文 // 雒煥強 葛智平 張世才 郭濤 國網(wǎng)甘肅電力科學研究院

工業(yè)園區(qū)作為拉動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的新引擎，能根據(jù)當?shù)刈陨斫?jīng)濟發(fā)展的內(nèi)在要求，聚集各種生產(chǎn)要素，在一定空間范圍內(nèi)進行科學整合，提高工業(yè)化的集約強度，突出產(chǎn)業(yè)特色，優(yōu)化功能布局，使之成為適應市場競爭和產(chǎn)業(yè)升級的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)分工協(xié)作生產(chǎn)區(qū)。

然而，經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展的同時，也面臨著能源緊張和環(huán)境惡化的巨大壓力。資源節(jié)約和環(huán)境友好已成為社會發(fā)展的主流方向，一些高耗能企業(yè)必然會退出歷史的舞臺。智能化工業(yè)園區(qū)充分利用現(xiàn)代信息技術、通信技術以及計算機技術，在工業(yè)園區(qū)企業(yè)建設能耗監(jiān)測、管理、控制系統(tǒng)，通過技術創(chuàng)新提高能源使用效率，幫助企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能增效、清潔生產(chǎn)的目標。

智能化工業(yè)園區(qū)能效管理系統(tǒng)通過對用戶內(nèi)部主要設備、主要負荷的運行狀態(tài)和用能數(shù)據(jù)進行采集和實時監(jiān)測，并將采集的數(shù)據(jù)與設定的閥值或是同類用戶數(shù)據(jù)進行比對，進行能效評估，為客戶節(jié)能改造提供參考和建議。另外，還可以搭建開放的能效分析平臺，向第三方能效分析的廠商開放，為第三方專業(yè)廠商進行大用戶能效分析與節(jié)能應用提供有效支撐，更加精細地管理用戶內(nèi)部分類負荷，實現(xiàn)“管理節(jié)能”和“綠色用能”。

1 智能化工業(yè)園區(qū)能效管理系統(tǒng)的結構

智能化工業(yè)園區(qū)在整體架構上是一個相互協(xié)調，統(tǒng)一運作的整體。通過構建采集層、網(wǎng)絡層、應用層的三層物理架構，來實現(xiàn)能效管理系統(tǒng)的各項應用管理功能，以滿足園區(qū)各方的需求。

數(shù)據(jù)采集層是智能化工業(yè)園區(qū)數(shù)字化與智能化的基礎，為上層通信網(wǎng)絡及業(yè)務應用提供了基本的數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)多能源、全覆蓋的信息采集。通過在用能設備信息計量點上安裝計量設備，利用工業(yè)總線將數(shù)據(jù)進行集中到采集點，并與通信網(wǎng)絡對接。采集的數(shù)據(jù)類型包括用電設備的電能基本參數(shù)和電能質量信息等。采集的能源數(shù)據(jù)類型不僅包括電表數(shù)據(jù)的采集，還包括水、氣表等其它能源數(shù)據(jù)的采集。

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡層是智能化工業(yè)園區(qū)各類業(yè)務實現(xiàn)的重要支撐平臺，是實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)可靠、安全傳輸?shù)幕A，通過通信網(wǎng)絡將采集到的數(shù)據(jù)轉發(fā)給數(shù)據(jù)管理層，基于智能化工業(yè)園區(qū)供電結構的通信網(wǎng)絡，以光纖通信+3G無線方式覆蓋園區(qū)所有用戶，搭建電力公司與園區(qū)企業(yè)用戶之間的高速率、高可靠性、雙向通信、全業(yè)務承載能力的數(shù)據(jù)通道。

數(shù)據(jù)應用層能實時監(jiān)測和顯示企業(yè)能耗分布、流向信息，通過計算、處理診斷每個能耗監(jiān)測點的能耗效率和損耗情況，對不同能耗設備進行橫向對比，或者同類設備按時間縱向對比，全面了解企業(yè)的能源管理水平及用能狀況，排查在能源利用方面存在的問題和薄弱環(huán)節(jié)、挖掘節(jié)能潛力、尋找節(jié)能方向，建立相關報表進行統(tǒng)計分析，并將結果反饋給企業(yè)管理者。

圖1 智能化工業(yè)園區(qū)能效管理系統(tǒng)整體架構

2 企業(yè)用電監(jiān)測及能效分析診斷

2.1 企業(yè)用電監(jiān)測

用電監(jiān)測是根據(jù)電能的流向對工業(yè)園區(qū)供電線路、企業(yè)以及重要設備進行的實時監(jiān)控，了解各用能環(huán)節(jié)的電能消耗情況，實時反映企業(yè)的電能利用效果，為電力公司及企業(yè)提供有效的用能數(shù)據(jù)，實現(xiàn)用電設備能耗的信息可視化。根據(jù)用電監(jiān)測的范圍，既可以實現(xiàn)對整個工業(yè)園區(qū)電量及負荷進行監(jiān)測，也可以對各個企業(yè)用戶用能情況進行深入的監(jiān)測與分析。

對于工業(yè)園區(qū)一般企業(yè)，可以根據(jù)企業(yè)配電結構圖對各個重要設備進行電壓、電流、負荷、功率因數(shù)等電量參數(shù)的實時監(jiān)測，掌握用戶企業(yè)電網(wǎng)負荷及運行狀態(tài)，將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)與所設定的閥值進行對比，如果超出閥值所設定的范圍，系統(tǒng)發(fā)布預警信息，及時發(fā)現(xiàn)用戶企業(yè)生產(chǎn)和安全隱患，消除對電網(wǎng)不利的影響。

對于工藝性比較強的企業(yè)，為了讓企業(yè)用戶能深入到工藝環(huán)節(jié)了解自己的用電情況，可以根據(jù)企業(yè)工藝流程對關鍵設備進行用電監(jiān)測，企業(yè)在生產(chǎn)過程中可以很清晰的看到所監(jiān)控設備電壓、電流、負荷、功率因數(shù)等重要指標的實時參數(shù)，結合工藝特點，計算評估重要設備的用能效率，為企業(yè)進行可能的工藝調整提供數(shù)據(jù)支持和分析。智能化工業(yè)園區(qū)能效管理系統(tǒng)還能將異常信息進行存儲、統(tǒng)計，有利于綜合評估出企業(yè)配用電設備的能效狀況，為企業(yè)合理安排分配負荷提供有效依據(jù)。

2.2 電能質量監(jiān)測

供電質量是指提供合格、可靠電能的能力和程度，技術方面主要包括電能質量和供電可靠性兩個方面。電能質量是指通過公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的品質，電能質量的好壞直接關系企業(yè)電氣設備的正常運行與否。

電能質量檢測是對重要電能質量參數(shù)的檢測，包括設備的電壓偏差、三相電壓不平衡度、頻率偏差、各次諧波、諧波電壓含有率和諧波畸變率，并對監(jiān)測到的結果做出穩(wěn)態(tài)評估，測量分析各種用電設備在不同運行狀態(tài)下對公用電網(wǎng)電能質量的影響，對企業(yè)一些重要設備進行故障辨識和相關的事故預測，及時排除企業(yè)安全生產(chǎn)隱患，減少不必要的經(jīng)濟損失。

2.3 能效對標管理

企業(yè)能效對標管理是一種科學、系統(tǒng)、規(guī)范的企業(yè)能源管理方法，指企業(yè)為提高能效水平，與國際國內(nèi)同行業(yè)先進企業(yè)能效指標進行對比分析，確定能效標桿指標，通過節(jié)能管理和技術措施，達到能效標桿或更高能效指標水平的能源管理活動。

企業(yè)通過用電監(jiān)控模塊對自身能源利用狀況進行深入分析，充分掌握本企業(yè)各類能效指標客觀、翔實的情況，在此基礎上結合企業(yè)能源審計報告，合理選擇適合本企業(yè)中長期發(fā)展的對標主題，確定需要通過能效水平對標活動改進的目標值，建立企業(yè)能效對標指標數(shù)據(jù)庫，形成能反映企業(yè)能源利用效率和能源管理水平的綜合評價指標體系。

在對標管理過程中，企業(yè)可以初步選取若干個潛在標桿企業(yè)，通過研究分析這些潛在標桿企業(yè)，結合自身能效水平，選定標桿企業(yè)，并建立企業(yè)實踐標桿庫，通過與標桿企業(yè)開展交流，學習標桿企業(yè)在能效指標上的先進管理辦法，認真分析探討適合本企業(yè)發(fā)展的指標改進方案和實時進度計劃，為用戶進行能效對標和評估分析提供依據(jù)。

2.4 能效評估分析

能效評估分析就是根據(jù)企業(yè)對標結果對能效水平進行評定的工作。通過將企業(yè)單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)品成本差額、單位產(chǎn)值能耗、單位產(chǎn)值成本差額與同行業(yè)先進標桿進行對比，為企業(yè)制定合理有效的節(jié)能目標，調整用能結構，降低用能成本，提高經(jīng)濟效益。

能效評估具體可以對工業(yè)園區(qū)企業(yè)與企業(yè)之間，設備與設備之間，進行類比或時比。類比就是選擇2～3個企業(yè)或選擇2～3個同種設備，對比同一時間，同一時間點（企業(yè)）設備的電量與負荷；時比就是指定一個企業(yè)，或一個設備，對比不同時間，相同時間點（企業(yè)）設備的電量與負荷。其中時間可選年、月、日、時間點、時間段。

能效管理系統(tǒng)能夠提供多種能耗分析，如同比，環(huán)比、排名等方式，可實現(xiàn)對區(qū)域能耗、具體能耗類型、設備類型能耗進行分析，分析時段可提供日分析、周分析、月分析、年分析以及任意指定時段內(nèi)的數(shù)據(jù)分析。

3 企業(yè)能效控制策略定制與互動

能效管理系統(tǒng)將能效分析和能源審計所得出的企業(yè)能耗計算分析結果，結合該企業(yè)的實際生產(chǎn)狀況，初步制定出企業(yè)用能策略，然后通過電力企業(yè)、節(jié)能服務公司與企業(yè)用戶之間進行互動，深入分析企業(yè)用能策略的可行性以及在執(zhí)行過程中存在的問題，對能效控制策略不斷進行改進完善，最終確定適合本企業(yè)的方案，并將該方案正式通過智能用電互動系統(tǒng)發(fā)布到用戶終端。

3.1 企業(yè)能效控制策略定制

很多企業(yè)對設備的用電管理比較粗放，智能化工業(yè)園區(qū)能效管理系統(tǒng)為企業(yè)制定能效控制策略提供了相關的分析、仿真模塊。其中，企業(yè)工作時段建議就是其中很重要的一項應用，用于模擬企業(yè)在不同時間段的耗電量，根據(jù)不同時段的電價分析出一天內(nèi)的電費數(shù)據(jù)，來找到一個平衡點，既能滿足生產(chǎn)的要求又能使電費降到最低，達到降低成本提高效率的目的。

企業(yè)在正常生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)工藝和實際排班的特殊需要，很多設備的運行分三種狀態(tài)：停止、待機和運行。通過重點分析耗能設備的三種狀態(tài)，統(tǒng)計出停機和待機的用電量，在不影響設備正常運作和企業(yè)生產(chǎn)目標的前提下，建議用戶盡量減少停機和待機所產(chǎn)生的用電量，使企業(yè)在相同的電量消耗的情況下得到更多的產(chǎn)出。

企業(yè)能夠通過參考能效標桿數(shù)據(jù)庫相關參量，結合自身實際情況設立相應的班組、部門、車間等各子單元用能標準，借助系統(tǒng)采集到的能耗數(shù)據(jù)，統(tǒng)計各處能源消耗值與用能標準值的差距，分析潛在的節(jié)能方向和方法， 為節(jié)能考核制度的制定提供可靠依據(jù)。

3.2 智能用電互動

智能用電互動模塊包括用電信息的在線查詢、工業(yè)園區(qū)相關通知通告、異常信息采集以及客戶業(yè)務的升級辦理。企業(yè)用戶可以在系統(tǒng)中很方便查看用電量和電費繳納情況，能更詳細地掌握不同時間段的電價，并結合實際電費標準，制定更好的企業(yè)生產(chǎn)排班制度，節(jié)省成本支出。同時，企業(yè)用戶通過系統(tǒng)能及時了解工業(yè)園區(qū)最新通知通告，學習標桿企業(yè)的一些比較好的節(jié)能政策和方法，從而有利于提升本企業(yè)的用能效率。

用電環(huán)節(jié)每次發(fā)生的異常信息都會記錄在能效管理系統(tǒng)中，并形成歷時記錄方便企業(yè)查看異常發(fā)生的原因，有利于企業(yè)改善用能結構，如果企業(yè)需要業(yè)務升級或了解更詳細的業(yè)務細節(jié)，智能用電在線互動環(huán)節(jié)就是實現(xiàn)該功能的有效工具，通過該功能模塊，一方面電力企業(yè)可以實時掌握工業(yè)園區(qū)各企業(yè)用電動態(tài)情況，有利于區(qū)域負荷平衡能力的提高；另一方面，企業(yè)用戶能更好的實現(xiàn)便捷用電、經(jīng)濟用電和綠色用電。

4 面向企業(yè)的合同能源管理

對于一些節(jié)能潛力比較大、用能效率急待提高的企業(yè)，智能化工業(yè)園區(qū)可以協(xié)助企業(yè)采用“合同能源管理”模式，對其用電結構進行節(jié)能改造。合同能源管理是一種新的節(jié)能理念，依據(jù)與客戶所簽訂的“能源管理合同”，在客戶沒有資金投入的前提下為客戶提供綜合性的節(jié)能服務，以使客戶達到節(jié)能降耗，降低能源成本的目的，并通過與客戶分享節(jié)能效益來獲取報酬。

“合同能源管理”模式服務流程主要是節(jié)能服務公司組織專業(yè)人員對企業(yè)客戶的能源狀況進行審計，對所提出的節(jié)能改造的措施進行評估，并使客戶充分了解節(jié)能改造效果；節(jié)能服務公司與客戶簽訂節(jié)能服務合同，雙方確認節(jié)能量和節(jié)能效益；節(jié)能項目完工后，節(jié)能服務公司和客戶按照合同約定的測試、驗證方案對項目能耗基準和節(jié)能量、節(jié)能率等相關指標進行實際檢測，并從節(jié)能經(jīng)濟效益中收回投資和合理的利潤；客戶在合同期內(nèi)獲得部分節(jié)能經(jīng)濟效益，合同期結束后獲得全部節(jié)能經(jīng)濟效益；有些客戶與節(jié)能服務公司簽訂長期的節(jié)能服務合同，保證客戶的能源需求。當前，“合同能源管理”模式主要有能源費用托管型、節(jié)能效益分享型和節(jié)能量和節(jié)能效益承諾型三種類型。

為進一步提高企業(yè)的節(jié)能理念，智能化工業(yè)園區(qū)在能效管理系統(tǒng)的智能互動模塊中積極宣貫和推廣國家有關法規(guī)和政策，傳播合同能源管理節(jié)能新技術和新產(chǎn)品，發(fā)布最新的節(jié)能項目動態(tài)，對取得的一些效果比較顯著的節(jié)能成果進行展示，并向新的和潛在的節(jié)能企業(yè)提供信息和技術援助，不斷加強溝通疏導，使得企業(yè)對合同能源管理模式下的節(jié)能服務有新的認識。

5 結語

智能化工業(yè)園區(qū)通過能效管理系統(tǒng)用電監(jiān)測環(huán)節(jié)，清晰地掌握園區(qū)內(nèi)企業(yè)的耗能狀況和用能水平，并能通過能效分析診斷企業(yè)的能耗問題以及節(jié)能潛力，從而進一步幫助企業(yè)核算節(jié)能效果和明確節(jié)能方向。在經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，能效管理系統(tǒng)以科學的方式更精細地促進企業(yè)用能效率的提高，提升企業(yè)市場競爭力，推進工業(yè)園區(qū)智能化的不斷升級。同時，能效的精細化管理加快智能電網(wǎng)建設、強化企業(yè)節(jié)能理念具有積極的推動作用。