過程能耗管控系統(tǒng)技術(shù)

過程能耗管控系統(tǒng)技術(shù)技術(shù)原理

過程能耗管控技術(shù)采用基于嵌入式微處理器系統(tǒng)的同步實時智能測量技術(shù)，結(jié)合智能復(fù)合無線傳感器技術(shù)和高速現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)，實現(xiàn)對用戶的主要用能設(shè)備具體用能過程的實時監(jiān)測與管控，消除生產(chǎn)設(shè)備實際用能過程中無效能耗，可降低整體設(shè)施能源消耗10%～15%。

過程能耗管控系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)

1）電、水、氣等能源過程參數(shù)實時測量采用嵌入式微處理器系統(tǒng)技術(shù)、復(fù)合無線傳感器技術(shù)與衛(wèi)星同步時鐘技術(shù)進(jìn)行多測點時間同步，實現(xiàn)對用戶生產(chǎn)設(shè)施主要用能設(shè)備的同步精確實時測量；

2）采用高速光纖以太網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)大規(guī)模負(fù)載設(shè)備過程能耗實時數(shù)據(jù)同步傳輸；

3）通過區(qū)域能耗數(shù)據(jù)棧對能源、用能設(shè)備與用能過程進(jìn)行實時監(jiān)測、分析和管控，發(fā)現(xiàn)并消除無效能耗，鑒別并管控低能效行為，以實現(xiàn)用能效率的持續(xù)改善，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

過程能耗管控系統(tǒng)技術(shù)工藝流程

工藝構(gòu)成原理圖如下：

1） 不同區(qū)域的過程能耗數(shù)據(jù)同步誤差允許值：≤1 秒；

2） 過程能耗參數(shù)采集的最小允許時間間隔：≤1 秒；

3） 過程能耗數(shù)據(jù)的精度：

電能：具體負(fù)載點≤1%，總體采集點≤0.5%；

其他能源介質(zhì)（水、氣等）：≤1%；

流量、壓力、溫度等非電類過程數(shù)據(jù)精度：≤1%；

4） 多測點時間精度：≤1 毫秒；

5） 數(shù)據(jù)通訊開放與兼容性：需要滿足國標(biāo)有關(guān)要求。

當(dāng)前，我國主要工業(yè)用戶能源使用管理主要集中在對總體能源消耗量和局部總量數(shù)據(jù)的監(jiān)測與管理，缺乏對能源消耗過程細(xì)節(jié)（包括生產(chǎn)設(shè)施內(nèi)部所有主要用能設(shè)備的實際能源使用效率、具體能源消耗過程以及單位產(chǎn)量的具體能耗構(gòu)成）的監(jiān)測和管理手段。與發(fā)達(dá)國家相比，這是造成我國能源管理水平低、單位產(chǎn)品能耗高的原因之一。

建材、機械和交通等行業(yè)大型用能單位的電、氣、水等能源使用過程

典型用戶：中集集團(tuán)東部工廠、京滬高速鐵路上海虹橋站、奧林巴斯深圳工廠等

1）建設(shè)規(guī)模：包括機場航站、城市鐵路、高速鐵路、地鐵等部分功能區(qū)的用電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)全負(fù)載用能過程管理控制。主要技改內(nèi)容及設(shè)備：裝設(shè)負(fù)載用電能效參數(shù)管控裝置、負(fù)載用能條件參數(shù)傳感器、能源數(shù)據(jù)棧設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備和系統(tǒng)主站等，實現(xiàn)對整體設(shè)施用能過程的實時在線監(jiān)測與管控。節(jié)能技改投資額960 萬元，建設(shè)期7 個月。綜合能耗降低約8.5%，年節(jié)能1428 噸標(biāo)煤，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益326 萬元，投資回收期3 年。

2）建設(shè)規(guī)模：年產(chǎn)20 萬TEU 的集裝箱工廠用電系統(tǒng)及壓縮空氣系統(tǒng)的全負(fù)載用能過程管控。主要技改內(nèi)容及設(shè)備：對整個設(shè)施的空壓機、焊接、沖壓、油漆、打沙等負(fù)載增設(shè)電能過程參數(shù)監(jiān)測裝置，以及壓縮空氣與燃?xì)獾确请娔茉吹挠嬃吭O(shè)備、壓力與溫度智能傳感裝置、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、主站數(shù)據(jù)設(shè)備等。節(jié)能技改投資額800 萬元，建設(shè)期6 個月。每年可節(jié)能3990 噸標(biāo)煤，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益912 萬元，投資回收期11 個月。

過程能耗管控系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，目前已在機械制造業(yè)、水泥制造業(yè)、交通樞紐等得到良好運用。預(yù)計到2015 年，該技術(shù)可在交通行業(yè)推廣30%、機械制造與水泥行業(yè)推廣15%，總投資約90 億元人民幣，形成年節(jié)能能力260 萬tce。

過程能耗管控系統(tǒng)所有硬件通過歐盟LVD 和EMC 認(rèn)證，軟件獲得國際CMMI軟件成熟度模型III 級認(rèn)證，已獲得一項專利和多項計算機軟件著作權(quán)。

目前該技術(shù)在國內(nèi)已應(yīng)用于機械、建材和交通等行業(yè)大型用能單位的電、氣、水等能源使用過程，包括上海虹橋交通樞紐、京滬高速鐵路、中集集團(tuán)和華潤水泥等幾十家用戶。

該技術(shù)入選國家重點節(jié)能技術(shù)推廣目錄（第四批）；該批次技術(shù)共有22條，如下：

智能工廠—過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)技術(shù)要求制定背景

中國國內(nèi)能源管控系統(tǒng)建設(shè)及相關(guān)技術(shù)處于高速發(fā)展，但通過分析已應(yīng)用或正在開發(fā)的能源管控系統(tǒng)，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存的一些問題，如缺少生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)設(shè)備全面的能耗數(shù)據(jù)，無法做到能耗數(shù)據(jù)完整的對比分析、能耗預(yù)測；基礎(chǔ)能耗計量及計量管理體系建設(shè)不夠完善；生產(chǎn)設(shè)備種類繁多，無統(tǒng)一設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使得能耗數(shù)據(jù)采集難度大；缺乏能源計劃制定等功能，并且中國信息化尚處于起步階段，信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，能源精細(xì)化難以展開落地。這些問題的根源在于中國國內(nèi)尚未有能源管控系統(tǒng)的建設(shè)及實施指南或相關(guān)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

隨著“綠色制造”、“節(jié)能減排”、“智能制造”等概念的提出，智能裝備、智能制造過程的概念日趨火熱，伴隨著智能裝備進(jìn)入過程工業(yè)，使得原本就存在問題的能源管控越發(fā)難以實行。為了讓新時期、智能化的過程工業(yè)管控系統(tǒng)得以加快建設(shè)并且更好的發(fā)展，建立過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)是非常重要的。在過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方面，國內(nèi)外尚處于空白狀態(tài)。因此，制定了國家標(biāo)準(zhǔn)《智能工廠—過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB/T 38848-2020）。

智能工廠—過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)技術(shù)要求編制進(jìn)程

• 標(biāo)準(zhǔn)計劃

2018年1月9日，國家標(biāo)準(zhǔn)計劃《智能工廠—過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)技術(shù)要求》（20173985-T-604）下達(dá)，項目周期24個月，由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出，TC124（全國工業(yè)過程測量控制和自動化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會）歸口上報及執(zhí)行，主管部門為中國機械工業(yè)聯(lián)合會。

• 發(fā)布實施

2020年7月21日，國家標(biāo)準(zhǔn)《智能工廠—過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB/T 38848-2020）由中華人民共和國國家市場監(jiān)督管理總局、中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布。

2021年2月1日，國家標(biāo)準(zhǔn)《智能工廠—過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB/T 38848-2020）實施。

智能工廠—過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)技術(shù)要求制定依據(jù)

國家標(biāo)準(zhǔn)《智能工廠—過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB/T 38848-2020）依據(jù)中國國家標(biāo)準(zhǔn)《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則—第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》（GB/T 1.1-2009）規(guī)則起草。

智能工廠—過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)技術(shù)要求起草工作

主要起草單位：中國科學(xué)院沈陽自動化研究所、中國石油天然氣股份有限公司撫順石化分公司、中南大學(xué)、中冶南方工程技術(shù)有限公司、西安交通大學(xué)、機械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所、大連理工大學(xué)、沈陽建筑大學(xué)、沈陽化工大學(xué)。

主要起草人：尚文利、鄒濤、尹隆、陳春雨、臧傳治、柳曉菁、桂寧、徐海倫、丁寶蒼、劉賢達(dá)、趙劍明、韓忠華、林碩、張士博、趙亮、袁德成、宗學(xué)軍。

《智能工廠—過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB/T 38848-2020）有利于填補中國國家過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的空白，并且有助于指導(dǎo)工業(yè)企業(yè)認(rèn)知能源管控系統(tǒng)，提出能源管控系統(tǒng)的解決方案，全面規(guī)范能源管控系統(tǒng)實施，充分實現(xiàn)管理制度化、信息化，能耗指標(biāo)明確化等要求，對于提高企業(yè)在國際市場上的競爭力有深遠(yuǎn)的意義。 2100433B

《智能工廠—過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB/T 38848-2020）規(guī)定了智能工廠的過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、過程工業(yè)能源管控系統(tǒng)管理層技術(shù)要求、分析層技術(shù)要求和感知層技術(shù)要求。該標(biāo)準(zhǔn)適用于系統(tǒng)制造商、用戶和執(zhí)行評估的第三方責(zé)任者。