寻找能源消耗的线索--目前市场上已有能源管理系统的比较

作者:Wolfgang Ernhofer 文章来源:PROCESS德文版 发布时间:2014-02-14

“能源管理”是一个有着丰富内涵的词汇,包含从能源的监测到控制直至管理。能源管理的发展一路坎坷,但企业如果要想保持自己的竞争力,就不能回避能源管理的问题。

巴斯夫、拜耳、科莱恩、赢创和瓦克等著名的德国化工企业都有自己的能源管理系统。对于这些业内巨头来说,需要及时准确地了解电能消耗情况,以便实现电能的节约。为了落实法律法规对能源管理提出的要求,企业还必须不断改进提高生产工艺。例如总部位于慕尼黑的化工集团瓦克化学公司从2006年起就开始了启用了Power Plus能源管理系统,并从那时起进行了多次优化提高了生产能力,增强了员工的节能意识。2012年,完善的能源管理使瓦克化学公司的能源消耗降低了22%,并计划到2022年再降低11%。在能源管理中,他们采用了水电和热电联产等技术,进一步完善了生产工艺。

中小型企业落实能效管理

考虑到可再生能源法案EEG,为了落实这一法律,很多中型企业也开始仿效瓦克公司开始建立自己的能源管理体系。虽然德国化工协会(VCI)等专业协会没有对中型企业的节能提出强制性的要求,但政策制定者把中型的流程工业企业列入了能源消耗大户,认为这些企业从优惠电价和困难的股市中获益。

2013年5月德国联邦能源和水资源协会发布的电力分析报告证实工业用电供应商税前电力生产、传输和销售获得的纯收益,上缴的税额以及应缴税款都有所下降。2012年,相关部门指出工业用电量为每年70~150GWh,工业用电的平均电价为6.48欧分/kWh。然而缴纳的税金和可再生能源费用分摊却增加了企业的负担,企业并没有从电力使用高峰的无功补偿电价和可再生能源法案EEG中提出的补偿中获益。

欧盟提出的Spice3倡议恰恰符合德国化学工业协会VCI的初衷,希望帮助大多数中小型化工企业优化能效。欧盟的这一倡议旨在促进知识共享和能率计划的实施,从而正真实现能源的节约。VCI协会拥有1600个成员,但其中只有60家企业的80个工厂免除了可再生能源费用分摊。其余的企业都受到了能源转换的强烈冲击。


“高瞻远瞩的行动和运营商对明天的期望有着决定性的意义。”——Engelbert Lang先生,西门子公司

不久前,能源管理系统也不再是看好机会才上的事情。政治家在能源管理方面施加了越来越大的压力。2013年执行的电网用户收费条例加速了企业使用经过认证审核能源管理系统的进程。企业在2013年开始引入能源管理系统,还会享受一定的优惠。条例规定了每年用电量超过1GWh电能的企业需要缴纳14%的附加费。到2015年,用电企业也必须通过DIN EN ISO 50001标准的认证,或者通过欧盟生态管理审核体系(EMAS)的认证。中小型企业只需按照EN 16247标准进行能源评审就可以。但是,如果引进了能源管理系统只是为了节约赋税,减少上缴的可再生能源分摊,那么远远没有充分挖掘这一系统的应用潜力。

B&R公司过程自动化部门销售负责人Stefan Lau先生表示:“减少电力消耗所带来的资金节约远远大于加强能源管理节约的可再生能源分摊。”但仅仅检测能源数据还不能提高流程工艺过程的能效,Stefan Lau先生说:“这要求把设备数据和过程数据联系起来进行分析,并参比检测到的所有消耗能源的环节,进行直接的控制调节。”

自动化的迷人之处

德国电气和电子制造商协会(ZVEI)的数据显示,控制技术和自动化技术具有非常大的节能潜力。选择合适的自动化技术之后工业企业可以节约10%~25%的电能。

因此,大型自动化技术供应商企业都调整了自己的产品结构,补充了与能源管理有关的设备和元器件,从检测仪到控制技术再到最高层次的主控系统,从技术咨询到规划设计再到安装和技术培训。

自动化技术供应商开发了满足各种不同要求的能源管理系统。企业中的能源管理人员可以选择不同的能效解决方案,并从不同的解决方案中找到需要的解决方案。TüV Süd公司的Gerd Streubel博士建议说:“企业在确定选购某种能源管理系统之前首先要进行能源消耗分析。在能源消耗分析的基础上制定方案,确定到底要检测哪些能源消耗、检测什么类型能源的消耗、设置多少检测点等。在制定这一方案时始终要考虑将来的发展以及系统的扩建。检测点的数量决定了这一系统的价格。而能源管理系统供应商提供的产品常常是供大于需的系统。”

能够使用正确的能源管理系统是一件事,但能源管理系统的认证又是另一件事情。至于企业想要的系统是否通过了认证,可以向TüV Süd或者Dekra等认证机构咨询。这些机构会帮助企业按照ISO 50001标准的规定和要求引进能源管理系统,在能源管理人员和其他专业技术人员的资质认证中给予帮助。在成功引进能源管理系统之后,这些机构还会按照ISO 50001标准对能源管理系统进行认证评审。

按照新版ISO 50001标准对技术服务商的能源管理系统进行认证评审是非常重要的,因为对于那些需求技术服务的企业来讲他们需要出具的各种证明、证书都意味着一笔数量可观的现金。化学工业园运营商Currenta公司在引进能源管理系统时就进行了能源管理系统认证。Currenta公司负责能源管理系统和能源消耗评审的Frank Schulze先生说:“当前我们正在请第三方工程技术公司进行12~14台套流程工业设备详细的能源利用效率分析。”他对能源消耗分析提出的要求,采集位于Leverkusen、Krefeld-Uerdingen和Dormagen三地的化学工业园所有的能源数据。“我们自己每年提供给工业园企业的电力为2.5太瓦(265kWh)。用统一的电力消耗特性指标来衡量所有的能源消耗是一件非常难的事情。”

到2014年,这一能源管理系统就引进了3年,并完成系统优化之后需要按照ISO 50001进行认证评审。目前,火力发电厂和Uerdingen地区工业园中焚烧设备能源管理系统这两个试点项目已经开始运行。但Schulze先生目前还不想透露Currenta公司合作伙伴的名字。

关键绩效指标(KPIs)

无论是大型的还是小型的流程工艺设备,为了充分挖掘设备的节能潜力,第一步都是需要准确系统地把能源消耗按照费用点、设备和辅助设备等梳理清楚,找出关键绩效指标(KPIs)。只有在对设备和流程工艺有了深刻的了解、掌握了整套设备准确能源消耗信息之后才能采取有效的能源监控方法。在对能源使用情况进行监控之后,能源管理是最重要的节能措施。

“应从整体的角度对能源管理进行考察。”Micheal Büβelmann先生说。他是GE公司化工领域的负责人,并在这一领域的能源管理中拥有丰富的经验。他强调投资回收期(ROI)与能源管理试点项目之间的关系:“我们提供的服务包括技术咨询、规划设计、能源管理系统的引进和落实以及批量生产时的能源管理支持。”

ISO 50001标准中规定使用且性能可靠的PDCA(计划、实施、检查、处理)循环是能源管理的核心。

因此拜耳公司在自己的结构化能源管理系中采用了这一系统方法,规定了三大核心过程:首先确定节能潜力;然后制定相关措施;最后一步步落实节能措施。到2013年年初,拜耳公司已经在50套流程生产设备中引进了能源管理系统。在结构化能源管理系统的帮助下,拜耳公司从2008年开始共计节约了上百万兆瓦的电能,相当于每年减少约30万吨二氧化碳的排放。

攻克峰值电力消耗难题

Merck公司的能源管理提供了一个前瞻性的解决电力使用峰值问题的实例。这家位于达姆施塔特的集团公司在能源管理项目中投入了2700万欧元的资金。在公司所在地达姆施塔特刚刚完成了能源中心的奠基。Merck公司推行了“Fit for2018”项目,他们把达姆施塔特作为集成公司能源管理的示范点,到2020年企业直接和间接排放的温室气体将减少20%。在新的集生产电能、压缩空气和热能的能源中心的帮助下,这家制药和化工企业计划每年减少二氧化碳排放2500t。这里的关键技术是能够有效避免出现用电峰值的冰蓄冷技术。当多台流程设备同时启动时,例如多台泵等大能耗设备同时运行时,用电峰值的情况会经常出现。

“另一个避免用电峰值的解决方案是自动周期性启动每个设备部件。”西门子公司的Engelbert Lang先生说。西门子工业自动化业务领域能源管理服务部的负责人建议:“能源管理系统应有足够多的检测点,拥有绩效特性指标KPIs矩阵。”为了满足对这种能源管理系统的需求,西门子开发了Simatic B. Data。这一系统改善了能源的分配情况,能够把产生的费用按照耗能设备分别统计、汇总,优化了能源的采购,也便于用户对生产过程进行快速的干预。根据使用目的和要求,企业必须在流程设备运行的同时投入大量资金补装检测仪器设备。Simatic B.Data每一个数据点的安装调试费用大约为3欧元,而检测仪器的成本和费用则要高出许多倍。

“推行绿色流程设备项目,如果流程设备规划设计一开始就考虑了能源管理的检测点就方便得多。”Lang先生说道。但即使是在流程设备运行的过程中也可以补装Simatic B.Data系统的能源管理检测点。西门子公司对这样的补装充满信心:“我们告诉流程设备运营商,短期的节能措施不会带来长期的收益。但是在未来很长一段时间里用户还要利用这一设备获得利润。这时,前瞻性的决策是非常重要的。”

合理利用能源和资源

未来,对于德国的流程工业企业及其供应商企业来说,节约能源和资源有着非常重要的意义。因此,促进节约能源和资源的新技术的开发和最佳实践成为了“2013年度能源峰会”的主题(2014年将于11月19~20日在德国维尔茨堡市的VCC举办)。这一峰会为企业的董事长、总经理、技术负责人提供了交流新技术、新工艺和新能源的广阔平台,使他们能够捕捉到行业的新动向。

峰会的主持人拜耳公司的技术专家Norbert Kuschnerus博士与德国电气工业协会(ZVEI)合作主持了“流程工业需要什么样的解决方案?”这一话题讨论。拜耳公司、Clariant公司、Evonik公司、SGL Carbon公司、Steag公司和Vestoilt公司分别介绍自己以实践和工艺技术为主导的最佳理念、方案和应用案例。最后,代表德国联邦议院基民盟/基社盟议会党的经济政策发言人Joachim Pfeiffer博士还向来宾诠释了德国和欧洲的能源政策对流程工业企业有什么样的期望和要求:是支持还是反对?

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