摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智慧電能管理系統(tǒng)的應(yīng)用場景也越來越廣泛，利用智慧電能管理系統(tǒng)合理規(guī)劃生產(chǎn)及用電計(jì)劃，充分利用峰、谷、平電價(jià)政策，可降低同等用電量需求下的生產(chǎn)經(jīng)營成本，促進(jìn)節(jié)能降耗目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。本文介紹的是一款在燃料電池廠房穩(wěn)定運(yùn)行的智慧電能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電能；智慧電能管理系統(tǒng)；配電；設(shè)備

 

0引言

  電力作為工業(yè)的血液，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與工業(yè)4.0的持續(xù)發(fā)展，在大力推動(dòng)智能制造背景下，在工廠中引入智慧電能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)的的自動(dòng)采集和監(jiān)控，減少了對(duì)人工檢查電力設(shè)施的依賴，不僅可以提高工廠供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)通過對(duì)下級(jí)自動(dòng)化設(shè)備的在線的工況進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的隱患，降低設(shè)備維護(hù)成本。

 

1 智慧電能管理系統(tǒng)簡介

  智慧電能管理系統(tǒng)是一種傳統(tǒng)電能管理技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合而實(shí)現(xiàn)的一種技術(shù)，它利用傳感器監(jiān)控、現(xiàn)場總線技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)云儲(chǔ)存、遠(yuǎn)程診斷等功能，可為用電企業(yè)提供了一套智能化的電能管理方案。

 

2 建設(shè)智慧電能管理系統(tǒng)意義

  （1） 通過分析歷史用電數(shù)據(jù)，合理規(guī)劃生產(chǎn)及用電計(jì)劃，通過峰、谷、平錯(cuò)峰用電，可以降低同等用電量需求下的生產(chǎn)經(jīng)營成本；

  （2）通過電能管理系統(tǒng)定期推送工廠各區(qū)域用電信息，使各員工了解工作區(qū)域用電情況，形成良性節(jié)能降耗意識(shí)，促進(jìn)節(jié)能降耗目標(biāo)實(shí)現(xiàn)；

  （3）工廠內(nèi)關(guān)鍵用電設(shè)備是進(jìn)行正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)，其安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行是完成生產(chǎn)任務(wù)的必要條件，監(jiān)控其運(yùn)行工況意義重大，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的隱患；

  （4）建設(shè)智慧電能管理系統(tǒng)，其輸出的能效數(shù)據(jù)信息可為企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃評(píng)估、成本評(píng)估及設(shè)備養(yǎng)護(hù)等企業(yè)經(jīng)營活動(dòng)提供決策數(shù)據(jù)支持；

 

3 智慧電能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

3.1 總體實(shí)施思路

  擬通過構(gòu)建電能采集監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)廠區(qū)內(nèi)配電設(shè)備(如：變壓器、配電柜、二級(jí)配電柜)、常用廠務(wù)設(shè)施(螺桿冷水機(jī)組、冷卻水機(jī)組、空調(diào)機(jī) 組、空壓機(jī)等)、生產(chǎn)設(shè)備(自動(dòng)化生產(chǎn)線、測(cè)試設(shè)備)、發(fā)電設(shè)備（燃料電池測(cè)試臺(tái)架）、照明配電柜、辦公用電配電柜進(jìn)行電能信息采集監(jiān)控。

  1) 通過監(jiān)控各用電設(shè)備的電壓、電流、功率因數(shù)等信息，完成能源信息統(tǒng)計(jì)、能源趨勢(shì)分析及異常類信息告警；

  2) 根據(jù)工廠生產(chǎn)計(jì)劃，分解大功率供用電設(shè)備、生產(chǎn)線、區(qū)域照明、管理區(qū)域用電計(jì)劃，并對(duì)階段目標(biāo)完成情況進(jìn)行評(píng)估考核；

  3) 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，結(jié)合大功率設(shè)備用電趨勢(shì)及峰、谷、平電價(jià)，調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行策略，逐步合理優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)能源使用效率。

3.2 電能采集網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

3.2.1 核心構(gòu)思

  1）采用互聯(lián)網(wǎng)+模式建立“電能管理員、用電設(shè)備、采集設(shè)備、采集云服務(wù)”物聯(lián)；

  2）采用成熟云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)服務(wù)框架技術(shù)應(yīng)對(duì)海量遠(yuǎn)程采集設(shè)備數(shù)據(jù)接入，保障服務(wù)的高可用與并發(fā)性；

  3）采用云平臺(tái)及移動(dòng)端技術(shù)，依托能效行業(yè)化管理經(jīng)驗(yàn)，為客戶提供便利的能效管理工具。

  4）系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.2.2系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)

  1）模塊選型采用成熟工業(yè)化數(shù)據(jù)采集通信模塊，支持RJ45、串口，ModBus及ModBus-RTU等多種通信協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；

  2）具備遠(yuǎn)程參數(shù)配置與固件升級(jí)功能，操作簡易。

3.2.3 系統(tǒng)的計(jì)量網(wǎng)絡(luò)

  1）遵循能源流向規(guī)律，逐層設(shè)立計(jì)量點(diǎn)位、形成完善的計(jì)量網(wǎng)絡(luò)；

  2）通過構(gòu)建區(qū)域用電模型，掌握區(qū)域用電構(gòu)成；

  3）表計(jì)選型采用成熟工業(yè)化智能電能數(shù)據(jù)采集計(jì)量表計(jì)、支持雙向計(jì)量、計(jì)量精度高，具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)串口采集通信，支持ModBus及DL/T-2007通 信協(xié)議；

  4）采用din導(dǎo)軌式掛扣設(shè)計(jì)，工程安裝快捷。

3.3 電能監(jiān)控系統(tǒng)信息化實(shí)施

3.3.1 實(shí)施策略

  1）提出、構(gòu)建并實(shí)施電能采集系統(tǒng)方案；

  2）采集、分析能源構(gòu)成、數(shù)據(jù)，提出能效改進(jìn)建議；

  3）建立階段能效改進(jìn)目標(biāo)、系統(tǒng)實(shí)施；

  4）能效改進(jìn)策略實(shí)施階段結(jié)果對(duì)比評(píng)估。

3.3.2 系統(tǒng)各功能定義

 

 

4 智慧電能管理系統(tǒng)的具體應(yīng)用

4.1 電能查詢

  可以遠(yuǎn)程查詢每個(gè)計(jì)量表的數(shù)據(jù)，根據(jù)需要自動(dòng)存儲(chǔ)表碼讀數(shù)，保存周期可以自由選擇，解決了人工抄表會(huì)產(chǎn)生的漏抄、錯(cuò)抄、抄表時(shí)間過長、抄表過程不安全的問題。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的智能化，自動(dòng)化，可根據(jù)需要選擇生成不同類型的月度能耗報(bào)表。

4.2 能耗分析

  分析企業(yè)的峰、谷、平用電量信息，為能耗監(jiān)管企業(yè)提供生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)決策依據(jù)，大限度降低用電成本；另外還可以通過監(jiān)控設(shè)備的功率因素，為無功功率的就地補(bǔ)償提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

4.2電流電壓異常報(bào)警功能

  通過在當(dāng)設(shè)備層配電柜安裝智能電表，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行電壓、電流數(shù)據(jù)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到異常電流、電壓時(shí)，可通過手機(jī)APP向電能管理者推送報(bào)警信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備或供電線路潛在的故障。

4.3 發(fā)電功率動(dòng)態(tài)調(diào)整功能

  對(duì)于一些燃料電池生產(chǎn)廠房，測(cè)試燃料電池的過程中有電能發(fā)出，目前主流的設(shè)計(jì)是自發(fā)自用。通過配置智慧能源管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電功率及用電功率，同步調(diào)節(jié)發(fā)電功率及

用電負(fù)荷之間的比例，使兩者處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，減少余電上網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊。

 

5 安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

5.1概述

  用戶端消耗著整個(gè)電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能化用電管理對(duì)用戶可靠、安全、節(jié)約用電有十分重要的意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系，推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設(shè)備用電管理解決方案，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動(dòng)。用戶端急需解決的研究內(nèi)容主要包括：先進(jìn)的表計(jì)，智能樓宇、智能電器、增值服務(wù)、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等課題。

  安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對(duì)用戶端用電情況進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各分項(xiàng)用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，節(jié)約電能，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

5.2應(yīng)用場所

  （1）辦公建筑（商務(wù)辦公、大型公共建筑等）；

  （2）商業(yè)建筑（商場、金融機(jī)構(gòu)建筑等）；

  （3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）；

  （4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑等）；

  （5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等）；