摘  要：隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展和國(guó)家對(duì)工業(yè)企業(yè)節(jié)能減排的力度加大，企業(yè)用能成本已成為衡量現(xiàn)代化率工廠(chǎng)的重要指標(biāo)。能源管理軟件的應(yīng)用大大提高了企業(yè)能源的利用效率和管理水平，本文介紹Acrel-5000企業(yè)能源管理系統(tǒng)在合肥小林藥業(yè)有限公司的應(yīng)用，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化能源管理。

1 項(xiàng)目概況

  合肥小林藥業(yè)有限公司是由日本小林株式會(huì)社和JPS制藥株式會(huì)社共同出資經(jīng)營(yíng)的全資日本公司。主要經(jīng)營(yíng)重要中間體、農(nóng)產(chǎn)品及農(nóng)副產(chǎn)品的加工、萃取及銷(xiāo)售等。總投資額約25億日元（約1.5億人民幣）地處合肥區(qū)浮山路與望江西路交匯處東南角，整個(gè)企業(yè)的能源構(gòu)成包括水、純電、污水，其中電部分包括四級(jí)計(jì)量體系，純水包括兩級(jí)計(jì)量體系。由于企業(yè)內(nèi)部考核管理需要，建立一套的能源管理系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上逐步整理完善能源使用數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次多方面的開(kāi)發(fā)利用（如決策需要、能源分析、數(shù)據(jù)報(bào)送）。同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使之成為作為合肥小林藥業(yè)有限公司信息化系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)智慧廠(chǎng)區(qū)和數(shù)字廠(chǎng)區(qū)。

  整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)多功能的電能表、流量計(jì)、通訊網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行監(jiān)視、數(shù)據(jù)分析、電能質(zhì)量檢測(cè)、三相不平衡監(jiān)視等，完成企業(yè)的安全供電、合理用能、設(shè)備管理和運(yùn)行管理。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1整體方案設(shè)計(jì)

  整個(gè)廠(chǎng)區(qū)能源管理系統(tǒng)包括一棟三層的廠(chǎng)房，其中用電部分包括生產(chǎn)設(shè)備用電、工廠(chǎng)區(qū)空調(diào)用電、工廠(chǎng)區(qū)照明插座用電、消防用電、事物區(qū)用電，水部分包括純水以及污水排放。針對(duì)用電計(jì)量部分，通過(guò)4級(jí)配電結(jié)構(gòu)，建立完整的計(jì)量體系，即*級(jí)計(jì)量等于下一級(jí)計(jì)量總和，第二級(jí)計(jì)量等于第三級(jí)計(jì)量總和，以此類(lèi)推。每個(gè)計(jì)量節(jié)點(diǎn)均安裝多功能電表、流量計(jì)等，電表流量計(jì)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)通訊總線(xiàn)接入通訊管理機(jī)，通訊管理機(jī)經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)接入能源管理主機(jī)。

2.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

  本次能源管理系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)所有計(jì)量表計(jì)均通過(guò)485總線(xiàn)連接至通訊管理機(jī)，通訊管理機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)傳輸至能源管理主機(jī)，如下圖所示：

  系統(tǒng)使用高性能服務(wù)器及軟、硬件系統(tǒng)，高性能的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定可靠、使用維護(hù)方便。

  設(shè)置于數(shù)據(jù)中心主站包含監(jiān)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、以及Acrel-5000能耗管理軟件，作為能耗分析、運(yùn)行及人員的人機(jī)交互窗口，以圖形顯示、報(bào)表打印等各種方式對(duì)企業(yè)的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、對(duì)比和統(tǒng)計(jì)，提供節(jié)能降耗的數(shù)據(jù)支持。

  能耗管理計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)服務(wù)器從監(jiān)控管理層以太網(wǎng)提取數(shù)據(jù)，并且以各種圖形和數(shù)據(jù)的方式顯示在顯示器上，供操作人員運(yùn)行和控制的人機(jī)界面。

  終端設(shè)備層設(shè)備通過(guò)RS485/MODBUS-RTU總線(xiàn)方式，采用屏蔽雙絞線(xiàn)接入通訊管理機(jī)，通訊管理機(jī)把采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)后，接以太網(wǎng)，供主站監(jiān)控計(jì)算機(jī)調(diào)用。

作為數(shù)據(jù)采集裝置的通訊管理機(jī)，通過(guò)基于XML格式的Socket通訊，將數(shù)據(jù)傳輸至能耗管理系統(tǒng)，并具備斷點(diǎn)續(xù)傳功能，當(dāng)通訊管理機(jī)至能耗管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中斷、軟件停止運(yùn)行等異常狀況發(fā)生時(shí)，通訊管理機(jī)可以自動(dòng)保存數(shù)據(jù)，當(dāng)故障恢復(fù)之后數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，保證能耗管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性，確保能耗管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析科學(xué)性。

2.3軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)功能

  Acrel-5000企業(yè)能源管理系統(tǒng)核心是一套強(qiáng)大的能效分析管理系統(tǒng)，通過(guò)在線(xiàn)的用能數(shù)據(jù)信息采集、處理、分析和統(tǒng)計(jì)，幫助企業(yè)的了解真實(shí)用能情況、用能環(huán)境及生產(chǎn)效率水平。但是能源管理系統(tǒng)的建立只是起到一個(gè)管理工具的作用，企業(yè)需要建立一套符合企業(yè)實(shí)際情況的考核制度，企業(yè)的節(jié)能大目標(biāo)層層分解、逐級(jí)落實(shí)，全員參與，能源計(jì)量體系是基礎(chǔ)，節(jié)能設(shè)備是輔助，節(jié)能管理制度才是根本。

數(shù)據(jù)采集與管理

  數(shù)據(jù)采集與處理是能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，系統(tǒng)能實(shí)時(shí)和定時(shí)采集用能設(shè)備的模擬量（電流、電壓、功率、電度、頻率、流量）。系統(tǒng)管理軟件可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接讀取各計(jì)量設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，并可以對(duì)采集的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算和存儲(chǔ)。 實(shí)時(shí)計(jì)算各線(xiàn)路的有功、無(wú)功功率值，實(shí)時(shí)計(jì)算每日、每月各條線(xiàn)路的有功，無(wú)功大、小及平均值。

  實(shí)時(shí)顯示、統(tǒng)計(jì)各回路各時(shí)段的電度值,對(duì)電能數(shù)據(jù)進(jìn)行分時(shí)計(jì)費(fèi)統(tǒng)計(jì),根據(jù)用戶(hù)要求具有多種分時(shí)計(jì)費(fèi)(尖、峰、谷、平值等)方案和費(fèi)率的種類(lèi)。實(shí)時(shí)顯示、統(tǒng)計(jì)各回路每日、每月、每年的有功電度總值和無(wú)功電度總值

  實(shí)時(shí)顯示電容的投切狀態(tài)以及手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)。

  數(shù)據(jù)采集周期、方式、參數(shù)等可由用戶(hù)在線(xiàn)定義，狀態(tài)量的變化優(yōu)先傳送。

信息處理

  對(duì)信號(hào)采集系統(tǒng)所采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算，將數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)存儲(chǔ)。對(duì)同用能位不同時(shí)期、不同用能單位同一時(shí)期用能量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；作為電費(fèi)的管理平臺(tái)，與實(shí)際發(fā)生電費(fèi)進(jìn)行比較。

  清晰的反映整個(gè)企業(yè)各個(gè)部門(mén)、班組的用電構(gòu)成，幫助企業(yè)建立合理的用電管理考核制度，對(duì)不同的班組、不同車(chē)間分別設(shè)計(jì)用電管理報(bào)表。對(duì)于各用能設(shè)備使用時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出各設(shè)備單位時(shí)間耗能，為今后能源改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

  能耗報(bào)表實(shí)現(xiàn)了所有能耗數(shù)據(jù)的按時(shí)間查詢(xún)，分為分鐘、小時(shí)、日、月年等多種類(lèi)型，通過(guò)能耗管理報(bào)表，對(duì)各分線(xiàn)能耗分別計(jì)量統(tǒng)計(jì)并與上一級(jí)回路進(jìn)行匹配，建立完整的能源計(jì)量體系，找出能源管理的盲區(qū)、誤區(qū)。能源匯總?cè)缦聢D所示：

能耗綜合主界面

  通過(guò)綜合能耗主界面可以反映企業(yè)當(dāng)年用能各分類(lèi)能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗，并計(jì)算得到單位面積能耗；界面下方顯示這能耗的當(dāng)日逐時(shí)用能曲線(xiàn)；單擊每個(gè)分類(lèi)能耗的上部區(qū)域，可跳轉(zhuǎn)到該分類(lèi)能耗的用能分析主界面。

分區(qū)域、分部門(mén)能耗統(tǒng)計(jì)

  對(duì)能耗數(shù)據(jù)按區(qū)域、按部門(mén)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)各區(qū)域、各設(shè)備能源消耗，準(zhǔn)確定位用能消耗大戶(hù)，制定節(jié)能績(jī)效考核制度，推動(dòng)節(jié)能降耗的真正執(zhí)行。為用能設(shè)備建立運(yùn)行記錄檔案，長(zhǎng)期跟蹤記錄設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的能效分析評(píng)估結(jié)果，結(jié)合設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)記錄，為設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供依據(jù)。

能耗數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警

  通過(guò)高精度智能儀表以技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化全實(shí)時(shí)、高密度的實(shí)時(shí)用能監(jiān)測(cè)，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計(jì)量誤差。實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)儀表的回傳數(shù)據(jù)，對(duì)能耗進(jìn)行合理的管控和預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改正運(yùn)行中存在的用電異常，隨時(shí)處理。按需設(shè)置重要設(shè)備的超標(biāo)預(yù)警值，超標(biāo)時(shí)醒目提醒并主動(dòng)記錄。

1 結(jié)束語(yǔ)

  該項(xiàng)目所采用的Acrel-500能源管理系統(tǒng)已經(jīng)于2017年7月正式投入運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全。系統(tǒng)為各用能回路安裝計(jì)量裝置，建立能源管理體系，制定用能績(jī)效考核方案，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息化技術(shù)，對(duì)用能回路進(jìn)行用能量計(jì)量，提供了大量實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的能耗數(shù)據(jù)，摸清能源流向、了解能源組成，同時(shí)通過(guò)能源管理軟件提供的各類(lèi)圖表、報(bào)表，為管理者進(jìn)行內(nèi)部計(jì)量考核、安全用電做出了數(shù)據(jù)依據(jù)用，方便用戶(hù)的找到用能不合理之處，指導(dǎo)用戶(hù)進(jìn)行有針對(duì)性的管理措施和節(jié)能改造措施。

參考文獻(xiàn)

[1]《能效管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝圖冊(cè)》