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安科瑞能源管理系统在电子厂房中的应用

更新时间：2023-05-11 点击次数：427

周颖

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：以能耗管理系统在工业厂房的应用为例，介绍了系统架构及功能。分析能耗管理系统在工业厂房实施过程中遇到的难点，并对系统采集的数据进行分析，提出了相应的节能措施，帮助该业厂房达到节约能耗和运行费用的目的。

0引言

随着经济和社会的持续发展，节能成为关系企业生存与发展的重要因素。当前住房和城乡建设部正在建设*办公建筑和大型公共建筑能源管理系统，为建筑节能的建设和发展提供了良好的数据平台。能源管理系统可以实现对能耗数据的采集、分析和远传。本文介绍该系统应用于某工业厂房的情况，将企业的生产管理、计量管理和节能管理提高到一个新的层次。

1项目简介

该工业厂房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LED芯片以及外延片的生产线和办公室，其中生产线为净化车间，有较高的恒温恒是要求。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号厂房的能耗管理系统已经施工完毕并投入使用中，之后还会对机房及2号厂房进行节能监测。

2项目难点分析

根据对工业厂房项目的调研，以及用户对系统的要求，该项目主要有以下三个难点：

2.1如何设计一套既能实时采集数据，又具备高度可靠的传输性能的系统?

2.2暖通空调系统是根据净化和恒温恒湿要求设计一个空调机组的送风同时分配到多个车间进行空气调节，如何核定各车间的用电量?

2.3为了加强对能耗的管理，分析能耗使用情况，用户要求每月系统要生成节能报表，包括excel表格，柱状图，饼图和曲线图。

2.4由于工业厂房为商业用电，不同时段电价不同在仅知道用电量的情况下，管理者并不能很好的掌握具体费用，为了达到企业既节约能源又降低费用的目的，用户要求系统能有计费功能。为了解决用户的以上需求，我们在现有系统的基础上，又针对他们的特殊需求进行了开发。

3系统总体介绍

3.1系统架构设计

ezEMS能源管理系统(以下简根据称EMS系统)通过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，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；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采集，为能源管理平台提供能耗分析的数据基础；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、表等方展现给管理层，同时为管理层定期提供能耗分析报表。系统架构图见图1所示。

图1系统架构图

该项目原有品牌A三箱数字式多功能测控电表125块，电表支持Modbus协议。通过调研，决定在现有电表的基础上对空调控温和空调加湿进行单独计量，共16个空调机组，用32块品牌B电表单独计量。如下图2所示，原有电表用5个Modbus网关进行数据采集，新装品牌B电表支持DL-T645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,采用RS-485通信方式。综上所述，EMS系统支持不同协议的不同品牌电表，并提供了稳定、可靠的传输功能，这种高集成性有助于项目的顺利实施。

图2现场计量示意图

3.2能耗管理系统功能简介

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；为其他更好的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、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

(2)分析报表

(3)能耗费用管理

能耗费用管理分为两个部分：1、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);2、按照当地商业电价定义峰、平、谷三个不同时间段的电价(如下图三所示)。

能耗费用管理分为两个部分：1、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);2、部分按照当地商业电价定义峰、平、谷三个不同时间段的电价(如下图四所示)。

图3能耗费用管理图 4能耗费用详细信息管理

(4)底层设备配置管理

(5)用户权限管理

(6)*系统

4实际项目数据分析

本项目工业厂房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。如下图5所示为该工厂一周的用电情况，每日用电总量均在50000kWh上下波动，因此后续仅对单日能耗数据进行分析。

图5工厂日用电量累计图

从建筑区域电能分析曲线图可以看出12:00-16:00和18:00-20:00为能耗高峰期，根据上述该市商业电价可以看出12:00-16:00电价为0.667元/kWh,18:00-20:00电价为1.112元/kWh。根据图8给出的数据进行计算可得高峰期用电总费用为14779.46元，建议将能耗大的工序调至夜班零点到早上七点，若做次调整总电费降为5661.37元，节约电费9118.09元，可以节约电费约百分之30。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，他们采纳了我们的节能建议，在未做任何节能改造的前提下，仅对工业流程进行了调整，便节省了大量运行费用，取得了显著成效。

图6建筑区域电能分析饼图

图7建筑区域电能分析曲线图

图8高峰期用电量统计

5 AcrelEMS-SEMI电子厂房能效管理平台

5.1平台概述

AcrelEMS-SEMI电子厂房能效管理平台集变电站综合自动化、电力监控、电能质量分析及治理、电气、能耗分析、照明控制、设备运维于一体，为建立可靠、效率高的工厂能源管理体系提供数据支持。同时引入*技术，配合厂务系统优化，简化全厂管理，并利用实时数据，优化能效并预防风险，保障关键制造设备的稳定运行和良品率，降低综合成本，达到效率高运营和制造的目的。

5.2平台组成

安科瑞AcrelEMS-SEMI电子厂房管理系统是一个更深层次集成的自动化平台，它集成了电力监控系统、变电所综合自动化、电能质量监测与治理、电气火灾监控系统、消防设备电源系统、防火门监控系统、消防应急照明和疏散指示系统、智能照明控制系统、能耗监测系统、新能源充电桩、预付费系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可全局、整体的对电子厂房的用电和用电进行进行集中监控、统一管理、统一调度，同时满足厂房用电可靠、稳定、效率高、有序的要求。

5.3平台拓扑图

6平台子系统

6.1电力监控

电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。

6.2电能质量监测与治理

6.3变电站综合自动化

6.4电气

AcrelEMS电子厂房能效管理系统针对配电系统的电气隐患配置相应的电气火灾传感器、温度传感器，消防设备电源传感器、防火门状态传感器，接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示，并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视，发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。

6.5智能照明控制

6.6能耗分析

AcrelEMS电子厂房能效管理系统为工厂搭建计量体系，显示能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助企业分析能源消耗去向，找出能源消耗异常区域。从能源使用种类、监测区域、车间、生产工艺、工序、工段时间、设备、班组、分项等维度，采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对工厂用能统计、同比、环比分析、实绩分析，折标对比、单位产品能耗、单位产值能耗统计，找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方，从而调整能源分配策略，减少能源使用过程中的浪费。