研華(中國)有限公司北京電力業(yè)務(wù)主管宋慶釗
研華在自動(dòng)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(tái),近年來更是攜手合作伙伴深耕發(fā)展電力能源領(lǐng)域,運(yùn)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)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(wù)主管宋慶釗,與他探討自動(dòng)化技術(shù)在電力能源行業(yè)的應(yīng)用與未來發(fā)展。
攜手安捷全方位服務(wù)用戶
據(jù)宋慶釗介紹,研華工業(yè)自動(dòng)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(shè)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(lǐng)域主要是和國內(nèi)四大家繼保廠商OEM電力通訊管理機(jī);新能源領(lǐng)域主要應(yīng)用是風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控通訊設(shè)備,電網(wǎng)需求側(cè)主要關(guān)注配網(wǎng)的監(jiān)測(cè)和運(yùn)維。
此外,研華科技還發(fā)起成立WISE-PAAS合作產(chǎn)業(yè)伙伴聯(lián)盟,攜手合作伙伴應(yīng)對(duì)各種行業(yè)發(fā)展新挑戰(zhàn)。宋慶釗談到,天津安捷公共設(shè)施服務(wù)有限公司(以下簡(jiǎn)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(cè)綜合能源解決方案提供商,以對(duì)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(jì)算”等技術(shù),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(shè)施和能源綜合服務(wù)。
目前,雙方在華聯(lián)手發(fā)展空調(diào)暖通及節(jié)能方面的解決方案。其主要產(chǎn)品包含數(shù)據(jù)采集類、監(jiān)控平臺(tái)類、數(shù)據(jù)分析類。
(1)數(shù)據(jù)采集類產(chǎn)品包含各類電力數(shù)據(jù)采集模塊、電力智能網(wǎng)關(guān),主要用于各類場(chǎng)合電力數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)通訊傳輸。
(2)監(jiān)控平臺(tái)類產(chǎn)品主要是基于電力實(shí)時(shí)監(jiān)控的軟件系統(tǒng)平臺(tái),同時(shí)還包括各類APP軟件,主要應(yīng)用在電力智能維護(hù)服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)。
(3)數(shù)據(jù)分析類產(chǎn)品指大數(shù)據(jù)分析平臺(tái),通過對(duì)采集的電力數(shù)據(jù)的建模分析,得出用戶在電力應(yīng)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(yīng)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(gè)子系統(tǒng)需要集成到一個(gè)平臺(tái)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(tái)將電力、空調(diào)、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(gè)數(shù)據(jù)庫里,實(shí)現(xiàn)有機(jī)共享,快速響應(yīng)指令,從而達(dá)到真正的管理和聯(lián)動(dòng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)超過8個(gè)子系統(tǒng)無縫連接和協(xié)同應(yīng)用,從而創(chuàng)造一個(gè)安全、舒適的運(yùn)行環(huán)境,實(shí)現(xiàn)最高能效。
依托新技術(shù)助推行業(yè)發(fā)展
現(xiàn)階段,電力企業(yè)正進(jìn)行技術(shù)革新,自動(dòng)化技術(shù)不斷結(jié)合新的科學(xué)技術(shù),以應(yīng)對(duì)未來社會(huì)用電量不斷提高的發(fā)展趨勢(shì)。各種新技術(shù)的應(yīng)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(jì)效益。
在宋慶釗看來,國內(nèi)電力能源發(fā)展的潛力空間還在需求側(cè)信息化聯(lián)網(wǎng)。目前國內(nèi)用電方式粗獷,加上一些老舊設(shè)備等原因,諸多電力設(shè)備的狀態(tài)還未實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。他認(rèn)為,目前階段安捷是電力需求側(cè)的先行者,首先采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等手段,將電力一次設(shè)備變壓器、高壓開關(guān)等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控,結(jié)合線下服務(wù)人員,真正解決目前企業(yè)用戶側(cè)的痛點(diǎn),降低客戶的運(yùn)維成本。
此外,自動(dòng)化技術(shù)與電力專業(yè)領(lǐng)域結(jié)合不足,尤其是在一些電力能源的細(xì)分領(lǐng)域,其產(chǎn)品仍有一定的升級(jí)空間。在新技術(shù)的應(yīng)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(cè)中做嘗試應(yīng)用,由于需求側(cè)電力監(jiān)控分布廣,要求實(shí)時(shí)性,要求成本低等特點(diǎn)。新技術(shù)的發(fā)展將為電力自動(dòng)化提供更多的解決方案。
談及新技術(shù)在電力能源領(lǐng)域的應(yīng)用,宋慶釗表示:“大數(shù)據(jù)應(yīng)用涉及電力企業(yè)的各個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域。在規(guī)劃領(lǐng)域,通過對(duì)用電采集大數(shù)據(jù)的分析,利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),更準(zhǔn)確地掌握用電負(fù)荷分布和變化規(guī)律,提高中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度;在建設(shè)業(yè)務(wù)方面,通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)照片進(jìn)行批量比對(duì)分析,利用分布式存儲(chǔ)、并行計(jì)算、模式識(shí)別等技術(shù),掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患,或者核查安全整改措施落實(shí)情況;在運(yùn)行領(lǐng)域,利用機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別等多維分析預(yù)測(cè)技術(shù),分析新能源出力與風(fēng)速、光照、溫度等氣象因素的關(guān)聯(lián)關(guān)系,以便更準(zhǔn)確地對(duì)新能源的發(fā)電能力進(jìn)行預(yù)測(cè)和管理。在檢修領(lǐng)域,通過研究消缺、檢修、運(yùn)行工況、氣象條件等因素對(duì)設(shè)備狀態(tài)的影響,以及設(shè)備運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)水平,利用并行計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢修策略優(yōu)化,指導(dǎo)狀態(tài)檢修的深入開展。”
在《中國制造2025》趨勢(shì)下,研華科技將依托自身物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì),將技術(shù)融合于智能電力應(yīng)用的同時(shí),延伸用電的智能化服務(wù),進(jìn)一步推動(dòng)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(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗
1 項(xiàng)目背景
中央空調(diào)是現(xiàn)代大廈(如物業(yè)、賓館、商場(chǎng)等)不可缺少的設(shè)施,它能帶給人們四季如春,溫馨舒適的體驗(yàn),由于中央空調(diào)功率大,耗能大,加上設(shè)計(jì)上存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象,中央空調(diào)所產(chǎn)生的電費(fèi)是用戶一項(xiàng)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(chǎng)所開放時(shí)間的變化等,導(dǎo)致中央空調(diào)系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)熱源吸收量的變化,再加上工藝設(shè)計(jì)上電機(jī)功率都留有相當(dāng)?shù)母辉A俊R虼耍嬖谝欢ǖ墓?jié)電空間。將自控技術(shù)引入中央空調(diào)系統(tǒng),通過智能算法對(duì)中央空調(diào)機(jī)組進(jìn)行智能控制,保持室內(nèi)適宜的溫度,使人們感到更加舒適的同時(shí)又可以減少電能損耗節(jié)省電費(fèi)一舉兩得。
天津大安大廈位于天津市河西區(qū)友誼路41號(hào),分為A、B兩座辦公樓,屬于商業(yè)辦公性質(zhì)。每座辦公樓配備一組中央空調(diào)系統(tǒng)。空調(diào)機(jī)組因設(shè)計(jì)投入年限較長(zhǎng),設(shè)備機(jī)組沒有自控系統(tǒng),其設(shè)備的維護(hù)和運(yùn)行采用人工方式。機(jī)組運(yùn)行時(shí),不管外界環(huán)境和室內(nèi)負(fù)荷怎樣變化,其設(shè)備出力是固定不變的,這種運(yùn)行方式造成了極大的電能損耗。針對(duì)以上情況,為減少機(jī)組運(yùn)行所消耗電能,提出對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造,實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自控,增加變頻設(shè)備,從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
2 項(xiàng)目目標(biāo)與原則
項(xiàng)目目標(biāo):
(1)根據(jù)項(xiàng)目設(shè)備情況,確定項(xiàng)目實(shí)施方案,完成對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,實(shí)現(xiàn)節(jié)約電力能源的目的。
(2)通過自動(dòng)化控制,優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)設(shè)備及管網(wǎng)的使用壽命的目標(biāo)。
項(xiàng)目原則:
(1)明確方案應(yīng)用的設(shè)備及技術(shù)參數(shù)應(yīng)具體明確;
(2)應(yīng)用技術(shù)合理,可達(dá)成原則;
(3)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性原則;
(4)時(shí)限性原則,按照設(shè)定規(guī)劃時(shí)間完成。
3 項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用
中央空調(diào)各循環(huán)水系統(tǒng)的回水與出水的溫差,反映了整個(gè)系統(tǒng)所需要進(jìn)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(jī)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(zhǔn)確地反映室內(nèi)的熱負(fù)荷情況。由此,對(duì)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(duì)象,通過變頻器對(duì)冷凍泵流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)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(shí)受室外環(huán)境溫度及室內(nèi)熱負(fù)荷兩方面影響,循環(huán)水管道單側(cè)的水溫不能準(zhǔn)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(nèi)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(nèi)熱負(fù)荷較大,應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速,增大冷卻水循環(huán)的速度;相應(yīng)的,溫差小則減小冷卻泵轉(zhuǎn)速。分別在主機(jī)蒸發(fā)器回水處、冷凝器出水及回水處安裝溫度傳感器,實(shí)時(shí)檢測(cè)管網(wǎng)的溫度,以模擬信號(hào)(0~10V或者4~20mA)反饋給變頻器,通過變頻器內(nèi)置的PID運(yùn)算,輸出對(duì)應(yīng)的頻率指令自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,從而調(diào)節(jié)各循環(huán)水的熱交換速度,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)的恒溫控制。
根據(jù)方案要求,采用傳感器對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行溫度采集,分集水器進(jìn)行壓力采集,并對(duì)設(shè)備消耗的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。系統(tǒng)通過溫度進(jìn)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(duì)采集的物理參數(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)等信息都可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)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(shù)架構(gòu),適用于XP、Vista和7視窗操作系統(tǒng)。其工程結(jié)構(gòu)完全符合IEC61131-3 標(biāo)準(zhǔn),支持標(biāo)準(zhǔn)定義的5種編程語言,且允許用戶自定義庫和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),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(yùn)行時(shí)系統(tǒng)(ProConOS eCLR)配套使用,也可以運(yùn)用于現(xiàn)有的控制系統(tǒng),并且能對(duì)多個(gè)分布式PLC控制器進(jìn)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(jī)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(qiáng)制和覆蓋功能,允許對(duì)程序設(shè)置斷點(diǎn)和單步調(diào)試,同時(shí)自帶了邏輯分析器,可方便地記錄輸入輸出波形。對(duì)于一些特殊場(chǎng)合,提供了源代碼保護(hù)和不停機(jī)在線下載功能。針對(duì)不同國家的編程人員的使用習(xí)慣,提供了包括變量名稱在內(nèi)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(jī)組變頻通過變頻調(diào)節(jié)代替導(dǎo)葉閥調(diào)節(jié);
(2)水泵變頻使得在部分負(fù)荷時(shí)可以降低電機(jī)轉(zhuǎn)速;
(3)冷卻塔風(fēng)扇自動(dòng)加減節(jié)能控制;
(4)水系統(tǒng)壓差旁通控制;
(5)電動(dòng)開關(guān)蝶閥控制;
(6)設(shè)備輪換使用;
(7)PID控制。
該項(xiàng)目的特點(diǎn)是利用先進(jìn)的PID控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)房的全自動(dòng)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(duì)冷水機(jī)組進(jìn)行溫度重設(shè),實(shí)現(xiàn)水泵的變頻合理化控制等手段提高整體機(jī)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(jì)20萬元,每年可節(jié)約電費(fèi)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(fèi)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(shè)備的運(yùn)行可靠性從而更好地保護(hù)用戶的財(cái)產(chǎn)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(jìn)、科學(xué)、完善的售后服務(wù);
(3)設(shè)備以最佳的方式運(yùn)行從而有效降低用戶設(shè)備的使用成本。
該項(xiàng)目使用研華Webaccess作為私有云的核心監(jiān)控中心,實(shí)現(xiàn)分布式的空調(diào)暖通設(shè)備的遠(yuǎn)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(dòng)化博覽》2017年9月刊