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浅谈节能双碳政策下企业能源管理平台系统的推进

更新时间:2023-06-30  |  点击率:266

王丹丹

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801


摘要:陶瓷、水泥及玻璃等行业都是需要用能单位,按照政策的规定都需要建立企业的能源管理信息系统。本文针对在碳达峰碳中和的大背景下,需要用能单位在能源管理信息系统推进过程中出现的常见问题,提出相应的解决思路。


关键词:需要用能单位;能源管理;信息化;节能


1前言


随着全球气候变暖的加剧,人类对自然资源保护以及对节能减排越来越重视。IT 技术与不同行业的碰撞促进整个行业的飞速发展。随着互联网与能源行业的相遇,互联网思维方式的先进性逐渐显示出来,国家及各级均做出各种鼓励与引导政策,部分集团性国有企业也做出了相关的措施,努力推进需要用能单位能源能耗在线监测系统的建设。特别在十多年来的需要耗能企业的每年的能源考核中,规定企业应建立能源管理信息系统。


能源管理信息系统的建设推进工作实现了需要用能单位、各级管理部门(包括各级以及集团化公司总部)、技术服务商、燃气公司、热力公司等多方联动,实现了需要用能单位能源数据与管理部门(各级以及集团化公司总部)的数据同步化,为需要用能单位下步开展节能工作奠定坚实的基础,也为以及集团化运作的大型企业制定宏观能源调控政策以及进一步产业发展规划提供一定的基础数据.


2 能源管理信息系统需要具备的功能


能源管理信息系统是节能与互联网技术的结合体,能够为能源管理、运行人员以及相关部门提供有用的信息,使企业整体保持较高的能源利用效率。 能源管理信息系统逻辑层次结构如图 1 所示。


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2.1能源数据采集


能效数据分为实时和非实时两种。实时数据一般来自于企业在线监测系统,也可以通过安装数字仪表来补充缺少的数据,在预设的时间间隔内实现自动收集,并存储到实时数据库中,从而实现能效指标的在线计算与动态分析。


2.2基础信息管理


基础信息一般包括企业基本信息管理、计量仪表档案信息管理、设备档案信息管理、培训及资料信息管理、能源管理委员会(或称之为节能领导小组)信息管理、新闻公告信息管理、行业政策信息管理、技术文档信息管理、系统的初始化及设置管理等内容。


2.3节能绩效管理


考核管理是企业提升节能绩效的重要手段。企业能源利用的好坏,可以通过能源消费量、投入产出比、能源利用率、节能减排量、能源成本等能耗指标反映出来。将这些指标纳入企业考核体系,能够有效提高企业能源管理的效果。若进一步对这些指标进行对标分析,如企业内部的能耗基准(限额、目标值、历史数值等)以及外部行业基准(国内外行业平均、行业先进、法规标准值、行业准入值等)进行比较,还可以进一步挖掘节能潜力的机会。


2.4节能项目管理


对于工业企业而言,节能效益的绝大部分均来自于节能技改项目的实施结果。为了保证节能项目的顺利实施,提高管理效率和效果,借助信息技术手段对节能项目进行管理则成为一个有效的方法。


2.5能源运行管理


传统的能源管理过程是基于人工管理的离线过程。在工业信息化高速发展的今天,只能完成离线能源管理的 EMIS 已经不能满足部分企业高速发展的需要。对于很多企业而言,设备、生产工艺等用能对象一般都已经实现基于产品生产和运行为目标的高度自动化。在此基础上,该系统以能源较优运行为目标,开发了企业能源运行的在线管理功能。


2.6企业能效管理


企业能效管理主要解决企业用能对象的能效评价、节能诊断与优化改进三方面的问题,管理的对象包括企业需要耗能设备、工艺和能量系统三个层次。能效评价指对上述用能对象的能效状况进行分析评估,包括能源结构分析、能源消费流向分析、负荷分析、趋势分析、能效指标计算及对比、企业能量平衡、能量品质分析、需要对象(如动力生产、照明、大型耗能设备等)性能评估等。节能诊断指标确定存在节能潜力的位置并量化节能潜力数值,包括能效影响因素分析、节能潜力分析、减排潜力分析等;优化改进包括能量系统优化、能效决策分析、企业清洁生产等内容。


3常见的问题


在对某些地级市和某几个大型集团的能源管理信息化系统推进过程中,发现主要存在以下几个方面的普遍问题,提出自己的解决思路,以供参考。


问题一:推进过程中,大部分需要用能单位对于能源管理信息系统工具的先进性了解不够,很多企业停留在信息系统仅仅替代人工抄表的初级阶段;


问题二:笔者走访部分已经初步建立能源管理信息系统的需要用能单位,发现接近 7 成以上的用户对于本单位建立的系统的功能不够了解,部分需要用能单位的能源管理信息系统处在无人问津状态,建设完成后没有使用起来。


问题三:部分系统服务商由于前期系统的架构设计,运营不科学,所服务的客户系统出现宕机状态,出现长时间掉线状态。


4解决的思路


鉴于以上问题,本文提出如下几点看法:


4.1加强宣传加强需要用能单位对本企业能源管理信息系统建设的重要性的了解与认识


任何先进的工具都离不开人的管理与控制,因此对于先进的能源管理信息系统亦是如此。能源精细化管理,有利于企业降低生产成本,减少能源管理人员的成本,降低能源浪费。但是从部分已经完成能源管理信息系统需要用能单位的走访情况来看,企业中依然存在对能源管理信息系统建设的重视程度不够,粗放式的能源管理等传统理念依旧存在。企业的能源管理信息系统是“互联网 +"与节能行业结合的产物,利用先进的能源管理信息系统有助于企业能源管理的精细化,降低能源的使用成本与管理成本。只有管理者了解到能源管理信息系统的先进性并切实推进本单位系统的建设,才能发挥到先进工具的用途。


4.2加大行业对存在性遍问题的应对投入


现场走访了部分已经建设完成能源管理信息系统需要用能单位,普遍存在产品产量的在线采集与对接存在的问题。分析主要原因是因为鉴于生产角度考虑,企业产品的产量大部分与生产的系统为一体化,企业生产系统无法开放接口与能源管理信息系统对接,导致很大部分企业的能源管理信息系统中关于产品产量的部分仍需要手动输入。


企业能源数据只有与企业生产数据的同步,对需要耗能设备的能耗数据实时采集,并开展相应的需要高耗能设备的能源利用效率分析,单位产品能耗分析等分析功能才能发挥能源管理信息系统大数据的大优势。笔者认为可以加强对企业生产数据采用外置非接触式采集等技术的推进,促进企业能源管理信息数据对企业生产数据的集成化整合,促进企业的能源精细化管理水平。对于管理部门(各级部门、集团化企业总公司)应当加大所管理的需要能耗单位新增需要耗能设备计量器具采集方面硬件的投入的专项补贴。


4.3加强队伍建设


通过对目前市面上近 40 家不同类别能源管理信息系统建设的服务商走访,大部分均遇到各自的瓶颈。例如:部分服务商对需要耗能设备的能效分析比较薄弱,直接导致其所服务的需要用能单位的信息系统也停留在较为初级的水平。


某市主要信息系统建设服务商头部技术服务商反映情况如下:


需要耗能设备的能效分析需要采集器成本较高,导致很多企业从原来粗放式管理到精细化管理改进过程中投入成本方面比较谨慎,导致需要耗能设备的能效数据的采集存在空白现象;


国内大部分企业需要耗能设备具有单独的能源管理与自动控制系统,该部分系统为单独封闭的系统,因此存在原有系统无法与新建能源管理信息系统对接的情况存在;


目前从事能管中心建设的服务商技术比较薄弱。目前在国内能源管理信息系统建设的主要力量为平台商,由于平台上本身具有并非从事节能技术,对于节能领域的专业知识水平不够,因此对需要耗能设备的能效分析缺乏。


需要用能监管单位企业能源管理信息系统的建设水平与企业采购服务商的专业技术水平密切相关,建议一方面引导企业开展能源管理信息系统建设的同时加强对于系统建设方队伍的培养,加强我国节能技术服务产业的培育与发展。


4.4加强新系统的管理制度建设


需要用能单位能源管理信息系统对于大部分企业来说是全新的事物,绝大多数企业中存在现有的管理制度涵盖到无法对该系统的管理以及相应的维护、保养等制度文件的现象,企业也未针对该项目做出专门的管理制度,建议加强对新系统的管制制度的建设与有关人员的培训,以便系统在建成后的稳定持续运行,为企业节能工作做好制度性的保障工作。


5取得的成绩


5.1促进了企业提高其源管理精细化水平


要点用能监管单位企业能源管理信息系统,可让管理者更加充分、深入地了解企业的能源利用状况,发现生产和设备运行节能空间,是实现不断改进企业能源管理水平、持续提高企业能源使用效率的有效手段。为企业搭建一个合理、高效的信息传输平台和管理平台,形成一套行之有效的节能减排解决方案,对能源消耗数据及时、快速和准确的监测,实现科学分析、预测和预警功能,为企业决策提供了多方位、可视化的数据信息查询和决策支持服务,达到科学用能、科学管理的目的。例如:某陶瓷企业,能源管理信息系统与企业生产系统的对接,实现了产品产量数据的实时采集,将生产的数据与能耗的数据实时同屏显示,大大提高企业能源管理精细化水平。


5.2实现了四两拨千斤的效果


通过对规模以上企业的引导与激励,带动广大要点用能单位加强对能源数据采集,能源管理精细化的重视,加强广大企业对能源信息系统建设的重视,部分企业虽然不在推进的名单内,但是也已经努力建立了适合自己的能源信息管理新系统,并实现与或者集团平台的在线对接。


5.3促进当地节能服务产业发展


通过能源管理信息系统的建设,一方面协助企业开展节能降耗方面的工作,另一方面也对本地的能源信息系统建设队伍得到锻炼与提升,推进本地节能服务产业的发展。


6 AcrelEMS企业微电网


企业微电网的数字化系统(EMS)包含安装于现场的传感器、智能网关和微电网数字化软件。传感器用于监测和控制建筑的负荷设备和分布式发电设备(系统),现场传感器的数据接入边缘计算智能网关,每个智能网关可以看做是一个区域指挥部,采集所接传感器数据进行协议转换后上传EMS或转发第三方平台,网关可以根据预设阈值或自动学习来执行逻辑计算,并执行EMS的指令。EMS可以看做是企业微电网的指挥部,根据智能网关上传的数据生成各类图表、控制策略和分析结论,并响应虚拟电厂的调度指令,系统架构图如图1所示。


图1企业微电网数字化系统(EMS)网络架构


AcrelEMS企业微电网数字化系统融合企业负荷侧的电力监控、能耗统计、电能质量分析及治理、智能照明控制、主要用能设备监控、充电桩运营管理、分布式光伏监控、储能管理等功能,用户通过一个平台即可全局、整体的对企业微电网进行进行集中监控、统一调度、统一运维,同时满足企业用电可靠、节约、效率、有序用电要求。


6.1电力监控


对企业高低压变配电系统的变压器、断路器、直流屏、母排、无功补偿柜及电缆等配电相关设备的电气参数、运行状态、接点温度进行实时监测和控制,监测企业微电网主要回路的电能质量并进行治理,对故障及时处理并发出告警信息,提高企业供电可靠性。


图2电力监控功能


6.2能耗分析


采集企业电、水、燃气等能源消耗,进行分类分项能耗统计,计算单位面积或单位产品的能耗数据以及趋势,对标主要用能设备能效进行能效诊断,计算企业碳排放,为企业制定碳达峰、碳中和路线提供数据支持。

图3能耗分析功能


6.3照明控制


智能照明控制功能可以根据企业情况实现定时控制、光照感应控制、场景控制、调光控制等,并结合红外传感器、超声波传感器,实现人来灯亮、人走灯灭,并可以根据系统的控制策略实现集中控制,为企业节约照明用电。

图4照明控制功能


6.4分布式光伏监控


监测企业分布式光伏电站运行情况,包括逆变器运行数据、光伏发电效率分析、发电量及收益统计以及光伏发电功率控制。


图5分布式光伏发电监测


6.5储能管理


监测储能系统、电池管理系统(BMS)和储能变流器(PCS)运行,包括运行模式、功率控制模式,功率、电压、电流、频率等预定值信息、储能电池充放电电压、电流、SOC、温度,根据企业峰谷特点和电价波动以及上级平台指令设置储能系统的充放电策略,控制储能系统充放电,实现削峰填谷,降低企业用电成本。


图6储能管理


6.6充电桩运营管理


监测企业充电桩的运行状态,提供充电桩收费管理和状态监测功能,并根据企业负荷率变化和虚拟电厂的调度指令调节充电桩的充电功率,使企业微电网稳定运行。


图7充电桩管理


6.7需求响应


根据企业负荷波动数据,再结合虚拟电厂的调度指令,决定以何种方式参与电网需求响应,平台可通过给储能系统下发控制策略,调整充发电时间。平台在需求响应时间段调整可控负荷功率,停止给可中断负荷供电,并且可以根据企业可控负荷数据制定需求响应控制策略,实现一键响应。


图10企业微电网数字化系统需求响应示意图


7 微电网数字化系统硬件设备


安科瑞针对企业微电网数字化系统除了软件外,还具备现场传感器、智能网关等设备,组成了完整的“云-边-端"数字化体系,具体包括高低压配电综合保护和监测产品、电能质量在线监测装置、电能质量治理、照明控制、新能源充电桩、电气消防类解决方案等,可以为企业微电网数字化提供一站式服务能力,部分设备见表1。

表1企业微电网数字化建设部分硬件设备

8 结束语

随着我国2030年碳达峰,2060年碳中和的推进,是能源管理信息细化系统的成长与成熟的季节,希望在各级部门的努力推进下,各大要点用能单位的努力配合下,一起为我国碳达峰碳中和事业贡献力量。