能源需求因行業(yè)和制造過程而異，ARC是位于美國馬薩諸塞州-戴德鎮(zhèn)的顧問咨詢公司，其市場調(diào)查表明，在受成本影響的行業(yè)，例如鋼鐵、造紙或化工行業(yè)將能源視為主要成本參數(shù)，而在受可靠性影響的行業(yè)，例如制藥和半導(dǎo)體行業(yè)，將能源視為質(zhì)量工藝參數(shù),，為了保持正常的產(chǎn)品生產(chǎn)，提供可靠的能源。 拋開行業(yè)因素，能源和需求的成本對企業(yè)最后收益都會產(chǎn)生明顯的影響。為了增強(qiáng)企業(yè)競爭力，控制成本、提高能源使用效率，企業(yè)正在改變它原有的做法。 對能源使用提前估算是企業(yè)控制成本的一個好方法。具有前瞻性的廠商正在通過收集和分析數(shù)據(jù)，綜合考慮與生產(chǎn)和管理相關(guān)的天氣等可變因素，從而監(jiān)控和管理能源的效率和使用。 能源優(yōu)化軟件、能源監(jiān)控設(shè)備、能源管理服務(wù)支持與控制系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)和可視化技術(shù)的結(jié)合使用，可使生產(chǎn)商提前管理負(fù)載要求、增強(qiáng)系統(tǒng)性能、降低成本。 能源問題解決方案 制造商都在努力獲知其操作在何時、何地消耗了能源以及具體消耗量。 Paul Stiller先生是羅克韋爾自動化動力與能源管理系統(tǒng)工程師團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者，他介紹到，有效的能源管理包括三個主要的步驟，監(jiān)視、分析和控制，“簡言之，監(jiān)視就是查看能源的供給、消耗和工廠使用的效率，分析就是決定如何提高性能并實(shí)施相應(yīng)的控制解決方案?！? Stiller 先生認(rèn)為羅克韋爾自動化在上述方面都有相應(yīng)的產(chǎn)品，可以提供廣泛的能源管理服務(wù)，“我們可以幫助制造商決定安裝哪些儀表和硬件、使用哪種軟件，最重要是知道什么樣的報表能夠傳遞重要的信息?！? 合理規(guī)劃監(jiān)視功能 監(jiān)視階段考慮的是電子和機(jī)械系統(tǒng)中的能源消耗。首先，制造商都在努力獲知能源使用和負(fù)載的信息，以便提高能源的使用率，確定能源談判價格。其他目標(biāo)包括識別和驗(yàn)證操作和主要的投資項(xiàng)目，減少能源消耗以及有效控制成本，確保能源管理項(xiàng)目的持續(xù)性 。依照Stiller先生的介紹，“能源計量”工作包括安裝儀表、收集數(shù)據(jù)，組織這些數(shù)據(jù)形成容易獲得的能源信息。數(shù)字化電能監(jiān)測設(shè)備是這個過程中的主要器件。 羅克韋爾自動化Powermonitor™ 1000 和 3000 電力監(jiān)視產(chǎn)品能夠收集和傳遞能耗和電力質(zhì)量方面的信息。這些設(shè)備用來測量設(shè)備電力分支系統(tǒng)中指定母線的負(fù)載電力參數(shù)。它們可以和能源管理軟件結(jié)合使用，例如RSEnergyMetrix®，可以使制造商參看、跟蹤能源的使用。 電力監(jiān)視器的一般功能包括生成負(fù)載檔案、分析電力質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)監(jiān)控。負(fù)載檔案可以繪制能耗圖表，電力質(zhì)量監(jiān)測能夠識別電力系統(tǒng)的異常情況 ，分布式系統(tǒng)監(jiān)控可以提供電能流動、系統(tǒng)組態(tài)和設(shè)備狀態(tài)的信息。 例如，在一個典型的負(fù)載檔案系統(tǒng)中，電力監(jiān)視可遍及整個工廠測量和傳輸需要的電力參數(shù)和能量數(shù)據(jù)——從設(shè)備的信息網(wǎng)絡(luò)到能源管理軟件。一個負(fù)載檔案系統(tǒng)可以快速產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將被分析、相互聯(lián)系，并精簡為有用的信息來預(yù)測、阻止和反映相關(guān)的電力問題。 電機(jī)、驅(qū)動器和傳感設(shè)備的電力質(zhì)量數(shù)據(jù)壞點(diǎn)分析可以優(yōu)化設(shè)備性能，還可用來識別功率因素和諧波濾波器的要求。 電力質(zhì)量監(jiān)視系統(tǒng)從分散的電力監(jiān)視器集中電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，此系統(tǒng)收集電壓偏移、瞬時功率消耗、相位翻轉(zhuǎn)和諧波的信息，然后以監(jiān)控界面、 趨勢圖、報表和報警的形式體現(xiàn)這些信息。 分布式系統(tǒng)監(jiān)視可使操作者和工程師集中掌握分布式系統(tǒng)中設(shè)備的電力情況，包括趨勢、報警和目標(biāo)的信息 。通過電力分布式系統(tǒng)的監(jiān)測，工程師可以識別設(shè)備可能發(fā)生的故障、從新組態(tài)電力系統(tǒng)構(gòu)成、降載、手動限制電能需求，以及增大發(fā)電機(jī)輸出功率。 中心鐵路是組成印度鐵路網(wǎng)的九個帶狀鐵路之一，它應(yīng)用了有效的電力和能源管理方案。通過在Talwadiya分站和Bhopal Division線路上安裝羅克韋爾自動化的 Powermonitor 3000監(jiān)視器，中心鐵路每年節(jié)省能源費(fèi)用近兩百萬美元。 中心鐵路要求電力監(jiān)視系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的測量當(dāng)前電能使用情況以及需要的最大用電量。自動化系統(tǒng)集成商 SOLPRO 公司與羅克韋爾自動化當(dāng)?shù)劁N售部門推薦了基于Powermonitor 3000的電力監(jiān)視解決方案并在一臺設(shè)備上進(jìn)行了安裝實(shí)驗(yàn)。 經(jīng)過三個月對測試系統(tǒng)的近距離觀察，鐵路官員又為Bhopal Division額外訂購了八臺Powermonitor 3000監(jiān)視器。結(jié)果，中心鐵路將功率因素提高了十幾個百分點(diǎn)，同時還避免了“突發(fā)電力需求”，滿足了政府規(guī)定的電能使用的上限，減少了企業(yè)超限而面臨的嚴(yán)重處罰。 準(zhǔn)確分析 第二步——分析，用來提高設(shè)備利用率，從而提高電能效率。監(jiān)視系統(tǒng)首先完成能源數(shù)據(jù)的采集并制成圖表，之后再對這些信息進(jìn)行分析就可使工廠更加有效的控制成本。 制造商可以查看應(yīng)用成本, 特別是使用時間、需求負(fù)荷及比率。此外， 他們可以測量和記錄能源使用情況，然后根據(jù)部門、加工過程和設(shè)備，分配能源并分析能源比率結(jié)構(gòu)。 Stiller先生介紹到，RSEnergyMetrix軟件可提供全面的分析功能?！八杀榧罢麄€網(wǎng)絡(luò)，從電力監(jiān)視器設(shè)備獲得信息”。該軟件為全部電力參數(shù)提供中心數(shù)據(jù)庫 ，可單獨(dú)訪問某臺設(shè)備或處在不同地點(diǎn)的所有設(shè)備。它可以分離數(shù)據(jù)、生成圖表和問題報告，幫助分析和處理問題。 能夠“看到”問題，經(jīng)常賦予來源于原始數(shù)據(jù)額外的意義，依據(jù)這些信息可做出正確的調(diào)整。更為重要是，在進(jìn)行安裝新設(shè)備系統(tǒng)等重要的投資之前，可以通過分析進(jìn)行方案驗(yàn)證 ，從而節(jié)省大筆的費(fèi)用。 在美國洛杉磯的Hyperion 污水處理廠，羅克韋爾自動化與該廠工程師合作，優(yōu)化了電能的使用。RSEnergyMetrix 在識別電力消耗趨勢，尋找節(jié)約能源成本辦法中都起到了關(guān)鍵的作用。 Hyperion污水處理廠現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集方法都已經(jīng)過時?，F(xiàn)場的每個儀表都需要人工讀取，只通過一個簡單的軟件管理圖表和報表 ，需要在現(xiàn)場116個子站使用兩臺便攜式儀表手動檢測每個點(diǎn)的電力質(zhì)量情況。 了解Hyperion污水處理廠的需求之后，羅克韋爾自動化推薦使用Allen-Bradley® Powermonitors、PLC、 SLC™-5/05s、RSView®、 RSEnergyMetrix 和RSPower™32，并構(gòu)建了一個全新的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括116 臺電力監(jiān)視器來測量電能消耗。 現(xiàn)在，從電力監(jiān)視器采集到的信息傳送給RSView 和 RSEnergyMetrix 服務(wù)器進(jìn)行控制和分析。 Hyperion污水處理廠使用RSEnergyMetrix 跟蹤現(xiàn)場能源的使用，同時參考?xì)v史趨勢數(shù)據(jù)，監(jiān)視工廠的節(jié)能情況。 使用來自監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信息，RSEnergyMetrix可以自動生成報表，跟蹤電力消耗的每個細(xì)節(jié)，例如需要的千瓦數(shù)，所選設(shè)備的最壞峰值需求。工程師也可以選擇儀表，跟蹤負(fù)荷、細(xì)化消耗的能源與使用時間。 已經(jīng)證明新的系統(tǒng)可快速節(jié)省能源成本。能源日志顯示系統(tǒng)中一臺澄清器消耗了其它澄清器兩倍的電能，工程師立即發(fā)現(xiàn)這臺異常澄清器的速度設(shè)置要高于其它澄清器。調(diào)整此速度后，每年為該廠節(jié)省33,000美元。 此外， Hyperion污水處理廠還利用此系統(tǒng)估計通過升級可以節(jié)省的能耗。例如，工程師發(fā)現(xiàn)他們只需要訂購先前計劃一半數(shù)量的 100 HP變頻器，縮小定單使公司節(jié)省了220,000美元。 實(shí)施控制 第三步——控制，主要處理能源需求和消耗問題。對數(shù)據(jù)分析后，工廠可以制定行動計劃，應(yīng)用各種控制系統(tǒng)選項(xiàng)建立自動化系統(tǒng)來節(jié)省能源。 選擇之一就是進(jìn)行需求管理。它使工廠可以自動規(guī)劃將來的能源需求以及控制消耗以保證峰值不會超限。 負(fù)載管理系統(tǒng)用來監(jiān)視已選設(shè)備的電能消耗，根據(jù)操作者選擇的順序開或關(guān)設(shè)備，最小化能源的峰值需求。使用者可以組態(tài)順序卸載和恢復(fù)某些負(fù)載，這種負(fù)載轉(zhuǎn)換可使能源的使用長時間保持在同一水平，這樣可以降低能源使用需求、避免超負(fù)荷。 另外一個選項(xiàng)是負(fù)載緊急脫網(wǎng)。在發(fā)電機(jī)或設(shè)備失效時，自動減少整個工廠的負(fù)載，保持工廠主要操作的正常進(jìn)行。這些系統(tǒng)持續(xù)觀察電力系統(tǒng)的組成，估計一旦發(fā)生能源丟失時，哪些設(shè)備可以脫網(wǎng)。 發(fā)生能源丟失時，系統(tǒng)快速斷開斷路器，保持整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。負(fù)載緊急脫網(wǎng)系統(tǒng)在發(fā)生電力緊缺時，可以根據(jù)需要啟用現(xiàn)場的發(fā)電機(jī)，同時自動關(guān)閉不重要的機(jī)械設(shè)備，保證重要設(shè)備的電力供應(yīng)，避免發(fā)電機(jī)或變壓器損壞帶來的損失。 最大化能源管理 最大化能源管理的關(guān)鍵在于將電力監(jiān)視和控制器件、通訊網(wǎng)絡(luò)和可視化技術(shù)集成在統(tǒng)一的系統(tǒng)內(nèi)。方案一定要基于開放式的標(biāo)準(zhǔn)，允許使用者在任何地方都可以傳遞能源信息，羅克韋爾自動化集成架構(gòu)就能夠做到！ 制造商還可以發(fā)揮原有設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的作用，使用以太網(wǎng)、 DeviceNet™ 和 ControlNet™ 這樣的開放式網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，快速傳輸數(shù)據(jù)并進(jìn)行集成。大部分設(shè)備都具備以太網(wǎng)通訊能力，這樣可以減少安裝成本。普通通訊接口對確保反應(yīng)速度、數(shù)據(jù)支持和整個系統(tǒng)性能都很重要。 可編程控制器對電力管理系統(tǒng)中從斷路器、開關(guān)和保護(hù)繼電器發(fā)出的離散輸入進(jìn)行處理，它可以和個人電腦一起使用，運(yùn)行人機(jī)界面和日志記錄軟件，自動采集數(shù)據(jù)并壓縮電力監(jiān)視數(shù)據(jù)。 這樣一個統(tǒng)一的系統(tǒng)可以使制造商有效控制能耗和成本 ，“依靠羅克韋爾自動化獲得其所需的、最有效的能源管理策略，實(shí)現(xiàn)最大的投資回報” ！ 欲獲取更多關(guān)于電力和能源管理的信息，請瀏覽：http://www.ab.com/PEMS。