiān)測的能源種類包括電和水，總計需要接入新增的332塊電表、新增的140塊水表、若干原有水表以及若干原有的智能設備。

系統(tǒng)需求主要包括：

● 用能統(tǒng)計

從區(qū)域、車間、生產工藝、工序、工段、設備等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業(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，構建能耗計算模型，進行訓練，調整并優(yōu)化模型，采用預測算法對企業(yè)未來能耗趨勢進行預測分析，為節(jié)能提供有效的決策依據；

● 產品單耗

計算生產單位產品所需要的電單耗，水單耗，結合車速，計算哪種車速效益最高；

● 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；

● 產量統(tǒng)計

提供產量統(tǒng)計,支持手動錄入及與MES對接獲取產量數據；

● 電能質量監(jiān)測

對電網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，支持歷史數據的查詢；

● 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、釘釘等方式及時通知相關人員，快速定位能耗異常區(qū)域；

● 數據轉發(fā)

實現能源管理系統(tǒng)和MES系統(tǒng)的數據互通，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據統(tǒng)計，與現有的第三方系統(tǒng)在指揮中心統(tǒng)一集中展示。 

3 系統(tǒng)結構

現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接口與電力物聯網邊緣計算網關進行通訊，實現全電力參數和流量等數據的監(jiān)測、預警與存儲，再由電力物聯網邊緣計算網關，通過以太網將數據上傳至搭建在數據中心的能源管控平臺上。

平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：

系統(tǒng)可分為三層：即現場設備層、網絡通訊層和平臺管理層。

現場設備層：10KV/380V部分的計量儀表和遠傳水表，通訊協(xié)議為標準modbus-rtu，用于采集用電回路全電力參數和用水支路流量的各類儀表，也是構建該配電、耗水系統(tǒng)必要的基本組成元素。

網絡通訊層：包含電力物聯網邊緣計算網關、網絡交換機等設備。電力物聯網邊緣計算網關接收現場設備層采集的數據，并可進行規(guī)約轉換、數據存儲，通過網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。電力物聯網邊緣計算網關可在網絡故障時將數據存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數據，保證服務器端數據不丟失。

平臺管理層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

4 企業(yè)指標

4.1 電力指標

 水指標

 5.用能單元指標

 首頁

首頁展示企業(yè)的能耗情況、碳排放及折標煤趨勢、主要車間用水用電占比，功率數據、報警數據等相關信息，可直觀了解企業(yè)當前的整體情況，實現數據監(jiān)視實時化、能源管控精細化、企業(yè)管理數字化、節(jié)能減排全局化。

5.2 數據監(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，確保整個能源供給、轉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，實現對全電量參數以及開關斷路器狀態(tài)的實時監(jiān)視，如電壓、電流、頻率、功率、功率因數、三相不平衡度、諧波等參數。

5.2.3 定制大屏

根據客戶定制大屏展示界面，滿足客戶更直觀，更美觀，更加實用的需求。

5.3 能源管理

5.3.1 能源中控

從監(jiān)測區(qū)域、車間、生產工藝、工序、工段、設備等維度，對各類能耗、單位產品能耗、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、生產工藝、工序、工段、設備等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業(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，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

5.3.3 產品單耗

與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產量以及系統(tǒng)采集的能耗數據，計算產品單耗，并進行同比和環(huán)比分析，以便企業(yè)能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

5.3.4 線路損耗

根據設置的邊界，通過查看能耗數據上下級的偏差，發(fā)現能耗異常。 

5.5 分析報告

5.5.1 運維報告

以年、月、日對企業(yè)的異常情況、排名、發(fā)生頻次、運維情況等進行全面的統(tǒng)計分析，讓用戶全面了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶快速發(fā)現設備異常，準確定位故障點，提高運維效率，支持導出成PDF文件及打印。

5.5.2 節(jié)能報告

通過對接工廠生產系統(tǒng)，獲取產量數據，結合系統(tǒng)采集到的能耗數據，得到不同產線的單耗數據。再比對不同產線設備生產情況（車速、產量），得到產線設備在多少轉速情況，產量和能耗數據處于區(qū)間的結論。工廠以此做出相應的調整，有效降低產品的單耗。

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)能評估提供基礎數據和支持。

?                      在線監(jiān)測電能質量

幫助企業(yè)在線監(jiān)測電能質量，包括諧波含量、三相不平衡度、功率因數等，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；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

為企業(yè)工藝整改提供數據支持，結合節(jié)能改造的具體實施，實現了某條產線單耗下降8%，達到降低生產消耗，提高經濟效益的目的。

?                       持續(xù)增值

實時了解耗能狀況，接入電力需求側管理平臺，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，促進節(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)現問題，減少用能損失；

（2）全面掌握能耗總量、能耗成本及能耗效率指標數據；

（3）全面分析用能特點，為優(yōu)化用能管理提供決策數據；

?                      對能源運維部門及人員（能源供給部門）

（1）幫助建立數據采集網絡監(jiān)控運維，動態(tài)監(jiān)視數據采集狀態(tài)，確保數據采集正常運行，奠定數據基礎。

（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，提高數據統(tǒng)計工作效率和準確率。

（2）共享能耗數據，并與其他系統(tǒng)集成。

7 產品特點

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、最大需量及發(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日歷史凍結數據

●  外形尺寸：90*36*65

7.2 電能質量分析儀表APM810

●  有功精度：0.5S級，無功精度：2級（目前標準最高），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：最大支持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進行設置或修改，也可抄回表內的信息以便供管理部門進行統(tǒng)計、監(jiān)測；斷電后數據可保存10年以上；擴展功能：可根據需要擴展遠程控制閥門開關功能；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戶用計量儀表數據傳輸技術條件》或者兼容《DL/T 645-2007》的規(guī)約

7.4 電力物聯網邊緣計算網關

8 結語

安科瑞企業(yè)能源管控平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數據化管理，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，通過數據分析、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、能源質量、產品能源單耗、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)調整負載、調整負荷率、削峰填谷、無功補償、更新設備提供基礎數據和支持，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、保證設備經濟運行、挖掘節(jié)能潛力，成本低，回收期短，經濟效益明顯，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，積極響應國家對于節(jié)能降耗的政策。

  安科瑞企業(yè)能源管控平臺為客戶提供增值服務，包含：空壓機節(jié)能改造方案；空調節(jié)能改造方案；鍋爐節(jié)能改造方案；照明節(jié)能改造方案等。

參考文獻

[1]       《2030年前碳達峰行動方案》

[2]       《浙江省關于建立健全高耗能行業(yè)階梯電價和單位產品超能耗限額標準懲罰性電價的實施意見（征求意見稿）》

[3]       《工業(yè)企業(yè)能源管控中心建設指南》

證書報告