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能源管理系統(tǒng)(Energy Management System),是對企業(yè)的電能、天然氣、蒸汽、冷(熱)量、和用水等能源數(shù)據(jù)進(jìn)行自動監(jiān)測、記錄、分析,進(jìn)而完成能源的優(yōu)化調(diào)度和管理。總目標(biāo)是建立一個全局性的能源管理系統(tǒng),構(gòu)成覆蓋能源信息采集及能源信息管理兩個功能層次的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)良供能、提高工作效率、降低能耗,從而達(dá)到降低產(chǎn)品成本的目的。
能源管理系統(tǒng)(EMS)包括三大部分內(nèi)容:能源數(shù)據(jù)采集、能源數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控以及能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析和管理。
能源管理系統(tǒng)(EMS)實(shí)時(shí)監(jiān)控企業(yè)各種能源的詳細(xì)使用情況,為節(jié)能降耗提供直觀科學(xué)的依據(jù),為企業(yè)查找能耗弱點(diǎn),促進(jìn)企業(yè)管理水平的進(jìn)一步提高及運(yùn)營成本的進(jìn)一步降低。使能源使用合理,控制浪費(fèi),達(dá)到節(jié)能減排,節(jié)能降耗,再創(chuàng)造效益的目的。通過數(shù)據(jù)分析,可以幫助企業(yè)對每條生產(chǎn)線、每個工作班組以及主要耗能設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)考核,杜絕浪費(fèi),并可以幫助企業(yè)進(jìn)一步優(yōu)化工藝,以降低單位能耗成本。
二、能源管理系統(tǒng)(EMS)在重要用能設(shè)施的應(yīng)用
針對企業(yè)主要能耗系統(tǒng)提供完善的用能設(shè)施信息管理功能,能讓用戶查詢到系統(tǒng)設(shè)施的用能信息并提供節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行策略,從而達(dá)到節(jié)能的目的。具體應(yīng)用如下:
(一)中央空調(diào)系統(tǒng)(制冷系統(tǒng))
空調(diào)(制冷)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于樓宇、商業(yè)及企業(yè),是最大的能源消耗源之一。
能源管理系統(tǒng)(EMS)針對空調(diào)(制冷)系統(tǒng)進(jìn)行冷量計(jì)量及效率追蹤,讓用戶能夠準(zhǔn)確了解企業(yè)冷量消耗的變化,實(shí)時(shí)的效率監(jiān)測讓用戶對制冷機(jī)的運(yùn)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(xué)會)效率標(biāo)準(zhǔn),作為參考。
1、動態(tài)更新制冷機(jī)性能曲線
能源管理系統(tǒng)為用戶的運(yùn)行人員提供了空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理優(yōu)化功能,系統(tǒng)能自動分析出在一定工況下,運(yùn)行人員開啟哪些制冷機(jī)和空調(diào)水泵效率最高,并將各種方案的效率進(jìn)行排名。能源管理制冷機(jī)動態(tài)性能曲線更新功能為系統(tǒng)運(yùn)行方案的選擇提供了有效的保障。
2、冷凍水供水水溫優(yōu)化設(shè)置
制冷機(jī)冷凍水溫優(yōu)化設(shè)置,能源管理根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷和室外氣候參數(shù)自動分析出效率較高的冷凍水出水水溫,降低能耗。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì),冷凍水溫度每提高1℃制冷機(jī)能耗將降低1.5%-2%,系統(tǒng)將定時(shí)計(jì)算出優(yōu)化的冷凍水供水溫度,系統(tǒng)管理人員只需要在制冷機(jī)上調(diào)整一下水溫設(shè)定即可,簡單而方便。
3、空調(diào)水泵節(jié)能潛力分析
能源管理系統(tǒng)還為用戶提供了水泵潛力分析,系統(tǒng)將根據(jù)采集的數(shù)據(jù),分析出水泵的節(jié)能潛力。為用戶以后的節(jié)能改造提供理論依據(jù)。
能源管理系統(tǒng)的運(yùn)行方案排名功能讓管理者知道如何進(jìn)一步的降低制冷系統(tǒng)的能耗。
(二)電力系統(tǒng):
1、電能質(zhì)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(dǎo)致電力使用效率降低、設(shè)備損壞等后果。
能源管理 系統(tǒng)通過對電能質(zhì)量參數(shù)的監(jiān)測、分析,結(jié)合工藝改造、自動化控制的應(yīng)用,達(dá)到企業(yè)綜合電力節(jié)能的目的,并且保證企業(yè)對高電能質(zhì)量的需求,確保各種電子設(shè)備、精密儀器安全可靠運(yùn)行,提高企業(yè)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的成品率。
2、變壓器管理
能源管理系統(tǒng)通過對變壓器各項(xiàng)電力參數(shù)監(jiān)測,采用以下方法,實(shí)現(xiàn)對變壓器的綜合節(jié)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(yīng)對策及解決方案;
2) 根據(jù)負(fù)載變化優(yōu)化變壓器使用,為提高變壓器效率提供依據(jù);
3) 根據(jù)電壓、電流變化量有助于分析判斷設(shè)備狀態(tài)及浪涌電壓、電流產(chǎn)生變化等情況。
(三)壓縮空氣系統(tǒng):
壓縮空氣系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)企業(yè),是企業(yè)的重要電能消耗系統(tǒng)。
能源管理系統(tǒng)(EMS)監(jiān)測空壓機(jī)電耗、壓縮空氣的供氣壓力、流量等參數(shù),自動生成供氣量(空壓機(jī))曲線圖、管網(wǎng)末端壓力變化曲線圖、用氣量狀況曲線圖,空壓機(jī)電能消耗曲線圖日負(fù)荷表,通過對上述參數(shù)同生產(chǎn)使用情況分析,了解空壓機(jī)電能、氣量變化與用氣合理性。
壓縮空氣系統(tǒng)能源管理方法如下:
1)實(shí)時(shí)監(jiān)測空壓機(jī)效率,根據(jù)負(fù)荷情況,盡量開啟高效機(jī)組;對低效機(jī)組進(jìn)行及時(shí)檢修,提高壓縮空氣系統(tǒng)效率;
2)結(jié)合生產(chǎn)情況分析用氣量不規(guī)律或突變情況的原因;
3)掌握設(shè)備工況及合理用氣,優(yōu)化空壓機(jī)利用和設(shè)備管理;
4)杜絕人為用氣不合理的浪費(fèi);
5)發(fā)現(xiàn)供氣管道泄漏情況;
6)分析和找出空壓機(jī)潛在的節(jié)能潛力,為技術(shù)節(jié)能措施提供依據(jù)。
(四)蒸汽系統(tǒng):
類似壓縮空氣系統(tǒng),能源管理系統(tǒng)(EMS)通過對鍋爐供汽及蒸汽末端的流量、溫度及壓力監(jiān)測,及時(shí)發(fā)現(xiàn)管路系統(tǒng)泄漏,避免不合理用汽浪費(fèi),提高蒸汽利用效率。
(五)鍋爐系統(tǒng):
能源管理系統(tǒng)(EMS)通過對鍋爐主要數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(或從DCS系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)),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(yōu)鍋爐運(yùn)行參數(shù)標(biāo)準(zhǔn),優(yōu)化運(yùn)行控制模式,有效降低鍋爐系統(tǒng)能耗。
(六)窯爐:
能源管理系統(tǒng)(EMS),通過監(jiān)測窯爐溫度、燃?xì)饬髁浚ɑ蛴秒姟⒚毫浚?、風(fēng)機(jī)電耗及風(fēng)壓或流量的監(jiān)測,根據(jù)相同時(shí)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(guān)系,確定最佳窯爐產(chǎn)品量、溫度及過度空氣量,幫助企業(yè)制定更優(yōu)化的產(chǎn)品及能耗基準(zhǔn)線。
三、能源管理系統(tǒng)(EMS)的實(shí)施方法
(一)節(jié)能驗(yàn)證及分析:
針對企業(yè)目前已有的中央空調(diào)、空壓機(jī)、水泵等主要用能系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能效果的驗(yàn)證和監(jiān)測;根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)生成相關(guān)動態(tài)圖表進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)掌握和進(jìn)行節(jié)能空間潛在能力分析,通過分析結(jié)果指導(dǎo)設(shè)備節(jié)能控制系統(tǒng)調(diào)整。
(二)能源評估:
為設(shè)備管理人員提供依據(jù),首先排除人為因素的盲目性和經(jīng)驗(yàn)誤判。根據(jù)設(shè)備管理側(cè)重點(diǎn)不同,在設(shè)備運(yùn)行效力評估方面及設(shè)備狀態(tài)和維護(hù)方面提供可分析的參數(shù),便于即時(shí)有效的掌控,避免人工測試方法的局限性和可能產(chǎn)生不安全因素。能源管理系統(tǒng)對運(yùn)行設(shè)備功耗、電壓、電流或設(shè)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(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,曲線圖表包含了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的多種信息,幫助設(shè)備人員及時(shí)取得信息進(jìn)行處理和綜合分析,根據(jù)其數(shù)值及變化趨勢,可對設(shè)備可靠性作出積極判斷,在設(shè)備管理領(lǐng)域減少預(yù)防性提升預(yù)知性,即狀態(tài)維修起到一定的作用。
(三)能源信息化管理:
能源管理系統(tǒng)可以在線監(jiān)測整個企業(yè)的生產(chǎn)能耗動態(tài)過程,收集生產(chǎn)過程中大量分散的用電、用水、用氣等能耗數(shù)據(jù),提供實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)分析、對比功能,以發(fā)現(xiàn)能源消耗過程和結(jié)構(gòu)中存在的問題,通過優(yōu)化運(yùn)行方式和用能結(jié)構(gòu)以及建立企業(yè)能耗評估、管理體系,提高企業(yè)現(xiàn)有供能設(shè)備的效率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效、高效生產(chǎn)。
系統(tǒng)為用戶提供以下能耗數(shù)據(jù)和節(jié)能信息:
1)掌握企業(yè)耗能狀況:能源消耗的數(shù)量與構(gòu)成、分布與流向;
2)了解企業(yè)用能水平:能量利用損失情況、設(shè)備效率、能源利用率、綜合能耗;
3)找出企業(yè)能耗問題:管理、設(shè)備、工藝操作中的能源浪費(fèi)問題;
4)查清企業(yè)節(jié)能潛力:余能回收的數(shù)量、品種、參數(shù)、性質(zhì);
5)核算企業(yè)節(jié)能效果:技術(shù)改進(jìn)、設(shè)備更新、工藝改革等的經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能量;
6)明確企業(yè)節(jié)能方向:工藝節(jié)能改造、產(chǎn)品節(jié)能改造、制定技改方案、措施等。
能源管理系統(tǒng)(EMS)以全廠能耗為對象,實(shí)現(xiàn)能耗計(jì)量實(shí)時(shí)化,問題處理實(shí)時(shí)化。并在一定歷史數(shù)據(jù)的積累下,為進(jìn)一步能源數(shù)據(jù)的挖掘提供基礎(chǔ)。
能源管理系統(tǒng)(EMS)提供適用于簡單系統(tǒng)與復(fù)雜系統(tǒng)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(shù)據(jù)。從圖形到數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中迅速發(fā)現(xiàn)能耗薄弱環(huán)節(jié)和問題。
四、綜述
數(shù)據(jù)的充分利用能給企業(yè)帶來無窮的動力,為企業(yè)的管理和功能決策提供依據(jù)。無效數(shù)據(jù)的堆集只會對企業(yè)的資源帶來浪費(fèi),有效地利用數(shù)據(jù)意味著把數(shù)據(jù)放到你的指尖上。我們意識到將數(shù)據(jù)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(tǒng)(EMS)就是把所有的能耗信息集成起來,統(tǒng)計(jì)分析并通過以下的方式來節(jié)約企業(yè)成本:重新評估企業(yè)能耗費(fèi)用;防止昂貴的能源質(zhì)量問題;意識并糾正能源問題;發(fā)現(xiàn)能效薄弱環(huán)節(jié);完成需求側(cè)管理,控制需求量以避免不利的結(jié)果。
重慶江北國際機(jī)場(簡稱江北機(jī)場)是西南地區(qū)航空樞紐之一,也是國家大型樞紐機(jī)場。本項(xiàng)目江北機(jī)場東航站區(qū)及第三跑道建設(shè)工程位于現(xiàn)有機(jī)場東側(cè),項(xiàng)目包含新建T3A航站樓、第三跑道及相應(yīng)的供水、供電、供氣等配套設(shè)施,計(jì)劃2015年底基本建成。
基于該項(xiàng)目的實(shí)際需求,科華恒盛憑借在能源自動化領(lǐng)域,尤其是機(jī)場方面的軟件系統(tǒng)集成服務(wù)經(jīng)驗(yàn),為江北機(jī)場提供了一套IEMS3000能源管理系統(tǒng)綜合解決方案。該IEMS3000能源管理系統(tǒng)包括基礎(chǔ)信息管理、能量平衡優(yōu)化管理、能效管理、能效審計(jì)、能源計(jì)劃管理、工程數(shù)據(jù)備份及維護(hù)、應(yīng)用軟件定制開發(fā)等應(yīng)用功能,通過建立該能源管理系統(tǒng)可對機(jī)場東航站的工作區(qū)和貨運(yùn)區(qū)、電、氣能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析、收費(fèi)管理,并可接收T3A航站樓和飛行區(qū)能耗數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對江北機(jī)場水、電、氣表的遠(yuǎn)程集抄和能耗管理,從而達(dá)到人員優(yōu)化和節(jié)能降耗的目的。
作為國內(nèi)領(lǐng)先的智能化能源管理系統(tǒng)綜合解決方案供應(yīng)商,科華恒盛定位高端,所屬業(yè)務(wù)品牌――康必達(dá)公司致力于為能源自動化領(lǐng)域用戶創(chuàng)造高價(jià)值服務(wù),包括能源管理、數(shù)字化變電站、電力自動化、工業(yè)自動化等相關(guān)產(chǎn)品研究開發(fā)、系統(tǒng)集成和應(yīng)用服務(wù)。目前,科華恒盛相關(guān)產(chǎn)品解決方案已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)場港口、石油化工、有色冶金、煤炭水泥、電力發(fā)電、智能樓宇、政府公共及軍工等各個行業(yè),幫助客戶實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的節(jié)能增效項(xiàng)目、優(yōu)化企業(yè)運(yùn)行和提高生產(chǎn)管理。
此外,科華恒盛攜高端電源產(chǎn)品解決方案還成功中標(biāo)了臨汾機(jī)場采購項(xiàng)目,其中包括高端UPS及相關(guān)核心設(shè)備,共計(jì)80多套,為臨汾機(jī)場的安全運(yùn)營提供了高可靠的綠色電源保障。
據(jù)悉,臨汾機(jī)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(yùn)營。根據(jù)規(guī)劃,臨汾機(jī)場復(fù)航改造工程本期目標(biāo)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(jìn)入全面轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展的大背景下,臨汾機(jī)場的正式運(yùn)營,將為臨汾今后發(fā)展架起空中經(jīng)濟(jì)橋梁。
【關(guān)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(tǒng)科學(xué)的原理利用管理學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新來提高企業(yè)用能水平1。從學(xué)術(shù)的角度來說,是采用控制、監(jiān)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(yè)最重要的研究對象,有的國家甚至采用立法、標(biāo)準(zhǔn)的形式加以限制。例如我國《“十三五”節(jié)能減排綜合性工作方案》中提出的約束性指標(biāo)“到十三五末,全縣萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)能耗比2015年降低25%,萬元規(guī)模以上工業(yè)增加值綜合能耗比2015年減低33.3%?!?/p>
能源管理方法與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)存在極大的區(qū)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(xiàn)有的能源管理的理論來說,能源管理的導(dǎo)則的適用范圍較窄??傊?,在能源評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與用能企業(yè)現(xiàn)存狀況之間應(yīng)當(dāng)編制一套合理的能源管理模式使兩者建立聯(lián)系。
PDCA模型是美國質(zhì)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(jì)劃(Plan)、執(zhí)行(Do)、查驗(yàn)(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(huán)節(jié),即在管理工作中做好計(jì)劃、在實(shí)踐工程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),對總結(jié)的檢查結(jié)果進(jìn)行處理,對存在問題進(jìn)行修正,并適當(dāng)推廣形成標(biāo)準(zhǔn)化,實(shí)現(xiàn)管理的良性循環(huán)。
對于國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)來說,能源管理標(biāo)準(zhǔn)是其五個國際發(fā)展和技術(shù)推進(jìn)重點(diǎn)領(lǐng)域之一,企業(yè)通過引用和消化標(biāo)準(zhǔn)(例如ISO50001)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效,美國勞倫斯-伯克利實(shí)驗(yàn)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(wù)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(yōu)缺點(diǎn),同時(shí)創(chuàng)新的提出一種可借鑒的、普適的基于PDCA模型創(chuàng)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(diǎn):
(1)構(gòu)建一種易于理解的能源管理模式;
(2)提供能效持續(xù)提升的路線圖;
(3)提供一種可實(shí)現(xiàn)的階梯能源管理方案;
(4)可供與其他行業(yè)比對的能效評價(jià)基準(zhǔn);
(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(tǒng)中重點(diǎn)標(biāo)識耗能設(shè)備及環(huán)節(jié),Carbon Trust在2011年發(fā)表的能源管理導(dǎo)則和為小微企業(yè)設(shè)計(jì)的愛爾蘭能源持續(xù)發(fā)展計(jì)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(dǎo)則描述能源管理的實(shí)施主要從以下幾步進(jìn)行:
(1)統(tǒng)攬全局:通過對用能企業(yè)的基本信息了解企業(yè)用能設(shè)備狀況及相關(guān)管理情況,這步可了解用能企業(yè)的業(yè)務(wù)和管理制度對能源消耗的影響,確定能源消耗的基數(shù);
(2)建立能源管理責(zé)任制:在高級管理人員中確定節(jié)能負(fù)責(zé)人,用于與企業(yè)管理部門溝通協(xié)調(diào);
(3)管理制度的確定:包括建立一系列的基于現(xiàn)實(shí)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(biāo),并分解細(xì)化,以確保充足的資源和權(quán)力來實(shí)現(xiàn)目標(biāo),這步至少包含人員培訓(xùn)、職責(zé)任命及定期復(fù)驗(yàn);
(4)管理評審:通過對能源管理制度的在實(shí)現(xiàn),確J制度的正確性和適宜性,重新規(guī)定職責(zé)和權(quán)限,保證管理制度的持續(xù)有效運(yùn)行。
SEI管理制度從以下5個主要步驟實(shí)施:
(1)保證:用以保證建立的能效鍋爐制度有效實(shí)施,明確能源管理負(fù)責(zé)人,能效目標(biāo)細(xì)化分解;
(2)識別:基于企業(yè)用能狀況研究節(jié)能的空間和方案,主要針對領(lǐng)域是用能設(shè)備和能源計(jì)量;
(3)計(jì)劃:描述能源的主要消費(fèi)計(jì)劃,包括用能設(shè)備、及用能設(shè)備的管理制度;
(4)實(shí)施:包括實(shí)質(zhì)的節(jié)能工作方案,出其他步驟外,本步驟還應(yīng)應(yīng)當(dāng)包含企業(yè)自身節(jié)能意識和全員參與等內(nèi)容;
(5)檢查:利用持續(xù)的監(jiān)測和對比旨在提升企業(yè)能源利用效率。
上述兩種方法都是采用分步實(shí)施的方式,但是Carbon Trust通過對企業(yè)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(shí)施。兩種方法都規(guī)定了戰(zhàn)略方案和實(shí)施方案,以及典型的檢查方案。兩種方案都基本遵循PDCA循環(huán):注重企業(yè)在能源利用過程中的重要耗能識別物,建立有效的預(yù)防機(jī)制并持續(xù)提升能效水平。通過用能設(shè)備的能源監(jiān)測,明確能效進(jìn)一步提升的空間,到達(dá)持續(xù)提升的目的,這項(xiàng)工作要依托于法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、一些成功實(shí)踐案例以及成熟的能效管理模型。
3 基于PDCA模型改進(jìn)型能源管理方法
上述兩種方法給出了實(shí)施的方法與步驟,但相對來說過于簡單,實(shí)際操作性較差。
基于PDCA模型改進(jìn)型能源管理方法是在Paulk等提出的能力成熟模型(CMM)的基礎(chǔ)上創(chuàng)造出來的,并得到了大量的普及。事實(shí)上,該模型在CMM模型的基礎(chǔ)上增加了經(jīng)濟(jì)效益分析及節(jié)能預(yù)期效果等內(nèi)容。
其具體實(shí)施方案見表1。
在實(shí)施的五個階段中,第一階段是獲取用能企業(yè)的基本信息;第二階段是作為企業(yè)能源管理的第一層次,明確企業(yè)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(shí)施能源提升的改進(jìn);第四階段是PDCA循環(huán)過程中“Check”步驟,著眼于能效提升的監(jiān)測;第五階段是PDCA循環(huán)過程中“Act”步驟,在這階段中企業(yè)需要通過自查找到能耗高的原因并采用切實(shí)有效辦法改進(jìn)。
4 結(jié)語
基于PDCA模型改進(jìn)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(jīng)濟(jì)效益的目的。該模型已經(jīng)用于計(jì)算機(jī)、冶金等領(lǐng)域并取得了良好的效果。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:水電站庫區(qū) 公路隧道 合同能源管理
中圖分類號:TQ153.16 文獻(xiàn)標(biāo)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(diǎn)
1.1 合同能源管理的概念
合同能源管理就是由專業(yè)的節(jié)能服務(wù)公司和用能單位簽訂合同進(jìn)行節(jié)能服務(wù)的約定,以此來幫助用能單位進(jìn)行節(jié)能改造。合同的制定基于用能診斷、工程設(shè)計(jì)、資金籌措、設(shè)備采購、施工安裝、調(diào)試和驗(yàn)收、員工培訓(xùn)和維護(hù)保養(yǎng)等方面。節(jié)能服務(wù)應(yīng)該按照合同的約定進(jìn)行設(shè)計(jì),采用合同能源管理模式為用能單位進(jìn)行節(jié)能改造設(shè)計(jì)。節(jié)能服務(wù)公司在項(xiàng)目實(shí)施之前用合同的形式將目標(biāo)和服務(wù)的內(nèi)容進(jìn)行約定,項(xiàng)目實(shí)施后用取得的節(jié)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(jī)制。雖然政府確定了一些節(jié)能減排的項(xiàng)目,但是很難推動用能單位自主進(jìn)行節(jié)能改造。利用合同能源管理方式,用能單位可以零投入進(jìn)行節(jié)能改造,還可以減少投入的風(fēng)險(xiǎn),在實(shí)現(xiàn)盈利的同時(shí)達(dá)到節(jié)能減排的目的。同時(shí)節(jié)能服務(wù)公司也能夠通過對能源的有效節(jié)約而獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。因此,合同能源管理模式是一種雙贏的機(jī)制。
1.2 合同能源管理模式的特點(diǎn)
(1)在進(jìn)行合同能源管理中,節(jié)能項(xiàng)目審計(jì)、方案設(shè)計(jì)、融資和設(shè)備采購、施工測量以及運(yùn)營維護(hù)和認(rèn)證等都由節(jié)能服務(wù)公司統(tǒng)一負(fù)責(zé),用能單位只需參與配合。
(2)采用合同能源管理模式,節(jié)能服務(wù)公司需對用能單位培訓(xùn),以確保在合同期結(jié)束后,公路隧道用能單位也能夠自己管理節(jié)能設(shè)備,確保節(jié)能效果。如果節(jié)能服務(wù)公司達(dá)不到合同中規(guī)定的要求,則在項(xiàng)目過程中造成的損失由節(jié)能公司承擔(dān)。節(jié)能服務(wù)公司在和用能單位簽訂節(jié)能服務(wù)合同時(shí),在合同中約定好節(jié)能改造效果,將節(jié)能改造前后對比,其所消耗的能源的總量有預(yù)期的下降。
(3)用能單位不用提供節(jié)能改造資金,節(jié)能改造的前期資金投入由節(jié)能服務(wù)公司來負(fù)責(zé),有效降低了節(jié)能改造投入及風(fēng)險(xiǎn)。資金的來源一般有以下三個方面:通過租賃節(jié)能改造過程中需投入的設(shè)備;節(jié)能服務(wù)公司對該項(xiàng)目進(jìn)行融資;節(jié)能服務(wù)公司自己對該項(xiàng)目投入。
2 合同能源管理的模式及特點(diǎn)
2.1 節(jié)能效益分享型
節(jié)能效益分享型的模式就是節(jié)能服務(wù)公司通過提供資金的方式對項(xiàng)目進(jìn)行節(jié)能改造,用能單位和節(jié)能服務(wù)公司共同享受節(jié)能的效益。
節(jié)能效益分享型的特點(diǎn)有以下幾個方面。
用能單位以及節(jié)能服務(wù)公司的節(jié)能收益通過合同約定進(jìn)行分配。合同期限以及分配方案經(jīng)雙方協(xié)商一致后確定,節(jié)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(jié)能服務(wù)公司一般都會在節(jié)能改造完成的最早的幾年內(nèi),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(diào)收回比例。如項(xiàng)目的節(jié)能改造完成投入運(yùn)營后,收益分享的期限為十年,則前五年內(nèi),公路隧道用能單位和節(jié)能服務(wù)公司的收益比例分別為30%和70%,第六年到第八年內(nèi),分享比例分別為50%,最后兩年內(nèi)用能單位和節(jié)能公司的分享比例為70%和30%。合同期滿之后,所有的節(jié)能設(shè)施和設(shè)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(jià)格影響比較大。只有能源價(jià)格保持不變或者價(jià)格上漲,才能保證項(xiàng)目的收益,才能確??傮w的節(jié)能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
2.2 節(jié)能量保證型
在進(jìn)行合同能源管理的過程中應(yīng)向用能單位承諾節(jié)能指標(biāo),以此保證項(xiàng)目在后期運(yùn)營中的收益,如果節(jié)能公司無法達(dá)到節(jié)能效益就進(jìn)行一定的賠償。同時(shí)用能單位也應(yīng)在公路隧道驗(yàn)收合格后將所有的工程款立刻支付給節(jié)能公司。如果后期的節(jié)能效益沒有達(dá)到節(jié)能公司在合同中的約定,節(jié)能公司應(yīng)退回公路隧道用能單位的收益差額。
這個模式的特點(diǎn)是由用能單位負(fù)責(zé)全部的融資工作,節(jié)能公司只是做技術(shù)上的改造。該模式能否開展,除節(jié)能技術(shù)本身外,還受用能單位的資金、開展節(jié)能改造的積極性等因素的影響。其次,由于這種模式缺少節(jié)能監(jiān)督機(jī)構(gòu)以及保險(xiǎn)機(jī)構(gòu),難以有效測定節(jié)能效果以及減少或轉(zhuǎn)移合同能源管理項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的能力。
2.3 能源費(fèi)用托管型
這個模式是指用能單位的能源費(fèi)用都交給節(jié)能服務(wù)公司來進(jìn)行管理,如果滿足相應(yīng)的規(guī)范以及使用功能,節(jié)能服務(wù)公司的改造和節(jié)約效益就都?xì)w節(jié)能公司所有。
如該水電站庫區(qū)公路隧道每年用電賬單為1 000萬元,該水電站庫區(qū)公路隧道以5年4 000萬元費(fèi)用支付給節(jié)能公司,由節(jié)能公司代為繳納電費(fèi)。節(jié)能公司通過節(jié)能改造和管理,花去成本600萬元,節(jié)電率達(dá)到40%,因此只用花用3 000萬元即夠繳電費(fèi),利潤為400萬元,利潤率為10%。而用能單位在五年中可節(jié)約1 000萬元。
這種模式能夠有效的避免用能單位在節(jié)能效率上的分歧,但是此模式對節(jié)能公司的要求較高。節(jié)能公司要對用能單位提供節(jié)能改造的設(shè)計(jì)、設(shè)備以及材料的采購、融資和能效審計(jì)甚至是后期的測評以及運(yùn)行的管理方案等一系列的服務(wù),由于節(jié)能公司承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)變大,所以對該公司的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)要求也較高。
3 合同能源管理項(xiàng)目的技術(shù)方案
3.1 照明能效管理方案
(1)隧道照明設(shè)計(jì)說明。
隧道能效管理系統(tǒng)照明方案設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵照照明設(shè)計(jì)規(guī)范。該實(shí)施合同能源管理模式的水電站淹沒復(fù)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(shè)計(jì)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(huán)境亮度取3000 cd/m2。原設(shè)計(jì)采用高壓鈉燈照明,能效管理系統(tǒng)照明設(shè)計(jì)選用高品質(zhì)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(nèi)可維持光衰量在20%以內(nèi)。在整個燈具使用周期內(nèi),亮度值都高于標(biāo)準(zhǔn)值。
(2)照明節(jié)能措施和節(jié)能原理。
該系統(tǒng)主要從設(shè)備、工藝技術(shù)和管理三個方面進(jìn)行節(jié)能。
①設(shè)備節(jié)能。
采用品質(zhì)較優(yōu)的LED照明燈替換傳統(tǒng)的高壓鈉燈,可有效節(jié)能。
②工藝節(jié)能。
采用亮度傳感器及時(shí)序控制,實(shí)現(xiàn)隧道的自動化控制,減少不必要的照明能耗,節(jié)約電能。
③管理節(jié)能。
建立照明能效管理系統(tǒng),均衡照明燈具的使用壽命,優(yōu)化控制方案。
(3)系統(tǒng)功能。
①系統(tǒng)組成:隧道能效管理系統(tǒng)由現(xiàn)地控制單元和通訊網(wǎng)絡(luò)、LED照明燈具、檢測傳感器、照明能效管理系統(tǒng)等組成?,F(xiàn)地控制單元以PLC為核心,負(fù)責(zé)對現(xiàn)地照明設(shè)備的信號采集和處理,通過通訊網(wǎng)絡(luò)將照明設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)傳輸至相鄰的現(xiàn)地控制單元,實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)的數(shù)據(jù)共享和時(shí)序同步,達(dá)到節(jié)能的目的。
②控制對象:控制對象為隧道內(nèi)除應(yīng)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(shù)傳感器等。
④系統(tǒng)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(tǒng)根據(jù)控制流程自動實(shí)現(xiàn)照明燈組的開啟和關(guān)閉。
手動控制:當(dāng)自動控制失效或者需要手動操作時(shí),可以在各個照明段的現(xiàn)地控制柜上通過“開啟”和“關(guān)閉”按鈕實(shí)現(xiàn)各燈組的手動開關(guān)。
3.2 通風(fēng)能效管理方案
(1)隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)說明。
隧道能效管理系統(tǒng)的通風(fēng)方案設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵照通風(fēng)規(guī)范,每座隧道均采用22kw的射流風(fēng)機(jī)。
(2)通風(fēng)節(jié)能措施和節(jié)能原理
該方案主要從設(shè)備、工藝技術(shù)和管理三個方面進(jìn)行節(jié)能。
①設(shè)備節(jié)能原理。
采用變頻器替代接觸器控制,實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)無極調(diào)速和高效運(yùn)行,節(jié)約電能。
電機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中,需要考慮建設(shè)前、后長期工藝要求的差異和過載、重載啟動、系統(tǒng)安全等因素,因此都留有一定的余量。這些電動機(jī)大多在滿負(fù)荷下運(yùn)行,電能利用率低、耗電量過大,浪費(fèi)嚴(yán)重。變頻調(diào)速技術(shù)已成為節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施。很多用戶實(shí)踐的結(jié)果證明,節(jié)電率一般在10%~30%,有的高達(dá)40%,變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和節(jié)能技術(shù),已經(jīng)滲透到各行各業(yè)中。
采用變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速,可使電動機(jī)回到高效運(yùn)行狀態(tài),變頻器通過降低電機(jī)轉(zhuǎn)速減少輸出功耗,實(shí)現(xiàn)按需供能。設(shè)備的轉(zhuǎn)速降低后,可減少磨損,延長使用壽命,節(jié)約電能,獲得可觀的間接經(jīng)濟(jì)效益。使用變頻器進(jìn)行交流變頻調(diào)速,并與PLC、CO/VI傳感器等進(jìn)行配合,可以實(shí)現(xiàn)高精度控制,提高通風(fēng)效率,有效節(jié)能,使隧道空氣質(zhì)量明顯改善。
②工藝節(jié)能原理。
采用CO/VI、風(fēng)速儀等傳感器,實(shí)現(xiàn)隧道通風(fēng)的自動化控制,節(jié)約電能。
該系統(tǒng)采用PLC控制,根據(jù)傳感器對隧道內(nèi)CO/VI濃度實(shí)際檢測情況進(jìn)行風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),確保通風(fēng)條件、空氣質(zhì)量良好的狀態(tài)下,最大化的提高節(jié)能效果。
③能效管理節(jié)能原理。
建立隧道能效管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)智能控制、無人或少人值守,節(jié)約管理成本。
采用最新的設(shè)計(jì)理念對通風(fēng)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行綜合監(jiān)測,如對風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視,運(yùn)行時(shí)間監(jiān)視、運(yùn)行次數(shù)監(jiān)視。在這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,自動調(diào)整各各組風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和次數(shù),需要啟動風(fēng)機(jī)時(shí),優(yōu)先啟動運(yùn)行時(shí)間短的風(fēng)機(jī),延長風(fēng)機(jī)的使用壽命。
(3)系統(tǒng)功能。
①系統(tǒng)組成:公路隧道能效管理系統(tǒng)由現(xiàn)地控制單元、通訊網(wǎng)絡(luò)、風(fēng)機(jī)、檢測傳感器、通風(fēng)能效管理系統(tǒng)等組成。現(xiàn)地控制單元以PLC為核心,負(fù)責(zé)對現(xiàn)地風(fēng)機(jī)設(shè)備的信號采集和處理,通過通訊網(wǎng)絡(luò)將通風(fēng)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)傳輸至相鄰的現(xiàn)地控制單元,實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)的風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)共享和時(shí)序同步,達(dá)到節(jié)約電能的目的。
②控制對象:控制對象為隧道內(nèi)的所有的風(fēng)機(jī)。
③控制信號:控制信號主要有:CO傳感器、VI傳感器、風(fēng)速傳感器、電參數(shù)傳感器等。
④系統(tǒng)功能:隧道通風(fēng)分為自動控制和手動控制兩類。
自動控制:正常情況下,系統(tǒng)根據(jù)控制流程自動實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的開啟和關(guān)閉。
手動控制:當(dāng)自動控制失效或者需要手動操作時(shí),可以在各個現(xiàn)地控制柜上通過“開啟”和“關(guān)閉”按鈕實(shí)現(xiàn)各風(fēng)機(jī)的手動啟停。
4 水電站庫區(qū)公路隧道合同能源管理項(xiàng)目的體會
(1)從技術(shù)方案的角度,考慮到目前新了《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》和《公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則》,后續(xù)能效管理系統(tǒng)的通風(fēng)、照明節(jié)能改造要滿足新的規(guī)范要求。在照明調(diào)光控制上,還可以采用無級調(diào)光的方式控制LED照明燈具,比該項(xiàng)目更節(jié)能,更加滿足運(yùn)營安全的需要,在以后的照明改造中可以選用無級調(diào)光控制LED照明燈具。該項(xiàng)目節(jié)能效益良好:節(jié)能改造初步估算投入600萬元,年節(jié)約電費(fèi)193.46萬度,年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤696.44噸,年減排CO21 855.23噸,年節(jié)省電費(fèi)125.75萬元。
(2)傳統(tǒng)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(huán)境污染,降低溫室效應(yīng)和能源消耗,符合國家節(jié)能減排的要求,維修工作量小。在進(jìn)行合同能源管理中,節(jié)能服務(wù)公司負(fù)責(zé)節(jié)能改造的投入、能源審計(jì)、方案設(shè)計(jì)、融資和設(shè)備采購以及運(yùn)營維護(hù)和認(rèn)證等工作,公路隧道用能單位只需參與配合。節(jié)能服務(wù)公司需滿足安全運(yùn)營相關(guān)規(guī)范要求,承擔(dān)合同期內(nèi)安全運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn),這就促使節(jié)能服務(wù)公司選用品質(zhì)較好的LED燈具和先進(jìn)的控制方式,以達(dá)到運(yùn)營安全、節(jié)能的目的。
5 結(jié)語
隨著我國的不斷發(fā)展,公路隧道的建設(shè)越來越多,交通量越來越大,隧道運(yùn)營能耗的問題越來越突出,合同能源管理能夠有效地應(yīng)對公路隧道的節(jié)能減排問題。因此,應(yīng)該注意在運(yùn)營過程中實(shí)施能源節(jié)約措施,推廣合同能源管理機(jī)制的應(yīng)用,在保證經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),努力做到節(jié)能環(huán)保。
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[關(guān)鍵詞]工業(yè)能源;信息化;監(jiān)控系統(tǒng);實(shí)現(xiàn)原則分析
[DOI]1013939/jcnkizgsc201650036
傳統(tǒng)形式對工業(yè)能源的管理過程一般是基于人工的離線過程,而非實(shí)時(shí)的。在工業(yè)信息化飛速發(fā)展的當(dāng)前,大中型工業(yè)能源的用能企業(yè)和產(chǎn)能企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)備、生產(chǎn)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(fā)展,只能完成離線能源管理的管理系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)大部分企業(yè)高速發(fā)展的需求,因此迫切地需要實(shí)現(xiàn)對工業(yè)能源的自動化監(jiān)控,以能源最優(yōu)運(yùn)行為目標(biāo),開發(fā)企業(yè)能源運(yùn)行的在線實(shí)時(shí)管理功能。
1客觀現(xiàn)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(yè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級的突破口和重要切入點(diǎn)之一就是工業(yè)的節(jié)能降耗,提高能源的管理和控制力度,對企業(yè)加快以節(jié)能降耗為核心的技術(shù)改造。所以實(shí)現(xiàn)能源的信息化監(jiān)控管理是一項(xiàng)符合我國中長期發(fā)展規(guī)劃要求的重大決策,本技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn),可以廣泛推廣,具有顯著的節(jié)能效果,在增進(jìn)企業(yè)效益、環(huán)保節(jié)能方面具有十分重要的意義。
著眼于我國現(xiàn)階段以及未來中、長期節(jié)能發(fā)展目標(biāo),目前仍以全面管控、技術(shù)節(jié)能為主,其中采用信息化節(jié)能管理是其中非常重要的一種方式,必須從戰(zhàn)略和全局的高度,充分認(rèn)識做好工業(yè)節(jié)能工作的重要性、艱巨性和緊迫性,切實(shí)采取有效措施,大幅提高能源利用效率,突破資源環(huán)境瓶頸制約,促進(jìn)工業(yè)發(fā)展方式實(shí)現(xiàn)根本性轉(zhuǎn)變。[1]
我國積極支持和大力提倡的是以信息化節(jié)能監(jiān)控技術(shù)為核心的能源管理方式,該方式實(shí)現(xiàn)容易,結(jié)構(gòu)簡單,普及速度快,成效顯著。因此,為了更高效率地實(shí)現(xiàn)節(jié)能,不需要不斷地改進(jìn)節(jié)能方式,研發(fā)節(jié)能新技術(shù),逐步推出適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)能源領(lǐng)域的先進(jìn)的節(jié)能控制技術(shù)。
目前全球所面臨的最大問題是能源緊缺與環(huán)境惡化。放眼國際,競爭環(huán)境的變化對我國工業(yè)節(jié)能降耗構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。國際社會應(yīng)對氣候變化博弈日趨激烈,綠色貿(mào)易壁壘正在加速形成,一些發(fā)達(dá)國家對出口國產(chǎn)品的能效水平和碳足跡提出更高要求。我國制造業(yè)總體上處于產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈中低端,產(chǎn)品資源能源消耗高,出口將面臨巨大壓力。[2]
我國持續(xù)高速的經(jīng)濟(jì)增長成為過去幾年甚至未來全球經(jīng)濟(jì)的最大亮點(diǎn),但與此同時(shí),我國也承受了巨大的壓力,那就是能源供應(yīng)危機(jī)及環(huán)境保護(hù)。從居室照明和采暖,以及與生活息息相關(guān)的水、電、氣、油、煤等資源,到工商業(yè)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(fèi)和使用效率低下是當(dāng)前亟須解決的問題。[3]節(jié)能增效已經(jīng)成為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求,越來越多的企業(yè)、機(jī)構(gòu)和個人都投身到節(jié)能降耗的工作當(dāng)中。如何能夠更好地管理和使用、控制能源是當(dāng)前的重中之重,只有通過建立信息化的智能監(jiān)控系統(tǒng)才能夠充分利用能源,達(dá)到高效節(jié)能的目標(biāo)。
2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(dāng)前的重點(diǎn),實(shí)現(xiàn)社會能源的有效利用需要通過建立信息化的智能監(jiān)控系統(tǒng)支撐,要實(shí)現(xiàn)智能管控,應(yīng)該從社會可行性、經(jīng)濟(jì)可行性和技術(shù)可行性三方面來進(jìn)行分析研究。
21社會可行性
目前,工業(yè)企業(yè)的節(jié)能情況差異非常大,能源管理水平懸殊,當(dāng)前多數(shù)企業(yè)存在能源管理問題,具體表現(xiàn)在:缺乏專門的能源管理體系和先進(jìn)的管理手段,能源管理人員水平參差不齊,行業(yè)視野有限;對能源使用的監(jiān)管不細(xì)致,找不到合理的方法,找不到或找不準(zhǔn)節(jié)能點(diǎn),沒有一個詳細(xì)的評測手段。概括地講,就是普遍存在能源信息基礎(chǔ)薄弱,能源管控技術(shù)水平不高的狀況,因而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)企業(yè)存在的某些環(huán)節(jié)上的能源浪費(fèi)以及存在的節(jié)能潛力。[4]
工業(yè)企業(yè)是能源消費(fèi)大戶,存在能源浪費(fèi)現(xiàn)象。降低能源消耗,減少能源浪費(fèi),工業(yè)企業(yè)是重點(diǎn)。目前社會上對能源進(jìn)行管理和控制的方法技術(shù)多種多樣,但是大部分都缺乏統(tǒng)一準(zhǔn)確的用能情況監(jiān)測數(shù)據(jù)做支撐,往往僅憑經(jīng)驗(yàn)來降低能耗指標(biāo),沒有做到管理和指導(dǎo)的全面性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性,造成能源的巨大浪費(fèi),因此需要建立一套科學(xué)合理的信息化能源監(jiān)控管理系統(tǒng)來減少不必要的能源損耗,并進(jìn)行有效的管控。
22經(jīng)濟(jì)可行性
對工業(yè)能源進(jìn)行信息化管理控制在我國是個新興產(chǎn)業(yè),既要考慮系統(tǒng)使用的穩(wěn)定高效,還要考慮供能企業(yè)的運(yùn)營成本及產(chǎn)品設(shè)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(jī)制是借鑒西方經(jīng)濟(jì)國家的“合同能源管理”思想引進(jìn)并逐步發(fā)展起來的,至今已經(jīng)有十幾年的歷史,雖然沒有實(shí)現(xiàn)信息化的智能管理,但是在能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域也得到了快速發(fā)展,特別是“十二五”期間和最近幾年,國家在財(cái)稅、金融、技術(shù)等方面相繼出臺了多個支持能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的扶持政策,進(jìn)一步地促進(jìn)了能源管理產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。[5]
目前能源管理服務(wù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐年大幅遞增,2011年能源管理服務(wù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值更是首次突破1000億元,達(dá)到1250億元,2012年達(dá)到1653億元,同比增長32%。預(yù)計(jì)“十三五”期間,我國能源管理服務(wù)產(chǎn)業(yè)將步入規(guī)?;l(fā)展軌道,“十二五”末能源管理服務(wù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值可突破3000億元。能源管理產(chǎn)業(yè)已被國家確定為重點(diǎn)培育和發(fā)展的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一,產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?,拉動?jīng)濟(jì)增長前景廣闊。[6]據(jù)測算,到2015年,我國技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的能源管理潛力超過4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,可帶動上萬億元投資。
如果在此基礎(chǔ)上能夠全面地改進(jìn)目前的能源管理服務(wù)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)全面的智能化、信息化管理控制系統(tǒng),就可以更大程度地達(dá)到能源的高效利用。
23技術(shù)可行性
目前的能源管理系統(tǒng)是在普通信息系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)模式,缺乏在能效傳輸和使用中的診斷技術(shù),且大部分基本沒有對遠(yuǎn)程設(shè)備采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),能效管理力度不高,信息化程度低,節(jié)能效果不明顯。而新型的能源管理系統(tǒng)通過機(jī)理建模和機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合的方法,以用能設(shè)備、耗能工序和能量系統(tǒng)之間的關(guān)系為重點(diǎn)建立能效分析模型,確定一種新型的能源管理模型,并進(jìn)行軟件的開發(fā),能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)模式的不足,增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)用性。
由于企業(yè)工藝裝備處于落后水平,企業(yè)管理手段也沒有達(dá)到先進(jìn)水平,使得我國工業(yè)企業(yè)的能源利用效率低下。雖然經(jīng)過十幾年的不斷努力,工業(yè)能耗也有所降低,但與國際先進(jìn)水平相比我國企業(yè)的單位工業(yè)產(chǎn)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(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊的前景。
隨著國家能源節(jié)能政策的大力推動,企業(yè)的能源利用意識不斷提高,以及逐步上漲的能源價(jià)格和國家對工業(yè)能源使用指標(biāo)的硬性規(guī)定等,這些都為能源高效利用技術(shù)的應(yīng)用提供了很好的環(huán)境,具有很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。
3實(shí)現(xiàn)策略
作為能源消耗主要群體的工業(yè)企業(yè),是實(shí)現(xiàn)能源高效利用的主體和重點(diǎn),國家高度重視工業(yè)能源節(jié)能技術(shù),曾先后出臺了《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》、《工業(yè)轉(zhuǎn)型升級規(guī)劃(2011―2015 年)》《國務(wù)院“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》《節(jié)能減排規(guī)劃(2011―2015 年)》等,作為“十二五”全國工業(yè)能源利用的指導(dǎo)性文件。[7]我國的工業(yè)化、城鎮(zhèn)化正處于深入發(fā)展階段,飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會對能源具有極大的需求,能源資源和環(huán)境約束形勢越來越嚴(yán)峻。工業(yè)發(fā)展對能源的需求繼續(xù)增加,工業(yè)和高耗能行業(yè)對國內(nèi)生產(chǎn)總值的貢獻(xiàn)率呈下降趨勢,國家對能源的節(jié)能減排約束性指標(biāo)要求工業(yè)加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式,傳統(tǒng)的能源資源高消耗的粗放型工業(yè)發(fā)展道路已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展,大批量的工業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級為能源的高效利用提供了良機(jī)。
31系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)
系統(tǒng)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對能源使用信息的監(jiān)控管理,為此需要配備完善的能源計(jì)量器具,采集精確的能源使用情況數(shù)據(jù),使用合理的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),建立健全能源計(jì)量系統(tǒng),完善各項(xiàng)能源消耗的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)用能單位監(jiān)測的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和完整性。[8]通過建立一套工業(yè)能源信息化管理監(jiān)控系統(tǒng)來統(tǒng)一地對各項(xiàng)能源消耗進(jìn)行監(jiān)測和控制,及時(shí)反映用能企業(yè)能耗水平,為進(jìn)一步分析用能效率提供客觀、公正和科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為用能企業(yè)節(jié)能降耗工作提供新的動力。
32系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)策略
實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的能源運(yùn)行管理包括動力能源管理、能源供應(yīng)管理、能源消費(fèi)管理。同時(shí)涉及采購、運(yùn)輸、倉儲、動力、生產(chǎn)消費(fèi)等多個環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)來源于同一數(shù)據(jù)庫,各個部門圍繞統(tǒng)一的信息進(jìn)行分析和決策。利用能源測量和計(jì)量器具采集實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)能源數(shù)據(jù),并建立能源信息管理專用數(shù)據(jù)庫,以便進(jìn)行后期的分析和處理。具體的實(shí)現(xiàn)策略主要包括以下幾方面。
第一,系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理層采用雙機(jī)冗余的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器模式共存技術(shù);第二,針對信息數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸及實(shí)時(shí)顯示W(wǎng)eb技術(shù),采用GPRS無線傳輸和有線技術(shù)相結(jié)合的方法;第三,對采集的用能信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分析診斷、處理和預(yù)警;第四,實(shí)現(xiàn)集查詢、修改、刪除和控制于一體的真正面向企業(yè)管理的監(jiān)控系統(tǒng)平臺;第五,針對能源數(shù)據(jù)的采集主要分為實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)兩種。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來自于本項(xiàng)目研制的工業(yè)能源信息化管理監(jiān)控系統(tǒng)的在線采集,也可以通過安裝數(shù)字儀表設(shè)備來補(bǔ)充缺少的數(shù)據(jù),在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動收集,并存儲到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中,從而實(shí)現(xiàn)能效指標(biāo)的在線計(jì)算與動態(tài)分析。非實(shí)時(shí)獲取的數(shù)據(jù)可以從用能企業(yè)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中獲取,或者由工作人員直接錄入到管理監(jiān)控系統(tǒng)中;第六,系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用雙機(jī)冗余技術(shù)的目的是為了防止數(shù)據(jù)丟失,在一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí),另一臺檢測到主機(jī)數(shù)據(jù)庫停止后自動采集并存儲數(shù)據(jù),在主機(jī)恢復(fù)后,會自動拷貝到主機(jī)數(shù)據(jù)庫中;第七,對數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的實(shí)現(xiàn),主要依靠當(dāng)今先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù),經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)布線、通信網(wǎng)絡(luò)、GPRS技術(shù)的結(jié)合,通過系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸及實(shí)時(shí)顯示;有的場合可以使用有線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn),而有的條件不具備的必須采用GPRS無線傳輸技術(shù)來實(shí)現(xiàn);第八,為了保證采集的用能信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確有效,需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。常用的方法是將非同源的數(shù)據(jù)放在一起進(jìn)行比較,也可以和歷史數(shù)據(jù)對比來發(fā)現(xiàn)異常。對于異常的數(shù)據(jù)應(yīng)該進(jìn)一步分析并解釋原因,錯誤的數(shù)據(jù)必須剔除,以免對能效分析產(chǎn)生干擾,充分體現(xiàn)能源使用的實(shí)時(shí)性、可靠性和準(zhǔn)確性;實(shí)現(xiàn)集數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化一體的管理監(jiān)控系統(tǒng),采用統(tǒng)一的能源數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、完善的數(shù)據(jù)分析技術(shù)、豐富的報(bào)表功能、自由數(shù)據(jù)鉆取技術(shù)、靈活的算法擴(kuò)展技術(shù)、基于數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)安全技術(shù),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(tǒng)實(shí)現(xiàn)前景展望
系統(tǒng)著眼于實(shí)施能源消耗總量控制,將對工業(yè)發(fā)展形成硬約束。加大節(jié)能降耗力度,進(jìn)一步提高工業(yè)能源利用效率和能源生產(chǎn)率,改造提升傳統(tǒng)制造業(yè),是建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式的必然選擇。全球范圍內(nèi)發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、倡導(dǎo)低碳生活越來越受到重視并逐漸成為新趨勢,大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保低碳產(chǎn)業(yè),成為搶占未來發(fā)展制高點(diǎn)的核心價(jià)值觀。[9]堅(jiān)持以提升工業(yè)能源利用效率為主線,以科技創(chuàng)新為支撐,以政策法規(guī)為保障,加快淘汰落后生產(chǎn)能力,大力推進(jìn)工藝、裝備、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進(jìn)步,加快以節(jié)能降耗為核心的企業(yè)技術(shù)改造,強(qiáng)化重點(diǎn)用能企業(yè)節(jié)能管理,加強(qiáng)信息通信技術(shù)在節(jié)能降耗中的應(yīng)用,必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
系統(tǒng)一經(jīng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用,首先受益的就是企業(yè),隨著企業(yè)能源節(jié)能意識增強(qiáng),必將為大多數(shù)企業(yè)所接受,最終也將帶來巨大利潤;其次可以使企業(yè)管理水平提高,可同時(shí)應(yīng)用于機(jī)關(guān)事業(yè)單位,節(jié)能效果顯著,包括對水、電、氣、熱等的監(jiān)控,一經(jīng)實(shí)施可節(jié)約大量能源,具有良好的社會和生態(tài)效益,應(yīng)用前景廣泛。
4結(jié)論
隨著原材料和人力成本上漲,我國工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)競爭以及能源節(jié)能環(huán)保的壓力日漸增長,工業(yè)企業(yè)能源管理智能化信息系統(tǒng)得到了越來越多的企業(yè)重視并正在著手建設(shè)?;谀苄Х治瞿K的工業(yè)企業(yè)能源管理信息系統(tǒng)及應(yīng)用軟件,能夠在能效分析方面增強(qiáng)企業(yè)能源管理的實(shí)用性,開拓了將來企業(yè)能源管理信息系統(tǒng)的新思路,轉(zhuǎn)化開發(fā)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(yè)企業(yè)能源管理信息系統(tǒng)適合工業(yè)企業(yè)并完全可以滿足企業(yè)能源管理需要,其技術(shù)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。該系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化后,將對節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到助推作用,同時(shí),也將大大提高企業(yè)核心技術(shù)實(shí)力,增強(qiáng)企業(yè)發(fā)展后勁,從根本上提升企業(yè)的競爭力和節(jié)能服務(wù)水平,一經(jīng)應(yīng)用,會減少能源消耗,對社會環(huán)境起到極大的凈化作用。
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