易允恒 安科瑞電氣股份有限公司

摘要

在"雙碳"戰(zhàn)略和工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的雙重驅(qū)動(dòng)下，企業(yè)能源管理正經(jīng)歷從傳統(tǒng)粗放式向智能化、精細(xì)化方向的深刻變革。安科瑞電氣股份有限公司基于近20年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新性研發(fā)的Acrel-7000企業(yè)能源管控平臺(tái)，通過構(gòu)建"感知-分析-決策-優(yōu)化"的閉環(huán)管理體系，實(shí)現(xiàn)了能源流與信息流的深度融合。平臺(tái)采用邊緣計(jì)算、數(shù)字孿生、群智能算法等先進(jìn)技術(shù)，已在特變電工、大眾氫能港等30000+項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)平均節(jié)能12.8%、碳排放強(qiáng)度降低15.3%的顯著成效，為工業(yè)企業(yè)提供了可量化、可持續(xù)的能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案。

1. 引言：工業(yè)能源管理的新范式

1.1 行業(yè)挑戰(zhàn)

當(dāng)前工業(yè)企業(yè)面臨三大能源管理困境：

數(shù)據(jù)孤島問題：傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)"監(jiān)"而難"控"，能耗數(shù)據(jù)分散于多個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)；

能效黑洞現(xiàn)象：據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)，我國(guó)工業(yè)設(shè)備平均運(yùn)行效率僅為國(guó)際先進(jìn)水平的60%-70%；

碳管理缺口：90%的中大型企業(yè)缺乏有效的碳足跡追蹤工具。

1.2 技術(shù)突破

Acrel-7000平臺(tái)創(chuàng)新性地提出"三級(jí)能效對(duì)標(biāo)體系"：

設(shè)備級(jí)：實(shí)時(shí)計(jì)算COP、比功率等23項(xiàng)能效指標(biāo)

系統(tǒng)級(jí)：構(gòu)建能源轉(zhuǎn)換效率動(dòng)態(tài)模型

企業(yè)級(jí)：建立產(chǎn)品單耗與產(chǎn)值能耗雙維度評(píng)價(jià)矩陣

2. 平臺(tái)架構(gòu)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

平臺(tái)采用"云-邊-端"協(xié)同架構(gòu)（圖1）：

2.2 核心技術(shù)突破

動(dòng)態(tài)能效建模技術(shù)：

基于改進(jìn)鯨魚算法(WOA)構(gòu)建設(shè)備能效曲面： 復(fù)制 COP = f(T_供水,T_回水,P_輸入,Q_流量) + ε

引入LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)負(fù)荷變化，響應(yīng)延遲<30s

多模態(tài)數(shù)據(jù)融合：

開發(fā)專用協(xié)議轉(zhuǎn)換中間件，支持Modbus/OPC UA/DL/T645等18種協(xié)議

采用時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫（TSDB）實(shí)現(xiàn)10萬點(diǎn)/秒的高頻采集

碳流追蹤算法：

建立基于EIO-LCA的碳核算模型： 復(fù)制 Carbon = Σ(E_i×EF_i) + Σ(M_j×CF_j) 其中E_i為能源消耗量，EF_i為排放因子；M_j為物料投入，CF_j為碳轉(zhuǎn)換系數(shù)

3. 典型應(yīng)用場(chǎng)景與效益分析

3.1 中央空調(diào)系統(tǒng)智能調(diào)優(yōu)

在某汽車制造廠實(shí)施案例中（圖2）：

通過冷凍水流量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)算法，使ΔT穩(wěn)定在4±0.3℃

采用負(fù)荷預(yù)測(cè)+主機(jī)輪換策略，系統(tǒng)COP從3.2提升至4.1

年節(jié)電量達(dá)286萬kWh，相當(dāng)于減排CO? 1,782噸

3.2 空壓機(jī)群控優(yōu)化

某電子工廠應(yīng)用表明：

基于壓力-流量特性曲線，建立多目標(biāo)優(yōu)化模型： 復(fù)制 min(ΣP_i) s.t. Q_demand = ΣQ_i

實(shí)現(xiàn)氣電比從6.8kW·h/m3降至5.9kW·h/m3

設(shè)備壽命延長(zhǎng)23%，年維護(hù)成本降低35萬元

3.3 光伏-儲(chǔ)能協(xié)同調(diào)度

為某化工園區(qū)設(shè)計(jì)的光儲(chǔ)系統(tǒng)：

采用模型預(yù)測(cè)控制(MPC)算法

光伏自消納率從58%提升至82%

需量電費(fèi)降低27%，投資回收期縮短至4.2年

4. 平臺(tái)創(chuàng)新價(jià)值

4.1 技術(shù)維度

首創(chuàng)"能效數(shù)字孿生"技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備虛擬映射誤差<2%

開發(fā)自適應(yīng)數(shù)據(jù)清洗算法，異常數(shù)據(jù)識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)98.7%

4.2 管理維度

建立從CEO到班組的四級(jí)能效KPI體系

提供28類標(biāo)準(zhǔn)能效分析報(bào)告模板

4.3 經(jīng)濟(jì)維度

客戶平均投資回報(bào)周期2.3年

每百萬產(chǎn)值能耗下降8-15%

5. 結(jié)論與展望

Acrel-7000平臺(tái)通過深度融合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，構(gòu)建了新一代工業(yè)能源數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施。未來將重點(diǎn)研發(fā)：

基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的自適應(yīng)優(yōu)化算法

數(shù)字孿生與元宇宙技術(shù)的融合應(yīng)用

碳足跡區(qū)塊鏈追溯系統(tǒng)

審核編輯 黃宇