Product category
安科瑞 繆凱倫
摘要:根據(jù)生物制品類企業(yè)的電力能源使用特點,制定了符合公司實際情況的能源管理系統(tǒng),介紹了該系統(tǒng)的架構(gòu)及其在企業(yè)的應(yīng)用情況,提升了公司能源數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控能力,優(yōu)化了公司能源分配,降低了公司電力能源消耗,有針對性地解決了公司生產(chǎn)活動中的能源損耗問題。
關(guān)鍵詞:能源管理;數(shù)據(jù)分析;電能計量;節(jié)能減排
Key words: Energy management;Data analysis;Electric energy metering;Energy conservation and emissions reduction
0引言Introduction
能源是推動人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)資料。生物類企業(yè)對能源進(jìn)行科學(xué)合理的測量和監(jiān)控對于其生產(chǎn)的制品質(zhì)量起關(guān)鍵性作用。生物制藥企業(yè)在生產(chǎn)制品時要求設(shè)備不間斷工作,而持續(xù)不斷地提供能源是實現(xiàn)該條件的基本要求。企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營特點,加強能源監(jiān)管,制定合理的能源管理體系,既可以提升生產(chǎn)效率,又可以降低生產(chǎn)成本,使企業(yè)在市場上具備更強的競爭力。
1企業(yè)電力能源消耗簡介
Brief introduction of enterprise electric energy consumption
生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)是一個技術(shù)含量高、投資高、收入高、風(fēng)險高的高科技產(chǎn)業(yè)。其高科技不僅體現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格要求上,還體現(xiàn)在對生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)環(huán)境的高要求上。較長的研發(fā)周期,高昂的前期成本使其投入大量資金建造符合GMP要求和生物產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的清潔工廠和其他公共能源系統(tǒng)設(shè)施。
根據(jù)我公司年度主要能源消耗統(tǒng)計,總能耗約為兩萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。根據(jù)調(diào)查、分析,能源系統(tǒng)全年帶負(fù)荷運行,能源消耗量隨季節(jié)、時間出現(xiàn)周期性變化,夏季、冬季電能消耗大,春季、秋季電能消耗量較??;白天能源消耗大,夜晚能源消耗較小,能源運行存在不平衡的特點。
2電力能源管理系統(tǒng)架構(gòu)
Architecture of the Electric Energy Management System
能源管理系統(tǒng)是以能源計量、數(shù)據(jù)傳輸及分析為一體的實時性管理系統(tǒng)。它依托有線網(wǎng)絡(luò)通信,實現(xiàn)企業(yè)動力系統(tǒng)實時監(jiān)控、能耗綜合統(tǒng)計分析、成本分?jǐn)?、對高耗能?fù)載設(shè)備進(jìn)行特性分析,實現(xiàn)能源的優(yōu)化分配,更好地實現(xiàn)節(jié)能減排。
企業(yè)能源管理系統(tǒng)由在線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、能源數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、能源運行監(jiān)管系統(tǒng)、能效分析管理系統(tǒng)等構(gòu)成。
2.1電力能源管理系統(tǒng)功能Power energy management system functions
能源管理系統(tǒng)主要由能源監(jiān)管、監(jiān)控和能源信息平臺組成。其中能源管理平臺由服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、智能數(shù)據(jù)采集器和前置機等設(shè)備組成。能源監(jiān)測系統(tǒng)是對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、統(tǒng)計、分析的處理平臺。能源信息平臺是指由末端能耗儀表組成的采集層網(wǎng)絡(luò)平臺。
2.2電力能源采集方式Electric energy collection method
隨著我公司一、二、三級能源計量設(shè)備的逐步完善,對能源數(shù)據(jù)的實效性和準(zhǔn)確性有了更高的要求,人工抄表方式已不能滿足上述要求。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時化、準(zhǔn)確化管理,就要采用技術(shù)*、精度高、可靠性好的智能采集設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工作業(yè)。
我公司供電性質(zhì)為負(fù)荷企業(yè),中心配電室為雙回路供電。車間采用電子式電能計量表對電能進(jìn)行計量,能夠提供高精度的三相電壓、電流和功率等基本測量數(shù)據(jù),具有復(fù)費率計算、需量計算、諧波計算等多種功能;采用便于功能擴展的模塊化設(shè)計和易于讀取數(shù)據(jù)的大屏幕顯示。車間根據(jù)裝配電能表的數(shù)量,通過選擇16端口、8端口、4端口智能數(shù)據(jù)采集器來滿足需求。采集器作為計量設(shè)備與控制主機之間的橋梁,其規(guī)約轉(zhuǎn)換功能能夠代替前置機選擇不同的采集規(guī)約,實時采集各種智能設(shè)備的數(shù)據(jù)信息,實現(xiàn)信息的匯總及處理。
2.3網(wǎng)絡(luò)通信功能Network communication function
能源監(jiān)控系統(tǒng)采用總線、RS485通信線、以太網(wǎng)線、光纖等多種通信方式。該系統(tǒng)可兼容其他通信設(shè)備,通過監(jiān)控大屏實時顯示能源系統(tǒng)的運行狀態(tài)和在線運行參數(shù)。根據(jù)與項目相關(guān)的能源監(jiān)控需求,每個能源子系統(tǒng)圖可以根據(jù)需求或?qū)嶋H運行條件進(jìn)行修改和配置,系統(tǒng)將根據(jù)修改后的條件實時反映運行參數(shù)。
3電力能源管理系統(tǒng)應(yīng)用Application of electric energy management system
電力能源管理系統(tǒng)向公司局域網(wǎng)發(fā)布能源數(shù)據(jù),具體指標(biāo)包括實時監(jiān)控、統(tǒng)計報告、分析比較、事故報警、目標(biāo)管理、節(jié)能評估等。管理者和技術(shù)人員可以在相應(yīng)權(quán)限下讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。該平臺可以充分體現(xiàn)各種功能,界面清晰明了,易于理解,通俗易懂。
3.1能源管理系統(tǒng)功能Energy management system functions
3.1.1電能數(shù)據(jù)采集 Power data acquisition
(1)能耗數(shù)據(jù)采集方式有智能設(shè)備采集和人工抄表兩種方式。采集器可獨立保存15~30天的歷史數(shù)據(jù),防止網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)后的數(shù)據(jù)補錄。
(2)自動采集的智能儀表數(shù)據(jù)支持RS485、M-BUS或以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)接口和標(biāo)準(zhǔn)MODBUS、DLT-645、CJT-188等通信協(xié)議,針對采用非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約的儀表支持通信接口程序的開發(fā),確保數(shù)據(jù)的正常采集。
(3)數(shù)據(jù)自動采集間隔不超過1 min,數(shù)據(jù)存儲間隔可根據(jù)實際需求進(jìn)行靈活設(shè)置,存儲間隔支持5 min。
(4)主要采集參數(shù)包括三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電度等。
3.1.2電能數(shù)據(jù)報表Power data report
(1)系統(tǒng)提供分類、分項、分區(qū)域等固定格式的能耗統(tǒng)計日、周、月、季、年報表。
(2)系統(tǒng)支持創(chuàng)建新的符合管理人員實際管理需求的能耗統(tǒng)計報表。
(3)所有報表支持手動生成和定期自動生成及郵件分發(fā)。
(4)所有系統(tǒng)報表均可支持辦公自動化軟件(Excel)。
3.1.3設(shè)備信息管理Equipment information management
(1)計量儀表信息管理??伸`活定義各采集點計量器具的用能屬性、歸屬關(guān)系,系統(tǒng)按照儀表屬性自動完成對應(yīng)能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計;計量儀表在線狀態(tài)可視化監(jiān)視,并實現(xiàn)儀表故障報警;進(jìn)行儀表數(shù)據(jù)的完整性統(tǒng)計,當(dāng)存在數(shù)據(jù)缺失時,能進(jìn)行數(shù)據(jù)合理性評估,并提醒運行人員進(jìn)行檢查和維護(hù);支持儀表內(nèi)部參數(shù)的遠(yuǎn)程查詢與設(shè)置,參數(shù)包括儀表地址、通信速率、接線模式、CT變比、PT變比等。
(2)用能設(shè)備信息管理。系統(tǒng)可以按照設(shè)備用能屬性,實現(xiàn)設(shè)備的分類管理;可以監(jiān)控用能設(shè)備的運行狀態(tài)及關(guān)鍵參數(shù),建立設(shè)備資產(chǎn)管理和維護(hù)管理文件;對設(shè)備的歷史維護(hù)記錄和維護(hù)計劃進(jìn)行在線管理,使得生產(chǎn)過程安全、穩(wěn)定。
3.1.4系統(tǒng)安全管理System safety management
(1)用戶管理。系統(tǒng)可以根據(jù)需要創(chuàng)建、刪除用戶,允許管理員負(fù)責(zé)管理組內(nèi)用戶。
(2)權(quán)限管理。系統(tǒng)登陸需通過用戶密碼和權(quán)限驗證,并對所有操作事件進(jìn)行記錄。支持分級授權(quán)機制,不同管理權(quán)限人員可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定進(jìn)行分級訪問。
(3)日志管理。系統(tǒng)記錄/查詢用戶的各項操作、報警信息等,記錄/查詢自身運行過程中的錯誤、診斷日志信息。
3.2能源消耗分析與管理Energy consumption analysis and management
根據(jù)生物制藥企業(yè)藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范,對企業(yè)生產(chǎn)所需能源進(jìn)行能源管理。依據(jù)能源平臺分析得出的數(shù)據(jù)對企業(yè)生產(chǎn)過程中的能源進(jìn)行成本分?jǐn)?,促使各生產(chǎn)車間改進(jìn)生產(chǎn)工藝和促使高耗能設(shè)備設(shè)施的更新?lián)Q代,實現(xiàn)各部門和生產(chǎn)車間能源消耗的管理,科學(xué)準(zhǔn)確地定義和分析各部門團(tuán)隊的能源消耗成本,方便財務(wù)數(shù)據(jù)核算,將能源成本分?jǐn)偟礁鞑块T,分析各部門的能源消耗情況,分析能源消耗成本影響,維護(hù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等。
4安科瑞工業(yè)能耗管理平臺介紹Introduction of Acrel industrial energy consumption management platform
4.1平臺架構(gòu)介紹Platform Architecture Introduction
安科瑞能源管控系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具有良好的可靠性與實時性,主要由現(xiàn)場設(shè)備層(能源計量終端)、通訊管理層(通訊管理終端)和主站層(能源監(jiān)控平臺)三個部分組成。
以上三個部分分別貫穿整個系統(tǒng)的全部結(jié)構(gòu)。能源管理系統(tǒng)總體設(shè)計結(jié)構(gòu)按照能源管理的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計,滿足以上三部分的同時,增加了部分分析、監(jiān)控、決策和發(fā)布平臺。
圖4 工業(yè)能耗管理平臺架構(gòu)組成
FIG. 4 Architecture composition of industrial energy consumption management platform
4.2平臺功能介紹 Platform function introduction
圖5 工業(yè)能耗管理功能示意圖
FIG. 5 Function diagram of industrial energy consumption management
4.2.1可視化展示 Visual presentation
展示企業(yè)各類能耗總量、折標(biāo)值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區(qū)域能源消耗對比,以及當(dāng)前天氣情況、污染情況,并三維展示企業(yè)重要工藝或工段的能源消耗動態(tài)。
4.2.2實時監(jiān)控 Real-time monitoring
對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進(jìn)行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點位的運作情況,同時能更快速的掌握點位的報警。
4.2.3用能統(tǒng)計 Energy consumption statistical
從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、生產(chǎn)工藝/工段時間、分項等維度,采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、折標(biāo)對比,找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方,從而調(diào)整能源 分配策略,減少能源使用過程中的浪費。
4.2.4單耗統(tǒng)計Single consumption statistics
與企業(yè)MES系統(tǒng)對接,通過產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù),在產(chǎn)品單耗中生成產(chǎn)品單耗趨勢圖,并進(jìn)行同比和環(huán)比分析。以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝,從而降低能耗。
4.2.5績效分析Performance Analysis
對各類能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換,按班組、區(qū)域、產(chǎn)線、工段等進(jìn)行日、周、月、年、時段,結(jié)合能源計劃或定額制定的績效指標(biāo)進(jìn)行KPI比較考核,幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力。
4.2.6能耗預(yù)測Energy consumption prediction
通過對企業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備等的能耗使用情況進(jìn)行分析,建立能耗計算模型,根據(jù)人工智能算法對數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行修正,對未來企業(yè)能耗趨勢進(jìn)行預(yù)測分析,為節(jié)能提供合理的決策依據(jù)。
4.2.7運行監(jiān)測Operation monitoring
系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,監(jiān)測設(shè)備及工藝運行狀態(tài),如溫度、濕度、流量、壓力、速度等,并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視??芍苯訌膭討B(tài)監(jiān)測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數(shù)據(jù),支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關(guān)能源用量。
4.2.8分析報告Analysis report
以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設(shè)備運行情況、運維情況等進(jìn)行統(tǒng)計分析,讓用戶了解系統(tǒng)的運行情況,并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),方便用戶發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常,從而找出改良點,以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。
4.2.9移動端支持 terminal support
APP支持Android、IOS操作系統(tǒng),方便用戶按能源分類、區(qū)域、車間、工序、班組、設(shè)備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標(biāo)、用能預(yù)測、運行監(jiān)視、異常報警等。
4.3工業(yè)能耗平臺設(shè)備選型Equipment selection for industrial energy consumption platform
表1 工業(yè)能耗管理設(shè)備選型表
Table 1 Industrial energy consumption management equipment selection table
5結(jié)束語Conclusion
使用、開發(fā)公司能源管理系統(tǒng),可彌補生物制藥企業(yè)在能源管理方面的短板,應(yīng)用數(shù)字化的能源信息,方便管理者直觀讀取企業(yè)能源消耗情況。相較于以往人工抄表的方式,自動化、實時化、智能化的能源管理系統(tǒng)很大地提高了工作效率,也為后期準(zhǔn)確化能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析及記錄提供條件。
能源管理系統(tǒng)根據(jù)生物制藥企業(yè)的能源使用特點,對系統(tǒng)功能做出相應(yīng)改進(jìn)。系統(tǒng)可連續(xù)可靠地對公司能耗指標(biāo)進(jìn)行評估、匹配,加強對關(guān)鍵能耗數(shù)據(jù)及能耗設(shè)備的監(jiān)控。
5.2系統(tǒng)操作使用簡便 The system is easy to operate and use
從能源管理人員的分析和總結(jié)到相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的審核和批準(zhǔn),從部門能源管理到企業(yè)能源總結(jié)和報告,整個工作流程清晰易懂,符合整體能源管理要求和企業(yè)能源管理標(biāo)準(zhǔn)。
5.3系統(tǒng)監(jiān)管簡潔合理 System supervision is simple and effective
該系統(tǒng)根據(jù)EMS模式進(jìn)行能源數(shù)據(jù)管理,使得系統(tǒng)運行簡潔,對分散能源數(shù)據(jù)進(jìn)行集中化管理控制。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果提出相對應(yīng)的解決方法,實現(xiàn)企業(yè)制定的能源節(jié)約目標(biāo)。
5.4實現(xiàn)精細(xì)化管理 Implementation of fine management
通過能源管理系統(tǒng)的自動化數(shù)據(jù)信息采集,很大地提升了數(shù)據(jù)的實時性和準(zhǔn)確性,實現(xiàn)能源精細(xì)化管理。