水電氣能能源管理系統在浙江春風動力股份有限公司的應用-安科瑞曾亞妮

摘 要：為了穩步推進雙碳目標，在能源消費強度和消費總量的“雙控"背景下，企業需要考慮如何應對能耗雙控以保障正常生產。現有大部分企業依然采用電、水、氣、冷、熱等各種能源供應系統“單獨規劃、單獨設計、獨立運行"的模式。普遍存在計量檢測到配備不足；計量設備計量精度不高、計量數據不準確；人工抄表可靠性低；難以良好監測和評估主要耗能設備的用能效率；缺少決策數據支持，對于節能評估無法提供可靠參考數據；缺乏良好的企業能效評估指標體系，能耗管理措施難以落地等情況。本文介紹的企業能源管控平臺，采用自動化、信息化技術，實現從能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數據處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現全廠能源系統的統一調度，優化能源介質平衡、超大限度地利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。
關鍵詞：雙碳；雙控；企業能源管控；節能降耗
1 概述
浙江春風動力股份有限公司是春風控股集團的子公司，成立于1989年，是一家專業從事全地形越野車(ATV、UTV、SSV)、大排量摩托車及配套水冷發動機產品研發的股份有限公司，公司總部設在杭州余杭經濟開發區，公司擁有完整、科學的質量管理體系。公司的誠信、實力和產品質量獲得業界的認可。
通過搭建企業能源管控平臺，對企業的能源消耗、用電安全、電能質量、生產工藝、主要設備實行動態監控和數據化管理，實時監測企業、車間、產線、主要設備電、水、天然氣和壓縮空氣等能源的消耗情況、變配電設備的運行狀況、用電回路的電氣安全情況、配電系統的電能質量，并通過數據分析和挖掘，對單位產品能耗、萬元產值能耗、能耗成本、碳排情況等進行分析，實現用能精細化管理、提高設備運行效率、保障用電安全，為減排降耗、挖掘節能潛力提供數據支持。同時提供便捷、優良的自動化運維，從根本上解決人力成本高、工作強度大、運維效率低等問題，打造“安全、優良、綠色、低碳"的智慧工廠，為企業提供綜合能源服務的新業態。
2 項目需求
項目計量體系包括廠區、車間、產線，監測區域涵蓋車架、發動機、機加工、涂裝、整車等車間，行政樓、研發樓等辦公樓以及各配電房，監測的能源類型包括電、水、天然氣和壓縮空氣。一期接入新增的170塊電表、10塊水表，其中天然氣和壓縮空氣通過手動錄入的方式進行統計。二期接入80塊電表和3塊水表，預計三期再接入300個計量點位。
系統需求主要包括：
● 用能統計
從區域、車間、生產工藝、工序、工段、設備等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業分類/分項用能情況進行統計，并進行趨勢和同環比分析；
● 能耗預測
通過對廠區、車間的能耗使用情況進行分析，構建能耗計算模型，進行訓練，調整并優化模型，采用預測算法對企業未來能耗趨勢進行分析，為節能提供良好的決策依據；
● 萬元產值能耗統計
對企業單位綜合能源消費量與工業總產值進行統計分析，準確反映企業能源經濟效益高低的綜合指標，為能耗成本的準確計算提供保證；
● 容需量統計
提供容需量統計,實時展示容量需量價格的變化情況，為降低電費提供依據；
● 產量統計
提供產量統計,支持手動錄入及與MES對接獲取產量數據；
● 電能質量監測
對電網中的諧波進行實時監測，并以矢量圖的形式展示三相不平衡度，支持歷史數據的查詢；
● 自定義報表
通過自定義報表格式和計算公式，靈活生成各種定制化報表，包括容需量報表、萬元產值報表、電費分攤報表等；
● 異常報警
對目標事件快速定位，通過手機短信、APP、釘釘等方式及時通知相關人員，為系統的異常運行狀態或故障原因診斷分析提供依據和分析手段；
● 數據轉發
實現能源管理系統和MES系統的數據互通，打破信息孤島；
● 能源駕駛艙
定制大屏頁面及首頁，以工廠車間為單位劃分進行數據統計，與現有的第三方系統在指揮中心統一集中展示。
3 系統結構
現場采用多回路計量儀表和遠傳水表，對用電回路和用水支路進行采集，通過RS485接口與電力物聯網邊緣計算網關進行通訊，實現全電力參數和流量等數據的監測、預警與存儲，再由電力物聯網邊緣計算網關，通過以太網將數據上傳至搭建在數據中心的能源管控平臺上。
平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：

平臺管理層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。
4 企業指標
4.1 電力指標

5 系統功能

5.1 首頁

首頁展示企業的變配電情況、能耗數據、萬元產值趨勢、峰谷平用電情況、異常數量等相關信息，可直觀了解企業當前的整體情況，實現數據監視實時化、能源管控精細化、企業管理數字化、節能減排全局化。

5.2 數據監控

5.2.1 電力監控

對企業各用電回路的運行狀態進行實時監測，快速定位報警點位，并根據報警等級實時觸發APP、手機短信、郵件、釘釘、語音播報等多種方式的報警提醒，超大程度地確保整個能源供給、轉換和消耗過程的安全、可靠和穩定。

5.2.2 配電圖

展示變配電系統的電氣主接線圖，實現對全電量參數以及開關斷路器狀態的實時監視，如電壓、電流、頻率、功率、功率因數、三相不平衡度、諧波等參數。

5.2.3 變壓器監控

展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規劃。通過各種運行參數狀態下用電效能的對比分析，找出合適的運行模式。根據合適的運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損耗降低。

5.3 能源管理

5.3.1 能源中控
從監測區域、車間、生產工藝、工序、工段、設備等維度，對各類能耗、單位產品能耗、成本和碳排放量進行對比分析，支持多個同級對象橫向比對，幫助用戶掌控整個工廠的能源消耗、能源成本、碳排放等情況。

從能源使用種類、監測區域、車間、生產工藝、工序、工段、設備等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業用能統計、同比、環比分析，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

與企業MES系統對接，通過產值以及系統采集的能耗數據，計算萬元產值趨勢，并進行同比和環比分析，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

5.4 成本分析

5.4.1 復費率分析
對尖、峰、平、谷用電量及成本費按照年、季、月、周進行統計分析，為企業分時用電，優化成本效益提供數據支持。

提供容需量報表，實時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業實現容改需，降低基本電費。

5.5.1 三相不平衡監測

對電網中的電流/電壓不平衡度進行實時監測和預警，降低線路的電能損耗，保證用電設備的安全運行，提高設備的運行效率。

以年、月、日對企業的異常情況、排名、發生頻次、運維情況等進行整體的統計分析，讓用戶清楚了解系統的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶快速發現設備異常，準確定位故障點，提高運維效率，支持導出成PDF文件及打印。

以年、月、日對企業的能源消耗、線路損耗、單位產品能耗、費用支出、主要設備耗能、容改需、節能改造效果等進行整體的統計分析，幫助用戶及時發現能源在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，為用戶挖掘節能潛力提供數據基礎，支持導出成PDF文件及打印。

針對于電氣安全、限電和能耗雙控，實現電參量異常報警、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業提前預警，避免發生火災事故和被罰款導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發與閉環處理。

支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、派工，巡檢人員執行巡檢、完成工單、巡檢發現問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養需要。

6 系統應用價值

6.1 企業收益

企業能源管控平臺為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

? 在線監測電能質量
幫助企業在線監測電能質量，包括諧波含量、三相不平衡度、功率因數等，避免被罰款。
? 用能安全
監測設備運行工況，保證安全運行；預警電氣火災，預防安全事故；及時排除故障，保證正常生產；快速定位并干預切除隱患，保證能源供應安全。
? 節省人力成本
少人或者無人值守，減少人工統計工作量，降低人力成本。
? 節能降費
根據用電情況實現“容改需"，降低基本電費；實現調整負載、削峰填谷、無功補償，節省能源費用。可實現辦公節能10%左右，總節能3%左右。
? 提高設備利用率
監控變配電設備運行狀況，降低損耗，保證經濟運行。
? 打破信息孤島
提供標準的數據接口與ERP/MES/MIS/PLC/DCS/SCADA等系統實現對接。
? 持續增值
實時了解耗能狀況，接入電力需求側管理平臺，享受國家補貼，參與碳排放交易，助力碳達峰和碳中和。
6.2 用戶收益
企業能源管控平臺能滿足企業各種用戶的不同需求。
? 對能源主管部門及人員（節能管理）
幫助企業*能源管理體系，貫徹能源專業化、精細化、扁平化管理思路，建立持續改進能效的能管模式和機制，提高能管水平，促進節能降耗。
? 對各級用能部門及人員（能源使用部門）
（1）實時監視能源消耗，及時發現問題，減少用能損失；
（2）掌握能耗總量、能耗成本及能耗效率指標數據；
（3）分析用能特點，為優化用能管理提供決策數據；
? 對能源運維部門及人員（能源供給部門）
（1）幫助建立數據采集網絡監控運維，動態監視數據采集狀態，確保數據采集正常運行，奠定數據基礎。
（2）實時監視能源系統運行狀態，異常及時報警，保證生產用能安全，遠程自動抄表，降低工作強度，提高工作效率。
? 對能源統計人員及其他部門
（1）自動生成各類外部單位所需報表，提高數據統計工作效率和準確率。
（2）共享能耗數據，并與其他系統集成。
7 產品特點
7.1 導軌式三相電能表ADL400

● 有功精度：0.5S級，無功精度：2級，電壓、電流精度：0.2級

● 電壓規格：3×100V、 3×380V、3×57.7/100V、3×220/380V

● 電流規格：3×1(6)A，3×10(80)A

● 工作溫度：-25℃~+55℃

● 相對濕度：≤95℅（無凝露）

● 通訊：RS485接口，同時支持Modbus、DL/T645規約

● 功能：支持2~31次諧波電壓電流、發生時間、4個時區、2個時段表、14個日時段、4個費率上48月/90日歷史凍結數據● 外形尺寸：90*36*65

7.2 電能質量分析儀表APM810

● 有功精度：0.5S級，無功精度：2級，電壓、電流精度：0.2級

● 電壓規格：3×100V、 3×380V、3×57.7/100V、3×220/380V

● 電流規格：3×1(6)A（經互感器接入），3×10(80)A（直接接入）

● 工作溫度：-25℃~+55℃
● 相對濕度：≤95℅（無凝露）
● 通訊：支持2路獨立485通訊，Modbus RTU規約/DL/T645-07規約可自適應，兩路485可獨立設置，亦可使用不同協議；波特率1200bps-19200bps可設，奇偶校驗位可設
● 功能：支持1DI1DO；支持有功脈沖輸出
● 外形尺寸：126*88*69，標準DIN35導軌安裝
7.3 智能遠傳水表