智能電網(wǎng)的技術(shù)
可以把智能電網(wǎng)想象成一個(gè)可靠、安全，自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)最大效率的未來。但你要知道，實(shí)施主要的自動(dòng)化項(xiàng)目要經(jīng)歷很長(zhǎng)的時(shí)間，這可能是至今為止最大的自動(dòng)化項(xiàng)目。
美國能源部列出了5項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)，它們將帶動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展：
? 集成通信，把組件連接到開放架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息和控制，允許電網(wǎng)的每個(gè)部分“聽”與“說”；
? 感知和測(cè)量技術(shù)，支持快速和精確的響應(yīng)，諸如遠(yuǎn)程監(jiān)視，實(shí)時(shí)定價(jià)和需求側(cè)管理；
? 先進(jìn)組件，應(yīng)用超導(dǎo)、存儲(chǔ)、動(dòng)力電子和診斷的最新研究成果；
? 先進(jìn)控制方法，監(jiān)視基本組件，實(shí)現(xiàn)快速診斷和對(duì)任何事件的精確解決方案；
? 改進(jìn)界面和決策支持，提高人員決策能力。當(dāng)他們走進(jìn)系統(tǒng)的時(shí)候，把電網(wǎng)操作員和管理員從死記硬背轉(zhuǎn)變成具有遠(yuǎn)見卓識(shí)的人才。
隨著能力的不斷改進(jìn)，我們注意到大多數(shù)技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)用于今天的自動(dòng)化系統(tǒng)中了：
? 以太網(wǎng)和其他基于因特網(wǎng)的開放標(biāo)準(zhǔn)可使通信集成。
? 精確傳感器和測(cè)量設(shè)備不斷涌現(xiàn)。
? 控制和監(jiān)視方法已經(jīng)成熟。
? 今天的操作員界面允許與需要管理的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜和安全地互動(dòng)。
你是智能電網(wǎng)的參與者
作為一名自動(dòng)化工程師，你不需要等待智能電網(wǎng)，“智能”設(shè)備，或者新技術(shù)。你的公司可以使用今天已有的工具管理能源使用。你還可以利用電力公司項(xiàng)目和能源總計(jì)的優(yōu)惠政策減少成本甚至獲得財(cái)政收入。
今天公司可以在能源方面做什么？與你的供電局或電力經(jīng)紀(jì)人一起工作，你現(xiàn)在就可以采取下面3個(gè)步驟，成為一名智能電網(wǎng)的參與者：
1. 獲得你公司能源使用的詳細(xì)數(shù)據(jù)。
2. 控制能源使用和成本。
3. 從供電公司的折扣、信用和縮減項(xiàng)目中獲得一份收入。
1. 獲得你公司能源使用的詳細(xì)數(shù)據(jù)
首先是數(shù)據(jù)；然后再控制。第一步是獲取你公司能源使用的詳細(xì)數(shù)據(jù)－詳細(xì)到，比如，啟動(dòng)一臺(tái)馬達(dá)、運(yùn)行一個(gè)流程、或在樓宇中設(shè)置一個(gè)25攝氏度時(shí)空調(diào)的成本。有些場(chǎng)合，已經(jīng)有監(jiān)視設(shè)備了，諸如用于調(diào)節(jié)目的的冷卻單元，你可以使用或擴(kuò)充這個(gè)數(shù)據(jù)。
你可以對(duì)現(xiàn)在的自動(dòng)化系統(tǒng)增加I/O，測(cè)量能源使用數(shù)據(jù)，或安裝一個(gè)小型、獨(dú)立的控制系統(tǒng)專門用于這個(gè)目的。在上兩種情況中，使用以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)和開放標(biāo)準(zhǔn)，可以簡(jiǎn)化能源數(shù)據(jù)到你計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析的過程。找到能提供基于以太網(wǎng)的可編程自動(dòng)化控制器（PAC）、交換機(jī)、無線設(shè)備和其他組件的廠商，能夠用開放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)與辦公室計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信。
一個(gè)基于以太網(wǎng)產(chǎn)品的例子是來自自動(dòng)化供應(yīng)商羅克韋爾自動(dòng)化的PowerMonitor3000。它是一臺(tái)電力監(jiān)視設(shè)備，提供可配置實(shí)時(shí)功率質(zhì)量數(shù)據(jù)、諧波分析、高速示波和子電表功能。能源數(shù)據(jù)通過有線或者無線以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送，通過授權(quán)的計(jì)算機(jī)或者移動(dòng)設(shè)備可以在線觀看。
最初，你可能選擇在大范圍內(nèi)監(jiān)視能源的使用情況。比如，從服務(wù)于特定樓宇或過程的電氣盤上進(jìn)行觀察。當(dāng)特定的馬達(dá)、壓縮機(jī)、部分過程甚至燈光顯示下拉電流時(shí)不會(huì)改變能源的使用。
在某些場(chǎng)合，對(duì)一個(gè)泵、馬達(dá)或其他耗能設(shè)備的直接連線，可能是計(jì)算其分享整體負(fù)載的簡(jiǎn)單方法。作為一個(gè)附加收益，監(jiān)視資產(chǎn)可能幫助我們準(zhǔn)確地定位問題，諸如馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)突然增加了額外電流，說明需要進(jìn)行維護(hù)。
小系統(tǒng)無論如何應(yīng)該具有可伸縮性。在這個(gè)級(jí)別看到的能源使用情況可能還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步細(xì)化。當(dāng)你完成了數(shù)據(jù)的分析，下一步就要在同一個(gè)系統(tǒng)控制能源使用。所以選擇的系統(tǒng)應(yīng)能夠容易擴(kuò)展，能夠提供控制，監(jiān)視只是智能方法的開始。
拿PowerMonitor為例，它可以與Logix家族的可編程自動(dòng)化控制器（PAC）控制系統(tǒng)完全兼容，如果需要，馬上就可以加入能源的控制功能。系統(tǒng)采用分布式智能，提供最佳的靈活性，因?yàn)榭刂破骱虸/O可以完全分離。分布式智能使得增加I/O點(diǎn)十分簡(jiǎn)單，增加監(jiān)視或增加復(fù)雜功能，諸如模擬量控制也十分容易，對(duì)系統(tǒng)效率沒有負(fù)面影響。
分析數(shù)據(jù). 你得到的詳細(xì)數(shù)據(jù)可以按類進(jìn)行分析：
? 哪些設(shè)備或過程使用了最多的能源，哪些使用最少？
? 你看到的能源使用是哪種類型的，是以24小時(shí)為周期？還是以季度為周期？
現(xiàn)在是開始考慮調(diào)節(jié)的時(shí)候了：
? 那臺(tái)老的耗能馬達(dá)是否可以用帶變頻器的馬達(dá)所取代？
? 一些過程是否可以按照順序執(zhí)行而不是同時(shí)執(zhí)行？這樣可以減少在每天某個(gè)時(shí)段的電力負(fù)載。
? 是否可以微調(diào)溫度使壓縮機(jī)的運(yùn)行時(shí)大有不同？
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2. 控制能源使用和成本
下一步是捆綁用能和成本并且控制兩者。定價(jià)結(jié)構(gòu)隨你公司的地點(diǎn)和給你供能的公司而變化。然而，趨勢(shì)是朝著基于付費(fèi)周期的整體用能或每天的用能時(shí)間（TOU）來動(dòng)態(tài)定價(jià)。
在智能電網(wǎng)的愿景中，TOU計(jì)費(fèi)明顯地向?qū)崟r(shí)定價(jià)的方向遷移，并且在一些地區(qū)已經(jīng)實(shí)施，這包括了加州的很多地方。如果你的能源供應(yīng)商使用固定的費(fèi)率，那么你減少成本的機(jī)會(huì)僅是減少整體用能。但如果你的供電局或能源經(jīng)紀(jì)人采用動(dòng)態(tài)電價(jià)，你的機(jī)會(huì)會(huì)更大。
你獲得的關(guān)于你的機(jī)械、過程和廠房的能源數(shù)據(jù)要與電價(jià)聯(lián)系起來，然后看看什么地方可以省電。例如，你可以每天的早些時(shí)候安排耗能過程運(yùn)行，那時(shí)的需求和電價(jià)比較低?；虍?dāng)整體用能接近高電價(jià)時(shí)減少負(fù)載。
理想地在你的業(yè)務(wù)中，你要事先考慮和選擇一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，現(xiàn)在能夠擴(kuò)展到控制用能機(jī)械和過程?；谀愕挠媚軘?shù)據(jù)和分析，在一個(gè)或兩個(gè)區(qū)域開始，控制能夠有效降低成本；然后轉(zhuǎn)移到其他地方。
關(guān)鍵是在你的業(yè)務(wù)中用最有效的方法控制用能。大公司可能會(huì)雇用一個(gè)自動(dòng)化公司幫助他們，安裝一套能源管理系統(tǒng)。
而對(duì)于中小型工業(yè)和商業(yè)組織，他們擁有熟悉公司設(shè)施和過程的工程師和技術(shù)員，因此是最好的分析用能和決定用能的人選。另外，精通用能的系統(tǒng)集成商也能提供必要的幫助。
你的供電局也能提供幫助。很多還能提供免費(fèi)的能源審計(jì)或測(cè)試程序幫你識(shí)別用電問題，告訴你省電的方法。測(cè)試可能包括功率因數(shù)分析、找出瞬間過壓的位置和建立負(fù)載檔案，顯示給定周期的用能情況。能源供應(yīng)商也能提出關(guān)于價(jià)格折扣和減價(jià)活動(dòng)的信息，不僅節(jié)省你的金錢，而且還能提供一份收入。
3. 獲得一份收入
一旦你獲得并分析了詳細(xì)的能源數(shù)據(jù)，與階梯電價(jià)捆綁，找到節(jié)省用能和成本的方法，你現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備第三步了：獲取一份來自能源的收入。這第三步需要以不同的方式觀看能源。
2009年來自羅克韋爾自動(dòng)化的一份白皮書啟發(fā)制造商開始以不同的方式思考能源：不要把能源看作必須控制的成本，而是看作制造產(chǎn)品時(shí)需要的另一種原材料。生產(chǎn)產(chǎn)品的能源成本變成了材料清單中的一個(gè)項(xiàng)目，它反映到產(chǎn)品的價(jià)格和生產(chǎn)的決策中。不是把能源作為業(yè)務(wù)整體的成本來考慮，而是把成本按功能進(jìn)行分解，得出的用能位置的結(jié)果更為準(zhǔn)確。
考慮美國關(guān)于碳排放的限額貿(mào)易法律，碳排放大多捆綁用能來判斷是否合法。如果業(yè)務(wù)必須購買碳信用額度，則需要仔細(xì)查看在哪里和為什么需要購買。反之，銷售信用額度是一個(gè)收入機(jī)會(huì)，通過它可以平衡用能。在這兩種情況下，把信用額度捆綁到特定應(yīng)用－每個(gè)產(chǎn)品、每個(gè)流程、每個(gè)地點(diǎn)－將為明智的財(cái)務(wù)決定提供最大機(jī)會(huì)。
更緊迫的，很多電力公司和能源經(jīng)紀(jì)人現(xiàn)在提供的項(xiàng)目，可以成為你業(yè)務(wù)中的一份收入來源。其中包括現(xiàn)金回扣和縮減項(xiàng)目。
現(xiàn)金回扣項(xiàng)目能為客戶提供資金，用新型節(jié)能的設(shè)備，替換老的耗能設(shè)備。比如，現(xiàn)金返還常用于客戶增加變頻器者購買高效電機(jī)，用于暖風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、制冷設(shè)備或節(jié)能照明設(shè)備等。你可以獲得現(xiàn)金返還加上更低的能源賬單。
返還或財(cái)政補(bǔ)貼還用于安裝自備電站系統(tǒng)，諸如太陽能光伏和風(fēng)力發(fā)電，或永久性轉(zhuǎn)移負(fù)載設(shè)備。一個(gè)永久性轉(zhuǎn)移負(fù)載的例子是熱能存儲(chǔ)，諸如在夏季，在夜間能源便宜的時(shí)候造冰或冷水，然后在酷熱的白天用于冷風(fēng)和降溫。在實(shí)施項(xiàng)目之前要檢查投資的回報(bào)，確保具有現(xiàn)金返還或財(cái)政補(bǔ)貼。
縮減項(xiàng)目每個(gè)月為你公司支付一筆錢，作為你承諾縮減用能的回報(bào)，既有自動(dòng)縮減也有按需求縮減。你可以在同意的減少容量和實(shí)際的減少數(shù)額兩方面獲得給付。
? 動(dòng)態(tài)需求項(xiàng)目使用附加的特殊設(shè)備（比如，一個(gè)空調(diào)單元上的壓縮機(jī)）。這些設(shè)備通常由電力公司提供，費(fèi)用很低甚至免費(fèi)，可以感知電網(wǎng)的負(fù)載，自動(dòng)響應(yīng)，可以對(duì)設(shè)備臨時(shí)斷電。
? 需求－響應(yīng)項(xiàng)目通常不是自動(dòng)的：而改為電力供應(yīng)商給你打電話請(qǐng)你減少負(fù)載，你在一個(gè)特定的時(shí)間周期（諸如30分鐘）里響應(yīng)請(qǐng)求，在預(yù)訂的級(jí)別上減少你的整體用能。
如果你在需求的時(shí)間里沒有響應(yīng)需求或沒有達(dá)到同意的數(shù)量級(jí)，你將受到處罰。如果你的業(yè)務(wù)使用智能電表，你可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)請(qǐng)求和響應(yīng)；或你可以在手動(dòng)控制下進(jìn)行響應(yīng)。
這些縮減項(xiàng)目能夠提供實(shí)在的收入－一份有效的現(xiàn)金流。縮減項(xiàng)目也可以由私人募集公司承辦。詢問你的電力供應(yīng)商，了解你所在地區(qū)的項(xiàng)目情況。
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向自動(dòng)化公司尋求幫助
在今天的PAC和I/O中，具有很強(qiáng)的通信能力，這意味著現(xiàn)在的自動(dòng)化公司可能有很好的產(chǎn)品可以幫助你收集能源數(shù)據(jù)和控制用能。你能夠很容易地從你現(xiàn)在的基礎(chǔ)設(shè)施中獲取你需要的能源管理數(shù)據(jù)。
比如，自動(dòng)化供應(yīng)商羅克韋爾自動(dòng)化，可提供多系列的可伸縮、高可靠系統(tǒng)，帶有分布式智能，基于以太網(wǎng)和開放通信標(biāo)準(zhǔn)。如果你已經(jīng)使用該公司的系統(tǒng)，你能夠在兩方面提高能源管理能力：增加PoworMonitor能源監(jiān)視單元，或增加一些I/O模塊諸如Flex I/O，可以用于監(jiān)視三相電源。對(duì)你的PAC控制策略做很小的改變，可在可編程自動(dòng)化控制器中運(yùn)行能源數(shù)據(jù)采集和控制程序。
如果你喜歡把能源管理系統(tǒng)與通用自動(dòng)化系統(tǒng)分開的話，這些產(chǎn)品也是很有用的。一個(gè)價(jià)格不貴、可伸縮的小系統(tǒng)能夠獲得所有的能源數(shù)據(jù)和控制獨(dú)立的設(shè)備或裝置，如泵、馬達(dá)、或壓縮機(jī)，它們不一定是大自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分。使用開放的通信標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)小系統(tǒng)還可以把輸入數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髯詣?dòng)化系統(tǒng)中；比如，它可以把數(shù)據(jù)發(fā)送到Allen-Bradley? 的PAC用于用能控制或發(fā)送到FactoryTalk?人機(jī)界面（HMI）用于操作員響應(yīng)。
如果你需要監(jiān)視或控制另外的設(shè)備，增加單元是非常容易的。
現(xiàn)在就開始
國家的自動(dòng)化項(xiàng)目，我們熟知的智能電網(wǎng)將要經(jīng)歷數(shù)十年才能完成。你現(xiàn)在已經(jīng)知道很多了，無論如何，你能夠看到自動(dòng)化公司在能源管理是怎樣實(shí)施的，你能夠以正確的方式進(jìn)軍，甚至在智能電網(wǎng)來臨之前。
現(xiàn)在就開始管理你公司的用能，你的成本將使你的業(yè)務(wù)更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，無論是今天還是將來。
下面是一些容易的起步：
? 開始思考有關(guān)能源作為一種原材料和一種收入的來源。
? 使用自動(dòng)化技術(shù)和現(xiàn)在可用的產(chǎn)品獲取你需要的數(shù)據(jù)。按你的期望，詳細(xì)分析用能。
? 使用已有的、基于開放通信標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，把數(shù)據(jù)發(fā)送到公司計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、在線的軟件服務(wù)和操作員界面。
? 基于你獲取的數(shù)據(jù)，建立自動(dòng)的或手動(dòng)的控制用于設(shè)備和過程，使用能效率最大化。
? 抓住電力公司或電能供應(yīng)商的現(xiàn)金返還和縮減項(xiàng)目的機(jī)遇，獲得新設(shè)備并且獲得穩(wěn)定的新收入。
（轉(zhuǎn)載）
