Acrel-7000企業能源管控平臺

在新疆某企業的應用

摘 要：為了穩步推進雙碳目標，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。現有大部分企業依然采用電、水、氣、冷、熱等各種能源供應系統“單獨規劃、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，對于節能評估無法提供可靠參考數據；缺乏有效的企業能效評估指標體系，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，實現全廠能源系統的統一調度，優化能源介質平衡、最大限度地高效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

關鍵詞：雙碳；雙控；企業能源管控；節能降耗    

1 概述

根據工藝特性，該企業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能源規劃落地的實際情況，保證該企業能效指標和節能目標的貫徹執行，展示綠色低碳成就，需要借助信息技術工具，搭建企業能源管理平臺，持續推進節能減排、實現用能的精細化管理。

2 項目需求

項目監測區域涵蓋化一車間、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。

系統需求主要包括：

● 用能統計

從區域、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分類/分項用能情況進行統計，并進行趨勢和同環比分析；

● 能耗預測

通過對廠區、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，調整并優化模型，采用預測算法對企業未來能耗趨勢進行分析，為節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；

● 容需量統計

提供容需量統計,實時展示容量需量價格的變化情況，為降低電費提供依據；

● 產量統計

提供產量統計,支持手動錄入及與MES對接獲取產量數據；

● 電能質量監測

對電網中的諧波進行實時監測，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域；

● 數據轉發

實現能源管理系統和MES系統的數據互通，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計，與現有的第三方系統在指揮中心統一集中展示。

3 系統結構

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 企業指標

4.1 電力指標

4.2 水指標

4.3 用能單元指標

5 系統功能

5.1 首頁

首頁展示企業的能耗情況、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，可直觀了解企業當前的整體情況，實現數據監視實時化、能源管控精細化、企業管理數字化、節能減排全局化。

5.2 數據監控

5.2.1 電力監控

對企業各用電回路的運行狀態進行實時監測，快速定位報警點位，并根據報警等級實時觸發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、可靠和穩定。

5.2.2 配電圖

展示變配電系統的電氣主接線圖，實現對全電量參數以及開關斷路器狀態的實時監視，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

從監測區域、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 能耗統計

從能源使用種類、監測區域、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用能統計、同比、環比分析，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MES系統對接，通過產量以及系統采集的能耗數據，計算產品單耗，并進行同比和環比分析，以便企業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，發現能耗異常。

5.3.5 手動輸入儀表數據

對于一些沒法采集的數據，系統提供手動輸入儀表數據的功能。

5.4 電能質量監測

5.4.1 三相不平衡監測

對電網中的電流/電壓不平衡度進行實時監測和預警，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。

5.5 分析報告

5.5.1 運維報告

以年、月、日對企業的異常情況、排名、發生頻次、運維情況等進行全面的統計分析，讓用戶全面了解系統的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶快速發現設備異常，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 用能報告

以年、月、日對企業的能源消耗、線路損耗、單位產品能耗、費用支出、重點設備耗能、容改需、節能改造效果等進行全面的統計分析，幫助用戶及時發現能源在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，為用戶挖掘節能潛力提供數據基礎，支持導出成PDF文件及打印。

5.6 報警管理

針對于限電和能耗雙控，實現能耗超標報警、限電報警、碳排放超標報警等，幫助企業提前預警，避免發生用能異常導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發與閉環處理。

6 系統應用價值

6.1 企業收益

企業能源管控平臺為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

? 在線監測電能質量

幫助企業在線監測電能質量，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。

? 節省人力成本

少人或者無人值守，減少人工統計工作量，降低人力成本。

? 節能降費

根據用電情況實現“容改需"，降低基本電費；實現調整負載、削峰填谷、無功補償，節省能源費用。可實現辦公節能10%左右，總節能3%左右。

? 提高設備利用率

監控變配電設備運行狀況，降低損耗，保證經濟運行。

? 打破信息孤島

提供標準的數據接口與ERP/MES/MIS/PLC/DCS/SCADA等系統實現對接。

?  持續增值

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

企業能源管控平臺能滿足企業各種用戶的不同需求。

? 對能源主管部門及人員（節能管理）

幫助企業完善能源管理體系，貫徹能源專業化、精細化、扁平化管理思路，建立持續改進能效的能管模式和機制，提高能管水平，促進節能降耗。

? 對各級用能部門及人員（能源使用部門）

（1）實時監視能源消耗，及時發現問題，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控運維，動態監視數據采集狀態，確保數據采集正常運行，奠定數據基礎。

（2）實時監視能源系統運行狀態，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，提高數據統計工作效率和準確率。

（2）共享能耗數據，并與其他系統集成。

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

●  電壓規格：3×100V、 3×380V、3×57.7/100V、3×220/380V

●  電流規格：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規約

●  功能：支持2~31次諧波電壓電流、最大需量及發生時間、4個時區、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

●  電壓規格：3×100V、 3×380V、3×57.7/100V、3×220/380V

●  電流規格：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規約/DL/T645-07規約可自適應，兩路485可獨立設置，亦可使用不同協議；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

8 結語

安科瑞企業能源管控平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、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計、同環比分析、能源成本分析、用能預測、碳排分析，為企業調整負載、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、挖掘節能潛力，成本低，回收期短，經濟效益明顯，不僅可以提高企業的核心競爭力，同時是保護環境和社會可持續發展的基礎和源泉，積極響應國家對于節能降耗的政策。

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] 《工業企業能源管控中心建設指南》

作者介紹：

安躍強，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。