高能耗工业企业智能用电及能效管理系统解决方案

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1、高能耗工业企业智能用电及能效管理系统解决方案夏丽平 上海安科瑞电气股份有限公司 嘉定 201801 0 概述建设智能用电及能效管理系统，实现对工矿企业用电及能源消耗状况的全面监测、分析 和评估，通过对能源消耗过程信息化、可视化管理，优化企业生产工艺用能过程，科学、合 理地制定企业能耗考核标准和考核体系，有效提升企业能源效率管理水平。中国经济在持续高速增长的同时也伴随着能源紧张和环境恶化的巨大压力，而面对这一 挑战的最有效、经济的办法是在高能耗企业建设能耗监测、管理、控制系统,通过技术创新 提高能源使用效率，帮助企业实现节能增效、清洁生产的目标。据国外统计资料：工业企业每年10%以上能源损耗源于

2、没有能源监测及维护计划，每年 12%的能源损耗源于没有能源管理及控制系统。欧美发达国家先进企业除了生产过程中广泛 采用计算机监测、控制系统(DCS, SCADA)外，能源数据的在线监测、分析和优化系统占有 重要的位置。通过现代计算机技术、网络通信技术和分布式控制技术，建立完善的能耗监测、 管理体系，实现能源消耗动态过程的信息化、可视化、可控化，对企业生产过程中能源消耗 的结构、过程及要素进行管理、控制和优化，提高能源使用效率。1 智能用电及能效管理系统简介系统在线监测整个企业的生产能耗动态过程，收集生产过程中大量分散的用电、用水、 用气等能耗数据,提供实时及历史数据分析、对比功能，以发现能源消

3、耗过程和结构中存在 的问题，通过优化运行方式和用能结构以及建立企业能耗评估、管理体系，提高企业现有供 能设备的效率,实现节能增效、高效生产.系统为用户提供以下能耗数据和节能信息：掌握企业耗能状况:能源消耗的数量与构 成、分布与流向；了解企业用能水平：能量利用损失情况、设备效率、能源利用率、综合 能耗；找出企业能耗问题：管理、设备、工艺操作中的能源浪费问题;查清企业节能潜 力：余能回收的数量、品种、参数、性质；核算企业节能效果:技术改进、设备更新、工 艺改革等的经济效益、节能量；明确企业节能方向：工艺节能改造、产品节能改造、制定 技改方案、措施等。2 系统功能1）能源消耗过程的信息化、可视化目前

4、国内大多数企业是靠人工定时抄表的方式统计用电及能源消耗状况,这种方式存在 数据滞后、时效性差、数据单一等问题，不能及时掌握各生产环节和重点能耗设备的实时能 耗数据。能效管理信息系统在线监测整个企业（集团）的生产能耗动态信息，并将这些能耗 数据与相对应的设备、车间、班组生产数据相结合,现场运行管理人员可了解和掌握生产环 节和重点设备的实时能耗状况、单位能耗数据、能耗变化趋势和实时运行参数等信息。如图：某工厂的工艺流程UL1丄L?:Xdi一典生料系紇生产工艺淀程.94ff R IH.nW!KU-iA2tCAUT IE iw.屯料t：韋机0軌；也人址 斑甲：a, CTa N_= ItA.iii IH

5、hi1! 41 1 u 灯规wAiriBSEaR it.n jil/k图1 水泥磨子系统生产流程单耗监测2）能耗/能效信息统计、管理系统自动生成的多种能耗信息统计图形、曲线和报表,如以日、周、月、年为周期的电、 水、气、煤等能耗统计报表,报表类型分为全矿、车间、重要耗能设备三个层次，为用户提 供能源消耗结构和能源消耗成本分析依据,评估节能措施的效果和关联影响。系统提供综合能耗/能效统计报表，采用菜单或光按钮直接引导界面模式，图形界面包 括企业宏观的能耗数据和相关信息，快捷、直观反映企业、生产车间、班组和重要生产环节 实时和历史能耗/能效信息。1X1 HOC预mZW EFH1l OM)IDO -

6、WH)30 KM-wanBJt -tittiijvit H-ittiRjiK 4-man au ejimu左MiMf一石邕量-Hl 科覃翠= - -SUBlUtt = 士丫 强 &韭：碰 V：tfiBliLA4l = 2点髯tfl耳魅日-135315 JMWTI091QI9曲蛊1QIS血Ed1IE3IIG1:吧3093 i lKi： -LL-3HEB2EC：即阳-T3E! 3DE4QI3 JQM3011 !nBI一啊国品圳亍鬲展TUX真r-.rktMPS1MJ.j3Sdl3JM20152W5品ZflM2014201!：.2O5ZIPS20冋曲冋3BS:吹TH晌刃怡m”嘶-:吸MM3EII3H!

7、?IEIIBM图2 企业综合能耗统计3）历史能耗数据对比、分析系统具有强大的历史能耗数据追溯和分析功能,企业能效管理及生产工艺分析人员可按 不同需要灵活设置工作点参数，在不同时段下生成各种能耗数据报表与能耗曲线：如设备单 耗、生产线和班组单耗等,用多种方法对主要能耗设备和生产线的能耗数据进行查询和追溯, 并可对多种参量的变化趋势进行对比、分析,从而发现能源消耗结构和过程中存在的深层次 问题，对企业能源消耗结构和方式的改进、优化提出方案和建议.通过动态的单位产量能耗曲线和数据，可以直观地比较企业生产能耗与国际、国内标准 的差距，从而对生产、管理、工艺及时进行指导和调整,使企业生产过程的单位能耗和

8、能源 效率保持在科学、合理水平。o：m)12 (Mi h：ao e：oo is：ao so aI Lift SDWHJ-iaIhJll:- 9e 知44如 E MD4吩30 DC 2? DO4J CD俏：MBG：C0 GS：50 IHlGC 12 &014； OO 忆： IB：Gg rm ffww-iEi*K BJin44扯I冃卅科削D OO图3 能耗参数对比、分析4）电能质量及谐波监测、分析 电力电子技术在电气化铁路、电解工厂、电弧炉冶炼 和电机变频调速等领域的广泛应用，在提高生产效率的同时也产生了大量的谐波污染电网, 导致谐波和电能质量问题的发生。用电及能效管理信息系统在线监测电能质量和谐

9、波分量,通过谐波分量图和趋势图，使用户及时了解真实用电环境，避免谐波危害和电能质量问题的发生,同时降低供电系统谐波和无功损耗。通常购置谐波监测设备需要较大的投资,本系统能同时实现电能消耗状况以及谐波监测、分析的双重功能.图4 供电网络中谐波分量图3 系统架构及工作原理系统主要由数据采集层、数据传输网络、能效管理系统软件三部分组成。1）数据采集层:通过安装在能耗监测仪表箱（柜）中的带数字接口的智能电力仪表，实 施对负荷用电量的实时监测。监测数据包括:电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、 有功无功电能、谐波、环境与开关状态、事件记录等用电参数。监测对象包括：电力需求侧 中低压馈线回路、主要耗

10、能机电设备、厂房（生活区）其他耗能设施。同时也可以对用水量、 用气量、热量、投料量、产量等，通过电子式流量表、电子式热量表、电子皮带秤、地秤等 现场智能数据采集，根据现场条件和系统应用的要求,采集的数据也可以取自用户的其他智 能系统的数据接口。2）数据传输网络:通过在能耗监测仪表箱（柜）中安装的能耗智能数据网关，实时采集能耗计量仪表的数据，并且通过TCP/IP网络传输到能耗监控中心。无需远距离布线，施工简 单可靠。瑞申智能数据网关提供多种接入方式，目前支摞S485/RS-232总线、光纤、工业 以太网、433M无线、GSM/GPRS/CDMA网络传输等多种方式.3）用电及能效管理系统软件：完成

11、数据采集、校验、分析、处理、输出、系统维护、授 权使用权限分级控制等；并可将现场运行的重要数据、报警信息、故障信息等传送到企业决 策人员。IIar*“k琴H它*映RM*Ptn绘静 vn图5 用电及能效管理信息系统架构4 计量及监控产品配置电力仪表主要用于电网，特别是用户端低压的电参数测量、电能计量、故障诊断、电气 控制、报警、保护等功能；电能表用于电网各个环节、用户与用户之间的电能结算，附带有 电参数测量，无诊断、控制和保护等功能。（1）高压回路或低压进线回路选ACR330ELH仪表该表为电能质量分析仪表，主要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复

12、费率电能统计;THDu,THDi、231次各次谐波分量；电压波峰系 数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算；电网电压电流正、负、零序分 量（含负序电流）测量；4DI+3D0（D03做过压、欠压、过流、不平衡报警）；RS485通讯接口、 Modbus协议或DL/T645规约.外形尺寸：120X120mm,开孔尺寸：108X108mm。适用于高压 重要回路或低压进线柜。（2）低压联络或出线回路选 ACR220EL 电力仪表该表主要功能有:LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；4DI+2D0;RS485通讯接口、Modbus

13、协议。外形尺寸：96X96mm,开孔尺寸：88X88mm。适用于低压联络柜、出线柜。(3) 动力柜、照明箱选ACR120EL电力仪表或导轨式电表ACR120EL电力仪表主要功能有:LCD显示、全电参量测量(U、I、P、Q、PF、F)；四象 限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计;2DI+2D0； RS485通讯接口、Modbus协议外 形尺寸:开孔尺寸80X80mm,开孔尺寸72X72mm。适用于动力柜。DTSD1352导轨式电表主要功能：LCD显示、全电参量测量(U、I、P、Q、PF、F、S)； 四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；电流规格1。5(6)A、5(20)A、10(40

14、)A、 20 (80)A可选、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选.外形尺寸：126X89X 74mm, 7模数。适用于动力柜。DTSF1352导轨式电表主要功能：电流规格1。5 (6)A、5 (20)A、10 (40)A、20(80)A 可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可 选。外形尺寸：126X89X74mm, 7模数。适用于用于耗能设备进行计量。照明箱DDSF1352电表主要功能:电流规格1。5 (6)A、5 (20)A、10 (40) A、20(80) A可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485

15、通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约 可选外形尺寸:76X89X74mm,4模数。适用于照明箱的电流、电压测量；单相电能计量。5 技术特点1) 以设备为对象构建的内置实时关系数据库：这种结构化、对象化的实时数据库相比较 传统的平面数据库,大大提高了数据检索和访问的速度及效率；2) 灵活的进程调度管理技术：进程调度管理功能可以把大量的数据采集和处理任务分布 到不同的服务器上运行来实现负载均衡.支持在线组态,在不影响操作的情况下,允许全部或 部分应用程序进行修改;3) 系统的集中管理和维护:有权限的用户,可以在EMIS系统中任意一台服务器或工作站 上修改系统配置,在提交以后系统自动同步数据库的配置；4) 网络体系架构：基于先进的网络体系架构,支持多层次网络冗余及故障切换。增强 的Web功能和Int erne t/In trane t浏览器技术，直接支持多文档；5)