能源管理係統在生物製藥行業的應用

hth下载地址 陳聰

 Application of energy management system in bio-pharmaceutical industry

摘要：根據生物製品類企業(ye) 的電力能源使用特點，製定了符合公司實際情況的能源管理係統，介紹了該係統的架構及其在企業(ye) 的應用情況，提升了公司能源數據的實時監控能力，優(you) 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(jue) 了公司生產(chan) 活動中的能源損耗問題。

關(guan) 鍵詞：能源管理；數據分析；電能計量；節能減排

0引言Introduction

能源是推動人類經濟發展的重要物質資料。生物類企業(ye) 對能源進行科學合理的測量和監控對於(yu) 其生產(chan) 的製品質量起關(guan) 鍵性作用。生物製藥企業(ye) 在生產(chan) 製品時要求設備不間斷工作，而持續不斷地提供能源是實現該條件的基本要求。企業(ye) 根據生產(chan) 經營特點，加強能源監管，製定合理的能源管理體(ti) 係，既可以提升生產(chan) 效率，又可以降低生產(chan) 成本，使企業(ye) 在市場上具備更強的競爭(zheng) 力。

1企業(ye) 電力能源消耗簡介

Brief introduction of enterprise electric energy consumption

生物醫藥產(chan) 業(ye) 是一個(ge) 技術含量高、投資高、收入高、風險高的高科技產(chan) 業(ye) 。其高科技不僅(jin) 體(ti) 現在產(chan) 品質量的高標準和嚴(yan) 格要求上，還體(ti) 現在對生產(chan) 設備和生產(chan) 環境的高要求上。較長的研發周期，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(chan) 品標準的清潔工廠和其他公共能源係統設施。

根據我公司年度主要能源消耗統計，總能耗約為(wei) 兩(liang) 萬(wan) 噸標準煤。根據調查、分析，能源係統全年帶負荷運行，能源消耗量隨季節、時間出現周期性變化，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。

2電力能源管理係統架構

Architecture of the Electric Energy Management System

能源管理係統是以能源計量、數據傳(chuan) 輸及分析為(wei) 一體(ti) 的實時性管理係統。它依托有線網絡通信，實現企業(ye) 動力係統實時監控、能耗綜合統計分析、成本分攤、對高耗能負載設備進行特性分析，實現能源的優(you) 化分配，更好地實現節能減排。 

企業(ye) 能源管理係統由在線監測數據采集係統、能源數據傳(chuan) 輸係統、能源運行監管係統、能效分析管理係統等構成。

2.1電力能源管理係統功能Power energy management system functions

能源管理係統主要由能源監管、監控和能源信息平台組成。其中能源管理平台由服務器、數據庫、智能數據采集器和前置機等設備組成。能源監測係統是對能耗數據進行采集、統計、分析的處理平台。能源信息平台是指由末端能耗儀(yi) 表組成的采集層網絡平台。

2.2電力能源采集方式Electric energy collection method

隨著我公司一、二、三級能源計量設備的逐步完善，對能源數據的實效性和準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(wei) 了實現數據實時化、準確化管理，就要采用技術、精度高、可靠性好的智能采集設備代替傳(chuan) 統人工作業(ye) 。

我公司供電性質為(wei) 負荷企業(ye) ，中心配電室為(wei) 雙回路供電。車間采用電子式電能計量表對電能進行計量，能夠提供高精度的三相電壓、電流和功率等基本測量數據，具有複費率計算、需量計算、諧波計算等多種功能；采用便於(yu) 功能擴展的模塊化設計和易於(yu) 讀取數據的大屏幕顯示。車間根據裝配電能表的數量，通過選擇16端口、8端口、4端口智能數據采集器來滿足需求。采集器作為(wei) 計量設備與(yu) 控製主機之間的橋梁，其規約轉換功能能夠代替前置機選擇不同的采集規約，實時采集各種智能設備的數據信息，實現信息的匯總及處理。

2.3網絡通信功能Network communication function

能源監控係統采用總線、RS485通信線、以太網線、光纖等多種通信方式。該係統可兼容其他通信設備，通過監控大屏實時顯示能源係統的運行狀態和在線運行參數。根據與(yu) 項目相關(guan) 的能源監控需求，每個(ge) 能源子係統圖可以根據需求或實際運行條件進行修改和配置，係統將根據修改後的條件實時反映運行參數。

3電力能源管理係統應用Application of electric energy management system

電力能源管理係統向公司局域網發布能源數據，具體(ti) 指標包括實時監控、統計報告、分析比較、事故報警、目標管理、節能評估等。管理者和技術人員可以在相應權限下讀取相關(guan) 數據。該平台可以充分體(ti) 現各種功能，界麵清晰明了，易於(yu) 理解，通俗易懂。

3.1.1電能數據采集 Power data acquisition

（1）能耗數據采集方式有智能設備采集和人工抄表兩(liang) 種方式。采集器可獨立保存15～30天的曆史數據，防止網絡中斷恢複後的數據補錄。

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

（3）數據自動采集間隔不超過1 min，數據存儲(chu) 間隔可根據實際需求進行靈活設置，存儲(chu) 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、無功功率、功率因數、電度等。

3.1.2電能數據報表Power data report

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

（2）係統支持創建新的符合管理人員實際管理需求的能耗統計報表。 

（3）所有報表支持手動生成和定期自動生成及郵件分發。 

（4）所有係統報表均可支持辦公自動化軟件（Excel）。

3.1.3設備信息管理Equipment information management

（1）計量儀(yi) 表信息管理。可靈活定義(yi) 各采集點計量器具的用能屬性、歸屬關(guan) 係，係統按照儀(yi) 表屬性自動完成對應能耗數據統計；計量儀(yi) 表在線狀態可視化監視，並實現儀(yi) 表故障報警；進行儀(yi) 表數據的完整性統計，當存在數據缺失時，能進行數據合理性評估，並提醒運行人員進行檢查和維護；支持儀(yi) 表內(nei) 部參數的遠程查詢與(yu) 設置，參數包括儀(yi) 表地址、通信速率、接線模式、CT變比、PT變比等。 

（2）用能設備信息管理。係統可以按照設備用能屬性，實現設備的分類管理；可以監控用能設備的運行狀態及關(guan) 鍵參數，建立設備資產(chan) 管理和維護管理文件；對設備的曆史維護記錄和維護計劃進行在線管理，使得生產(chan) 過程安全、穩定。

3.1.4係統安全管理System safety management

（1）用戶管理。係統可以根據需要創建、刪除用戶，允許管理員負責管理組內(nei) 用戶。 

（2）權限管理。係統登陸需通過用戶密碼和權限驗證，並對所有操作事件進行記錄。支持分級授權機製，不同管理權限人員可根據係統設定進行分級訪問。

（3）日誌管理。係統記錄/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、診斷日誌信息。

3.2能源消耗分析與(yu) 管理Energy consumption analysis and management

根據生物製藥企業(ye) 藥品生產(chan) 質量管理規範，對企業(ye) 生產(chan) 所需能源進行能源管理。依據能源平台分析得出的數據對企業(ye) 生產(chan) 過程中的能源進行成本分攤，促使各生產(chan) 車間改進生產(chan) 工藝和促使高耗能設備設施的更新換代，實現各部門和生產(chan) 車間能源消耗的管理，科學準確地定義(yi) 和分析各部門團隊的能源消耗成本，方便財務數據核算，將能源成本分攤到各部門，分析各部門的能源消耗情況，分析能源消耗成本影響，維護基礎數據等。

4hth下载地址工業(ye) 能耗管理平台介紹Introduction of Acrel industrial energy consumption management platform

4.1平台架構介紹Platform Architecture Introduction

hth下载地址能源管控係統采用分層分布式網絡結構，具有良好的可靠性與(yu) 實時性，主要由現場設備層（能源計量終端）、通訊管理層（通訊管理終端）和主站層（能源監控平台）三個(ge) 部分組成。

以上三個(ge) 部分分別貫穿整個(ge) 係統的全部結構。能源管理係統總體(ti) 設計結構按照能源管理的基本結構設計，滿足以上三部分的同時，增加了部分分析、監控、決(jue) 策和發布平台。

圖4 工業(ye) 能耗管理平台架構組成

FIG. 4 Architecture composition of industrial energy consumption management platform

4.2平台功能介紹 Platform function introduction

圖5 工業(ye) 能耗管理功能示意圖

FIG. 5 Function diagram of industrial energy consumption management

4.2.1可視化展示 Visual presentation

展示企業(ye) 各類能耗總量、折標值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區域能源消耗對比,以及當前天氣情況、汙染情況，並三維展示企業(ye) 重要工藝或工段的能源消耗動態。

4.2.2實時監控 Real-time monitoring

對企業(ye) 各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監控。以便企業(ye) 用戶能夠實時的監測各個(ge) 點位的運作情況，同時能更快速的掌握點位的報警。

4.2.3用能統計 Energy consumption statistical

從(cong) 能源使用種類、監測區域、生產(chan) 工藝/工段時間、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業(ye) 用能統計、同比、環比分析、折標對比，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從(cong) 而調整能源 分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

4.2.4單耗統計Single consumption statistics

與(yu) 企業(ye) MES係統對接，通過產(chan) 品產(chan) 量以及係統采集的能耗數據，在產(chan) 品單耗中生成產(chan) 品單耗趨勢圖，並進行同比和環比分析。以便企業(ye) 能夠根據產(chan) 品單耗情況來調整生產(chan) 工藝，從(cong) 而降低能耗。

4.2.5績效分析Performance Analysis

對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、產(chan) 線、工段等進行日、周、月、年、相應時段，結合能源計劃或定額製定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業(ye) 了解內(nei) 部能效水平和節能潛力。

4.2.6能耗預測Energy consumption prediction

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

4.2.7運行監測Operation monitoring

係統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測設備及工藝運行狀態，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，並支持變配電係統一次運行監視。可直接從(cong) 動態監測平麵圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關(guan) 能源用量。

4.2.8分析報告Analysis report

以年、月、日對企業(ye) 的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行統計分析，讓用戶了解係統的運行情況，並為(wei) 用戶提供數據基礎，方便用戶發現設備異常，從(cong) 而找出改良點，以及針對用能情況挖掘節能潛力。

4.2.9移動端支持terminal support

APP支持androids、ioses操作係統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業(ye) 能源消耗、效率分析、同環比分析、能耗折標、用能預測、運行監視、異常報警等。

4.3工業(ye) 能耗平台設備選型Equipment selection for industrial energy consumption platform

表1 工業(ye) 能耗管理設備選型表

5結束語Conclusion

使用、開發公司能源管理係統，可彌補生物製藥企業(ye) 在能源管理方麵的短板，應用數字化的能源信息，方便管理者直觀讀取企業(ye) 能源消耗情況。相較於(yu) 以往人工抄表的方式，自動化、實時化、智能化的能源管理係統很大地提高了工作效率，也為(wei) 後期準確化能源數據統計、分析及記錄提供條件。

5.1係統運行連續、可靠、安全 The system runs continuously, reliably and safely

能源管理係統根據生物製藥企業(ye) 的能源使用特點，對係統功能做出相應改進。係統可連續可靠地對公司能耗指標進行評估、匹配，加強對關(guan) 鍵能耗數據及能耗設備的監控。

5.2係統操作使用簡便 The system is easy to operate and use

從(cong) 能源管理人員的分析和總結到相關(guan) 領導的審核和批準，從(cong) 部門能源管理到企業(ye) 能源總結和報告，整個(ge) 工作流程清晰易懂，符合整體(ti) 能源管理要求和企業(ye) 能源管理標準。 

5.3係統監管簡潔合理 System supervision is simple and effective

該係統根據EMS模式進行能源數據管理，使得係統運行簡潔，對分散能源數據進行集中化管理控製。根據數據分析結果提出相對應的解決(jue) 方法，實現企業(ye) 製定的能源節約目標。 

5.4實現精細化管理 Implementation of fine management

通過能源管理係統的自動化數據信息采集，很大地提升了數據的實時性和準確性，實現能源精細化管理。

參考文獻 Bibliography

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