制藥行業(yè)流水線(xiàn)廠(chǎng)房能耗能源管理系統

摘要：根據企業(yè)的電力能源使用特點(diǎn)，制定了符合公司實(shí)際情況的能源管理系統，介紹了該系統的架構及其在企業(yè)的應用情況，提升了公司能源數據的實(shí)時(shí)監控能力，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(dòng)中的能源損耗問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：能源管理；數據分析；電能計量；節能減排安科瑞安躍強

0引言

能源是推動(dòng)人類(lèi)經(jīng)濟發(fā)展的重要物質(zhì)資料。生物類(lèi)企業(yè)對能源進(jìn)行科學(xué)合理的測量和監控對于其生產(chǎn)的制品質(zhì)?#31185;?#38364;(guān)鍵性作用。生物制藥企業(yè)在生產(chǎn)制品時(shí)要求設備不間斷工作，而持續不斷地提供能源是實(shí)現該條件的基本要求。企業(yè)根據生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)，加強能源監管，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(chǎng)上具備更強的競爭力。

1企業(yè)電力能源消耗

生物醫藥產(chǎn)業(yè)是一個(gè)技術(shù)含量高、投資高、收入高、風(fēng)險高的高科技產(chǎn)業(yè)。其高科技不僅體現在產(chǎn)品質(zhì)量的高標準和嚴格要求上，還體現在對生產(chǎn)設備和生產(chǎn)環(huán)境的高要求上。較長(cháng)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)品標準的清潔工廠(chǎng)和其他公共能源系統設施。

根據我公司年度主要能源消耗統計，總能耗約為兩萬(wàn)噸標準煤。根據調查、分析，能源系統全年帶負荷運行，能源消耗量隨季節、時(shí)間出現周期性變化，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(diǎn)。

2電力能源管理系統架構

制藥行業(yè)流水線(xiàn)廠(chǎng)房能耗能源管理系統是以能源計量、數據傳輸及分析為一體的實(shí)時(shí)性管理系統。它依托有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信，實(shí)現企業(yè)動(dòng)力系統實(shí)時(shí)監控、能耗綜合統計分析、成本分攤、對高耗能負載設備進(jìn)行特性分析，實(shí)現能源的優(yōu)化分配，更好地實(shí)現節能減排。 

制藥行業(yè)流水線(xiàn)廠(chǎng)房能耗能源管理系統由在線(xiàn)監測數據采集系統、能源數據傳輸系統、能源運行監管系統、能效分析管理系統等構成。

2.1電力能源管理系統功能

能源管理系統主要由能源監管、監控和能源信息平臺組成。其中能源管理平臺由服務(wù)器、數據庫、智能數據采集器和前置機等設備組成。能源監測系統是對能耗數據進(jìn)行采集、統計、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(zhù)我公司一、二、三級能源計量設備的逐步完善，對能源數據的實(shí)效性和準確性有了更高的要求，人工抄表方式已不能滿(mǎn)足上述要求。為了實(shí)現數據實(shí)時(shí)化、準確化管理，就要采用技術(shù)先進(jìn)、精度高、可靠性好的智能采集設備代替傳統人工作業(yè)。

我公司供電性質(zhì)為負荷企業(yè)，?#34892;?#37197;電室為雙回路供電。車(chē)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據，具有復費率計算、需量計算、諧波計算等多種功能；采用便于功能擴展的模塊化設計和易于讀取數據的大屏幕顯示。車(chē)間根據裝配電能表的數量，通過(guò)選擇16端口、8端口、4端口智能數據采集器來(lái)滿(mǎn)足需求。采集器作為計量設備與控制主機之間的橋梁，其規約轉換功能能夠代替前置機選擇不同的采集規約，實(shí)時(shí)采集各種智能設備的數據信息，實(shí)現信息的匯總及處理。

2.3網(wǎng)絡(luò )通信功能

能源監控系統采用總線(xiàn)、RS485通信線(xiàn)、以太網(wǎng)線(xiàn)、光纖等多種通信方式。該系統可兼容其他通信設備，通過(guò)監控大屏實(shí)時(shí)顯示能源系統的運行狀態(tài)和在線(xiàn)運行參數。根據與項目相關(guān)的能源監控需求，每個(gè)能源子系統圖可以根據需求或實(shí)際運行條件進(jìn)行修改和配置，系統將根據修改后的條件實(shí)時(shí)反映運行參數。

3電力能源管理系統應用

電力能源管理系統向公司局域網(wǎng)發(fā)布能源數據，具體指標包括實(shí)時(shí)監控、統計報告、分析比較、事故報警、目標管理、節能評估等。管理者和技術(shù)人員可以在相應權限下讀取相關(guān)數據。該平臺可以充分體現各種功能，界面清晰明了，易于理解，通俗易懂。

3.1能源管理系統功能

3.1.1電能數據采集 

（1）能耗數據采集方式有智能設備采集和人工抄表兩種方式。采集器可獨立保存15～30天的歷史數據，防止網(wǎng)絡(luò )中斷恢復后的數據補錄。

（2）自動(dòng)采集的智能儀表數據支持RS485、M-BUS或以太網(wǎng)標準接口和標準MODBUS、DLT-645、CJT-188等通信協(xié)議，針對采用非標準規約的儀表支持通信接口程序的開(kāi)發(fā)，確保數據的正常采集。

（3）數據自動(dòng)采集間隔不超過(guò)1 min，數據存儲間隔可根據實(shí)際需求進(jìn)行靈活設置，存儲間隔支持5 min。 

（4）主要采集參數包括三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、電度等。

3.1.2電能數據報表

（1）系統提供分類(lèi)、分項、分區域等固定格式的能耗統計日、周、月、季、年報表。 

（2）系統支持創(chuàng )建新的符合管理人員實(shí)際管理需求的能耗統計報表。 

（3）所有報表支持手動(dòng)生成和定期自動(dòng)生成及郵件分發(fā)。 

（4）所有系統報表均可支持辦公自動(dòng)化軟件（Excel）。

3.1.3設備信息管理

（1）計量?jì)x表信息管理。可靈活定義各采集點(diǎn)計?#31185;?#20855;的用能屬性、歸屬關(guān)系，系統按照儀表屬性自動(dòng)完成對應能耗數據統計；計量?jì)x表在線(xiàn)狀態(tài)可視化監視，并實(shí)現儀表?#25910;?#22577;警；進(jìn)行儀表數據的完整性統計，當存在數據缺失時(shí)，能進(jìn)行數據合理性評估，并提醒運行人員進(jìn)行檢查和維護?#24674;?#25345;儀表內部參數的遠程查詢(xún)與設置，參數包括儀表地址、通信速率、接線(xiàn)模式、CT變?#21462;T變比等。 

（2）用能設備信息管理。系統可以按照設備用能屬性，實(shí)現設備的分類(lèi)管理；可以監控用能設備的運行狀態(tài)及關(guān)鍵參數，建立設備資產(chǎn)管理和維護管理文件；對設備的歷史維護記錄和維護計劃進(jìn)行在線(xiàn)管理，使得生產(chǎn)過(guò)程安全、穩定。

3.1.4系統安全管理

（1）用戶(hù)管理。系統可以根據需要創(chuàng )建、刪除用戶(hù)，允許管理員負責管理組內用戶(hù)。 

（2）權限管理。系統登陸需通過(guò)用戶(hù)密碼和權限驗證，并對所有操作事件進(jìn)行記錄。支持分級授權機制，不同管理權限人員可根據系統設定進(jìn)行分級訪(fǎng)問(wèn)。

（3）日志管理。系統記錄/查詢(xún)用戶(hù)的各項操作、報警信息等，記錄/查詢(xún)自身運行過(guò)程中的錯誤、診斷日志信息。

根據生物制藥企業(yè)藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規范，對企業(yè)生產(chǎn)所需能源進(jìn)行能源管理。依據能源平臺分析得出的數據對企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的能源進(jìn)行成本分攤，促使各生產(chǎn)車(chē)間改進(jìn)生產(chǎn)工藝和促使高耗能設備設施的更?#32879;(lián)Q代，實(shí)現各部門(mén)和生產(chǎn)車(chē)間能源消耗的管理，科學(xué)準確地定義和分析各部門(mén)團隊的能源消耗成本，方便財務(wù)數據核算，將能源成本分攤到各部門(mén)，分析各部門(mén)的能源消耗情況，分析能源消耗成本影響，維護基礎數據等。

4安科瑞工業(yè)能耗管理平臺介紹

安科瑞能源管控系統采用分層分布式網(wǎng)絡(luò )結構，具有良好的可靠性與實(shí)時(shí)性，主要由現場(chǎng)設備層（能源計量終端）、通訊管理層（通訊管理終端）和主站層（能源監控平臺）三個(gè)部分組成。

以上三個(gè)部分分別貫穿整個(gè)系統的全部結構。能源管理系統總體設計結構按照能源管理的基本結構設計，滿(mǎn)足以上三部分的同時(shí)，增加了部分分析、監控、決策和發(fā)布平臺。

圖4 工業(yè)能耗管理平臺架構組成

4.2平臺功能介紹

4.2.1可視化展示

展示企業(yè)各類(lèi)能耗總量、折標值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占?#21462;?#21312;域能源消耗對比,以及當前天氣情況、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(dòng)態(tài)。

4.2.2實(shí)時(shí)監控

對企業(yè)各點(diǎn)位的能源使用、報警等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監控。以便企業(yè)用戶(hù)能夠實(shí)時(shí)的監測各個(gè)點(diǎn)位的運作情況，同時(shí)能更快速的掌握點(diǎn)位的報警。

4.2.3用能統計

從能源使用種類(lèi)、監測區域、生產(chǎn)工藝/工段時(shí)間、分項等維度，采用曲線(xiàn)、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業(yè)用能統計、同?#21462;?#29872;(huán)比分析、折標對比，找出能源使用過(guò)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(guò)程中的浪費。

4.2.4單耗統計

與企業(yè)MES系統對接，通過(guò)產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統采集的能耗數據，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)能夠根據產(chǎn)品單耗情況來(lái)調整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

4.2.5績(jì)效分析

對各類(lèi)能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、產(chǎn)線(xiàn)、工段等進(jìn)行日、周、月、年時(shí)段，結合能源計劃或定額制定的績(jì)效指標進(jìn)行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內部能效水平和節能潛力。

4.2.6能耗預測

通過(guò)對企業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設備等的能耗使用情況進(jìn)行分析，建立能耗計算模型，根據人工智能算法對數據和模型進(jìn)行修正，對未來(lái)企業(yè)能耗趨勢進(jìn)行預測分析，為節能提供合理的決策依據。

4.2.7運行監測

系統對區域、工段、設備能源消耗進(jìn)行數據采集，監測設備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統一次運行監視。可直接從動(dòng)態(tài)監測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類(lèi)、車(chē)間、工段、時(shí)間等維度查詢(xún)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(xiàn)路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進(jìn)行統計分析，讓用戶(hù)了解系統的運行情況，并為用戶(hù)提供數據基礎，方便用戶(hù)發(fā)現設備異常，從而找出改良點(diǎn)，以及針對用能情況挖掘節能潛力。

4.2.9移動(dòng)端支持

APP支持Android、IOS操作系統，方便用戶(hù)按能源分類(lèi)、區域、車(chē)間、工序、班組、設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、用能預測、運行監視、異常報警等。

5結束語(yǔ)

使用、開(kāi)發(fā)公司能源管理系統，可彌補生物制藥企業(yè)在能源管理方面的短板，應用數字化的能源信息，方便管理者直觀(guān)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(dòng)化、實(shí)時(shí)化、智能化的能源管理系統很大地提高了工作效率，也為后期準確化能源數據統計、分析及記錄提供條件。

5.1系統運行連續、可靠、安全 

能源管理系統根據生物制藥企業(yè)的能源使用特點(diǎn)，對系統功能做出相應改進(jìn)。系統可連續可靠地對公司能耗指標進(jìn)行評估、匹配，加強對關(guān)鍵能耗數據及能耗設備的監控。

5.2系統操作使用簡(jiǎn)便

從能源管理人員的分析和總結到相關(guān)領(lǐng)導的審核和批準，從部門(mén)能源管理到企業(yè)能源總結和報告，整個(gè)工作流程清晰易懂，符合整體能源管理要求和企業(yè)能源管理標準。 

5.3系統監管簡(jiǎn)潔合理

該系統根據EMS模式進(jìn)行能源數據管理，使得系統運行簡(jiǎn)潔，對分散能源數據進(jìn)行集中化管理控制。根據數據分析結果提出相對應的解決方法，實(shí)現企業(yè)制定的能源節約目標。 

5.4實(shí)現精細化管理 

通過(guò)能源管理系統的自動(dòng)化數據信息采集，很大地提升了數據的實(shí)時(shí)性和準確性，實(shí)現能源精細化管理。