摘要:陶瓷、水泥及玻璃等行業(yè)都是需要用能單位,按照政策的規(guī)定都需要建立企業(yè)的能源管理信息系統(tǒng)。本文針對在碳達峰碳中和的大背景下,需要用能單位在能源管理信息系統(tǒng)推進過程中出現(xiàn)的常見問題,提出相應(yīng)的解決思路。
關(guān)鍵詞:需要用能單位;能源管理;信息化;節(jié)能
1前言
隨著全球氣候變暖的加劇,人類對自然資源保護以及對節(jié)能減排越來越重視。IT 技術(shù)與不同行業(yè)的碰撞促進整個行業(yè)的飛速發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)與能源行業(yè)的相遇,互聯(lián)網(wǎng)思維方式的先進性逐漸顯示出來,國家及各級均做出各種鼓勵與引導(dǎo)政策,部分集團性國有企業(yè)也做出了相關(guān)的措施,努力推進需要用能單位能源能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)。特別在十多年來的需要耗能企業(yè)的每年的能源考核中,規(guī)定企業(yè)應(yīng)建立能源管理信息系統(tǒng)。
能源管理信息系統(tǒng)的建設(shè)推進工作實現(xiàn)了需要用能單位、各級管理部門(包括各級以及集團化公司總部)、技術(shù)服務(wù)商、燃氣公司、熱力公司等多方聯(lián)動,實現(xiàn)了需要用能單位能源數(shù)據(jù)與管理部門(各級以及集團化公司總部)的數(shù)據(jù)同步化,為需要用能單位下步開展節(jié)能工作奠定堅實的基礎(chǔ),也為以及集團化運作的大型企業(yè)制定宏觀能源調(diào)控政策以及進一步產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù).
2 能源管理信息系統(tǒng)需要具備的功能
能源管理信息系統(tǒng)是節(jié)能與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合體,能夠為能源管理、運行人員以及相關(guān)部門提供有用的信息,使企業(yè)整體保持較高的能源利用效率。 能源管理信息系統(tǒng)邏輯層次結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
2.1能源數(shù)據(jù)采集
能效數(shù)據(jù)分為實時和非實時兩種。實時數(shù)據(jù)一般來自于企業(yè)在線監(jiān)測系統(tǒng),也可以通過安裝數(shù)字儀表來補充缺少的數(shù)據(jù),在預(yù)設(shè)的時間間隔內(nèi)實現(xiàn)自動收集,并存儲到實時數(shù)據(jù)庫中,從而實現(xiàn)能效指標的在線計算與動態(tài)分析。
2.2基礎(chǔ)信息管理
基礎(chǔ)信息一般包括企業(yè)基本信息管理、計量儀表檔案信息管理、設(shè)備檔案信息管理、培訓(xùn)及資料信息管理、能源管理委員會(或稱之為節(jié)能領(lǐng)導(dǎo)小組)信息管理、新聞公告信息管理、行業(yè)政策信息管理、技術(shù)文檔信息管理、系統(tǒng)的初始化及設(shè)置管理等內(nèi)容。
2.3節(jié)能績效管理
考核管理是企業(yè)提升節(jié)能績效的重要手段。企業(yè)能源利用的好壞,可以通過能源消費量、投入產(chǎn)出比、能源利用率、節(jié)能減排量、能源成本等能耗指標反映出來。將這些指標納入企業(yè)考核體系,能夠有效提高企業(yè)能源管理的效果。若進一步對這些指標進行對標分析,如企業(yè)內(nèi)部的能耗基準(限額、目標值、歷史數(shù)值等)以及外部行業(yè)基準(國內(nèi)外行業(yè)平均、行業(yè)先進、法規(guī)標準值、行業(yè)準入值等)進行比較,還可以進一步挖掘節(jié)能潛力的機會。
2.4節(jié)能項目管理
對于工業(yè)企業(yè)而言,節(jié)能效益的絕大部分均來自于節(jié)能技改項目的實施結(jié)果。為了保證節(jié)能項目的順利實施,提高管理效率和效果,借助信息技術(shù)手段對節(jié)能項目進行管理則成為一個有效的方法。
2.5能源運行管理
傳統(tǒng)的能源管理過程是基于人工管理的離線過程。在工業(yè)信息化高速發(fā)展的今天,只能完成離線能源管理的 EMIS 已經(jīng)不能滿足部分企業(yè)高速發(fā)展的需要。對于很多企業(yè)而言,設(shè)備、生產(chǎn)工藝等用能對象一般都已經(jīng)實現(xiàn)基于產(chǎn)品生產(chǎn)和運行為目標的高度自動化。在此基礎(chǔ)上,該系統(tǒng)以能源較優(yōu)運行為目標,開發(fā)了企業(yè)能源運行的在線管理功能。
2.6企業(yè)能效管理
企業(yè)能效管理主要解決企業(yè)用能對象的能效評價、節(jié)能診斷與優(yōu)化改進三方面的問題,管理的對象包括企業(yè)需要耗能設(shè)備、工藝和能量系統(tǒng)三個層次。能效評價指對上述用能對象的能效狀況進行分析評估,包括能源結(jié)構(gòu)分析、能源消費流向分析、負荷分析、趨勢分析、能效指標計算及對比、企業(yè)能量平衡、能量品質(zhì)分析、需要對象(如動力生產(chǎn)、照明、大型耗能設(shè)備等)性能評估等。節(jié)能診斷指標確定存在節(jié)能潛力的位置并量化節(jié)能潛力數(shù)值,包括能效影響因素分析、節(jié)能潛力分析、減排潛力分析等;優(yōu)化改進包括能量系統(tǒng)優(yōu)化、能效決策分析、企業(yè)清潔生產(chǎn)等內(nèi)容。
3常見的問題
在對某些地級市和某幾個大型集團的能源管理信息化系統(tǒng)推進過程中,發(fā)現(xiàn)主要存在以下幾個方面的普遍問題,提出自己的解決思路,以供參考。
問題一:推進過程中,大部分需要用能單位對于能源管理信息系統(tǒng)工具的先進性了解不夠,很多企業(yè)停留在信息系統(tǒng)僅僅替代人工抄表的初級階段;
問題二:筆者走訪部分已經(jīng)初步建立能源管理信息系統(tǒng)的需要用能單位,發(fā)現(xiàn)接近 7 成以上的用戶對于本單位建立的系統(tǒng)的功能不夠了解,部分需要用能單位的能源管理信息系統(tǒng)處在無人問津狀態(tài),建設(shè)完成后沒有使用起來。
問題三:部分系統(tǒng)服務(wù)商由于前期系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計,運營不科學(xué),所服務(wù)的客戶系統(tǒng)出現(xiàn)宕機狀態(tài),出現(xiàn)長時間掉線狀態(tài)。
4解決的思路
鑒于以上問題,本文提出如下幾點看法:
4.1加強宣傳加強需要用能單位對本企業(yè)能源管理信息系統(tǒng)建設(shè)的重要性的了解與認識
任何先進的工具都離不開人的管理與控制,因此對于先進的能源管理信息系統(tǒng)亦是如此。能源精細化管理,有利于企業(yè)降低生產(chǎn)成本,減少能源管理人員的成本,降低能源浪費。但是從部分已經(jīng)完成能源管理信息系統(tǒng)需要用能單位的走訪情況來看,企業(yè)中依然存在對能源管理信息系統(tǒng)建設(shè)的重視程度不夠,粗放式的能源管理等傳統(tǒng)理念依舊存在。企業(yè)的能源管理信息系統(tǒng)是“互聯(lián)網(wǎng) +”與節(jié)能行業(yè)結(jié)合的產(chǎn)物,利用先進的能源管理信息系統(tǒng)有助于企業(yè)能源管理的精細化,降低能源的使用成本與管理成本。只有管理者了解到能源管理信息系統(tǒng)的先進性并切實推進本單位系統(tǒng)的建設(shè),才能發(fā)揮到先進工具的用途。
4.2加大行業(yè)對存在性遍問題的應(yīng)對投入
現(xiàn)場走訪了部分已經(jīng)建設(shè)完成能源管理信息系統(tǒng)需要用能單位,普遍存在產(chǎn)品產(chǎn)量的在線采集與對接存在的問題。分析主要原因是因為鑒于生產(chǎn)角度考慮,企業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量大部分與生產(chǎn)的系統(tǒng)為一體化,企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)無法開放接口與能源管理信息系統(tǒng)對接,導(dǎo)致很大部分企業(yè)的能源管理信息系統(tǒng)中關(guān)于產(chǎn)品產(chǎn)量的部分仍需要手動輸入。
企業(yè)能源數(shù)據(jù)只有與企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的同步,對需要耗能設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)實時采集,并開展相應(yīng)的需要高耗能設(shè)備的能源利用效率分析,單位產(chǎn)品能耗分析等分析功能才能發(fā)揮能源管理信息系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的大優(yōu)勢。筆者認為可以加強對企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采用外置非接觸式采集等技術(shù)的推進,促進企業(yè)能源管理信息數(shù)據(jù)對企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集成化整合,促進企業(yè)的能源精細化管理水平。對于管理部門(各級部門、集團化企業(yè)總公司)應(yīng)當加大所管理的需要能耗單位新增需要耗能設(shè)備計量器具采集方面硬件的投入的專項補貼。
4.3加強隊伍建設(shè)
通過對目前市面上近 40 家不同類別能源管理信息系統(tǒng)建設(shè)的服務(wù)商走訪,大部分均遇到各自的瓶頸。例如:部分服務(wù)商對需要耗能設(shè)備的能效分析比較薄弱,直接導(dǎo)致其所服務(wù)的需要用能單位的信息系統(tǒng)也停留在較為初級的水平。
某市主要信息系統(tǒng)建設(shè)服務(wù)商頭部技術(shù)服務(wù)商反映情況如下:
需要耗能設(shè)備的能效分析需要采集器成本較高,導(dǎo)致很多企業(yè)從原來粗放式管理到精細化管理改進過程中投入成本方面比較謹慎,導(dǎo)致需要耗能設(shè)備的能效數(shù)據(jù)的采集存在空白現(xiàn)象;
國內(nèi)大部分企業(yè)需要耗能設(shè)備具有單獨的能源管理與自動控制系統(tǒng),該部分系統(tǒng)為單獨封閉的系統(tǒng),因此存在原有系統(tǒng)無法與新建能源管理信息系統(tǒng)對接的情況存在;
目前從事能管中心建設(shè)的服務(wù)商技術(shù)比較薄弱。目前在國內(nèi)能源管理信息系統(tǒng)建設(shè)的主要力量為平臺商,由于平臺上本身具有并非從事節(jié)能技術(shù),對于節(jié)能領(lǐng)域的專業(yè)知識水平不夠,因此對需要耗能設(shè)備的能效分析缺乏。
需要用能監(jiān)管單位企業(yè)能源管理信息系統(tǒng)的建設(shè)水平與企業(yè)采購服務(wù)商的專業(yè)技術(shù)水平密切相關(guān),建議一方面引導(dǎo)企業(yè)開展能源管理信息系統(tǒng)建設(shè)的同時加強對于系統(tǒng)建設(shè)方隊伍的培養(yǎng),加強我國節(jié)能技術(shù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)的培育與發(fā)展。
4.4加強新系統(tǒng)的管理制度建設(shè)
需要用能單位能源管理信息系統(tǒng)對于大部分企業(yè)來說是全新的事物,絕大多數(shù)企業(yè)中存在現(xiàn)有的管理制度涵蓋到無法對該系統(tǒng)的管理以及相應(yīng)的維護、保養(yǎng)等制度文件的現(xiàn)象,企業(yè)也未針對該項目做出專門的管理制度,建議加強對新系統(tǒng)的管制制度的建設(shè)與有關(guān)人員的培訓(xùn),以便系統(tǒng)在建成后的穩(wěn)定持續(xù)運行,為企業(yè)節(jié)能工作做好制度性的保障工作。
5取得的成績
5.1促進了企業(yè)提高其源管理精細化水平
要點用能監(jiān)管單位企業(yè)能源管理信息系統(tǒng),可讓管理者更加充分、深入地了解企業(yè)的能源利用狀況,發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)和設(shè)備運行節(jié)能空間,是實現(xiàn)不斷改進企業(yè)能源管理水平、持續(xù)提高企業(yè)能源使用效率的有效手段。為企業(yè)搭建一個合理、高效的信息傳輸平臺和管理平臺,形成一套行之有效的節(jié)能減排解決方案,對能源消耗數(shù)據(jù)及時、快速和準確的監(jiān)測,實現(xiàn)科學(xué)分析、預(yù)測和預(yù)警功能,為企業(yè)決策提供了多方位、可視化的數(shù)據(jù)信息查詢和決策支持服務(wù),達到科學(xué)用能、科學(xué)管理的目的。例如:某陶瓷企業(yè),能源管理信息系統(tǒng)與企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的對接,實現(xiàn)了產(chǎn)品產(chǎn)量數(shù)據(jù)的實時采集,將生產(chǎn)的數(shù)據(jù)與能耗的數(shù)據(jù)實時同屏顯示,大大提高企業(yè)能源管理精細化水平。
5.2實現(xiàn)了四兩撥千斤的效果
通過對規(guī)模以上企業(yè)的引導(dǎo)與激勵,帶動廣大要點用能單位加強對能源數(shù)據(jù)采集,能源管理精細化的重視,加強廣大企業(yè)對能源信息系統(tǒng)建設(shè)的重視,部分企業(yè)雖然不在推進的名單內(nèi),但是也已經(jīng)努力建立了適合自己的能源信息管理新系統(tǒng),并實現(xiàn)與或者集團平臺的在線對接。
5.3促進當?shù)毓?jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展
通過能源管理信息系統(tǒng)的建設(shè),一方面協(xié)助企業(yè)開展節(jié)能降耗方面的工作,另一方面也對本地的能源信息系統(tǒng)建設(shè)隊伍得到鍛煉與提升,推進本地節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
6 AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)
企業(yè)微電網(wǎng)的數(shù)字化系統(tǒng)(EMS)包含安裝于現(xiàn)場的傳感器、智能網(wǎng)關(guān)和微電網(wǎng)數(shù)字化軟件。傳感器用于監(jiān)測和控制建筑的負荷設(shè)備和分布式發(fā)電設(shè)備(系統(tǒng)),現(xiàn)場傳感器的數(shù)據(jù)接入邊緣計算智能網(wǎng)關(guān),每個智能網(wǎng)關(guān)可以看做是一個區(qū)域指揮部,采集所接傳感器數(shù)據(jù)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換后上傳EMS或轉(zhuǎn)發(fā)第三方平臺,網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)預(yù)設(shè)閾值或自動學(xué)習(xí)來執(zhí)行邏輯計算,并執(zhí)行EMS的指令。EMS可以看做是企業(yè)微電網(wǎng)的指揮部,根據(jù)智能網(wǎng)關(guān)上傳的數(shù)據(jù)生成各類圖表、控制策略和分析結(jié)論,并響應(yīng)虛擬電廠的調(diào)度指令,系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。
AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)融合企業(yè)負荷側(cè)的電力監(jiān)控、能耗統(tǒng)計、電能質(zhì)量分析及治理、智能照明控制、主要用能設(shè)備監(jiān)控、充電樁運營管理、分布式光伏監(jiān)控、儲能管理等功能,用戶通過一個平臺即可全局、整體的對企業(yè)微電網(wǎng)進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運維,同時滿足企業(yè)用電可靠、節(jié)約、效率、有序用電要求。
6.1電力監(jiān)控
對企業(yè)高低壓變配電系統(tǒng)的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償柜及電纜等配電相關(guān)設(shè)備的電氣參數(shù)、運行狀態(tài)、接點溫度進行實時監(jiān)測和控制,監(jiān)測企業(yè)微電網(wǎng)主要回路的電能質(zhì)量并進行治理,對故障及時處理并發(fā)出告警信息,提高企業(yè)供電可靠性。
6.2能耗分析
采集企業(yè)電、水、燃氣等能源消耗,進行分類分項能耗統(tǒng)計,計算單位面積或單位產(chǎn)品的能耗數(shù)據(jù)以及趨勢,對標主要用能設(shè)備能效進行能效診斷,計算企業(yè)碳排放,為企業(yè)制定碳達峰、碳中和路線提供數(shù)據(jù)支持。
6.3照明控制
智能照明控制功能可以根據(jù)企業(yè)情況實現(xiàn)定時控制、光照感應(yīng)控制、場景控制、調(diào)光控制等,并結(jié)合紅外傳感器、超聲波傳感器,實現(xiàn)人來燈亮、人走燈滅,并可以根據(jù)系統(tǒng)的控制策略實現(xiàn)集中控制,為企業(yè)節(jié)約照明用電。
6.4分布式光伏監(jiān)控
監(jiān)測企業(yè)分布式光伏電站運行情況,包括逆變器運行數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統(tǒng)計以及光伏發(fā)電功率控制。
6.5儲能管理
監(jiān)測儲能系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)和儲能變流器(PCS)運行,包括運行模式、功率控制模式,功率、電壓、電流、頻率等預(yù)定值信息、儲能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度,根據(jù)企業(yè)峰谷特點和電價波動以及上級平臺指令設(shè)置儲能系統(tǒng)的充放電策略,控制儲能系統(tǒng)充放電,實現(xiàn)削峰填谷,降低企業(yè)用電成本。
6.6充電樁運營管理
監(jiān)測企業(yè)充電樁的運行狀態(tài),提供充電樁收費管理和狀態(tài)監(jiān)測功能,并根據(jù)企業(yè)負荷率變化和虛擬電廠的調(diào)度指令調(diào)節(jié)充電樁的充電功率,使企業(yè)微電網(wǎng)穩(wěn)定運行。
6.7需求響應(yīng)
根據(jù)企業(yè)負荷波動數(shù)據(jù),再結(jié)合虛擬電廠的調(diào)度指令,決定以何種方式參與電網(wǎng)需求響應(yīng),平臺可通過給儲能系統(tǒng)下發(fā)控制策略,調(diào)整充發(fā)電時間。平臺在需求響應(yīng)時間段調(diào)整可控負荷功率,停止給可中斷負荷供電,并且可以根據(jù)企業(yè)可控負荷數(shù)據(jù)制定需求響應(yīng)控制策略,實現(xiàn)一鍵響應(yīng)。
8 結(jié)束語
隨著我國2030年碳達峰,2060年碳中和的推進,是能源管理信息細化系統(tǒng)的成長與成熟的季節(jié),希望在各級部門的努力推進下,各大要點用能單位的努力配合下,一起為我國碳達峰碳中和事業(yè)貢獻力量。
參考文獻
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安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)選型手冊2023.02版
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