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能源管理系統(Energy Management System),是對企業的電能、天然氣、蒸汽、冷(熱)量、和用水等能源數據進行自動監測、記錄、分析,進而完成能源的優化調度和管理。總目標是建立一個全局性的能源管理系統,構成覆蓋能源信息采集及能源信息管理兩個功能層次的計算機網絡系統,實現安全、優良供能、提高工作效率、降低能耗,從而達到降低產品成本的目的。
能源管理系統(EMS)包括三大部分內容:能源數據采集、能源數據實時監控以及能源數據統計、分析和管理。
能源管理系統(EMS)實時監控企業各種能源的詳細使用情況,為節能降耗提供直觀科學的依據,為企業查找能耗弱點,促進企業管理水平的進一步提高及運營成本的進一步降低。使能源使用合理,控制浪費,達到節能減排,節能降耗,再創造效益的目的。通過數據分析,可以幫助企業對每條生產線、每個工作班組以及主要耗能設備進行實時考核,杜絕浪費,并可以幫助企業進一步優化工藝,以降低單位能耗成本。
二、能源管理系統(EMS)在重要用能設施的應用
針對企業主要能耗系統提供完善的用能設施信息管理功能,能讓用戶查詢到系統設施的用能信息并提供節能優化運行策略,從而達到節能的目的。具體應用如下:
(一)中央空調系統(制冷系統)
空調(制冷)系統廣泛應用于樓宇、商業及企業,是最大的能源消耗源之一。
能源管理系統(EMS)針對空調(制冷)系統進行冷量計量及效率追蹤,讓用戶能夠準確了解企業冷量消耗的變化,實時的效率監測讓用戶對制冷機的運行效率有直觀的把握,能源管理為用戶提供了ARI(美國制冷學會)效率標準,作為參考。
1、動態更新制冷機性能曲線
能源管理系統為用戶的運行人員提供了空調系統運行管理優化功能,系統能自動分析出在一定工況下,運行人員開啟哪些制冷機和空調水泵效率最高,并將各種方案的效率進行排名。能源管理制冷機動態性能曲線更新功能為系統運行方案的選擇提供了有效的保障。
2、冷凍水供水水溫優化設置
制冷機冷凍水溫優化設置,能源管理根據室內負荷和室外氣候參數自動分析出效率較高的冷凍水出水水溫,降低能耗。據權威機構統計,冷凍水溫度每提高1℃制冷機能耗將降低1.5%-2%,系統將定時計算出優化的冷凍水供水溫度,系統管理人員只需要在制冷機上調整一下水溫設定即可,簡單而方便。
3、空調水泵節能潛力分析
能源管理系統還為用戶提供了水泵潛力分析,系統將根據采集的數據,分析出水泵的節能潛力。為用戶以后的節能改造提供理論依據。
能源管理系統的運行方案排名功能讓管理者知道如何進一步的降低制冷系統的能耗。
(二)電力系統:
1、電能質量管理
電力的傳輸和使用過程中, 容易受到污染和干擾,無功增加、諧波、三相不平衡等因素會導致電力使用效率降低、設備損壞等后果。
能源管理 系統通過對電能質量參數的監測、分析,結合工藝改造、自動化控制的應用,達到企業綜合電力節能的目的,并且保證企業對高電能質量的需求,確保各種電子設備、精密儀器安全可靠運行,提高企業生產率和產品的成品率。
2、變壓器管理
能源管理系統通過對變壓器各項電力參數監測,采用以下方法,實現對變壓器的綜合節能管理:
1) 通過回路總零線上電流變化了解電流諧波及線路損耗和變壓器溫升原因,并制定相應對策及解決方案;
2) 根據負載變化優化變壓器使用,為提高變壓器效率提供依據;
3) 根據電壓、電流變化量有助于分析判斷設備狀態及浪涌電壓、電流產生變化等情況。
(三)壓縮空氣系統:
壓縮空氣系統廣泛應用于工業企業,是企業的重要電能消耗系統。
能源管理系統(EMS)監測空壓機電耗、壓縮空氣的供氣壓力、流量等參數,自動生成供氣量(空壓機)曲線圖、管網末端壓力變化曲線圖、用氣量狀況曲線圖,空壓機電能消耗曲線圖日負荷表,通過對上述參數同生產使用情況分析,了解空壓機電能、氣量變化與用氣合理性。
壓縮空氣系統能源管理方法如下:
1)實時監測空壓機效率,根據負荷情況,盡量開啟高效機組;對低效機組進行及時檢修,提高壓縮空氣系統效率;
2)結合生產情況分析用氣量不規律或突變情況的原因;
3)掌握設備工況及合理用氣,優化空壓機利用和設備管理;
4)杜絕人為用氣不合理的浪費;
5)發現供氣管道泄漏情況;
6)分析和找出空壓機潛在的節能潛力,為技術節能措施提供依據。
(四)蒸汽系統:
類似壓縮空氣系統,能源管理系統(EMS)通過對鍋爐供汽及蒸汽末端的流量、溫度及壓力監測,及時發現管路系統泄漏,避免不合理用汽浪費,提高蒸汽利用效率。
(五)鍋爐系統:
能源管理系統(EMS)通過對鍋爐主要數據采集監測(或從DCS系統讀取數據),分析在不同的蒸汽壓力、流量、排煙溫度及過度空氣量等條件下的鍋爐效率,從而提出最優鍋爐運行參數標準,優化運行控制模式,有效降低鍋爐系統能耗。
(六)窯爐:
能源管理系統(EMS),通過監測窯爐溫度、燃氣流量(或用電、煤量)、風機電耗及風壓或流量的監測,根據相同時間段能源消耗與窯爐溫度變化曲線對照,分析窯爐容積(容量)溫度變化(上升、溫度層)與能耗成本的關系,確定最佳窯爐產品量、溫度及過度空氣量,幫助企業制定更優化的產品及能耗基準線。
三、能源管理系統(EMS)的實施方法
(一)節能驗證及分析:
針對企業目前已有的中央空調、空壓機、水泵等主要用能系統進行節能效果的驗證和監測;根據系統數據統計生成相關動態圖表進行設備運行狀態掌握和進行節能空間潛在能力分析,通過分析結果指導設備節能控制系統調整。
(二)能源評估:
為設備管理人員提供依據,首先排除人為因素的盲目性和經驗誤判。根據設備管理側重點不同,在設備運行效力評估方面及設備狀態和維護方面提供可分析的參數,便于即時有效的掌控,避免人工測試方法的局限性和可能產生不安全因素。能源管理系統對運行設備功耗、電壓、電流或設備溫度等要求采集和通過生成各曲線圖表描述,有助于旋轉機械狀態進行監測,曲線圖表包含了設備運行狀態的多種信息,幫助設備人員及時取得信息進行處理和綜合分析,根據其數值及變化趨勢,可對設備可靠性作出積極判斷,在設備管理領域減少預防性提升預知性,即狀態維修起到一定的作用。
(三)能源信息化管理:
能源管理系統可以在線監測整個企業的生產能耗動態過程,收集生產過程中大量分散的用電、用水、用氣等能耗數據,提供實時及歷史數據分析、對比功能,以發現能源消耗過程和結構中存在的問題,通過優化運行方式和用能結構以及建立企業能耗評估、管理體系,提高企業現有供能設備的效率,實現節能增效、高效生產。
系統為用戶提供以下能耗數據和節能信息:
1)掌握企業耗能狀況:能源消耗的數量與構成、分布與流向;
2)了解企業用能水平:能量利用損失情況、設備效率、能源利用率、綜合能耗;
3)找出企業能耗問題:管理、設備、工藝操作中的能源浪費問題;
4)查清企業節能潛力:余能回收的數量、品種、參數、性質;
5)核算企業節能效果:技術改進、設備更新、工藝改革等的經濟效益、節能量;
6)明確企業節能方向:工藝節能改造、產品節能改造、制定技改方案、措施等。
能源管理系統(EMS)以全廠能耗為對象,實現能耗計量實時化,問題處理實時化。并在一定歷史數據的積累下,為進一步能源數據的挖掘提供基礎。
能源管理系統(EMS)提供適用于簡單系統與復雜系統的綜合能源管理的解決方案。通過用戶化的軟件,管理者可以采用易于理解的方式快速得到所需要的能量數據。從圖形到數據庫,綜合能源管理解決方案提供了對能源使用的可視化與跟蹤。在海量的能耗數據中迅速發現能耗薄弱環節和問題。
四、綜述
數據的充分利用能給企業帶來無窮的動力,為企業的管理和功能決策提供依據。無效數據的堆集只會對企業的資源帶來浪費,有效地利用數據意味著把數據放到你的指尖上。我們意識到將數據傳送到在工廠中需要的地方是與測量是一樣重要的。能源管理系統(EMS)就是把所有的能耗信息集成起來,統計分析并通過以下的方式來節約企業成本:重新評估企業能耗費用;防止昂貴的能源質量問題;意識并糾正能源問題;發現能效薄弱環節;完成需求側管理,控制需求量以避免不利的結果。
重慶江北國際機場(簡稱江北機場)是西南地區航空樞紐之一,也是國家大型樞紐機場。本項目江北機場東航站區及第三跑道建設工程位于現有機場東側,項目包含新建T3A航站樓、第三跑道及相應的供水、供電、供氣等配套設施,計劃2015年底基本建成。
基于該項目的實際需求,科華恒盛憑借在能源自動化領域,尤其是機場方面的軟件系統集成服務經驗,為江北機場提供了一套IEMS3000能源管理系統綜合解決方案。該IEMS3000能源管理系統包括基礎信息管理、能量平衡優化管理、能效管理、能效審計、能源計劃管理、工程數據備份及維護、應用軟件定制開發等應用功能,通過建立該能源管理系統可對機場東航站的工作區和貨運區、電、氣能耗數據進行采集分析、收費管理,并可接收T3A航站樓和飛行區能耗數據,實現對江北機場水、電、氣表的遠程集抄和能耗管理,從而達到人員優化和節能降耗的目的。
作為國內領先的智能化能源管理系統綜合解決方案供應商,科華恒盛定位高端,所屬業務品牌――康必達公司致力于為能源自動化領域用戶創造高價值服務,包括能源管理、數字化變電站、電力自動化、工業自動化等相關產品研究開發、系統集成和應用服務。目前,科華恒盛相關產品解決方案已經廣泛應用于機場港口、石油化工、有色冶金、煤炭水泥、電力發電、智能樓宇、政府公共及軍工等各個行業,幫助客戶實現可持續的節能增效項目、優化企業運行和提高生產管理。
此外,科華恒盛攜高端電源產品解決方案還成功中標了臨汾機場采購項目,其中包括高端UPS及相關核心設備,共計80多套,為臨汾機場的安全運營提供了高可靠的綠色電源保障。
據悉,臨汾機場于2010年9月20日奠基,于今年10月份竣工試飛,年底開始試運營。根據規劃,臨汾機場復航改造工程本期目標為2020年旅客吞吐量43萬人次,貨郵量為1500噸以上。在山西省進入全面轉型跨越發展的大背景下,臨汾機場的正式運營,將為臨汾今后發展架起空中經濟橋梁。
【關鍵詞】能源管理模型 ISO50001 基于PDCA模式
1 背景
能源管理被定義為采用系統科學的原理利用管理學和技術創新來提高企業用能水平1。從學術的角度來說,是采用控制、監測等手段來提高能源利用效率。不管如何定義,能源管理已成為全世界用能企業最重要的研究對象,有的國家甚至采用立法、標準的形式加以限制。例如我國《“十三五”節能減排綜合性工作方案》中提出的約束性指標“到十三五末,全縣萬元國內生產總值(GDP)能耗比2015年降低25%,萬元規模以上工業增加值綜合能耗比2015年減低33.3%。”
能源管理方法與現行標準存在極大的區別,目前還沒有非常普適的能源管理方案,不同的能源管理案例來說都有其一定的局限性,從現有的能源管理的理論來說,能源管理的導則的適用范圍較窄。總之,在能源評價標準與用能企業現存狀況之間應當編制一套合理的能源管理模式使兩者建立聯系。
PDCA模型是美國質量管理專家休哈特提出并由戴明采納、宣傳、推廣使用的,主要為計劃(Plan)、執行(Do)、查驗(Check)、修正(Action)四個英文單詞的首寫字母。2從字面意思也可理解為管理的四個環節,即在管理工作中做好計劃、在實踐工程中不斷總結經驗,對總結的檢查結果進行處理,對存在問題進行修正,并適當推廣形成標準化,實現管理的良性循環。
對于國際標準化組織(ISO)來說,能源管理標準是其五個國際發展和技術推進重點領域之一,企業通過引用和消化標準(例如ISO50001)可實現節能增效,美國勞倫斯-伯克利實驗室在能源管理方面做了大量的工作,他們提出從1990年到2000年期間,用能單位在能源管理服務公司上的投入從5000萬增長到20億。
本文研究的目的是通過幾種典型能源管理方法,并比較其優缺點,同時創新的提出一種可借鑒的、普適的基于PDCA模型創建的能源管理方法。這種能源管理方法主要具備以下幾個特點:
(1)構建一種易于理解的能源管理模式;
(2)提供能效持續提升的路線圖;
(3)提供一種可實現的階梯能源管理方案;
(4)可供與其他行業比對的能效評價基準;
(5)能效提升的改造方案。
2 幾種典型的能源管理方法介紹
在以往的能源管理方法研究中,研究人員注重在能源管理系統中重點標識耗能設備及環節,Carbon Trust在2011年發表的能源管理導則和為小微企業設計的愛爾蘭能源持續發展計劃(SEI)都是基于較為成功的案例而形成的。
Carbon Trust的能源管理導則描述能源管理的實施主要從以下幾步進行:
(1)統攬全局:通過對用能企業的基本信息了解企業用能設備狀況及相關管理情況,這步可了解用能企業的業務和管理制度對能源消耗的影響,確定能源消耗的基數;
(2)建立能源管理責任制:在高級管理人員中確定節能負責人,用于與企業管理部門溝通協調;
(3)管理制度的確定:包括建立一系列的基于現實及管理層需求的程序性文件,管理制度需要給出明確的方針和目標,并分解細化,以確保充足的資源和權力來實現目標,這步至少包含人員培訓、職責任命及定期復驗;
(4)管理評審:通過對能源管理制度的在實現,確J制度的正確性和適宜性,重新規定職責和權限,保證管理制度的持續有效運行。
SEI管理制度從以下5個主要步驟實施:
(1)保證:用以保證建立的能效鍋爐制度有效實施,明確能源管理負責人,能效目標細化分解;
(2)識別:基于企業用能狀況研究節能的空間和方案,主要針對領域是用能設備和能源計量;
(3)計劃:描述能源的主要消費計劃,包括用能設備、及用能設備的管理制度;
(4)實施:包括實質的節能工作方案,出其他步驟外,本步驟還應應當包含企業自身節能意識和全員參與等內容;
(5)檢查:利用持續的監測和對比旨在提升企業能源利用效率。
上述兩種方法都是采用分步實施的方式,但是Carbon Trust通過對企業概況的了解建立能源基本的管理制度,然而SEI直接確立能源管理部門來實施。兩種方法都規定了戰略方案和實施方案,以及典型的檢查方案。兩種方案都基本遵循PDCA循環:注重企業在能源利用過程中的重要耗能識別物,建立有效的預防機制并持續提升能效水平。通過用能設備的能源監測,明確能效進一步提升的空間,到達持續提升的目的,這項工作要依托于法規、標準、一些成功實踐案例以及成熟的能效管理模型。
3 基于PDCA模型改進型能源管理方法
上述兩種方法給出了實施的方法與步驟,但相對來說過于簡單,實際操作性較差。
基于PDCA模型改進型能源管理方法是在Paulk等提出的能力成熟模型(CMM)的基礎上創造出來的,并得到了大量的普及。事實上,該模型在CMM模型的基礎上增加了經濟效益分析及節能預期效果等內容。
其具體實施方案見表1。
在實施的五個階段中,第一階段是獲取用能企業的基本信息;第二階段是作為企業能源管理的第一層次,明確企業用能狀況和能效可提升的空間;第三階段是基于PDCA模型中“DO”步驟,著眼于實施能源提升的改進;第四階段是PDCA循環過程中“Check”步驟,著眼于能效提升的監測;第五階段是PDCA循環過程中“Act”步驟,在這階段中企業需要通過自查找到能耗高的原因并采用切實有效辦法改進。
4 結語
基于PDCA模型改進型能源管理方法可以知道用能單位合理利用資源,不斷提升用能水平從而獲得經濟效益的目的。該模型已經用于計算機、冶金等領域并取得了良好的效果。
參考文獻:
關鍵詞:水電站庫區 公路隧道 合同能源管理
中圖分類號:TQ153.16 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)06(c)-0152-02
1 合同能源管理的概念及特點
1.1 合同能源管理的概念
合同能源管理就是由專業的節能服務公司和用能單位簽訂合同進行節能服務的約定,以此來幫助用能單位進行節能改造。合同的制定基于用能診斷、工程設計、資金籌措、設備采購、施工安裝、調試和驗收、員工培訓和維護保養等方面。節能服務應該按照合同的約定進行設計,采用合同能源管理模式為用能單位進行節能改造設計。節能服務公司在項目實施之前用合同的形式將目標和服務的內容進行約定,項目實施后用取得的節能效益回收投資,以取得合理的利潤。
合同能源管理是一種通過非行政手段的方式來解決高能耗問題的機制。雖然政府確定了一些節能減排的項目,但是很難推動用能單位自主進行節能改造。利用合同能源管理方式,用能單位可以零投入進行節能改造,還可以減少投入的風險,在實現盈利的同時達到節能減排的目的。同時節能服務公司也能夠通過對能源的有效節約而獲得一定的經濟效益。因此,合同能源管理模式是一種雙贏的機制。
1.2 合同能源管理模式的特點
(1)在進行合同能源管理中,節能項目審計、方案設計、融資和設備采購、施工測量以及運營維護和認證等都由節能服務公司統一負責,用能單位只需參與配合。
(2)采用合同能源管理模式,節能服務公司需對用能單位培訓,以確保在合同期結束后,公路隧道用能單位也能夠自己管理節能設備,確保節能效果。如果節能服務公司達不到合同中規定的要求,則在項目過程中造成的損失由節能公司承擔。節能服務公司在和用能單位簽訂節能服務合同時,在合同中約定好節能改造效果,將節能改造前后對比,其所消耗的能源的總量有預期的下降。
(3)用能單位不用提供節能改造資金,節能改造的前期資金投入由節能服務公司來負責,有效降低了節能改造投入及風險。資金的來源一般有以下三個方面:通過租賃節能改造過程中需投入的設備;節能服務公司對該項目進行融資;節能服務公司自己對該項目投入。
2 合同能源管理的模式及特點
2.1 節能效益分享型
節能效益分享型的模式就是節能服務公司通過提供資金的方式對項目進行節能改造,用能單位和節能服務公司共同享受節能的效益。
節能效益分享型的特點有以下幾個方面。
用能單位以及節能服務公司的節能收益通過合同約定進行分配。合同期限以及分配方案經雙方協商一致后確定,節能收益的分享比例分為固定式和不固定式兩種。為了能夠盡快的收回成本,節能服務公司一般都會在節能改造完成的最早的幾年內,收取收益的比例較高,然后隨著成本的不斷收回逐漸的下調收回比例。如項目的節能改造完成投入運營后,收益分享的期限為十年,則前五年內,公路隧道用能單位和節能服務公司的收益比例分別為30%和70%,第六年到第八年內,分享比例分別為50%,最后兩年內用能單位和節能公司的分享比例為70%和30%。合同期滿之后,所有的節能設施和設備都將無條件的交付給公路隧道用能單位。
這種模式受能源價格影響比較大。只有能源價格保持不變或者價格上漲,才能保證項目的收益,才能確保總體的節能目標實現。
2.2 節能量保證型
在進行合同能源管理的過程中應向用能單位承諾節能指標,以此保證項目在后期運營中的收益,如果節能公司無法達到節能效益就進行一定的賠償。同時用能單位也應在公路隧道驗收合格后將所有的工程款立刻支付給節能公司。如果后期的節能效益沒有達到節能公司在合同中的約定,節能公司應退回公路隧道用能單位的收益差額。
這個模式的特點是由用能單位負責全部的融資工作,節能公司只是做技術上的改造。該模式能否開展,除節能技術本身外,還受用能單位的資金、開展節能改造的積極性等因素的影響。其次,由于這種模式缺少節能監督機構以及保險機構,難以有效測定節能效果以及減少或轉移合同能源管理項目風險的能力。
2.3 能源費用托管型
這個模式是指用能單位的能源費用都交給節能服務公司來進行管理,如果滿足相應的規范以及使用功能,節能服務公司的改造和節約效益就都歸節能公司所有。
如該水電站庫區公路隧道每年用電賬單為1 000萬元,該水電站庫區公路隧道以5年4 000萬元費用支付給節能公司,由節能公司代為繳納電費。節能公司通過節能改造和管理,花去成本600萬元,節電率達到40%,因此只用花用3 000萬元即夠繳電費,利潤為400萬元,利潤率為10%。而用能單位在五年中可節約1 000萬元。
這種模式能夠有效的避免用能單位在節能效率上的分歧,但是此模式對節能公司的要求較高。節能公司要對用能單位提供節能改造的設計、設備以及材料的采購、融資和能效審計甚至是后期的測評以及運行的管理方案等一系列的服務,由于節能公司承擔的風險變大,所以對該公司的經濟實力和技術要求也較高。
3 合同能源管理項目的技術方案
3.1 照明能效管理方案
(1)隧道照明設計說明。
隧道能效管理系統照明方案設計嚴格遵照照明設計規范。該實施合同能源管理模式的水電站淹沒復建公路隧道屬于三級公路,共9個隧道,隧道總長度約16 km,隧道設計車速30 km/h,隧道建筑限界為9m×5.3m,雙向雙車道,混凝土路面,隧道車流量較小。白天洞外環境亮度取3000 cd/m2。原設計采用高壓鈉燈照明,能效管理系統照明設計選用高品質的飛利浦專用隧道照明燈具,燈具的光通保持性好,光衰小,使用壽命周期內可維持光衰量在20%以內。在整個燈具使用周期內,亮度值都高于標準值。
(2)照明節能措施和節能原理。
該系統主要從設備、工藝技術和管理三個方面進行節能。
①設備節能。
采用品質較優的LED照明燈替換傳統的高壓鈉燈,可有效節能。
②工藝節能。
采用亮度傳感器及時序控制,實現隧道的自動化控制,減少不必要的照明能耗,節約電能。
③管理節能。
建立照明能效管理系統,均衡照明燈具的使用壽命,優化控制方案。
(3)系統功能。
①系統組成:隧道能效管理系統由現地控制單元和通訊網絡、LED照明燈具、檢測傳感器、照明能效管理系統等組成。現地控制單元以PLC為核心,負責對現地照明設備的信號采集和處理,通過通訊網絡將照明設備的實時狀態傳輸至相鄰的現地控制單元,實現隧道內的數據共享和時序同步,達到節能的目的。
②控制對象:控制對象為隧道內除應急照明外所有的LED照明燈具。
③控制信號:控制信號主要有:亮度傳感器、電參數傳感器等。
④系統功能:隧道照明分為自動控制和手動控制兩類。
自動控制:正常情況下,系統根據控制流程自動實現照明燈組的開啟和關閉。
手動控制:當自動控制失效或者需要手動操作時,可以在各個照明段的現地控制柜上通過“開啟”和“關閉”按鈕實現各燈組的手動開關。
3.2 通風能效管理方案
(1)隧道通風設計說明。
隧道能效管理系統的通風方案設計嚴格遵照通風規范,每座隧道均采用22kw的射流風機。
(2)通風節能措施和節能原理
該方案主要從設備、工藝技術和管理三個方面進行節能。
①設備節能原理。
采用變頻器替代接觸器控制,實現風機無極調速和高效運行,節約電能。
電機系統在設計過程中,需要考慮建設前、后長期工藝要求的差異和過載、重載啟動、系統安全等因素,因此都留有一定的余量。這些電動機大多在滿負荷下運行,電能利用率低、耗電量過大,浪費嚴重。變頻調速技術已成為節約能源及提高產品質量的有效措施。很多用戶實踐的結果證明,節電率一般在10%~30%,有的高達40%,變頻調速技術作為高新技術、基礎技術和節能技術,已經滲透到各行各業中。
采用變頻器進行變頻調速,可使電動機回到高效運行狀態,變頻器通過降低電機轉速減少輸出功耗,實現按需供能。設備的轉速降低后,可減少磨損,延長使用壽命,節約電能,獲得可觀的間接經濟效益。使用變頻器進行交流變頻調速,并與PLC、CO/VI傳感器等進行配合,可以實現高精度控制,提高通風效率,有效節能,使隧道空氣質量明顯改善。
②工藝節能原理。
采用CO/VI、風速儀等傳感器,實現隧道通風的自動化控制,節約電能。
該系統采用PLC控制,根據傳感器對隧道內CO/VI濃度實際檢測情況進行風機轉速調節,確保通風條件、空氣質量良好的狀態下,最大化的提高節能效果。
③能效管理節能原理。
建立隧道能效管理系統,實現智能控制、無人或少人值守,節約管理成本。
采用最新的設計理念對通風設備的狀態進行綜合監測,如對風機運行狀態監視,運行時間監視、運行次數監視。在這些監控數據的基礎上,自動調整各各組風機的運行時間和次數,需要啟動風機時,優先啟動運行時間短的風機,延長風機的使用壽命。
(3)系統功能。
①系統組成:公路隧道能效管理系統由現地控制單元、通訊網絡、風機、檢測傳感器、通風能效管理系統等組成。現地控制單元以PLC為核心,負責對現地風機設備的信號采集和處理,通過通訊網絡將通風設備的實時狀態傳輸至相鄰的現地控制單元,實現隧道內的風機數據共享和時序同步,達到節約電能的目的。
②控制對象:控制對象為隧道內的所有的風機。
③控制信號:控制信號主要有:CO傳感器、VI傳感器、風速傳感器、電參數傳感器等。
④系統功能:隧道通風分為自動控制和手動控制兩類。
自動控制:正常情況下,系統根據控制流程自動實現風機的開啟和關閉。
手動控制:當自動控制失效或者需要手動操作時,可以在各個現地控制柜上通過“開啟”和“關閉”按鈕實現各風機的手動啟停。
4 水電站庫區公路隧道合同能源管理項目的體會
(1)從技術方案的角度,考慮到目前新了《公路隧道照明設計細則》和《公路隧道通風設計細則》,后續能效管理系統的通風、照明節能改造要滿足新的規范要求。在照明調光控制上,還可以采用無級調光的方式控制LED照明燈具,比該項目更節能,更加滿足運營安全的需要,在以后的照明改造中可以選用無級調光控制LED照明燈具。該項目節能效益良好:節能改造初步估算投入600萬元,年節約電費193.46萬度,年節約標準煤696.44噸,年減排CO21 855.23噸,年節省電費125.75萬元。
(2)傳統照明均采用高壓鈉燈,其初期投入相對較低,但耗電量高、燈泡易壞,維修工作量大。LED燈具供電安全等級高,其為冷光源,無熱輻射,無危害人體健康的紫外線輻射,無有害金屬汞,可減少環境污染,降低溫室效應和能源消耗,符合國家節能減排的要求,維修工作量小。在進行合同能源管理中,節能服務公司負責節能改造的投入、能源審計、方案設計、融資和設備采購以及運營維護和認證等工作,公路隧道用能單位只需參與配合。節能服務公司需滿足安全運營相關規范要求,承擔合同期內安全運營風險,這就促使節能服務公司選用品質較好的LED燈具和先進的控制方式,以達到運營安全、節能的目的。
5 結語
隨著我國的不斷發展,公路隧道的建設越來越多,交通量越來越大,隧道運營能耗的問題越來越突出,合同能源管理能夠有效地應對公路隧道的節能減排問題。因此,應該注意在運營過程中實施能源節約措施,推廣合同能源管理機制的應用,在保證經濟效益的同時,努力做到節能環保。
參考文獻
[1] 林利安,韓直,任其亮.公路隧道合同能源管理模式研究[J].交通信息與安全,2011,29(1):1-3.
[2] 杜佳軍.一次成功的合同能源管理項目實踐[J].上海節能,2009(11):20-21.
[3] 李學豐.合同能源管理機制在寧夏的應用探討[J].寧夏工程技術,2009,8(4):328-330.
[4] 李偉.探究市政道路橋梁的現場施工技術應用[J].江西建材,2014(3):197-197.
[關鍵詞]工業能源;信息化;監控系統;實現原則分析
[DOI]1013939/jcnkizgsc201650036
傳統形式對工業能源的管理過程一般是基于人工的離線過程,而非實時的。在工業信息化飛速發展的當前,大中型工業能源的用能企業和產能企業的產品設備、生產工藝、控制流程等基本正在向高度自動化和高度信息化的方向發展,只能完成離線能源管理的管理系統已經不能適應大部分企業高速發展的需求,因此迫切地需要實現對工業能源的自動化監控,以能源最優運行為目標,開發企業能源運行的在線實時管理功能。
1客觀現狀
我國由于能源利用率低而成為能源消耗大國,因此,在“十二五”期間,工業領域轉型升級的突破口和重要切入點之一就是工業的節能降耗,提高能源的管理和控制力度,對企業加快以節能降耗為核心的技術改造。所以實現能源的信息化監控管理是一項符合我國中長期發展規劃要求的重大決策,本技術一旦實現,可以廣泛推廣,具有顯著的節能效果,在增進企業效益、環保節能方面具有十分重要的意義。
著眼于我國現階段以及未來中、長期節能發展目標,目前仍以全面管控、技術節能為主,其中采用信息化節能管理是其中非常重要的一種方式,必須從戰略和全局的高度,充分認識做好工業節能工作的重要性、艱巨性和緊迫性,切實采取有效措施,大幅提高能源利用效率,突破資源環境瓶頸制約,促進工業發展方式實現根本性轉變。[1]
我國積極支持和大力提倡的是以信息化節能監控技術為核心的能源管理方式,該方式實現容易,結構簡單,普及速度快,成效顯著。因此,為了更高效率地實現節能,不需要不斷地改進節能方式,研發節能新技術,逐步推出適應現代工業能源領域的先進的節能控制技術。
目前全球所面臨的最大問題是能源緊缺與環境惡化。放眼國際,競爭環境的變化對我國工業節能降耗構成嚴峻挑戰。國際社會應對氣候變化博弈日趨激烈,綠色貿易壁壘正在加速形成,一些發達國家對出口國產品的能效水平和碳足跡提出更高要求。我國制造業總體上處于產業價值鏈中低端,產品資源能源消耗高,出口將面臨巨大壓力。[2]
我國持續高速的經濟增長成為過去幾年甚至未來全球經濟的最大亮點,但與此同時,我國也承受了巨大的壓力,那就是能源供應危機及環境保護。從居室照明和采暖,以及與生活息息相關的水、電、氣、油、煤等資源,到工商業所需的電力資源,社會生活所需的各種形式的能源正在被消耗著。能夠被有效利用的能源占絕大部分,但也有大量的能源每天被浪M著,因此能源浪費和使用效率低下是當前亟須解決的問題。[3]節能增效已經成為社會經濟發展的必然要求,越來越多的企業、機構和個人都投身到節能降耗的工作當中。如何能夠更好地管理和使用、控制能源是當前的重中之重,只有通過建立信息化的智能監控系統才能夠充分利用能源,達到高效節能的目標。
2系統實現分析
我國是能源消耗大國,因此能源的高效利用和信息化管控是當前的重點,實現社會能源的有效利用需要通過建立信息化的智能監控系統支撐,要實現智能管控,應該從社會可行性、經濟可行性和技術可行性三方面來進行分析研究。
21社會可行性
目前,工業企業的節能情況差異非常大,能源管理水平懸殊,當前多數企業存在能源管理問題,具體表現在:缺乏專門的能源管理體系和先進的管理手段,能源管理人員水平參差不齊,行業視野有限;對能源使用的監管不細致,找不到合理的方法,找不到或找不準節能點,沒有一個詳細的評測手段。概括地講,就是普遍存在能源信息基礎薄弱,能源管控技術水平不高的狀況,因而不能及時發現企業存在的某些環節上的能源浪費以及存在的節能潛力。[4]
工業企業是能源消費大戶,存在能源浪費現象。降低能源消耗,減少能源浪費,工業企業是重點。目前社會上對能源進行管理和控制的方法技術多種多樣,但是大部分都缺乏統一準確的用能情況監測數據做支撐,往往僅憑經驗來降低能耗指標,沒有做到管理和指導的全面性、科學性和準確性,造成能源的巨大浪費,因此需要建立一套科學合理的信息化能源監控管理系統來減少不必要的能源損耗,并進行有效的管控。
22經濟可行性
對工業能源進行信息化管理控制在我國是個新興產業,既要考慮系統使用的穩定高效,還要考慮供能企業的運營成本及產品設備的升級改造,以及用能用戶的改造成本問題。
目前所采用的能源管理機制是借鑒西方經濟國家的“合同能源管理”思想引進并逐步發展起來的,至今已經有十幾年的歷史,雖然沒有實現信息化的智能管理,但是在能源服務產業領域也得到了快速發展,特別是“十二五”期間和最近幾年,國家在財稅、金融、技術等方面相繼出臺了多個支持能源服務產業發展的扶持政策,進一步地促進了能源管理產業的飛速發展。[5]
目前能源管理服務產業規模逐年大幅遞增,2011年能源管理服務產業產值更是首次突破1000億元,達到1250億元,2012年達到1653億元,同比增長32%。預計“十三五”期間,我國能源管理服務產業將步入規模化發展軌道,“十二五”末能源管理服務產業產值可突破3000億元。能源管理產業已被國家確定為重點培育和發展的七大戰略性新興產業之一,產業發展潛力巨大,拉動經濟增長前景廣闊。[6]據測算,到2015年,我國技術可行、經濟合理的能源管理潛力超過4億噸標準煤,可帶動上萬億元投資。
如果在此基礎上能夠全面地改進目前的能源管理服務機制,實現全面的智能化、信息化管理控制系統,就可以更大程度地達到能源的高效利用。
23技術可行性
目前的能源管理系統是在普通信息系統和自動化系統基礎上的傳統模式,缺乏在能效傳輸和使用中的診斷技術,且大部分基本沒有對遠程設備采用物聯網技術,能效管理力度不高,信息化程度低,節能效果不明顯。而新型的能源管理系統通過機理建模和機器學習相結合的方法,以用能設備、耗能工序和能量系統之間的關系為重點建立能效分析模型,確定一種新型的能源管理模型,并進行軟件的開發,能夠彌補傳統模式的不足,增強了系統的實用性。
由于企業工藝裝備處于落后水平,企業管理手段也沒有達到先進水平,使得我國工業企業的能源利用效率低下。雖然經過十幾年的不斷努力,工業能耗也有所降低,但與國際先進水平相比我國企業的單位工業產品能耗仍存在較大差距,能源利用效率空間巨大,這就為能源管理系統技術的應用提供了廣闊的前景。
隨著國家能源節能政策的大力推動,企業的能源利用意識不斷提高,以及逐步上漲的能源價格和國家對工業能源使用指標的硬性規定等,這些都為能源高效利用技術的應用提供了很好的環境,具有很強的競爭優勢。
3實現策略
作為能源消耗主要群體的工業企業,是實現能源高效利用的主體和重點,國家高度重視工業能源節能技術,曾先后出臺了《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》、《工業轉型升級規劃(2011―2015 年)》《國務院“十二五”節能減排綜合性工作方案》《節能減排規劃(2011―2015 年)》等,作為“十二五”全國工業能源利用的指導性文件。[7]我國的工業化、城鎮化正處于深入發展階段,飛速發展的經濟社會對能源具有極大的需求,能源資源和環境約束形勢越來越嚴峻。工業發展對能源的需求繼續增加,工業和高耗能行業對國內生產總值的貢獻率呈下降趨勢,國家對能源的節能減排約束性指標要求工業加快轉變發展方式,傳統的能源資源高消耗的粗放型工業發展道路已經不能適應現代社會的發展,大批量的工業企業的轉型升級為能源的高效利用提供了良機。
31系統實現目標
系統的主要目標是實現對能源使用信息的監控管理,為此需要配備完善的能源計量器具,采集精確的能源使用情況數據,使用合理的數據傳輸技術,建立健全能源計量系統,完善各項能源消耗的監測網絡,實現用能單位監測的實時性、準確性和完整性。[8]通過建立一套工業能源信息化管理監控系統來統一地對各項能源消耗進行監測和控制,及時反映用能企業能耗水平,為進一步分析用能效率提供客觀、公正和科學的基礎數據,為用能企業節能降耗工作提供新的動力。
32系統實現策略
實現系統的能源運行管理包括動力能源管理、能源供應管理、能源消費管理。同時涉及采購、運輸、倉儲、動力、生產消費等多個環節。數據來源于同一數據庫,各個部門圍繞統一的信息進行分析和決策。利用能源測量和計量器具采集實時和非實時能源數據,并建立能源信息管理專用數據庫,以便進行后期的分析和處理。具體的實現策略主要包括以下幾方面。
第一,系統數據庫管理層采用雙機冗余的數據采集服務器和數據服務器模式共存技術;第二,針對信息數據的遠程傳輸及實時顯示Web技術,采用GPRS無線傳輸和有線技術相結合的方法;第三,對采集的用能信息進行實時分析診斷、處理和預警;第四,實現集查詢、修改、刪除和控制于一體的真正面向企業管理的監控系統平臺;第五,針對能源數據的采集主要分為實時和非實時兩種。實時數據來自于本項目研制的工業能源信息化管理監控系統的在線采集,也可以通過安裝數字儀表設備來補充缺少的數據,在預設的時間間隔內實現自動收集,并存儲到實時數據庫中,從而實現能效指標的在線計算與動態分析。非實時獲取的數據可以從用能企業的計算機系統中獲取,或者由工作人員直接錄入到管理監控系統中;第六,系統數據庫采用雙機冗余技術的目的是為了防止數據丟失,在一臺數據庫服務器出現故障時,另一臺檢測到主機數據庫停止后自動采集并存儲數據,在主機恢復后,會自動拷貝到主機數據庫中;第七,對數據傳輸技術的實現,主要依靠當今先進的現場總線技術、網絡通信技術、計算機技術,經過網絡布線、通信網絡、GPRS技術的結合,通過系統軟件設計實現信息數據的遠程傳輸及實時顯示;有的場合可以使用有線通信技術實現,而有的條件不具備的必須采用GPRS無線傳輸技術來實現;第八,為了保證采集的用能信息數據的準確有效,需要對數據進行驗證。常用的方法是將非同源的數據放在一起進行比較,也可以和歷史數據對比來發現異常。對于異常的數據應該進一步分析并解釋原因,錯誤的數據必須剔除,以免對能效分析產生干擾,充分體現能源使用的實時性、可靠性和準確性;實現集數字化、智能化、網絡化一體的管理監控系統,采用統一的能源數據倉庫技術、完善的數據分析技術、豐富的報表功能、自由數據鉆取技術、靈活的算法擴展技術、基于數據層的數據安全技術,并具有良好的接口和兼容性,市場需求巨大,前景非常廣闊。
33系統實現前景展望
系統著眼于實施能源消耗總量控制,將對工業發展形成硬約束。加大節能降耗力度,進一步提高工業能源利用效率和能源生產率,改造提升傳統制造業,是建立資源節約型、環境友好型產業結構和生產方式的必然選擇。全球范圍內發展綠色經濟、倡導低碳生活越來越受到重視并逐漸成為新趨勢,大力發展節能環保低碳產業,成為搶占未來發展制高點的核心價值觀。[9]堅持以提升工業能源利用效率為主線,以科技創新為支撐,以政策法規為保障,加快淘汰落后生產能力,大力推進工藝、裝備、產品的結構調整和技術進步,加快以節能降耗為核心的企業技術改造,強化重點用能企業節能管理,加強信息通信技術在節能降耗中的應用,必將產生巨大的經濟和社會效益。
系統一經實現應用,首先受益的就是企業,隨著企業能源節能意識增強,必將為大多數企業所接受,最終也將帶來巨大利潤;其次可以使企業管理水平提高,可同時應用于機關事業單位,節能效果顯著,包括對水、電、氣、熱等的監控,一經實施可節約大量能源,具有良好的社會和生態效益,應用前景廣泛。
4結論
隨著原材料和人力成本上漲,我國工業企業產品生產競爭以及能源節能環保的壓力日漸增長,工業企業能源管理智能化信息系統得到了越來越多的企業重視并正在著手建設。基于能效分析模塊的工業企業能源管理信息系統及應用軟件,能夠在能效分析方面增強企業能源管理的實用性,開拓了將來企業能源管理信息系統的新思路,轉化開發后可有效滿足市場的需要,并且市場需求潛力巨大。
基于能效分析模塊的工業企業能源管理信息系統適合工業企業并完全可以滿足企業能源管理需要,其技術達到國內先進水平。該系統產業化后,將對節能服務產業的發展起到助推作用,同時,也將大大提高企業核心技術實力,增強企業發展后勁,從根本上提升企業的競爭力和節能服務水平,一經應用,會減少能源消耗,對社會環境起到極大的凈化作用。
參考文獻:
[1] 蔣平,李博,曾文清馬鋼新區能源中心的建設與探討[J].冶金能源,2009,28(3):3-5
[2] 鄭士君,黃愛平海運企業能效管理信息系統研發[J].中國航海,2010,33(4):53-56
[3] 宋小磊,陳貴軍,趙書平工業企業能源管理信息系統研究[J].節能,2011(9):59-62
[4] 張曉麗淺談企業能源監測管理系統解決方案(下)[J].中國工控,2011
[5] 張凱,姜曉紅,閆獻國,等中小制造企業ERP系統的設計與實現[J].機械工程與自動化,2011(3):22-25
[6] 劉慧萍區域分布式能源的智能微網能源管理[J].電力與能源,2012,33(5):414-417
[7] 朱躍中美國能源管理體系及能源與環境領域發展趨勢[J].環球經濟,2010(3):72-74