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研華（中國）有限公司北京電力業(yè)務主管宋慶釗

研華在自動化行業(yè)深耕30多年，能為電力能源行業(yè)提供穩(wěn)定可靠的軟硬件平臺，近年來更是攜手合作伙伴深耕發(fā)展電力能源領域，運用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術助力我國電力能源行業(yè)取得新的發(fā)展。本期記者專訪了研華（中國）有限公司北京電力業(yè)務主管宋慶釗，與他探討自動化技術在電力能源行業(yè)的應用與未來發(fā)展。

攜手安捷全方位服務用戶

據(jù)宋慶釗介紹，研華工業(yè)自動化事業(yè)群（IIOT）能源與環(huán)境（E&E）部門專注于智能電網(wǎng)、一次設備的智能化、新能源監(jiān)控系統(tǒng)和城市配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。在智能電網(wǎng)領域主要是和國內四大家繼保廠商OEM電力通訊管理機；新能源領域主要應用是風機的遠程監(jiān)控通訊設備，電網(wǎng)需求側主要關注配網(wǎng)的監(jiān)測和運維。

此外，研華科技還發(fā)起成立WISE-PAAS合作產業(yè)伙伴聯(lián)盟，攜手合作伙伴應對各種行業(yè)發(fā)展新挑戰(zhàn)。宋慶釗談到，天津安捷公共設施服務有限公司（以下簡稱安捷）是聯(lián)盟的成員之一，也是研華在電力能源行業(yè)的合作伙伴，是一家需求側綜合能源解決方案提供商，以對用戶需求的深入挖掘和研究為根本，利用“物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算”等技術，能為各行各業(yè)提供更安全、更省錢、更節(jié)能、更專業(yè)的公共設施和能源綜合服務。

目前，雙方在華聯(lián)手發(fā)展空調暖通及節(jié)能方面的解決方案。其主要產品包含數(shù)據(jù)采集類、監(jiān)控平臺類、數(shù)據(jù)分析類。

（1）數(shù)據(jù)采集類產品包含各類電力數(shù)據(jù)采集模塊、電力智能網(wǎng)關，主要用于各類場合電力數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)通訊傳輸。

（2）監(jiān)控平臺類產品主要是基于電力實時監(jiān)控的軟件系統(tǒng)平臺，同時還包括各類APP軟件，主要應用在電力智能維護服務的各個環(huán)節(jié)。

（3）數(shù)據(jù)分析類產品指大數(shù)據(jù)分析平臺，通過對采集的電力數(shù)據(jù)的建模分析，得出用戶在電力應用的環(huán)節(jié)存在的問題，提出優(yōu)化建議，使用戶更加安全、高效的應用電能。

采訪中，宋慶釗特別談到，在電力能源、智慧樓宇中，多個子系統(tǒng)需要集成到一個平臺中，以確保各子系統(tǒng)之間可以良好交互。安捷安全節(jié)能綜合管理平臺將電力、空調、照明、能源管理、安防、消防等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成在同一個數(shù)據(jù)庫里，實現(xiàn)有機共享，快速響應指令，從而達到真正的管理和聯(lián)動。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)超過8個子系統(tǒng)無縫連接和協(xié)同應用，從而創(chuàng)造一個安全、舒適的運行環(huán)境，實現(xiàn)最高能效。

依托新技術助推行業(yè)發(fā)展

現(xiàn)階段，電力企業(yè)正進行技術革新，自動化技術不斷結合新的科學技術，以應對未來社會用電量不斷提高的發(fā)展趨勢。各種新技術的應用，不僅提升了電力系統(tǒng)的供電能力，也給電力企業(yè)增加了直接的經(jīng)濟效益。

在宋慶釗看來，國內電力能源發(fā)展的潛力空間還在需求側信息化聯(lián)網(wǎng)。目前國內用電方式粗獷，加上一些老舊設備等原因，諸多電力設備的狀態(tài)還未實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。他認為，目前階段安捷是電力需求側的先行者，首先采用物聯(lián)網(wǎng)技術等手段，將電力一次設備變壓器、高壓開關等設備進行聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了設備的遠程監(jiān)控，結合線下服務人員，真正解決目前企業(yè)用戶側的痛點，降低客戶的運維成本。

此外，自動化技術與電力專業(yè)領域結合不足，尤其是在一些電力能源的細分領域，其產品仍有一定的升級空間。在新技術的應用方面，目前NBIoT，Lora等無線通訊方案也逐步在配電網(wǎng)監(jiān)測中做嘗試應用，由于需求側電力監(jiān)控分布廣，要求實時性，要求成本低等特點。新技術的發(fā)展將為電力自動化提供更多的解決方案。

談及新技術在電力能源領域的應用，宋慶釗表示：“大數(shù)據(jù)應用涉及電力企業(yè)的各個業(yè)務領域。在規(guī)劃領域，通過對用電采集大數(shù)據(jù)的分析，利用數(shù)據(jù)挖掘技術，更準確地掌握用電負荷分布和變化規(guī)律，提高中長期負荷預測準確度；在建設業(yè)務方面，通過對現(xiàn)場照片進行批量比對分析，利用分布式存儲、并行計算、模式識別等技術，掌握施工現(xiàn)場的安全隱患，或者核查安全整改措施落實情況；在運行領域，利用機器學習、模式識別等多維分析預測技術，分析新能源出力與風速、光照、溫度等氣象因素的關聯(lián)關系，以便更準確地對新能源的發(fā)電能力進行預測和管理。在檢修領域，通過研究消缺、檢修、運行工況、氣象條件等因素對設備狀態(tài)的影響，以及設備運行的風險水平，利用并行計算等技術實現(xiàn)檢修策略優(yōu)化，指導狀態(tài)檢修的深入開展。”

在《中國制造2025》趨勢下，研華科技將依托自身物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算技術平臺的優(yōu)勢，將技術融合于智能電力應用的同時，延伸用電的智能化服務，進一步推動我國電力能源行業(yè)取得新的發(fā)展。

案例推薦

研華科技助力用戶實現(xiàn)節(jié)能降耗

1　項目背景

中央空調是現(xiàn)代大廈（如物業(yè)、賓館、商場等）不可缺少的設施，它能帶給人們四季如春，溫馨舒適的體驗，由于中央空調功率大，耗能大，加上設計上存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，中央空調所產生的電費是用戶一項巨大的開支。由于季節(jié)變化、晝夜變化以及賓館酒樓客人入住率的變化、娛樂場所開放時間的變化等，導致中央空調系統(tǒng)對室內熱源吸收量的變化，再加上工藝設計上電機功率都留有相當?shù)母辉Ａ?。因此，存在一定的?jié)電空間。將自控技術引入中央空調系統(tǒng)，通過智能算法對中央空調機組進行智能控制，保持室內適宜的溫度，使人們感到更加舒適的同時又可以減少電能損耗節(jié)省電費一舉兩得。

天津大安大廈位于天津市河西區(qū)友誼路41號，分為A、B兩座辦公樓，屬于商業(yè)辦公性質。每座辦公樓配備一組中央空調系統(tǒng)?？照{機組因設計投入年限較長，設備機組沒有自控系統(tǒng)，其設備的維護和運行采用人工方式。機組運行時，不管外界環(huán)境和室內負荷怎樣變化，其設備出力是固定不變的，這種運行方式造成了極大的電能損耗。針對以上情況，為減少機組運行所消耗電能，提出對空調系統(tǒng)進行自動化改造，實現(xiàn)機組的自控，增加變頻設備，從而達到節(jié)能降耗的目的。

2　項目目標與原則

項目目標：

（1）根據(jù)項目設備情況，確定項目實施方案，完成對空調系統(tǒng)的自動化控制，實現(xiàn)節(jié)約電力能源的目的。

（2）通過自動化控制，優(yōu)化機組運行，實現(xiàn)延長設備及管網(wǎng)的使用壽命的目標。

項目原則：

（1）明確方案應用的設備及技術參數(shù)應具體明確；

（2）應用技術合理，可達成原則；

（3）技術經(jīng)濟性原則；

（4）時限性原則，按照設定規(guī)劃時間完成。

3　項目實施與應用

中央空調各循環(huán)水系統(tǒng)的回水與出水的溫差，反映了整個系統(tǒng)所需要進行的熱交換量。因此，根據(jù)回水與出水的溫差來控制循環(huán)水的流量，從而控制熱交換的速度，是節(jié)能改造的可行依據(jù)。

（1）冷凍水循環(huán)系統(tǒng)

冷凍水的出水溫度是由主機的制冷效果決定的，通常比較穩(wěn)定，因此冷凍回水溫度可以準確地反映室內的熱負荷情況。由此，對于冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)能改造，可以取回水溫度作為控制對象，通過變頻器對冷凍泵流量的自動調節(jié)來實現(xiàn)對室內溫度的控制。

（2）冷卻水循環(huán)系統(tǒng)

冷卻水循環(huán)系統(tǒng)同時受室外環(huán)境溫度及室內熱負荷兩方面影響，循環(huán)水管道單側的水溫不能準確反映該系統(tǒng)的熱交換量，因此以出水與回水之間的溫差作為控制室內溫度的依據(jù)比較合理。在外界環(huán)境溫度不變的情況下，溫差大，說明室內熱負荷較大，應提高冷卻泵的轉速，增大冷卻水循環(huán)的速度；相應的，溫差小則減小冷卻泵轉速。分別在主機蒸發(fā)器回水處、冷凝器出水及回水處安裝溫度傳感器，實時檢測管網(wǎng)的溫度，以模擬信號（0~10V或者4~20mA）反饋給變頻器，通過變頻器內置的PID運算，輸出對應的頻率指令自動調節(jié)水泵轉速，從而調節(jié)各循環(huán)水的熱交換速度，最終實現(xiàn)對室內的恒溫控制。

根據(jù)方案要求，采用傳感器對空調系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)進行溫度采集，分集水器進行壓力采集，并對設備消耗的電力數(shù)據(jù)進行采集。系統(tǒng)通過溫度進行控制，核心控制器采用研華ADAM-3600，ECU-1251，分布式溫度采集使用的是ADAM-4015，采集使用的是研華Taglink軟件，使用Ta g l i n k軟件對采集的物理參數(shù)、通訊網(wǎng)絡及服務等信息都可實現(xiàn)簡易配置，并支持Modbus,IEC-60870,DL/645等多種通訊協(xié)議，支持與WebAccess軟件的連接與整合，實現(xiàn)斷點續(xù)傳等功能要求。

其控制邏輯使用的是MULTIPROG KW，該工具基于微軟的COM/DCOM技術架構，適用于XP、Vista和7視窗操作系統(tǒng)。其工程結構完全符合IEC61131-3 標準，支持標準定義的5種編程語言，且允許用戶自定義庫和數(shù)據(jù)結構，支持第三方開發(fā)工具。該編程工具既可以和科維軟件推出的運行時系統(tǒng)（ProConOS eCLR）配套使用，也可以運用于現(xiàn)有的控制系統(tǒng)，并且能對多個分布式PLC控制器進行統(tǒng)一配置、編程和下載程序。MULTIPROG提供了豐富的操作命令和優(yōu)異的人機交互界面，支持拖拽和全鍵盤操作，提供了變量在線監(jiān)視、強制和覆蓋功能，允許對程序設置斷點和單步調試，同時自帶了邏輯分析器，可方便地記錄輸入輸出波形。對于一些特殊場合，提供了源代碼保護和不停機在線下載功能。針對不同國家的編程人員的使用習慣，提供了包括變量名稱在內的多語言支持。

其控制主要包含以下幾部分：

（1）離心式冷水機組變頻通過變頻調節(jié)代替導葉閥調節(jié)；

（2）水泵變頻使得在部分負荷時可以降低電機轉速；

（3）冷卻塔風扇自動加減節(jié)能控制；

（4）水系統(tǒng)壓差旁通控制；

（5）電動開關蝶閥控制；

（6）設備輪換使用；

（7）PID控制。

該項目的特點是利用先進的PID控制技術實現(xiàn)機房的全自動控制。根據(jù)供回水溫度，供回水壓力、室外溫濕度等參數(shù)對冷水機組進行溫度重設，實現(xiàn)水泵的變頻合理化控制等手段提高整體機房的COP值，最大限度提高能源效率，節(jié)能率15%~30%。

4　效益分析

智能化改造成本共計20萬元，每年可節(jié)約電費12萬元，不到2年可回收成本。除了直接的節(jié)能降耗、減少電費的收益，客戶還可以獲得其它的收益：

（1）節(jié)省人力、減少人為操作失誤，提高了設備的運行可靠性從而更好地保護用戶的財產并有效提升用戶的系統(tǒng)管理檔次；

（2）使用戶享受到更加先進、科學、完善的售后服務；

（3）設備以最佳的方式運行從而有效降低用戶設備的使用成本。

該項目使用研華Webaccess作為私有云的核心監(jiān)控中心，實現(xiàn)分布式的空調暖通設備的遠程監(jiān)控，并提供API接口，讓第三方的數(shù)據(jù)分析及BI軟件方便讀取數(shù)據(jù)。

摘自《自動化博覽》2017年9月刊