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能源管理系统在工业厂房中的应用研究——《建设

时间 :2015-04-24   作者 :admin        关键词 : 能源   管理系统   在   工业厂房   中的   应用   研究   

  0 引言

  随着经济和社会的持续发展,人类对能源需求日益增大,节能成为关系企业生存与发展的重要话题。能源管理系统的开发应用将企业生产管理、计量管理、节能管理提高到一个新的概念,是我们对节能减排、节能降耗实现的一种行之有效的解决方案。当前能源管理系统主要被引入到国家机关办公建筑和大型公共建筑中,为建筑节能的建设和发展提供了良好的数据平台。但本文将以某工业厂房为例,介绍能源管理系统在工厂的应用情况。

  1 项目简介

  该工业工厂位于江苏省某市经济开发区,总建筑面积约为5.7万平方米,其中包括1号厂房,2号厂房和中央机房三个区域。1号厂房和2号厂房建筑面积均为26683平方米,厂房共三层,主要是生产线和办公室。中央机房建筑面积约为4千平方米,包含所有冷站机组和服务器。目前1号厂房的能耗监测平台已经施工完毕并投入使用中,之后还会对中央机房及2号厂房进行节能监测。

  2系统架构设计

  ezEMS能源管理系统(以下简称EMS系统)通过在该工厂安装分类和分项能耗计量装置,采用远程传输等手段及时采集能耗数据,实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析功能。该系统由能源管理平台、采集设备、终端计量设备三部分组成。EMS系统是三层体系架构,第一层在需要进行分项计量的设备处安装多功能电表、气表、水表、热表;第二层用相应的能耗采集设备实现无人的、自动的能耗及相关数据的精确采集为能源管理平台提供能耗分析的数据基础;第三层通过数据仓库的多维分析功能将采集器获取的能耗及相关数据以图、表等方式展现给管理层,同时为管理层定期提供能耗分析报表。

                    图一  系统架构图

  3能耗监测平台功能简介

  EMS系统能对建筑设施整体能耗状况进行实施监测和细致化管理;将电力、水、冷/热量等多类能耗数据的透明化;为其他高级应用提供各类能耗的高精度数据;为建筑设施的节能改造提供依据;对建筑能耗总量进行统计和趋势分析;优化建筑能耗成本的结构。EMS系统通过采用实时能源监控、分户分项能源统计分析、重点能耗设备监控、能耗费率分析等多种手段,使管理者能能在监测能耗的基础上,对重点能耗部分进行节能改造或用电控制,从而起到节能作用。以下简要介绍EMS系统在该工业厂房项目上的六点功能。

(1)  可自定义建筑结构

  EMS系统将电表的数据划分到厂房的办公室、车间及其它公共区域,能够通过电量区域架构图清楚的看到每个区域的用电情况。通过调研发现该工业厂房是按照各个生产车间划分建筑区域的,因此能耗的统计是以车间为最小单位,方便方便管理者对各车间能耗成本比重和发展趋势有准确的掌握,制定有的放矢的节能策略,并将节能指标分解到各个部门,使节能工作责任明确。

(2)  分析报表

  为了方便用户掌握系统能耗特点,分析系统能耗规律,EMS系统可对能耗进行分项、分建筑区域以及分支路的统计,生成多种能耗统计报表,如:

  分项能耗报表:系统根据建筑消耗各类能源的主要用途划分进行采集和整理的能耗数据,分为空调用电、动力用电、照明用电、特殊用电四大项。该报表又可逐层分解为十六小类以便将建筑能耗术语规范化,将用能系统各异的建筑能耗归一化,从而为管理者提供建筑能耗横向比较与分析的依据。

  建筑区域能耗报表:基于对建筑区域的划分标准,该报表向高层管理人员提供各个区域逐时、逐日、逐月、逐年的统计,使管理者清晰地掌握各单位每月/季、年的用能量。

  支路能耗报表:能够查看所有支路在各时段上的用电情况,为一下步的节能改造提供了重要的依据。

(3)  能耗费用管理

  能耗费用管理分为两个部分:第一部分定义能耗费用的计划名称、计划项目、地区名称以及开始/结束日期(如下图二所示);第二部分按照南通市商业电价定义峰、平、谷三个不同时间段的电价(如下图三所示)。

       图二 能耗费用管理

               图三 能耗费用详细信息管理

(4)  底层设备配置管理

  EMS系统丰富的表具类型支持和灵活的采集器管理可以满足各种用户需求,底层支持M-bus、MODBUS、DL-T645等常用协议的电表、水表、冷热量表,能够兼容目前市面上绝大部分计量表具。

  表具管理直观简单,回路名称、表具编号、所属采集器等信息能够在配置界面上详细的展现出来,每个建筑下所含采集器、采集器下所含表具等直观明了;每种表具所采集的数据种类可以灵活更改、配置。只要是表具支持并能够采集的数据,都可以直接在界面上增减、更改,配置换算比例。各种表具可以灵活的通过采集器管理和电表、水表、冷热量表管理进行分类、整理,并通过分项和建筑区域划分简单直观的将能耗在用户界面上表现出来。单个表具的能耗量还可以单独从支路能耗中去查询。

(5)  用户权限管理

  EMS系统将用户权限管理分为了用户管理和角色管理两个部分,使用时应先对角色进行定义,并为不同的角色分配对应的权限。如:

  管理员角色:除基本功能外,可对其分配电镀仪表管理,殿建筑区域管理,用户权限管理等功能板块。

  用户角色:只对其开查看电能分析,水量分析,分析报表等基础功能,并且只有查看权利不能对其进行配置。

  之后还要进入用户管理界面为不同用户建立新的用户名、密码以及角色,这样不同的用户在使用时看到的界面就是其所需要的那部分功能,提高了EMS系统的安全性,也有利于管理人员对该系统进行统一的控制与维护。

(6)  专家系统

  系统定期将工厂能耗使用情况做出统计,并通过专家系统对该运行期间累计的大量数据进行仿真运算,以便获得节能量及节能收益数据,对能耗使用状况给予评价。让用户能及时发现潜在的能耗超标现象,及时制定调整措施。

4   项目难点

  与目前所实施的节能项目相比,工业厂房这个项目有两大亮点。这是在此次实施中,根据实际问题我们给与的解决办法。

  (1)集成不同协议电表

  该项目原有PMC系列三箱数字式多功能测控电表125块,包括PMC-43M、PMC-530A、PMC-580三种型号该电表支持Modbus协议。通过调研,决定在现有表的基础上对空调和空调加湿进行单独计量,共10个空调机箱,控制了16个空调机组,用32块威胜电表单独计量.其中原有电表用5个Modbus网关进行数据采集,新装威胜电表支持645协议,用3个645网关进行数据采集。8个网关将数据传输到工控机中的PCCAN。综上所述,EMS系统集成了Modbus协议和645协议的电表,这种高集成性能有助于项目的顺利实施。

  (2)建筑区域划分

  该厂用电量要以车间为单位进行核算,所以建筑区域划分要以车间为最小单位。照明用电和动力用电都比较好划分,因为每个车间都有单独的计量电表,但是空调用电并不是按车间为单位计量的,有的一个空调机组要负责好几个车间的制冷和采暖。后来我们给与了这样的解决办法:由于空调的出风口。由于空调出风口基本是按照建筑面积来设计的,均匀分布于整个厂区,所以通过每个厂区的空调出风口个数所占该空调负责区域的出风口个数的比例来计算虚拟电表的电量。用这个办法将整个厂区按照生产车间进行了建筑区域细分,便于该厂以后对各个生产段进行用电计量。

5   实际项目数据分析

  通过一段时间的稳定运行,我们将采集到的数据进行了分析,得出该工业厂房目前的能耗情况:日平均总能耗为50000千瓦时,单位平均能耗为1.9千瓦时/平米。

  该项目所计量的单位为工业厂房,他本身具有一定的特色,工厂实行的是三班制工作时间,工人轮流倒休,每天二十四小时生产线都会有生产活动,所以用电量每天变化都不大,在此我们仅从系统中取出一天的能耗数据分析图进行说明。从下建筑区域能耗分析饼图(图四)可以看出各个生产段用能情况不同,其中外延一,外延二以及厂务用能量较大,三个建筑区域的能耗之和约占总能耗的百分之七十五。从建筑区域能耗分析曲线图可以看出中午三点以及晚上八点为能耗高峰期,针对以上用能情况该系统定期将分析报表发送给工厂管理层,给他们之后的节能改造提供了依据。

 

                 图四 建筑区域能耗分析饼图

 

                   图五 建筑区域能耗分析曲线图

  6 结束语

  如上所述,EMS能耗管理系统是节能工作中的一个重要手段,该工业厂房通过能源管理系统获得了数据,对这些数据进行分析,并做出相应的节能措施,最终才能达到节约能源的目的。实践证明,节能是一个不断循环、不断反馈、不断优化的过程,能耗管理系统的运用为节能工作搭建了一个很好的平台,能有效支撑合同能源管理项目的发展。

 

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