|
摘要：陶瓷、水泥及玻璃等行業(yè)都是需要用能單位,按照政策的規定都需要建立企業(yè)的能源管理信息系統。本文針對在碳達峰碳中和的大背景下,需要用能單位在能源管理信息系統推進(jìn)過(guò)程中出現的常見(jiàn)問(wèn)題,提出相應的解決思路。 關(guān)鍵詞:企業(yè)微電網(wǎng)，能源管理信息系統，電力監控，能耗統計，電能質(zhì)量分析 1前言 隨著(zhù)全球氣候變暖的加劇,人類(lèi)對自然資源保護以及對節能減排越來(lái)越重視。IT 技術(shù)與不同行業(yè)的碰撞促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的飛速發(fā)展。隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)與能源行業(yè)的相遇,互聯(lián)網(wǎng)思維方式的先進(jìn)性逐漸顯示出來(lái)，國家及各級均做出各種鼓勵與引導政策,部分集團性國有企業(yè)也做出了相關(guān)的措施,努力推進(jìn)需要用能單位能源能耗在線(xiàn)監測系統的建設。特別在十多年來(lái)的需要耗能企業(yè)的每年的能源考核中,規定企業(yè)應建立能源管理信息系統。 能源管理信息系統的建設推進(jìn)工作實(shí)現了需要用能單位、各級管理部門(mén)(包括各級以及集團化公司總部)、技術(shù)服務(wù)商、燃氣公司、熱力公司等多方聯(lián)動(dòng),實(shí)現了需要用能單位能源數據與管理部門(mén)(各級以及集團化公司總部)的數據同步化，為需要用能單位下步開(kāi)展節能工作奠定堅實(shí)的基礎,也為以及集團化運作的大型企業(yè)制定宏觀(guān)能源調控政策以及進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃提供一定的基礎數據. 2 能源管理信息系統需要具備的功能 能源管理信息系統是節能與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結合體，能夠為能源管理、運行人員以及相關(guān)部門(mén)提供有用的信息，使企業(yè)整體保持較高的能源利用效率。 能源管理信息系統邏輯層次結構如圖 1 所示。 2.1能源數據采集 能效數據分為實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)兩種。實(shí)時(shí)數據一般來(lái)自于企業(yè)在線(xiàn)監測系統，也可以通過(guò)安裝數字儀表來(lái)補充缺少的數據，在預設的時(shí)間間隔內實(shí)現自動(dòng)收集，并存儲到實(shí)時(shí)數據庫中，從而實(shí)現能效指標的在線(xiàn)計算與動(dòng)態(tài)分析。 2.2基礎信息管理 基礎信息一般包括企業(yè)基本信息管理、計量?jì)x表檔案信息管理、設備檔案信息管理、培訓及資料信息管理、能源管理委員會(huì )（或稱(chēng)之為節能領(lǐng)導小組）信息管理、新聞公告信息管理、行業(yè)政策信息管理、技術(shù)文檔信息管理、系統的初始化及設置管理等內容。 2.3節能績(jì)效管理 考核管理是企業(yè)提升節能績(jì)效的重要手段。企業(yè)能源利用的好壞，可以通過(guò)能源消費量、投入產(chǎn)出比、能源利用率、節能減排量、能源成本等能耗指標反映出來(lái)。將這些指標納入企業(yè)考核體系，能夠有效提高企業(yè)能源管理的效果。若進(jìn)一步對這些指標進(jìn)行對標分析，如企業(yè)內部的能耗基準（限額、目標值、歷史數值等）以及外部行業(yè)基準（國內外行業(yè)平均、行業(yè)先進(jìn)、法規標準值、行業(yè)準入值等）進(jìn)行比較，還可以進(jìn)一步挖掘節能潛力的機會(huì )。 2.4節能項目管理 對于工業(yè)企業(yè)而言，節能效益的絕大部分均來(lái)自于節能技改項目的實(shí)施結果。為了保證節能項目的順利實(shí)施，提高管理效率和效果，借助信息技術(shù)手段對節能項目進(jìn)行管理則成為一個(gè)有效的方法。 2.5能源運行管理 傳統的能源管理過(guò)程是基于人工管理的離線(xiàn)過(guò)程。在工業(yè)信息化高速發(fā)展的今天，只能完成離線(xiàn)能源管理的 EMIS 已經(jīng)不能滿(mǎn)足部分企業(yè)高速發(fā)展的需要。對于很多企業(yè)而言，設備、生產(chǎn)工藝等用能對象一般都已經(jīng)實(shí)現基于產(chǎn)品生產(chǎn)和運行為目標的高度自動(dòng)化。在此基礎上，該系統以能源較優(yōu)運行為目標，開(kāi)發(fā)了企業(yè)能源運行的在線(xiàn)管理功能。 2.6企業(yè)能效管理 企業(yè)能效管理主要解決企業(yè)用能對象的能效評價(jià)、節能診斷與優(yōu)化改進(jìn)三方面的問(wèn)題，管理的對象包括企業(yè)需要耗能設備、工藝和能量系統三個(gè)層次。能效評價(jià)指對上述用能對象的能效狀況進(jìn)行分析評估，包括能源結構分析、能源消費流向分析、負荷分析、趨勢分析、能效指標計算及對比、企業(yè)能量平衡、能量品質(zhì)分析、需要對象（如動(dòng)力生產(chǎn)、照明、大型耗能設備等）性能評估等。節能診斷指標確定存在節能潛力的位置并量化節能潛力數值，包括能效影響因素分析、節能潛力分析、減排潛力分析等；優(yōu)化改進(jìn)包括能量系統優(yōu)化、能效決策分析、企業(yè)清潔生產(chǎn)等內容。 3常見(jiàn)的問(wèn)題 在對某些地級市和某幾個(gè)大型集團的能源管理信息化系統推進(jìn)過(guò)程中，發(fā)現主要存在以下幾個(gè)方面的普遍問(wèn)題，提出自己的解決思路，以供參考。 問(wèn)題一：推進(jìn)過(guò)程中，大部分需要用能單位對于能源管理信息系統工具的先進(jìn)性了解不夠，很多企業(yè)停留在信息系統僅僅替代人工抄表的初級階段； 問(wèn)題二：筆者走訪(fǎng)部分已經(jīng)初步建立能源管理信息系統的需要用能單位，發(fā)現接近 7 成以上的用戶(hù)對于本單位建立的系統的功能不夠了解，部分需要用能單位的能源管理信息系統處在無(wú)人問(wèn)津狀態(tài)，建設完成后沒(méi)有使用起來(lái)。 問(wèn)題三：部分系統服務(wù)商由于前期系統的架構設計，運營(yíng)不科學(xué)，所服務(wù)的客戶(hù)系統出現宕機狀態(tài)，出現長(cháng)時(shí)間掉線(xiàn)狀態(tài)。 4解決的思路 鑒于以上問(wèn)題，本文提出如下幾點(diǎn)看法： 4.1加強宣傳加強需要用能單位對本企業(yè)能源管理信息系統建設的重要性的了解與認識 任何先進(jìn)的工具都離不開(kāi)人的管理與控制，因此對于先進(jìn)的能源管理信息系統亦是如此。能源精細化管理，有利于企業(yè)降低生產(chǎn)成本，減少能源管理人員的成本，降低能源浪費。但是從部分已經(jīng)完成能源管理信息系統需要用能單位的走訪(fǎng)情況來(lái)看，企業(yè)中依然存在對能源管理信息系統建設的重視程度不夠，粗放式的能源管理等傳統理念依舊存在。企業(yè)的能源管理信息系統是“互聯(lián)網(wǎng) +”與節能行業(yè)結合的產(chǎn)物，利用先進(jìn)的能源管理信息系統有助于企業(yè)能源管理的精細化，降低能源的使用成本與管理成本。只有管理者了解到能源管理信息系統的先進(jìn)性并切實(shí)推進(jìn)本單位系統的建設，才能發(fā)揮到先進(jìn)工具的用途。 4.2加大行業(yè)對存在性遍問(wèn)題的應對投入 現場(chǎng)走訪(fǎng)了部分已經(jīng)建設完成能源管理信息系統需要用能單位，普遍存在產(chǎn)品產(chǎn)量的在線(xiàn)采集與對接存在的問(wèn)題。分析主要原因是因為鑒于生產(chǎn)角度考慮，企業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量大部分與生產(chǎn)的系統為一體化，企業(yè)生產(chǎn)系統無(wú)法開(kāi)放接口與能源管理信息系統對接，導致很大部分企業(yè)的能源管理信息系統中關(guān)于產(chǎn)品產(chǎn)量的部分仍需要手動(dòng)輸入。 企業(yè)能源數據只有與企業(yè)生產(chǎn)數據的同步，對需要耗能設備的能耗數據實(shí)時(shí)采集，并開(kāi)展相應的需要高耗能設備的能源利用效率分析，單位產(chǎn)品能耗分析等分析功能才能發(fā)揮能源管理信息系統大數據的大優(yōu)勢。筆者認為可以加強對企業(yè)生產(chǎn)數據采用外置非接觸式采集等技術(shù)的推進(jìn)，促進(jìn)企業(yè)能源管理信息數據對企業(yè)生產(chǎn)數據的集成化整合，促進(jìn)企業(yè)的能源精細化管理水平。對于管理部門(mén)（各級部門(mén)、集團化企業(yè)總公司）應當加大所管理的需要能耗單位新增需要耗能設備計量器具采集方面硬件的投入的專(zhuān)項補貼。 4.3加強隊伍建設 通過(guò)對目前市面上近 40 家不同類(lèi)別能源管理信息系統建設的服務(wù)商走訪(fǎng)，大部分均遇到各自的瓶頸。例如：部分服務(wù)商對需要耗能設備的能效分析比較薄弱，直接導致其所服務(wù)的需要用能單位的信息系統也停留在較為初級的水平。 某市主要信息系統建設服務(wù)商頭部技術(shù)服務(wù)商反映情況如下： 需要耗能設備的能效分析需要采集器成本較高，導致很多企業(yè)從原來(lái)粗放式管理到精細化管理改進(jìn)過(guò)程中投入成本方面比較謹慎，導致需要耗能設備的能效數據的采集存在空白現象； 國內大部分企業(yè)需要耗能設備具有單獨的能源管理與自動(dòng)控制系統，該部分系統為單獨封閉的系統，因此存在原有系統無(wú)法與新建能源管理信息系統對接的情況存在； 目前從事能管中心建設的服務(wù)商技術(shù)比較薄弱。目前在國內能源管理信息系統建設的主要力量為平臺商，由于平臺上本身具有并非從事節能技術(shù)，對于節能領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識水平不夠，因此對需要耗能設備的能效分析缺乏。 需要用能監管單位企業(yè)能源管理信息系統的建設水平與企業(yè)采購服務(wù)商的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平密切相關(guān)，建議一方面引導企業(yè)開(kāi)展能源管理信息系統建設的同時(shí)加強對于系統建設方隊伍的培養，加強我國節能技術(shù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)的培育與發(fā)展。 4.4加強新系統的管理制度建設 需要用能單位能源管理信息系統對于大部分企業(yè)來(lái)說(shuō)是全新的事物，絕大多數企業(yè)中存在現有的管理制度涵蓋到無(wú)法對該系統的管理以及相應的維護、保養等制度文件的現象，企業(yè)也未針對該項目做出專(zhuān)門(mén)的管理制度，建議加強對新系統的管制制度的建設與有關(guān)人員的培訓，以便系統在建成后的穩定持續運行，為企業(yè)節能工作做好制度性的保障工作。 5取得的成績(jì) 5.1促進(jìn)了企業(yè)提高其源管理精細化水平 要點(diǎn)用能監管單位企業(yè)能源管理信息系統，可讓管理者更加充分、深入地了解企業(yè)的能源利用狀況，發(fā)現生產(chǎn)和設備運行節能空間，是實(shí)現不斷改進(jìn)企業(yè)能源管理水平、持續提高企業(yè)能源使用效率的有效手段。為企業(yè)搭建一個(gè)合理、高效的信息傳輸平臺和管理平臺，形成一套行之有效的節能減排解決方案，對能源消耗數據及時(shí)、快速和準確的監測，實(shí)現科學(xué)分析、預測和預警功能，為企業(yè)決策提供了多方位、可視化的數據信息查詢(xún)和決策支持服務(wù)，達到科學(xué)用能、科學(xué)管理的目的。例如：某陶瓷企業(yè)，能源管理信息系統與企業(yè)生產(chǎn)系統的對接，實(shí)現了產(chǎn)品產(chǎn)量數據的實(shí)時(shí)采集，將生產(chǎn)的數據與能耗的數據實(shí)時(shí)同屏顯示，大大提高企業(yè)能源管理精細化水平。 5.2實(shí)現了四兩撥千斤的效果 通過(guò)對規模以上企業(yè)的引導與激勵，帶動(dòng)廣大要點(diǎn)用能單位加強對能源數據采集，能源管理精細化的重視，加強廣大企業(yè)對能源信息系統建設的重視，部分企業(yè)雖然不在推進(jìn)的名單內，但是也已經(jīng)努力建立了適合自己的能源信息管理新系統，并實(shí)現與或者集團平臺的在線(xiàn)對接。 5.3促進(jìn)當地節能服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展 通過(guò)能源管理信息系統的建設，一方面協(xié)助企業(yè)開(kāi)展節能降耗方面的工作，另一方面也對本地的能源信息系統建設隊伍得到鍛煉與提升，推進(jìn)本地節能服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 6 AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng) 企業(yè)微電網(wǎng)的數字化系統(EMS)包含安裝于現場(chǎng)的傳感器、智能網(wǎng)關(guān)和微電網(wǎng)數字化軟件。傳感器用于監測和控制建筑的負荷設備和分布式發(fā)電設備(系統)，現場(chǎng)傳感器的數據接入邊緣計算智能網(wǎng)關(guān)，每個(gè)智能網(wǎng)關(guān)可以看做是一個(gè)區域指揮部，采集所接傳感器數據進(jìn)行協(xié)議轉換后上傳EMS或轉發(fā)第三方平臺，網(wǎng)關(guān)可以根據預設閾值或自動(dòng)學(xué)習來(lái)執行邏輯計算，并執行EMS的指令。EMS可以看做是企業(yè)微電網(wǎng)的指揮部，根據智能網(wǎng)關(guān)上傳的數據生成各類(lèi)圖表、控制策略和分析結論，并響應虛擬電廠(chǎng)的調度指令，系統架構圖如圖1所示。 圖1企業(yè)微電網(wǎng)數字化系統(EMS)網(wǎng)絡(luò )架構 AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)數字化系統融合企業(yè)負荷側的電力監控、能耗統計、電能質(zhì)量分析及治理、智能照明控制、主要用能設備監控、充電樁運營(yíng)管理、分布式光伏監控、儲能管理等功能，用戶(hù)通過(guò)一個(gè)平臺即可全局、整體的對企業(yè)微電網(wǎng)進(jìn)行進(jìn)行集中監控、統一調度、統一運維，同時(shí)滿(mǎn)足企業(yè)用電可靠、節約、效率、有序用電要求。 6.1電力監控 對企業(yè)高低壓變配電系統的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無(wú)功補償柜及電纜等配電相關(guān)設備的電氣參數、運行狀態(tài)、接點(diǎn)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和控制，監測企業(yè)微電網(wǎng)主要回路的電能質(zhì)量并進(jìn)行治理，對故障及時(shí)處理并發(fā)出告警信息，提高企業(yè)供電可靠性。 圖2電力監控功能 6.2能耗分析 采集企業(yè)電、水、燃氣等能源消耗，進(jìn)行分類(lèi)分項能耗統計，計算單位面積或單位產(chǎn)品的能耗數據以及趨勢，對標主要用能設備能效進(jìn)行能效診斷，計算企業(yè)碳排放，為企業(yè)制定碳達峰、碳中和路線(xiàn)提供數據支持。 圖3能耗分析功能 6.3照明控制 智能照明控制功能可以根據企業(yè)情況實(shí)現定時(shí)控制、光照感應控制、場(chǎng)景控制、調光控制等，并結合紅外傳感器、超聲波傳感器，實(shí)現人來(lái)燈亮、人走燈滅，并可以根據系統的控制策略實(shí)現集中控制，為企業(yè)節約照明用電。 圖4照明控制功能 6.4分布式光伏監控 監測企業(yè)分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數據、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統計以及光伏發(fā)電功率控制。 圖5分布式光伏發(fā)電監測 6.5儲能管理 監測儲能系統、電池管理系統(BMS)和儲能變流器(PCS)運行，包括運行模式、功率控制模式，功率、電壓、電流、頻率等預定值信息、儲能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據企業(yè)峰谷特點(diǎn)和電價(jià)波動(dòng)以及上級平臺指令設置儲能系統的充放電策略，控制儲能系統充放電，實(shí)現削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。 圖6儲能管理 6.6充電樁運營(yíng)管理 監測企業(yè)充電樁的運行狀態(tài)，提供充電樁收費管理和狀態(tài)監測功能，并根據企業(yè)負荷率變化和虛擬電廠(chǎng)的調度指令調節充電樁的充電功率，使企業(yè)微電網(wǎng)穩定運行。 圖7充電樁管理 6.7需求響應 根據企業(yè)負荷波動(dòng)數據，再結合虛擬電廠(chǎng)的調度指令，決定以何種方式參與電網(wǎng)需求響應，平臺可通過(guò)給儲能系統下發(fā)控制策略，調整充發(fā)電時(shí)間。平臺在需求響應時(shí)間段調整可控負荷功率，停止給可中斷負荷供電，并且可以根據企業(yè)可控負荷數據制定需求響應控制策略，實(shí)現一鍵響應。 圖10企業(yè)微電網(wǎng)數字化系統需求響應示意圖 7 微電網(wǎng)數字化系統硬件設備 安科瑞針對企業(yè)微電網(wǎng)數字化系統除了軟件外，還具備現場(chǎng)傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設備，組成了完整的“云-邊-端”數字化體系，具體包括高低壓配電綜合保護和監測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、電能質(zhì)量治理、照明控制、新能源充電樁、電氣消防類(lèi)解決方案等，可以為企業(yè)微電網(wǎng)數字化提供一站式服務(wù)能力，部分設備見(jiàn)表1。
表1企業(yè)微電網(wǎng)數字化建設部分硬件設備 8 結束語(yǔ) 隨著(zhù)我國2030年碳達峰，2060年碳中和的推進(jìn)，是能源管理信息細化系統的成長(cháng)與成熟的季節，希望在各級部門(mén)的努力推進(jìn)下，各大要點(diǎn)用能單位的努力配合下，一起為我國碳達峰碳中和事業(yè)貢獻力量。 參考文獻
|
