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【摘要】：在我國的能源消耗中，工業是我國能源消耗的大戶，能源消耗量占全國能源消耗總量的70%左右，而不同類型工業企業的工藝流程，裝置情況、產品類型、能源管理水平對能源消耗都會產生不同的影響。建設一個全廠級的集中統一的能源管理系統可以實現對能源數據進行在線采集、計算、分析及處理，從而對能源物料平衡、調度與優化、能源設備運行與管理等方面發揮著重要的作用。
01 項目概述及建設目標
浙江某鋁塑業有限公司成立于2005年1月1日，是法國ILEOS下屬的AXILONE公司與浙江上虞市某真空涂裝有限公司合資成立的中法合資公司，由法國某公司控股。
由于企業生產規模擴大，某鋁塑業有限公司在杭州灣上虞工業園區新建廠區，整個新建廠區包括兩個廠房、一棟宿舍樓，主要消耗能源包括電、水、壓縮空氣、蒸汽等。為了更好的掌握企業能源消耗、能源成本，某鋁塑業在新廠區設計一套企業能源管理系統，并與原老廠區能源管理系統一起，作為企業內部考核管理的工具，并此基礎上逐步整理完善企業能源管理數據庫，對數據進行多層次全方面的開發利用(如決策需要、電能分析、數據報送)。同時通過網絡技術使之成為作為浙江某鋁業信息化系統的重要子系統，以實現智慧廠區和數字廠區。
02 能源管理系統的設計
在管理系統的設計中，充分考慮了企業自身特性，以及能源構成系統的實際結構、電力系統的實際載荷能力等因素，進而合理的選擇管理設備，這既有利于減少系統運作的成本，同時也有利于系統功能的實現。
浙江某鋁塑業有限公司原來的能源管理架構中，缺少必要的能源采集裝置、數據傳輸設備，因此在新建廠房的設計建設過程中，就考慮計量表計的安裝，在低壓配電房、車間動力柜、員工宿舍分別配置多功能電表、電能計量表、多回路計量裝置、壓縮空氣流量計、蒸汽流量計、水表以及溫濕度控制器等。
2.1 計量設備的選擇
企業用電由一路10kV總進線引入，計量企業總用電，需要在10kV總進線處安裝一塊多功能計量表計，在該處配置ACR320ELH網絡多功能儀表，在0.4kV進線部分采用ACRACR330EFLKH多功能儀表；在配電室出線部分配置多功能電表ACR220EFLK；在車間動力柜、宿舍動力柜安裝DTSD1352/C導軌式電度表，并通過互感器二次接入；在宿舍樓每層計量末端采用多回路計量裝置ADF300-II-18D(6S)計量每間宿舍用電量。
企業用水包括純水以及生產所產生的污水，其中純水通過安裝遠傳水表進行計量；污水通過污水處理站PLC直接本系統。企業蒸汽、壓縮空氣分別通過氣體流量計進行計量。
2.2 電能管理系統網絡構成
整個能源系統采用分層、分布式系統結構，包括一個監管中心，三個通訊子站以及若干個現場計量單元，高可靠性工業控制計算機及軟、硬件系統，高性能的現場總線技術及網絡通信技術，確保整個系統運行安全、穩定可靠、使用維護方便。
能源監管中心包含能源管理計算機、網絡交換機、打印機、UPS以及Acrel-3000能源管理軟件，其中軟件部分具有良好的人機交互界面，通過數據傳輸協議讀取通訊管理機采集的現場各類數據信息，自動經過計算處理，以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況；電能計量管理功能設計各種符合用戶的報表格式，報表內數據嚴格按照各種標準進行計量，搭建完整的計量體系，用戶只需查找打印即可，操作方便，提高了工作效率。
通訊子站主要包括通訊管理機、數據采集箱以及其他網絡設備，網絡結構如下圖所示：
2.3 主要設計參考標準
GB50052-2009 《供配電系統設計規范》
DL/T 814-2002 《配電自動化系統功能規范》
GB50054-2011 《低壓配電設計規范》
DL/T 5430-2009 《無人值班變電站遠方監控中心設計技術規程》
GB/T 2887-2011 《計算機場地通用規范》
Q/GDW 231-2008 《無人值守變電站及監控 中心技術導則》
GB/T 50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》
Q/GDW 214-2008 《變電站計算機監控系統現場驗收管理規程》
2.4 能源管理系統軟件功能設計
系統依據客戶實際需求進行設計，并實現了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打印；系統負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能。
數據的采集與處理
通過高精度智能儀表以技術手段實現自動化全實時、高密度的實時用能監測，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計量誤差。實時監視現場儀表的回傳數據，對電能進行合理的管控和預警，及時發現并改正運行中存在的用電異常，隨時處理。按需設置重要設備的超標預警值，超標時醒目提醒并主動記錄。
用電管理及計量體系的搭建
為了實現對用能回路的監管，系統設計了能源管理報表，系統通過對有功電度、用水、用氣等能源的采集，按照回路名稱的不同。按照計量體系搭建原則，自動生成日報表、月報表和年報表，將各進線回路與出線回路電能消耗量在同一張報表中體現出來，并計算出線回路用電量之和，出線回路與進線回路誤差、誤差百分比(誤差百分比是否超標)等，幫助用戶及時發現這種非正常用電問題。
同時電能管理系統可對某一回路的某一時間段內的用電量進行查詢，可以幫助后勤管理部門建立用能管理考核制度。通過系統的建設和制度的建立，使各部門辦公、生產人員節能意識大大提高，節約了企業管理辦公能源消耗。
能源流向圖
能源流向圖表示的是能源介質流向的一種示意圖，直觀形象的概括了企業能源系統的全貌，反應了企業在能源輸入及分配輸送方面的平衡關系。
電能質量
某新廠房生產線有很多新儀器，對電能質量要求較高，特別是諧波，同時由于諧波的產生會造成變壓器、輸電線路等電氣設備附加損耗與發熱，縮短使用壽命，造成設備震動和噪聲；諧波諧振過電壓，造成電氣元件及設備的故障與損壞；引起電能計量錯誤 ；重要的自動控制、保護裝置不正確動作；IT芯片制造成品率降低等等，通過電能質量的監測，能隨時掌握每條生產線路電能質量，并及時給出治理方案，確保電能質量。
數據共享
某新老廠區均配置能源管理系統，為了方便企業管理人員對新老廠區能源系統同意管理，整個新建廠區能源管理系統可以通過企業內部專網，實現新老廠區數據共享，方便業務能源管理能源統一管理，提高效率。
03 企業能源管理系統的意義
綜上所述，能源管理系統幫助用能單位提高效率、減少損失、降低運營成本，能源管理系統能夠確保電網管理效率、縮小運營成本，也成為供配電設計中的重要組成部分。能源管理系統的通信、故障報警、數據存儲記錄等功能使得工作人員在實際工作中更加方便，可以通過人機操作界面, 直接了解到用能設備的運行狀態,并能迅速傳遞出操作指令，由于監控設備對數據的傳遞都是通過網絡傳輸來實現，因此，不同的能源管理系統可以設計不同的組網方式,確保數據信息能夠迅速進行傳輸。另一方面，在企業能源管理設計中運用能源管理系統，應該根據實際情況選擇計量裝置。
在工業企業設置能源管理系統，可以實現對企業內能源計量分產線、分廠區、分產量等進行統計分析，不僅能夠準確的表示出回路的用能狀況，它還具備網絡通訊等功能，能夠與計算機、串口服務器等設備進行組合，及時的顯示樓內各條生產線的運作狀態，當某設備電力系統的負載越標時，能源管理系統能夠迅速報警，發出語音提示。另外，能源管理系統還能夠生成報表、曲線圖等統計信息，便于有關人員分析企業各部分的用能狀況，使企業的用能活動更加安全，從而保證企業生產人員的生命安全，提高生產人員的工作效率。
