能源管理:美丽的新世界
能源管理技术供应商表示，美国企业正基于效率和可持续性目标，不顾监管环境，推出能源管理举措。
为了帮助工业制造商应对全球能源挑战，全球主要的自动化供应商加快了推出产品和服务的步伐，以实现更好的工业能源管理。
更明智地利用全球能源资源是我们这个时代最紧迫的问题之一。科罗拉多州博尔德市派克研究公司(Pike Research)最近估计，到2020年，美国工业能源管理产品和服务的销售额将从2011年的9.6亿美元增长到56亿美元。
供应商方法根据所服务的行业、地理位置和流程而有所不同。一些人希望支持制造商与公用事业公司谈判，为智能电网做准备。对其他人来说，关键是让制造过程本身尽可能高效。
制造业和加工工业并不是能源的最大消耗者。例如，交通运输使用更多的能源。然而，根据德国电气和电子制造商协会的数据，制造业和加工工业及其自动化基础设施和流程提供了一些最大的节能机会。据估计，仅通过过程自动化就可以节省约15%的能源。
Pike Research总裁Clint Wheelock表示:“工业企业看待能源采购和内部使用的方式正在发生明显的转变。”
在欧洲和其他地方的大部分地区，政府要求离散和过程制造商采取许多节能措施。政府还提供补贴，使节约能源立即具有成本效益。在美国，监管的作用较小。然而，包括利润动机在内的几个因素都指向了行动。
例如，明尼苏达州德卢斯的明尼苏达电力公司。这家公司为附近的造纸厂提供蒸汽。该公司最近对其中一个锅炉控制器进行了改造，以增加废木材的蒸汽产量;优化空气使用;并降低锅炉燃料成本。目标是最大限度地提高响应能力并保持环境标准。
混合动机
明尼苏达电力公司的可再生能源运营控制专家卢瑟·肯普说:“我们的主要动力是我们试图燃烧更多的木材，因为它被认为是一种可再生能源，只有在必要的时候才使用煤炭。”“更大的前景是，这为我们提供了坚实的控制基础。随着环境法规每年都在变化，我们也能够改变我们的目标。”
为了升级其能力，明尼苏达电力公司使用了艾默生过程管理的SmartProcess锅炉软件。在最近的艾默生交流年度用户组会议上，艾默生介绍了一个新的工业能源组，以及SmartProcess锅炉软件和能源管理软件。这两种解决方案是将多变量控制、其他类型的高级过程控制和预测分析应用于工业能源管理的一系列解决方案中的第一种。
艾默生表示，其新集团将专注于“发电厂”的现代化，即为工业运营提供蒸汽和电力的现场公用设施，同时也改善制造过程本身的能源消耗方式。
-SmartProcess锅炉实时燃烧控制解决了可再生和废弃燃料来源的不一致性，自动化和简化了BTU含量突然变化或这些燃料的可用性的管理。
-SmartProcess Energy Management是一个闭环控制软件应用程序，用于平衡蒸汽系统，管理电力需求波动和中断，识别买卖电力的机会，并以最低成本运行工业公用事业。
艾默生过程管理总裁Steve Sonnenberg表示:“工业制造商消耗了全球约50%的能源，再加上化石燃料价格的上涨和全球减排的要求，我们的客户需要的不仅仅是提高能源管理的效率。”“我们已经看到了某些项目的巨大增长，比如生物质能转换，我们有很多客户在95%的时间里使用可再生燃料。我们预计未来五年工业能源项目将增长25%至35%。”
提前工作
尽管与能源相关的倡议看起来很匆忙，但到目前为止，能源管理，特别是在“重工业”中，并没有被忽视。“许多公司长期以来一直在使用控制系统进行能源管理，并拥有与自动化集成的电力系统。他们专注于使用现有架构进行能源管理，”罗克韦尔自动化业务开发经理Cliff Whitehead说。但这并不是大多数控制系统的固有功能。它是最上面的一层。”
然而，人们越来越认识到自动化数据可以应用于能源优化，并且现场设备中的数据应该可用于此目的。“例如，变频驱动器中有能量数据，因为它们可以测量施加在它们身上的负载。但在过去，必须使用编程手段从设备中提取信息并将其输入系统。”
随着标准网络协议和架构的引入，例如罗克韦尔的PlantPax，将能源作为一个参数引入自动化组合的成本大大降低。罗克韦尔也是ODVA的成员，ODVA是一个促进使用网络作为数据提取的传输媒介的组织，也就是说，无需诉诸程序化手段。
罗克韦尔自动化可持续生产、发电和能源管理市场开发经理Mary Burgoon表示:“将这些设备接入网络是第一步，对于罗克韦尔来说，这是一个基于逻辑逻辑的控制范例。”
ODVA的独立于媒体的网络协议——通用工业协议(CIP)成立于1995年，包括DeviceNet、EtherNet/IP、CompoNet和ControlNet。除了罗克韦尔，ODVA的成员还包括施耐德电气、力士乐博世集团、欧姆龙和思科系统等。
怀特海德说，ODVA正在研究能源使用的数据模型。“用户将不必使用编程手段来获得能源使用的真实情况，供应商将能够将能源管理整合到他们的控制器中。”罗克韦尔正在将ODVA能源规范整合到其产品中，第一批增强型产品计划于11月发布，原生ODVA能源功能将于2012年开始在产品中使用。
“采矿和金属等工业部门已经开始着手能源管理，”Burgoon补充道。“他们可能正在与公用事业公司合作，安排非高峰时段，或者在保持生产力的同时找到减少能源消耗的方法。此外，我们在食品饮料和汽车领域的全球客户对将这些功能嵌入他们的架构特别感兴趣。”
实时能源洞察
罗克韦尔的竞争对手表示，ODVA主要是利用先进的路由器作为基础设施，通过有线或无线以太网进行数据收集和通信，并注意到罗克韦尔的合作伙伴网络提供商思科系统的参与。
英维思运营管理公司于2009年首次推出Wonderware企业能源管理应用程序，该应用程序假设网络功能已经到位，可以通过英维思Archestra基础设施或其他方式实现。它还认为，有效的能源管理系统必须是更大基础设施的一部分。
英维思运营管理公司能源管理解决方案经理Bill Schiel表示:“我们正在讨论将能源管理引入制造执行系统。“一个独立的能源管理系统读取仪表，汇总，并生成报告。它变成了一个信息筒仓。它不是规定性的。你需要上下文来理解什么是最优的。平台方法为您提供了这种环境。然后，您可以获得每批或冷启动的能源使用量。你开始从事件的角度来看待能源使用。”
Schiel说，很多公司都说他们已经管理能源40年了，但是把它看作是“基于事件的”是新的。精炼厂可能被认为是一个稳态过程，但批量生产的情况就大不相同了。“在过去，在离散的制造环境中，电费被认为是一种基本成本，并作为一种分配出现在资产负债表上，”Schiel说。但如果把能源作为一个可控变量来管理，它就会像其他资源一样出现在材料清单或食谱上，突出能源的优先地位。然后，它可以成为薪酬计划和奖金的一个因素，确保它作为一个问题得到所有应有的关注。”
关键绩效指标(KPI)的选择是能源强度，由ISO 50001定义为每单位产出的能源使用。使用企业能源管理应用程序，“我们可以通过仪表对象实时跟踪实际的财务成本，”Schiel说。“在这个目标中，我们有能源价格，考虑到任何使用时间成本、提前一天定价或可能适用的热电联产操作。”
开放的市场，开放的系统
工业能源管理的技术市场将如何展开仍然是一个悬而未决的问题，Schiel说。“大多数公司从他们的公用事业公司购买了一堆分电表，只是做基本的数据收集。他们希望降低成本，并采取了唾手可得的行动。进入下一阶段需要一些投资。ISO 50001和其他规范的工作将导致能源管理的认证项目。基于价值的能源定价已经开始出现，但如果预计会参与需求响应，管理人员将需要更多的信息。”
霍尼韦尔过程解决方案全球营销主管Gary Peacock表示，法规遵从性是能源项目的主要推动力，即能源效率和排放。“但这也日益成为一个竞争力问题。能源成本只会上升，成熟市场的公司需要提高效率，包括迫切需要升级或更换的设备。”
孔皮科克说，霍尼韦尔认为能源计划分为五个步骤:合规、意识、控制、优化和维持。“这一切都始于对能源使用的正确洞察。在控制室里，你希望能够监控每台设备，运营部门正在关注轮班的能源使用情况，董事会正在展望未来。”
11月，三菱电机自动化将宣布自己的能源计划，其中包括为客户公司提供能源审计服务，使用三菱产品来监控能源使用情况，以及将三菱产品包装在一个解决方案中。
三菱电机自动化LVS和能源产品产品经理Christopher Cusick说:“低效的一些主要原因是老式的压缩空气控制、输送线和其他类型的设备不能正常闲置。”他指出，需要为设备配备待机模式和快速启动，这是实现节能的直接途径。
最后，管理咨询公司CSC 10月份发布的一项调查证实，企业正在追求能源管理等可持续性举措带来的财务和竞争优势。
CSC过程工业副总裁Chuck Deise表示:“今年的调查结果表明，企业正在接受并准备扩大和更复杂的产品法规，并通过强调能源管理，从他们的可持续发展项目中获得更多价值。”调查得出的结论是，企业认为ISO 50001是“最重要的”，资本投资正在增加。虽然仍处于管理生产能源成本的早期阶段，但公司有计量和测量工具，但它们尚未连接到实时捕获和监控。
德国电气电子制造商协会www.zvei.de/en/homepage
www.meau.com
www.pikeresearch.com
www.schneiderelectric.com
还读:能源管理在罗克韦尔自动化博览会-在线节能计算器提供免费下载．
这是控制工程2011年12月工业能源管理增刊。
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