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能源系統監控、信息管理與節能

隨著全球能源供應的日趨緊張,各種能源費用都呈上升趨勢,成為企業成本的重要組成部分,在今后企業的發展和生存中將成為一個決定性因素。另外能源動力系統的安全運行,是企業正常生產、經營的重要保證。因此,建立企業能源動力系統的綜合監控,在保證能源動力供給安全可靠的基礎上,通過對能源動力系統的自動化監控、信息化管理,降低產品能源成本,對企業的經營發展和提高經濟效益具有重要意義;通過節能技術的引進,大幅度降低企業能源消耗,不僅具有經濟意義,而且具有更大的社會效益。
根據我公司在電力自動化、工業自動化及節能技術領域的研究和多年工程實踐,開發設計了INT-eEMS企業能源動力監控與信息管理系統,提出一系列相關的節能技術。

INT-eEMS系統總體規劃

根據企業情況在合適位置設立能源監控中心,通過骨干通訊網絡連接配電監控子系統、鍋爐及蒸汽監控子系統、水泵房及供水監控子系統、空壓站及壓縮空氣監控子系統等,每個子系統包含能源信息監控子網和安防信息監控子網。在能源動力監控層上建立能源信息管理層。系統總體結構示意圖如下:

INT-eEMS系統軟件規劃

軟件系統可以分為三個層次:智能控制層、實時監控層和信息管理層。通過實時數據庫和歷史數據庫將其有機聯接起來。
智能控制層:是系統的最底層,主要完成各子系統的自動控制。如果用戶的一些子系統已經實現自動控制,軟件設計的主要任務是通信接口開發;對于新上或需要改造的子系統,智能控制層軟件首先要完成子系統設備的自動化控制,保證系統安全、穩定、經濟運行,同時完成與監控層通信功能。
實時監控層:是系統的中間層,實現集中監控、遠程操作的主要功能層。監控中心設備通過網絡與智能控制子系統通信獲得實時數據,監控軟件以實時數據庫為基礎,完成整體能源動力系統的實時圖形監控、狀態監測、趨勢圖、報警和安防監控。并可根據能源信息管理層分析的結果,進行系統協調優化控制,降低能源消耗、提高設備運行效率。
能源信息管理層:是系統的最高層,主要完成各種能源信息的統計、分析。軟件功能包括能原計量與統計考核、經濟運行分析、綜合報表管理、數據查詢及遠程發布、設備信息管理和用戶管理等。

系統特點

● 電力能源監控:
采用自主研發的高性能IDM系列智能數字儀表、PA系列微機保護裝置和INT-SCADA集成化監控系統軟件包,實現變配電系統的綜合自動化監控。
● 非電類能源監控:
采用國內外先進的過程儀表和控制器,實現對鍋爐及蒸汽系統、空壓站及壓縮空氣系統、水泵房及供水系統、換熱站、空調系統的智能控制、工藝流程監控、運行狀態監控、故障報警、歷史數據記錄等功能。
● 安防監控:
建立完善的安防監控系統,在重要設備或部門設置視頻監控、紅外線探測報警、門禁等設備,可以提供重要設備實時的、直觀的視頻監控,對重要部門或設備布防,有效阻止非法人員的闖入,采用數字化視頻技術將安防系統與能源管理信息系統聯網,支持管理者在網絡上任何站點瀏覽和監控。
● 分層分布式網絡結構:
采用分層分布式網絡結構,監控管理層采用先進的冗余光纖環網結構,便于將分散在企業各處的水、電、汽、氣等子系統集成為一體,現地監控層各子系統采用現場總線與各種檢測儀表和智能裝置連接,具有良好的適應能力和強大的擴展能力。
● 能源計量與統計考核:
通過能源動力監控系統實時采集各種能源信息,取代手工抄表、人工統計、手工錄入、計算機打印報表的落后模式,自動完成記錄、計量、統計、考核等功能。
● 經濟運行分析:
通過對動力設備運行狀態信息的采集、記錄、統計,分析設備運行效率,自動控制系統負荷和工況的轉換,實現動力系統優化運行。
● 能源決策分析:
通過一定時間的數據累積,從不同角度對能源消耗進行分析預測,提供防止能源浪費、降低能源消耗、合理規劃使用能源的決策支持。
● 系統管理與信息發布:
能源信息管理系統,可以全面提供實時、可靠、有效的各種能源信息,支持WEB發布,可以通過企業信息管理網絡實現能源信息的瀏覽和查詢。

節能技術

除了通過能源動力監控與能源信息管理系統實現能源系統的節能運行外,還可以通過各種節能技術的應用達到節能目的。企業可以通過節能技術改造達到大幅節能效果,以下是我公司近期重點研究和推廣的節能技術:

● 變頻節能技術
還有許多企業在進行系統設計時,為了保證生產的可靠性,各種生產機械在設計配用動力時,都留有一定的富余量。這時如果采用變頻調速技術,使電機輸出功率與負載匹配,就可以達到節能目的。
特別是水泵、風機類變轉矩設備,電機功率消耗與轉速的3次方成正比,所以通過變頻技術節能非常有效。考慮減速后效率下降和調速裝置的附加損耗,通過實踐的統計,風機泵類通過調速控制可節能20%~50%,有些風機負載節能比例達60%以上。

● 電力系統優化節能技術
公司在多年電力自動化系統研發、設計和工程實施的基礎上,推出一系列用于企業供配電系統的優化節能技術,目前,我們重點研究推廣的主要節能技術如下:
○ 動態無功補償SVC:基于TCR技術,采用DSP/CPLD/FPGA全數字化控制系統,可以實現供配電系統的動態無功補償、抑制諧波、消除三相不平衡,保證電氣設備安全運行,減少對弱電設備的干擾,從而達到優化供電質量、節能降耗的目的。
○ 變壓器經濟運行:在傳輸電量相同的條件下,通過擇優選取最佳運行方式和調整負載,使變壓器電能損失最低。我們根據變壓器運行的這一特點,開發了變壓器經濟運行分析軟件,能夠對變壓器器的運行效率進行實時分析、跟蹤,并可以根據分析結果自動控制變壓器的投切,使系統盡可能運行在高效率狀態,從而達到節約電能、降低能源成本的目的。

● 空調系統優化節能技術
我們認為一個建筑物只有一個特定的空調系統能滿足它的要求(最舒適、最節能),而不是所有類型的空調系統都能滿足它的要求。在進行空調系統設計時要根據當地能源結構、經濟政策、建筑物周邊自然環境、管理方式和使用者的需求,采用合理節能技術手段,才能達到節能與節約能源成本的目的。

目前,我們重點研究推廣的主要節能技術如下:
○ 溫濕度獨立(控制)技術;
○ 新風余熱回收及CO2濃度控制技術;
○ 復式水泵應用及采暖水泵
○ 最低單位制冷成本控制
○ 趨勢化預測控制
○ 專家診斷系統


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