节能是一项系统工程

作者:Dominik Stephan 文章来源:PROCESS德文版 发布时间:2015-05-15

技术能够推动能源转型吗?——在流程工业领域,能源是经常热议的话题。刚开始人们讨论节能时会觉得很多生产环节都有很大的潜力可以挖掘,但真正实施起来效果却不尽如人意。在节能增效中应用自动化技术是非常明智的选择。在2014年度的汉诺威博览会上,PROCESS杂志邀请了行业代表进行了对话,通过对话得出结论:技术仅仅是节能方案中的一块砖,能源转型这一巨型建筑需要精心设计建造。

德国联邦政府认为工业企业减少20%的能源费用是一项非常艰巨的任务。工业生产的节能的潜力是非常巨大的,例如德国工业生产过程消耗了46%的电力。但能源转型的速度太慢,节能解决方案和高效节能产品还非常稀缺,同时该类产品的利润率非常低,导致对于这类产品的研发投入一直处于低水平且受关注的程度很低。德国能源研究协会Deneff的《2014年度行业能源利用率监测报告》显示,企业在有多余的流动资金时,才会考虑产品生产过程中电力消耗的问题。

政策和实际生产两者之间存在很大的差异,只要政府没有出台具有可靠的框架条件和利于投资的政策,工业生产企业就会认为这种投资具有很大的风险。企业往往把目光放在短期的投资回报率上,这样使得企业很难做出长远的计划。最好的办法是高效地利用现有的工艺技术,但是如何利用成为困扰工业生产企业的难题。


图1 作为接口技术和促成技术,自动化技术在能源转型中将扮演着怎样的角色?

是管理问题吗?

在给定的过程中利用有限的手段产生巨大的效果——这听起来简直是天方夜谭!但过程自动化完全能够满足。德国电气和电子制造商(ZVEI)协会的统计数字表明,德国工业企业通过实施过程自动化技术可以实现10%~25%的节能目标。在流程工业领域中可能实现的节能潜力甚至可达百分之三十几。过程自动化不仅能够帮助企业节约成本,提高企业竞争力,而且有助于推动实现能源转型。

自动化技术是否是企业能源转型的关键技术成为汉诺威自动化技术研讨会的主要议题。PROCESS杂志主编Gerd Kielburg先生应邀参与了此次讨论,化工、食品生产和自动化技术领域的一流专家也参与其中。研讨会中,与会者不仅讨论了宏观层面以及政策方面的大事,而且还谈及了一些工业生产中的具体情况。自动化技术专家表示,技术本身并不是解决一切问题的万能钥匙,但在解决具体问题的时候需要考虑组织结构的问题。例如,解决能源问题应考虑是否解决能源管理问题?能源需求就像其他经营性资产一样,受企业本身的管理流程控制。

只有管理还不够

有了组织结构和管理就够了吗?“能源管理仅仅是一个前提条件。企业须要知道能源管理背后的重要措施,例如节能效果鉴定,持续性的能源监控。”Festo公司流程工业领域全球负责人Eckhard Roos博士解释说道。ZVEI协会能源效率工作组的负责人和专家都认为,只有企业管理决策者提高了认识,才能在企业内开展工作。

前拜耳公司总经理Norbert Kuschnerus博士说道:“在实际生产中,化工生产设备里面的情况是很难看到的。”复杂的反应与上百个参数有关,反应也会因一些细微的参数变化而滞后。因此Kuschnerus先生说:“企业的实际生产中有许多技术是在最佳理论状态之外运行的。这样一来,要优化流程工艺技术,又要回避复杂的边界条件,则只能用经验来判断,让流程设备在相对理想的范围内工作。”但很多时候,过去成功的经验对现在或者将来具有不确定因素的工况来说可能已经不适用了。“我们已有的经验基础不应对我们现在的生产产生反作用,而应成为我们在热动力学和流程工艺技术的借鉴。”Kuschnerus博士说。只有利用所需过程分析技术(其中不仅包括决定流程工艺参数技术,而且也包括决定产品性能的技术),才有可能在整个生产过程内畅通无阻。实践中提高工业企业能源利用率的3种方式包括:流程工艺、流程设备和过程控制系统。由于流程工艺只有在投入了很多资金之后才能实现,相应的投资回收周期较长,因此,从过程控制的角度来节能更加具有潜力且能够在更短的时间里收回投资成本,有的甚至可以在几个月内收回投资。借助于现代化技术或者尽可能全面的自动化,可以使老设备实现最大程度的节能和盈利。“企业必须考虑盈利问题,这是毫无疑义的。” Kuschnerus博士在汉诺威博览会上说。


图2 汉诺威国际展览会期间专家小组讨论的结果是当务之急必须实施节约能源措施。从左起依次是:Norbert Kuschnerus 博士(原拜耳公司总经理); Eckhard Roos博士 (Festo公司, ZVEI协会能效工作组组长); Christoph Kämpf 先生(Karmeliten啤酒生产厂商负责人);Michael Ziesemer 先生(Endress +Hauser公司首席运营官); Gerd Kielburger先生 (PROCESS杂志主编)

不要只看投资回报率!

“如果企业只考虑投资回报率,那么在能源转型结束之后将会一无所得。” Christoph K?mpf先生说道。他是位于Straubing市Karmeliten啤酒厂的负责人,他把能源转型作为企业的头等大事来抓,并打算利用几年时间完全实现能源的自给自足。目前啤酒厂已经完成了技术改造方面的投资,每一处小的改变对于他们来说都很重要,这种技改收到了意想不到的节能效果。

Zeisemer先生说:“能源节约所带来的经济效益是可计算的,政府出台的鼓励政策对节能措施的推动也有一定的积极作用。如果不搞清楚在什么地方、什么时间以及为什么要消耗这些能源,那么企业很难采取相应的节能措施。能源监控在节能方面起到了关键性的作用。Kuschnerus博士说:“仅仅知道具体的生产过程细节是不够的,最好是一个整体的系统,通过这个系统每一个员工清楚地知道现有流程工艺设备与最佳工作条件之间有多大差距。只有这样才能够把除设计师和管理者之外的所有企业员工都纳入到节能活动中。这里,除了要考虑眼前的节能效果之外还要考虑较长的节能规划战略。“节能战略应该是长期的战略。”Roos先生说。

只有所有人都同心协力,节能工作才能获得成功,工作团队才能讨论出一致的意见。德国能源研究协会Deneff的统计数字清楚地表明工业生产中蕴藏的巨大节能潜力,自从开始能源转型的工作之后,德国工业企业每年的能源利用率提高了1.4%,其中节约的电力只是其中的很小一部分,大量的节约来自燃油消耗。与此同时,整个工业领域中的能源需求却增长了12%,节约的速度远远低于能源消耗的增长速度。

“我们需要的是一套真正可以实施的解决方案。”K?mpf先生给出了能源节约的方向。长期以来,政治家在节能方面进行了很多讨论,但往往都是会议层面上的,没有落实到具体的环节。化工企业和设备供应企业的工程师、研发人员以及企业运营者都在独立地开发能够提高能源利用效率的新解决方案和产品。

未来面临的巨大难题是如何把专家的专业技术知识和经验与不同的生产过程相互对接起来。而自动化技术恰恰就是这一对接中的一个接口,对解决这一难题起着决定性的作用。随着电价的不断攀升,节能问题将越来越受到企业的重视。

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