摘要：根據(jù)生物制品類企業(yè)的電力能源使用特點，制定了符合公司實際情況的能源管理系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)的架構(gòu)及其在企業(yè)的應(yīng)用情況，提升了公司能源數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控能力，優(yōu)化了公司能源分配，降低了公司電力能源消耗，有針對性地解決了公司生產(chǎn)活動中的能源損耗問題。

　　關(guān)鍵詞：能源管理；數(shù)據(jù)分析；電能計量；節(jié)能減排

　　0 引言

　　能源是推動人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)資料。生物類企業(yè)對能源進(jìn)行科學(xué)測量和監(jiān)控對于其生產(chǎn)的制品質(zhì)量起關(guān)鍵性作用。生物制藥企業(yè)在生產(chǎn)制品時要求設(shè)備不間斷工作，而持續(xù)不斷地提供能源是實現(xiàn)該條件的基本要求。企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營特點，加強(qiáng)能源監(jiān)管，制定合理的能源管理體系，既可以提升生產(chǎn)效率，又可以降低生產(chǎn)成本，使企業(yè)在市場上

　　具備更強(qiáng)的競爭力。

　　1 企業(yè)電力能源消耗簡介

　　生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)是一個技術(shù)含量高、投資高、收入高、風(fēng)險高的高科技產(chǎn)業(yè)。其高科技不僅體現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格要求上，還體現(xiàn)在對生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)環(huán)境的高要求上。較

　　長的研發(fā)周期，高昂的前期成本使其投入大量資金建造符合GMP要求和生物產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的清潔工廠和其他公共能源系統(tǒng)設(shè)施。

　　根據(jù)我公司年度主要能源消耗統(tǒng)計，總能耗約為兩萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。根據(jù)調(diào)查、分析，能源系統(tǒng)全年帶負(fù)荷運行，能源消耗量隨季節(jié)、時間出現(xiàn)周期性變化，夏季、冬季電能消耗大，春季、秋季電能消耗量較小；白天能源消耗大，夜晚能源消耗較小，能源運行存在不平衡的特點。

　　2 電力能源管理系統(tǒng)架構(gòu)

　　能源管理系統(tǒng)是以能源計量、數(shù)據(jù)傳輸及分析為一體的實時性管理系統(tǒng)。它依托有線網(wǎng)絡(luò)通信，實現(xiàn)企業(yè)動力系統(tǒng)實時監(jiān)控、能耗綜合統(tǒng)計分析、成本分?jǐn)?、對高耗能?fù)載設(shè)備進(jìn)

　　行特性分析，實現(xiàn)能源的優(yōu)化分配，更好地實現(xiàn)節(jié)能減排。

　　企業(yè)能源管理系統(tǒng)由在線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、能源數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、能源運行監(jiān)管系統(tǒng)、能效分析管理系統(tǒng)等構(gòu)成。

　　2.1 電力能源管理系統(tǒng)功能

　　能源管理系統(tǒng)主要由能源監(jiān)管、監(jiān)控和能源信息平臺組成。其中能源管理平臺由服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、智能數(shù)據(jù)采集器和前置機(jī)等設(shè)備組成。能源監(jiān)測系統(tǒng)是對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、統(tǒng)

　　計、分析的處理平臺。能源信息平臺是指由末端能耗儀表組成的采集層網(wǎng)絡(luò)平臺。

　　2.2 電力能源采集方式

　　隨著我公司一、二、三級能源計量設(shè)備的逐步完善，對能 源數(shù)據(jù)的實效性和準(zhǔn)確性有了更高的要求，人工抄表方式已不能滿足上述要求。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時化、準(zhǔn)確化管理，就要采用技術(shù)好、精度高、可靠性好的智能采集設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工作業(yè)。

　　我公司供電性質(zhì)為負(fù)荷企業(yè)，中心配電室為雙回路供電。車間采用電子式電能計量表對電能進(jìn)行計量，能夠提供高精度的三相電壓、電流和功率等基本測量數(shù)據(jù)，具有復(fù)費率

　　計算、需量計算、諧波計算等多種功能；采用便于功能擴(kuò)展的模塊化設(shè)計和易于讀取數(shù)據(jù)的大屏幕顯示。車間根據(jù)裝配電能表的數(shù)量，通過選擇16端口、8端口、4端口智能數(shù)據(jù)采集器來滿足需求。采集器作為計量設(shè)備與控制主機(jī)之間的橋梁，其規(guī)約轉(zhuǎn)換功能能夠代替前置機(jī)選擇不同的采集規(guī)約，實時采集各種智能設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)信息的匯總及處理。

　　2.3 網(wǎng)絡(luò)通信功能

　　能源監(jiān)控系統(tǒng)采用總線、RS485通信線、以太網(wǎng)線、光纖等多種通信方式。該系統(tǒng)可兼容其他通信設(shè)備，通過監(jiān)控大屏實時顯示能源系統(tǒng)的運行狀態(tài)和在線運行參數(shù)。根據(jù)與項目相關(guān)的能源監(jiān)控需求，每個能源子系統(tǒng)圖可以根據(jù)需求或?qū)嶋H運行條件進(jìn)行修改和配置，系統(tǒng)將根據(jù)修改后的條件實時反映運行參數(shù)。

　　3 電力能源管理系統(tǒng)應(yīng)用

　　電力能源管理系統(tǒng)向公司局域網(wǎng)發(fā)布能源數(shù)據(jù)，具體指標(biāo)包括實時監(jiān)控、統(tǒng)計報告、分析比較、事故報警、目標(biāo)管理、節(jié)能評估等。管理者和技術(shù)人員可以在相應(yīng)權(quán)限下讀取相關(guān)

　　數(shù)據(jù)。該平臺可以充分體現(xiàn)各種功能，界面清晰明了，易于理解，通俗易懂。

　　3.1 能源管理系統(tǒng)功能組成結(jié)構(gòu)

　　能源管理系統(tǒng)功能組成結(jié)構(gòu)如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 能效分析管理子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 能源運行監(jiān)管子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3 能源數(shù)據(jù)采集及傳輸子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　3.2 能源管理系統(tǒng)功能

　　3.2.1 電能數(shù)據(jù)采集

　?。?）能耗數(shù)據(jù)采集方式有智能設(shè)備采集和人工抄表兩種方式。采集器可獨立保存15～30天的歷史數(shù)據(jù)，防止網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)后的數(shù)據(jù)補錄。

　　（2）自動采集的智能儀表數(shù)據(jù)支持RS485、M-BUS或以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)接口和標(biāo)準(zhǔn)MODBUS、DLT-645、CJT-188等通信協(xié)議，針對采用非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約的儀表支持通信接口程序的開發(fā)，確保數(shù)據(jù)的正常采集。

　　（3）數(shù)據(jù)自動采集間隔不超過1 min，數(shù)據(jù)存儲間隔可根據(jù)實際需求進(jìn)行靈活設(shè)置，存儲間隔支持5 min。

　?。?）主要采集參數(shù)包括三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電度等。

　　3.2.2 電能數(shù)據(jù)報表

　?。?）系統(tǒng)提供分類、分項、分區(qū)域等固定格式的能耗統(tǒng)計日、周、月、季、年報表。

　?。?）系統(tǒng)支持創(chuàng)建新的符合管理人員實際管理需求的能耗統(tǒng)計報表。

　　（3）所有報表支持手動生成和定期自動生成及郵件分發(fā)。

　　（4）所有系統(tǒng)報表均可支持辦公自動化軟件（Excel）。

　　3.2.3 設(shè)備信息管理

　?。?）計量儀表信息管理?？伸`活定義各采集點計量器具的用能屬性、歸屬關(guān)系，系統(tǒng)按照儀表屬性自動完成對應(yīng)能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計；計量儀表在線狀態(tài)可視化監(jiān)視，并實現(xiàn)儀表故障報警；進(jìn)行儀表數(shù)據(jù)的完整性統(tǒng)計，當(dāng)存在數(shù)據(jù)缺失時，能進(jìn)行數(shù)據(jù)評估，并提醒運行人員進(jìn)行檢查和維護(hù)；支持儀表內(nèi)部參數(shù)的遠(yuǎn)程查詢與設(shè)置，參數(shù)包括儀表地址、通信速率、接線模式、CT變比、PT變比等。

　?。?）用能設(shè)備信息管理。系統(tǒng)可以按照設(shè)備用能屬性，實現(xiàn)設(shè)備的分類管理；可以監(jiān)控用能設(shè)備的運行狀態(tài)及關(guān)鍵參數(shù)，建立設(shè)備資產(chǎn)管理和維護(hù)管理文件；對設(shè)備的歷史維護(hù)記錄和維護(hù)計劃進(jìn)行在線管理，使得生產(chǎn)過程安全、穩(wěn)定。

　　3.2.4 系統(tǒng)安全管理

　?。?）用戶管理。系統(tǒng)可以根據(jù)需要創(chuàng)建、刪除用戶，允許管理員負(fù)責(zé)管理組內(nèi)用戶。

　?。?）權(quán)限管理。系統(tǒng)登陸需通過用戶密碼和權(quán)限驗證，并對所有操作事件進(jìn)行記錄。支持分級授權(quán)機(jī)制，不同管理權(quán)限人員可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定進(jìn)行分級訪問。

　?。?）日志管理。系統(tǒng)記錄/查詢用戶的各項操作、報警信息等，記錄/查詢自身運行過程中的錯誤、診斷日志信息。

　　3.3 能源消耗分析與管理

　　根據(jù)生物制藥企業(yè)藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范，對企業(yè)生產(chǎn)所需能源進(jìn)行能源管理。依據(jù)能源平臺分析得出的數(shù)據(jù)對企業(yè)生產(chǎn)過程中的能源進(jìn)行成本分?jǐn)?，各生產(chǎn)車間改進(jìn)生產(chǎn)工藝和高耗能設(shè)備設(shè)施的更新?lián)Q代，實現(xiàn)各部門和生產(chǎn)車間能源消耗的管理，科學(xué)準(zhǔn)確地定義和分析各部門團(tuán)隊的能源消耗成本，方便財務(wù)數(shù)據(jù)核算，將能源成本分?jǐn)偟礁鞑块T，分析各部門的能源消耗情況，分析能源消耗成本影響，維護(hù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等。

　　4 安科瑞工業(yè)能耗管理平臺介紹

　　4.1  平臺架構(gòu)介紹

　　安科瑞能源管控系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有良好的可靠性與實時性，主要由現(xiàn)場設(shè)備層（能源計量終端）、通訊管理層（通訊管理終端）和主站層（能源監(jiān)控平臺）三個部分組成。

　　以上三個部分分別貫穿整個系統(tǒng)的全部結(jié)構(gòu)。能源管理系統(tǒng)總體設(shè)計結(jié)構(gòu)按照能源管理的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足以上三部分的同時，增加了部分分析、監(jiān)控、決策和發(fā)布平臺。

圖4 工業(yè)能耗管理平臺架構(gòu)組成

　　4.2 平臺功能介紹

圖5 工業(yè)能耗管理功能示意圖

　　4.2.1可視化展示

　　展示企業(yè)各類能耗總量、折標(biāo)值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區(qū)域能源消耗對比,以及當(dāng)前天氣情況、污染情況，并三維展示企業(yè)重要工藝或工段的能源消耗動態(tài)。

　　4.2.2實時監(jiān)控

　　對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進(jìn)行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能更快速的掌握點位的報警。

　　4.2.3用能統(tǒng)計

　　從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、生產(chǎn)工藝/工段時間、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、折標(biāo)對比，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)整能源 分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

　　4.2.4單耗統(tǒng)計

　　與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品單耗中生成產(chǎn)品單耗趨勢圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析。以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

　　4.2.5績效分析

　　對各類能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、產(chǎn)線、工段等進(jìn)行日、周、月、年、時段，結(jié)合能源計劃或定額制定的績效指標(biāo)進(jìn)行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力。

　　4.2.6能耗預(yù)測

　　通過對企業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備等的能耗使用情況進(jìn)行分析，建立能耗計算模型，根據(jù)人工智能算法對數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行修正，對未來企業(yè)能耗趨勢進(jìn)行預(yù)測分析，為節(jié)能提供決策依據(jù)。

　　4.2.7運行監(jiān)測

　　系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設(shè)備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視。可直接從動態(tài)監(jiān)測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數(shù)據(jù)，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關(guān)能源用量。

　　4.2.8分析報告

　　以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設(shè)備運行情況、運維情況等進(jìn)行統(tǒng)計分析，讓用戶了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，方便用戶發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，從而找出改變點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。

　　4.2.9移動端支持

　　APP支持Android、IOS操作系統(tǒng)，方便用戶按能源分類、區(qū)域、車間、工序、班組、設(shè)備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標(biāo)、用能預(yù)測、運行監(jiān)視、異常報警等。

　　4.3工業(yè)能耗平臺設(shè)備選型

表1 工業(yè)能耗管理設(shè)備選型表

　　5 結(jié)束語

　　使用、開發(fā)公司能源管理系統(tǒng)，可彌補生物制藥企業(yè)在能源管理方面的短板，應(yīng)用數(shù)字化的能源信息，方便管理者直觀讀取企業(yè)能源消耗情況。相較于以往人工抄表的方式，自動

　　化、實時化、智能化的能源管理系統(tǒng)很大地提高了工作效率，也為后期準(zhǔn)確化能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析及記錄提供條件。

　　5.1 系統(tǒng)運行連續(xù)、可靠、安全

　　能源管理系統(tǒng)根據(jù)生物制藥企業(yè)的能源使用特點，對系統(tǒng)功能做出相應(yīng)改進(jìn)。系統(tǒng)可連續(xù)可靠地對公司能耗指標(biāo)進(jìn)行評估、匹配，加強(qiáng)對關(guān)鍵能耗數(shù)據(jù)及能耗設(shè)備的監(jiān)控。

　　5.2 系統(tǒng)操作使用簡便

　　從能源管理人員的分析和總結(jié)到相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的審核和批準(zhǔn)，從部門能源管理到企業(yè)能源總結(jié)和報告，整個工作流程清晰易懂，符合整體能源管理要求和企業(yè)能源管理標(biāo)準(zhǔn)。

　　5.3 系統(tǒng)監(jiān)管簡潔

　　該系統(tǒng)根據(jù)EMS模式進(jìn)行能源數(shù)據(jù)管理，使得系統(tǒng)運行簡潔，對分散能源數(shù)據(jù)進(jìn)行集中化管理控制。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果提出相對應(yīng)的解決方法，實現(xiàn)企業(yè)制定的能源節(jié)約目標(biāo)。

　　5.4 實現(xiàn)精細(xì)化管理

　　通過能源管理系統(tǒng)的自動化數(shù)據(jù)信息采集，很大地提升了數(shù)據(jù)的實時性和準(zhǔn)確性，實現(xiàn)能源精細(xì)化管理。