棉紡織行業(yè)能效管理平臺是如何實現(xiàn)節(jié)約電費的

時間：2024-12-26作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：150

       棉紡織廠能耗成本大約占生產(chǎn)成本的15%左右，特別是在當前碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標實施階段，能源管理工作對于紡織廠來說顯得尤為重要。
企業(yè)能源管理系統(tǒng)
       企業(yè)能源管理系統(tǒng)是幫助工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)在擴大生產(chǎn)的同時，以合理計劃利用能源，降低單位產(chǎn)品的能源消耗，提高經(jīng)濟效益，降低CO2排放量為目的信息化管控系統(tǒng)。我國的能源管理工作從20世紀80年代中期開始，通過“能量平衡測試”“能源審計”，督促用能單位規(guī)范安裝計量儀表，推動高耗能落后設備的淘汰、主要設備的節(jié)能改造、用能系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化改造工作。如今一個全員參與、整體、常態(tài)化的節(jié)能管理工作越來越得到國家和企業(yè)的重視。

                                                                          圖1電力供應網(wǎng)絡
（2）能源統(tǒng)計及時準確。針對不同計量層級EMS采集數(shù)據(jù)頻率有著不同的設置，層級越低采集的周期越長，*長不**過1h，*短1min。根據(jù)不同層級以日報和月報形式提供能源數(shù)據(jù)報表，使得企業(yè)的數(shù)據(jù)較加客觀、及時。
2 企業(yè)能源管理系統(tǒng)在降低用能成本中的作用
       我公司電費電價執(zhí)行的是“*業(yè)電價”，即兩部制電價，兩部制電價電費包括基本電費、電度電費和功率因數(shù)調節(jié)電費，以1個月為結算周期。月總電費Z=基本電費J+電度電費D+功率因數(shù)調節(jié)電費T。
2.1 企業(yè)能源管理系統(tǒng)在降低電度電費中的作用
       電度電費計價：*業(yè)生產(chǎn)采用峰平谷階段電價計算，目前峰值單價P峰為0.7324元/（kW·h）；平值單價P平為0.4672元/（kW·h）；谷值單價P谷為0.202/（kW·h）。平均電度電費D=0.7342×Q峰+0.4672×Q平+0.2020×Q谷，Q峰、Q平、Q谷分別為峰值、平值和谷值用電量。要降低平均電度電費D，在總用電量不變的情況下，消峰填谷降低Q峰占比，提高Q平和Q谷是重要的途徑，掌握全廠24h負荷分布情況，合理生產(chǎn)調度調節(jié)［2］。
      棉紡織企業(yè)采用連續(xù)生產(chǎn)模式正常情況下峰平谷電均占生產(chǎn)總用電量1/3。平均電度電價Pˉ=（P峰+P平+P谷）/3=0.4678［元/（kW·h）］。我們利用EMS系統(tǒng)電力功率分布曲線不斷優(yōu)化生產(chǎn)調度、調整生產(chǎn)節(jié)拍，使峰平谷電量占比不斷優(yōu)化，當前達到了峰電32.74%、平電33.34%、谷電33.92%，平均電度電價Pˉ為0.4645元/（kW·h）。電價下降約0.0033元/（kW·h），月均用電1100萬kW·h，則月可節(jié)約電費3.63萬元，年節(jié)約電費43.56萬元。
2.2企業(yè)能源管理系統(tǒng)在降低基本電費中的作用
       基本電費是按照變壓器容量（kVA）計算或*大需量（kW）計算，我廠選擇*大需量計算。*大需量MD（kW）以有功電表連續(xù)15min穩(wěn)定的*大負荷為準，西安地區(qū)基本電價為3/kW，基本電費J=31×MD。在整個電費中基本電費占比也較高，約占10%。降低基本電費對于降低用電成本非常重要。
       利用企業(yè)能源管理系統(tǒng)系統(tǒng)對*大需量發(fā)生時段前后功率曲線進行對比分析，根據(jù)計量電表顯示某月*大需量達到了16012kW，通過企業(yè)能源管理系統(tǒng)調取了*大需量發(fā)生時的全天功率曲線圖，*大值為16313kW，發(fā)生時間在10：26。調查得知當天10：00左右開啟了冷凍機組YKR2k45DGG，冷凍機組額定功率1196kW，運行功率在600kW左右，對比當天（A天）和**天（B天）的功率曲線，10：00—16：00為電力負荷較高的時間段，冷凍機組啟動時全廠達到了峰值負荷。設以**天（B天）同時段未開啟冷凍機組時功率平均值作為基準來計算峰值負荷，功率曲線10：00—16：00的平均功率在15200kW左右。通過對EMS所提供的A天功率曲線數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)冷凍機組在啟動階段（1h）后負荷就逐漸降低了，10：00—11：00平均功率15900kW；11：00—16：00平均功率15600kW。大功率機組啟動對于月*大需量有著重要影響。通過進一步分析發(fā)現(xiàn)，A天負荷*小值為12844kW發(fā)生在7：00—9：00的7：28，此時段平均功率13600kW，平均值為14200kW。如果將大功率設備開啟時間調整到此時間段，月*大需量將降低300kW~400kW。綜合安排，我們對冷凍機組和空調風機等大功率設備檢修調試開臺時間作出調整，盡量安排在7：00—9：00。通過實際效果檢驗，*大需量下降400kW~500kW，月節(jié)約基本電費約1240，年節(jié)約14萬元。
2.3 企業(yè)能源管理系統(tǒng)在提高功率因數(shù)調節(jié)電費中的作用
       我公司供電電壓為110kV，根據(jù)相關規(guī)定功率因數(shù)標準值為0.85，根據(jù)實測有功電量和無功電量計算當月功率因數(shù)，再按照“功率因數(shù)調整電費表”所規(guī)定的百分數(shù)增減電費。表1為“功率因數(shù)調整電費表”。為了提高功率因數(shù)，經(jīng)濟用電，我們采取了以下措施。


表1功率因數(shù)調整電費表

       適度投用變壓器附帶的移相電容器，補償用電設備所需的無功功率，以提高其功率因數(shù)。但是投用變壓器移相電容器存在以下問題。一是，補償設備本身也有功率消耗，補償設備投用是需要能源的，投用的越多本身耗能也越多。二是，棉紡織廠由于設備密集，大量采用電力電子設備如整流器、變頻器、開關電源等，可飽和設備如變壓器、電動機等，電光源設備如日光燈等，這些設備均是諧波源，運行時將產(chǎn)生大量的諧波。而并聯(lián)到線路上進行無功補償?shù)碾娙萜鲗χC波會有放大作用，使得系統(tǒng)電壓及電流的畸變加嚴重。并且，諧波電流疊加在電容器的基波電流上，會造成溫度升高，減少電容器的使用壽命［3］。
       為此，通過EMS對全公司20臺投運變壓器進行實時監(jiān)測，動態(tài)了解各變壓器的功率因數(shù)變化情況。通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)5臺變壓器投用移相電容器后諧波嚴重，過高的諧波電流使變壓器的銅損耗增加，引起局部過熱、振動、噪聲增大、繞組附加發(fā)熱。并且諧波污染經(jīng)常導致相關區(qū)域的機臺通訊故障，嚴重時甚至造成服務器端口燒毀?；贓MS提供的數(shù)據(jù)，我們在這5臺變壓器上加裝了變壓器智能節(jié)能裝備。智能節(jié)電保護裝備融入了電磁平衡技術，使三相輸出電壓、電流趨于平衡穩(wěn)定，采用控制技術智能調整變壓器輸出的過剩和畸變電壓，降低設備啟動電流，削減回路中高次諧波，降低浪涌電流和閃變電壓，提高了變壓器功率因數(shù)，提升電能利用效率［4］?；诖隧椉夹g，2020年節(jié)電約120萬kW·h。表2為加裝變壓器智能節(jié)能裝備后EMS采集的功率因數(shù)。杜絕變壓器空載運行。通過EMS建立全公司各機臺品種能耗監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)低效率機臺并進行整改，從而降低機臺空載和低載運行時間。

表2加裝變壓器智能節(jié)能裝備后各變壓器功率因數(shù)統(tǒng)計表

       通過實施以上技術措施，全公司功率因數(shù)達到了0.92~0.93，相應的電費下降了0.80%~0.95%，按我公司年電費約6400萬元計算，年節(jié)約電費約51.2萬元。
3 AcrelEMS-SEMI電子廠房能效管理平臺
3.1平臺概述
       AcrelEMS-SEMI電子廠房能效管理平臺集變電站綜合自動化、電力監(jiān)控、電能質量分析及治理、電氣、能耗分析、照明控制、設備運維于一體，為建立、、的工廠能源管理體系提供數(shù)據(jù)支持。同時引入技術，配合廠務系統(tǒng)優(yōu)化，簡化全廠管理，并利用實時數(shù)據(jù)，優(yōu)化能效并預防風險，**關鍵制造設備的穩(wěn)定運行和良品率，降低綜合成本，*終達到運營和制造的目的。
3.2.平臺組成
       安科瑞AcrelEMS-SEMI電子廠房管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺，它集成了電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所綜合自動化、電能質量監(jiān)測與治理、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源系統(tǒng)、*門監(jiān)控系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)、能耗監(jiān)測系統(tǒng)、新能源充電樁、預付費系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對電子廠房的用電和用電進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調度，同時滿足廠房用電、、穩(wěn)定、有序的要求。
4平臺拓撲圖


5平臺子系統(tǒng)
5.1電力監(jiān)控
       電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。


5.2電能質量監(jiān)測與治理
        監(jiān)測各進線回路電能質量，包括電壓暫降、諧波畸變、閃變等數(shù)據(jù)波形記錄，進而判斷配電系統(tǒng)擾動方向。
       配置有源濾波裝置和無功補償裝置對0.4kV側電能質量進行補償和治理，并監(jiān)測有源濾波裝置和無功補償裝置運行情況，確保電能質量符合生產(chǎn)要求。


5.3變電站綜合自動化
       變電站綜合自動化系統(tǒng)主要針對110kV、10kV變電所和10kV柴油發(fā)電機部分，在變電站設置Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)子站，實現(xiàn)本地遙測、遙信、遙控、報警、報表等功能，并把數(shù)據(jù)上傳至AcrelEMS-SEMI能效管理平臺，實現(xiàn)集中監(jiān)測和報警。


5.4電氣
       AcrelEMS電子廠房能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、*門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。


5.5智能照明控制
        單控、區(qū)域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式。


5.6能耗分析
        AcrelEMS電子廠房能效管理系統(tǒng)為工廠搭建計量體系，顯示能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助企業(yè)分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區(qū)域。從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對工廠用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、實績分析，折標對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。


5.7充電樁管理
       電動汽車和電瓶車充電樁管理，包括收費管理、資產(chǎn)管理。


5.8職工公寓管理
       對廠區(qū)內職工宿舍進行負載管理，包括惡性負載識別管理、負載閾值管理，避免因為惡性負載引起火災。對員工宿舍進行水電收費管理，支持微信、支付寶等繳費方式，采集職工宿舍能耗數(shù)據(jù)。


6相關平臺部署硬件選型清單

7結語
       我公司充分發(fā)揮EMS功能和作用，通過合理調整峰谷平時段用電量，減少基本電費，提高用電功率因數(shù)，年節(jié)約用電費用約109萬元，**了較好的經(jīng)濟效益。EMS在能源管理中可以發(fā)現(xiàn)問題，提供的數(shù)據(jù)或數(shù)值曲線對于棉紡織廠針對性地采取節(jié)能措施、降低能耗費用有著積的作用。采用EMS后通過能源計劃、能源監(jiān)控、能源統(tǒng)計和能源消費分析，采取能耗設備管理、能源計量設備管理等多種手段，使企業(yè)管理者能夠準確掌握企業(yè)能源成本比重和發(fā)展趨勢，將企業(yè)能源消耗計劃任務量化，并分解到各個生產(chǎn)部門，使節(jié)能工作責任明確，促進了企業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。





安科瑞電氣股份有限公司專注于10KV饋線保護裝置,電流互感器,溫濕度控制器,有源電力濾波器,混合動態(tài)濾波補償裝置,有源濾波器廠家,低壓饋線保護器等

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