1. 能源管理正在成為工業(yè)界關(guān)注的焦點
資源從來都是稀缺的，在過去的數(shù)十年里，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展尤其在中國，對于能源的消耗卻是飛速的，而如何降低能耗，對于國際是能源戰(zhàn)略問題，對企業(yè)本身，則切實關(guān)系到企業(yè)的運營成本、企業(yè)利潤的關(guān)鍵問題。
1.1PDCA架構(gòu)
ISO50001能源管理系統(tǒng)架構(gòu)，其標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計兼容ISO9001、ISO14001等標(biāo)準(zhǔn)。PDCA,，即Plan-Do-Check-Action的戴明循環(huán)，這包括了兩個大的PDCA循環(huán)過程，一個是對管理層，一個是技術(shù)面。
就技術(shù)面而言，其PDCA循環(huán)由以下幾個發(fā)面構(gòu)成：
PDCA是一個典型的管理方法，且廣泛應(yīng)用于工業(yè)工程領(lǐng)域，就最基本的自動控制原理而言，PDCA也是一個經(jīng)典閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)，即設(shè)定目標(biāo)、執(zhí)行、反饋、調(diào)節(jié)，自動化技術(shù)的思路與能源管理是完全一致的，也會有不同的自動化系統(tǒng)為能源管理制定方案，但是，在過去的很長一段時間里，我們在能源管理方面仍然存著一些問題。
1.2能源管理需求對自動化行業(yè)的挑戰(zhàn)
(1)無適合的系統(tǒng)可用
盡管有眾多的PLC、DCS、SCADA產(chǎn)品，但是，事實上，并沒有真正專業(yè)聚焦于能源管理本身的自動化系統(tǒng)，DCS本身聚焦于控制而其若僅僅為了監(jiān)控則顯得大材小用。成本也會為能源管理的實現(xiàn)帶來障礙，而利用PLC則顯然無法實現(xiàn)能源管理，因為這是對于信息化的更多需求而非對邏輯控制的需求。
(2)符合法規(guī)
能源管理所需的遵循ISO50001的方法與流程、標(biāo)準(zhǔn)等，在目前眾多系統(tǒng)里尚未有集成。
(3)出現(xiàn)偏差時快速行動
就目前而言，SCADA、DCS等若應(yīng)用于能源管理，則對實時性、開放性的結(jié)構(gòu)等提出了要求。
(4)成本問題
顯然，PLC,DCS,SCADA本身對于控制很擅長，但是，卻無法對目前的能源管理架構(gòu)適應(yīng)，也因為浪費了巨大的功能和性能，導(dǎo)致相對而言成本極高。
2. 能源管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
貝加萊APROL EnMon是基于ISO50001對于能源管理的需求而實現(xiàn)，并且，它具有非常大的靈活性，以簡單的方式實現(xiàn)對不同工廠、過程的能源管理系統(tǒng)構(gòu)建。
2.1能源管理的基礎(chǔ)在于充分監(jiān)控
哪些能源可以被納入到EMS中呢?水、蒸汽、電能、壓縮空氣、高爐煤氣等等，這些數(shù)據(jù)以何種方式來組織呢?或者哪些是要采集和計算的呢?
(1)能源管理的目標(biāo)設(shè)定
■ 在對能源進(jìn)行監(jiān)控管理的基礎(chǔ)上，能源支出明顯減少;
■ 能源信息化促使能源成本跟產(chǎn)品成本緊密聯(lián)系;
■ 推動能源用戶的能源成本問責(zé)制(基于消耗量的成本核算);
■ 識別能源成本低廉的工程，同時找到能源節(jié)約的本質(zhì);
■ 通過監(jiān)視能源質(zhì)量減少系統(tǒng)設(shè)備停機時間;
■ 通過對能源的計劃和預(yù)期的把握，避免非計劃停機;
■ 使用能源消耗監(jiān)控數(shù)據(jù)，決策電力配額申請;
■ 為能耗設(shè)備、過程、部門、工廠或者企業(yè)提供能源消耗的報表和趨勢圖;
■ 用最少的透支換取能源信息及對能源使用的分析結(jié)果。
(2)數(shù)據(jù)對象
采集數(shù)據(jù)按照以下幾種情況被系統(tǒng)分類：
能源供給狀態(tài)數(shù)據(jù)主要是滿足實時監(jiān)測的需要，一般采集頻率較高，無需長時間保存歷史數(shù)據(jù)。例如蒸汽實時溫度、壓力等數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)主要完成企業(yè)對能源質(zhì)量實時監(jiān)測，及時調(diào)整能源供給質(zhì)量。一般情況下無需實時保存每一個數(shù)據(jù)。
能源供給整點數(shù)據(jù)是為滿足管理、計量用的資料，主要記錄整點時能源供給的狀態(tài)值或累加值。具有采集頻率低，時間精度要求高的特點，一般形成報表，作為績效考核、管理、結(jié)算的依據(jù)，數(shù)據(jù)需要存檔成歷史數(shù)據(jù)。
能源供給累加數(shù)據(jù)是一段時間內(nèi)能源供給值得累加，主要是為決策、核算提供資料依據(jù)，是企業(yè)管理層進(jìn)行領(lǐng)導(dǎo)決策、企業(yè)財務(wù)核算所關(guān)心的重要數(shù)據(jù)資料，應(yīng)存檔成歷史數(shù)據(jù)。
能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集為上層能耗分析和能耗控制提供了基礎(chǔ)保證。應(yīng)該堅持一個原則：對于能源的管理只有在充分監(jiān)控的基礎(chǔ)上才可能完成。
(3 )數(shù)據(jù)采集的方式
對于數(shù)據(jù)的采集而言，必須考慮到最為開放的架構(gòu)設(shè)計，EnMon為能源相關(guān)數(shù)據(jù)的采集提供了多種方式：
■ 智能的電表采用M-Bus的輸入;
■ 在線的電力計量：通過電流/電壓互感器模塊、模擬量等采集能源相關(guān)數(shù)據(jù);
■ 通過總線的智能傳感器：Profibus DP、Ethernet/IP、Modbus-TCP等方式均可被采集至EnMon;
■ 手動的數(shù)據(jù)輸入：對于那些無法通過自動采集方式的數(shù)據(jù)，也可以手動導(dǎo)入;
對于那些流量、水、蒸汽等的計算滿足國際標(biāo)準(zhǔn);
■ 流量測量滿足ISO 5167-2(噴嘴和文丘里噴嘴)，ISO 5167-3(文丘里管)標(biāo)準(zhǔn)，高精度通過使用牛頓法計算質(zhì)量流量率并考慮流速和雷諾數(shù)實現(xiàn);
■ 水和蒸汽的能源和流量計算負(fù)荷IAPWS-IF97標(biāo)準(zhǔn)-這樣就不不需要使用昂貴的專用能源計算機，除非絕對需要校對證明。
2.2能源的管理方法簡析
(1)通過負(fù)載管理調(diào)整能耗峰值控制負(fù)載
通過報表分析，可以避免產(chǎn)生峰值負(fù)載，防止因突然過載而導(dǎo)致的計劃外供應(yīng)中斷，從而為降低能源成本提供最佳支持，創(chuàng)建峰值負(fù)載的“最壞情況“分析有助于確定能源供應(yīng)商在合同中保證的能源供應(yīng)與系統(tǒng)在最壞情況下的需求之間的關(guān)系，可以通過安排或轉(zhuǎn)移負(fù)載來改善能源的分配，通過設(shè)定的甩負(fù)荷方案來斷開負(fù)載避免產(chǎn)生峰值負(fù)載。
(2)電能測量與監(jiān)控確保電網(wǎng)可用性
■ 監(jiān)控電源頻率(可實現(xiàn)0.01Hz電源頻率精度-防止單機運行的電氣組件發(fā)生意外掉電);
■ 檢測不平衡;
■ 檢測消耗避免無功負(fù)載。
3. EnMon能源管理系統(tǒng)設(shè)計思想
3.1簡單的實現(xiàn)——開箱即用
自動化技術(shù)的未來發(fā)展，必然是要考慮到采購、實施、運營的成本問題，若是初始成本、實施成本高的話，這個投入簡便初始投入小，也會因為日常的運營、維護(hù)、升級的成本巨大而導(dǎo)致不經(jīng)濟(jì)，不同于機器的運動控制、機器人或者多回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能源更多的意義是管理，所以必須簡單不能復(fù)雜。
APROL EnMon的設(shè)計在簡單這個思想上是非常值得肯定的，因為，過往的自動化系統(tǒng)往往會設(shè)計復(fù)雜，而又欠缺靈活，事實上，這完全得益于今天的開放技術(shù)如C,C++等在軟件的模塊化與類操作方面所帶來的好處，并且，基于開放架構(gòu)的應(yīng)用可以集成眾多已有的、經(jīng)過驗證的軟件代碼來實現(xiàn)新的系統(tǒng)開發(fā)，這樣成本低而又易于使用。
3.2項目的實施簡單易用
對于EnMon的實施，其步驟僅為三步：
第一步：硬件配置
記錄能源數(shù)據(jù)的控制器是APROL EnMon的標(biāo)準(zhǔn)組件，硬件拓?fù)淇梢酝ㄟ^Automation Studio配置一個工程。
第二步：產(chǎn)生表格
在電子表格程序(如：Microsoft Excel)中定義測量點和相關(guān)的參數(shù)，同事分配所需的模板給傳感器，這些數(shù)據(jù)今后將用于自動生成記錄處理和歸檔能源數(shù)據(jù)的應(yīng)用程式。
第三步：配置驗證與下載
自動驗證程序的錯誤，更正后即可下載到APROL EnMon的控制器和運行/操作員計算機上。
簡單的幾步即可實現(xiàn)能源管理系統(tǒng)的實施，對于工廠而言，這將意味著它不同于傳統(tǒng)的DCS、SCADA那樣需要非常專業(yè)的具有資質(zhì)的項目工程師、非常長的實施和調(diào)試時間，對于小型工廠也可以自己在系統(tǒng)的指導(dǎo)書下實現(xiàn)能源管理系統(tǒng)。
3.3操作人員也必須簡單
EnMon使用的是電子儀表盤的設(shè)計方式，如圖所示，它以最為直觀的類似汽車儀表盤的設(shè)計方式體現(xiàn)能耗的狀態(tài)與變化。
EnMon顯示界面
3.4時間費率的設(shè)定簡單
APROL支持對不同費率的輸入，既可基于一天中的時間(時間費率)也可以按照15分鐘為一個塊在一天24小時中分配，還可以基于季節(jié)或者假日的方式進(jìn)行配置。
4. 能源管理運營過程
為了實現(xiàn)企業(yè)級能源管理，必須為整個能源管理制定相關(guān)的測量于采集、發(fā)布形式與接口、分類、分析與趨勢顯示，以便為能源管理團(tuán)隊提供數(shù)據(jù)決策支持。
4.1選擇能源測量點
EnMon允許在系統(tǒng)里選擇任何可用的能源測量點，分為區(qū)域、子區(qū)域及耗能單元，然后反映到主配電盤/子配電盤/耗能單元層級，為了便于評估，已記錄的能源數(shù)據(jù)也根據(jù)能源類型(介質(zhì))，成本單元和批次ID進(jìn)行了分組處理。
4.2計量所需的層次結(jié)構(gòu)
必須確保能源不會被重復(fù)計算，可以通過分層、分區(qū)方案來實現(xiàn)。
4.3視圖形式
■ 表格-首選是按表格形式，它能防止任何信息的丟失;
■ 條狀圖
■ 餅狀圖
4.4趨勢顯示
■ 趨勢圖視圖-平均值
■ 趨勢分析報告-時間序列趨勢
■ 線性圖-能耗單元狀態(tài)
4.5報表類
EnMon為能源管理提供按照不同方式所定制的報表
■ 計費報表;
■ 消耗報表;
■ 批次報表;
■ 成本單元報表;
■費用報表;
4.6分析能力
分析報表提供了對能源數(shù)據(jù)的初步處理，以便為更高的管理決策提供分析基礎(chǔ)。
■ EnPI(能源性能指示器)分析;
■ 負(fù)載管理分析;
■ 耗能單元狀態(tài)分析;
■ 能源供應(yīng)商分析;
■ 趨勢分析(趨勢服務(wù)器);
■ 無計量消耗;
■ 價格分析。
4.7其它
■ 報警和趨勢系統(tǒng);
■ 商業(yè)智能系統(tǒng);
■ 企業(yè)資源計劃;
APROL EnMon的設(shè)計體現(xiàn)了開放與靈活的特點，它可以為不同的工廠實現(xiàn)能源管理的系統(tǒng)快速構(gòu)建，以及基于此的能源管理架構(gòu)。
（轉(zhuǎn)載）
