Системи за енергиен мениджмънт

АвтоматизацияСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 3, 2007

 

Измерват и оптимизират енергийните потоци в промишлените обекти

Трудно е да се даде строга дефиниция за същността на системите за енергиен мениджмънт, тъй като функционалността и възможностите им непрекъснато се развиват. Към днешна дата, системите за енергиен мениджмънт представляват комплексни автоматизирани платформи за анализ, набелязване и реализация на мероприятия, целящи повишаване на енергийната ефективност на един промишлен обект. Системите за енергиен мениджмънт обхващат всички енергийни потоци в предприятието. Изискват задълбочени познания в областта на съвременните системи за автоматизация, модерните методи за анализ на енергийните потоци, предлаганите на пазара енергийноефективни технически решения.

Пакетите от мерки, целящи намаляване на разходите за енергия на един промишлен обект, могат да бъдат насочени основно в две посоки. Първата - изискваща по-големи инвестиции и оптимизираща електропотреблението в дългосрочен план, включва набелязването и изпълнението на мероприятия за ограничаване на консумацията. При втората алтернатива промишлените обекти запазват текущата си консумация на електроенергия, но се възползват от всички възможности, които им предоставя либерализацията на електроенергийния пазар, за да договорят със съответните участници в него преференциални цени, предвид огромните количества, които консумират.

Разработването на ефективна програма започва с обективен и точен анализ на потреблението на

енергийни ресурси в даден промишлен обект

За са се анализира консумацията, е необходимо да се осигури информация на реалното потребление на всички мощности, обхванати от съответното производство. Колкото по-пълна и в дългосрочен план е събраната информация, толкова по-коректни ще бъдат резултатите от направения анализ. На практика, за да се осигури пълна информационна картина на потреблението на енергийни ресурси в обследвания обект, се изграждат цялостни системи за измерване консумацията във всички ключови места - агрегати, трансформатори, подстанции, производствени линии и др., както и на самия промишления обект като цяло. Обикновено, системите осигуряват събиране, обработка и анализ на натрупаната информация. Изграждането им изисква както компетентност от страна на изпълнителя, така и цялостно съдействие от страна на всички управленски и изпълнителски нива в обследвания индустриален обект. Необходимо е да се има предвид, че въпреки съществуването на обща методология за разработване на програми за оптимизиране потреблението на енергийни ресурси в промишлени обекти процесът е

строго специфичен за отделните предприятия

Разработването на програма е индивидуално с оглед характерните особености на протичащите производствени процеси. Друг фактор, който следва да бъде оценен, е организацията на работа в конкретния промишлен обект. Разработването и изпълнението на програми за енергиен мениджмънт се базират на няколко основни етапа:

Основен определящ фактор за успеха на една програма е осъзнатата необходимост от страна на мениджърския екип за реалното изпълнение на мероприятия, целящи оптимизиране на потреблението. Обикновено, фирмите занимаващи се с енергийно обследване, съветват да се създаде екип от специалисти - представители на основните производствени звена, които познават в дълбочина спецификите на технологичните процеси и организацията на работа в тях. Необходимо е да се обърне специално внимание на тези производства, които се явяват най-големите консуматори на електрическа енергия, газ, въглища и други първични енергийни ресурси.

Вторият етап на практика включва

разработването на самата програма

Важен елемент от етапа е анализът на структурата на енергопотреблението в текущия момент и за последните години. Наличието на достатъчно достоверна информация за енергопотреблението в минали периоди е важно с оглед предвиждане на бъдещата консумация на базата на очерталата се тенденция. Необходимо е също да се анализира техническото състояние на съществуващото техническо оборудване, както и да се изгради система за измерване и контрол на енергопотреблението във всички критични точки. Моделират се различни варианти за икономия на енергия. Чрез използването на технико-икономически анализ се избира най-подходящият модел. Редица експерти съветват внимателно да се оцени рискът от прекомерно големи инвестиции в изпълнението на мероприятия, включващи скъпоструващи технологични реконструкции с дълъг период на изплащане. По тази причина прецизният анализ задължително следва да отчита и възвращаемостта на предвидените инвестиции предвид очакваните икономии на енергия.

Последният етап включва

реализацията на програмата

Ясно трябва да се формулират крайните цели по отношение оптимизирането на енергопотреблението. Преди да се пристъпи към реално изпълнение на набелязаните мероприятия, е необходимо да има пълна яснота за необходимите капиталовложения и приоритета в изпълнението на отделните етапи от програмата. Изяснява се редът и последователността на монтажните работи на необходимите средства за измерване и контрол. В процеса на изпълнението на подобни програми се прави периодичен анализ на постигнатите резултати с цел своевременна актуализация на програмата.

Програмите за оптимизация потреблението на енергия могат да обхващат само определен етап от производствения процес в предприятието или дори само определено технологично оборудване.

Използването на първия подход за понижаване на разходите за енергия предполага много добро познаване на енергийния пазар у нас - като участници, нормативна и законова база, бъдещо развитие (доколкото, разбира се, съществува последователност в развитието на пазара). За да се приложи този подход, самият индустриален обект трябва да разполага с добре подготвен и добре мотивиран екип, който да завърши успешно преговорите директно с производителите и съответните разпределителни дружества.

Друг подход, отнасящ се конкретно до оптимизиране

разходите за електроенергия

включва избора на ценово най-ефективната тарифа за заплащане на електрическата енергия. Индустриалните потребители, поради големите количества електроенергия, които консумират, измерват електропотреблението си най-вече с тритарифни електромери. За да се намали стойността, която предприятието заплаща за електроенергия, е необходимо прецизно да се изчисли консумацията на върховата, дневната и нощната електрическа енергия за месеца. Изчисленията се базират на товаровия график - проектен, ако става въпрос за предварително проучване на предприятие, което е в процес на изграждане, или реален, в случай че обследването се прави за работещ завод. В изчислението се отчита и инвестицията в електромери и система за събиране, обработка и анализ на данните. Крайната цел е да се управлява товаровият график така, че най-енергоемките дейности да се концентрират в периодите на най-евтина електроенергия. В тази връзка е възможно да се наложи въвеждането на нестандартен режим на работа на предприятието, с цел намаляване на разходите за електроенергия. Управлението на товаровия график в посока натоварване на производствените мощности в часовете на по-евтина електрическа енергия невинаги е възможно технологично. От друга страна, преминаването на предприятието към нестандартен режим на работа е свързано и с по-високи разходи за работни заплати. Поради изброените приничи, изпълнението на този вид мероприятия, съгласно препоръките на експертите, следва да се оцени комплексно.

Когато се говори за оптимизиране разходите за електрическа енергия, не бива да се пропуска и

либерализацията на пазара на електроенергия

За да се възползва от механизмите на либерализирания пазар, едно индустриално предприятие следва да разполага с достатъчно добре подготвени по темата специалисти, които да успеят да извоюват възможно най-ниската цена на електроенергията.

Друг подход за намаляване разходите на предприятията за електрическа енергия, без да се ограничава потреблението, е изпълнение на мероприятия, целящи постигането на съответствие между регламентирания и реално постигнатия фактор на мощността cosj. По този начин предприятието ще си спести надбавките, които заплаща всеки месец в зависимост от регистрираното отклонение между предписания и постигнатия фактор на мощността. На българския пазар се предлага апаратура за компенсиране на реактивната енергия, която предприятията връщат в мрежата, и за оптимизиране стойността на фактора на мощността от почти всички водещи европейски производители. Присъстват и инженерингови фирми, които разполагат с необходимия опит и техническо ноу-хау да решат подобни оптимизационни задачи. Изпълнението на мероприятия в описаната посока се разглежда като ефективно от всички засегнати страни - промишлените предприятия, електроразпределителните дружества и НЕК.

Вторият основен подход за намаляване на разходите за енергия включва разработване и изпълнение на програма за ограничаване на потреблението. Когато става въпрос за индустриално предприятие, консумацията на енергия би могла да се намали чрез работа в две основни насоки - чрез

технологично оптимизиране или ограничаване загубите

Често в програмите за оптимизиране потреблението на енергия се набелязват комбинирани мероприятия. Оценяването на чисто технологичните възможности за намаляване на потреблението е сложен процес, който изисква задълбочено познаване на наличните към дадения момент технологии. Всяко производство се характеризира с т.нар. теоретичен минимум в консумацията на енергия. От своя страна, наличните технологии имат идеална консумация, която се постига при идеално протичане на процеса.

За да се направи прецизен анализ на възможностите за икономия на електрическа енергия, трябва да са известни и консумацията в процеса на внедряване на технологията, и в процеса на експлоатацията й. По принцип, колкото по-нискоенергоемка е дадена технология, съвсем естествено толкова по-големи са възможностите, които предлага за енергоспестяване в сравнение с други технологии. От друга страна, вярно е и твърдението, че колкото по-нискоенергоемка е една технология, толкова по-скъпи и трудноизпълними са мероприятията за допълнително намаляване разхода на енергия. Най-висок е специфичният разход на електроенергия в процеса на внедряване на дадена технология. В процеса на експлоатацията й, поради редица фактори, сред които

познаването на спецификите на технологията

от страна на експлоатационния персонал, специфичният разход намалява. В крайна сметка, въпросът коя технология да се избере в процеса на проектиране на нови производствени мощности, дали да се запази старата технология, като се предприемат мероприятия за повишаване на енергийната ефективност, или да се предприеме цялостната й замяна с по-нискоенергоемка в съществуващ завод, е икономически.

Друг подход, отнасящ се конкретно до минимизиране потреблението на електрическа енергия, включва оптимизиране работата на самата електроснабдителна система на предприятието. Възможни са различни подходи, включително избор на оптимално захранващо напрежение на отделните технологични етапи и производственото предприятие като цяло; повишаване на качеството на електрическата енергия; компенсиране на реактивните товари в системата; поддържане на оптималния за конкретното приложение работещ брой силови трансформатори.

Ефективни компресорни уредби

Значителен консуматор на електрическа енергия в промишлените предприятия са компресорните уредби. В зависимост от спецификата на конкретния производствен процес, делът на електроенергията за производство на компресиран въздух може да бъде значителен. Съществуват различни подходи за реализиране на икономията на електрическа енергия при компресорните уредби, включително автоматизация на работата им. Друг начин за оптимизиране консумацията на компресорите е намаляване на работното им налягане. Често, тъй като предприятието разполага с изградена мрежа за сгъстен въздух, с налягането под което се подава флуидът в нея, се захранват и консуматори, които би следвало да работят с други параметри. Захранването на определени консуматори с въздух с по-високо налягане от необходимото се явява източник на преразход на енергия, който в редица случаи би могъл да се определи като значителен. Консумацията на електроенергия от компресорните уредби се оптимизира и чрез ограничаване на загубите на въздух в преносната тръбопроводна мрежа. Загубите са правопропорционални на броя на местата, в които има утечки на въздух; обема на въздуха, преминал през неплътностите в системата; разхода на електроенергия за производството на 1 m3 сгъстен въздух и периода от време, през който тръбопроводът се намира под налягане. Друг подход, свързан с повишаване на енергийната ефективност на компресорните уредби, включва намаляване на загубите на топлинна енергия при преноса на сгъстения въздух до консуматорите. За целта, разпределителните въздухопроводи се топлоизолират. Съвсем естествено, икономията на електрическа енергия е правопропорционална на температурната разлика преди и след поставянето на топлоизолацията. В практиката, за да се намали потреблението на електроенергия от компресорните уредби, са се наложили и други мероприятия, включително замяна на сгъстения въздух с вентилаторно нагнетяване. Според редица специалисти, ако някои инструменти с пневматично захранване се заменят с електрически, ще се реализира икономия средно с до 10%. Тъй като въпросът е спорен, конкретните възможности за икономия се оценяват в зависимост от конкретните изисквания.

Потребление на помпените агрегати

Сериозен консуматор на електроенергия в промишлените предприятия са помпените агрегати. Обследването на заводите с цел повишаване на енергийната им ефективност задължително включва анализ на състоянието на помпи в експлоатация и набелязване на мероприятия за понижаване на консумацията им. Сред насоките, в които се работи, са оптимизиране на натоварването и регулирането на помпите, ограничаване загубите и разходите за вода, усъвършенстване на системите за охлаждане и др.

На обследване подлежат също и вентилационните уредби, хладилните уредби, осветителните системи и др. Качественият анализ на консумацията, техническото им състояние и познаването на най-добрите като енергийна ефективност налични техники допринася за набелязване на адекватни и икономически ефективни мероприятия за повишаване на енергийната ефективност.

Консумация на електрически двигатели

Сред най-големите потребители на електрическа енергия в областта на индустрията са електрическите двигатели, преобладаващ дял от които имат асинхронните. Счита се, че ако средното натоварване на двигателя е 45% от номиналното, е икономически целесъобразно той да бъде подменен с модел, имащ по-малка номинална мощност. В приложения, при които натоварването на електрическия двигател е по-високо от 40%, но по-ниско от 70%, решението за замяна се прави след обстоен анализ. Първоначално се пресмята реалният коефициент на натоварване в зависимост от режима на работа на двигателя - с относително равномерно натоварване, с циклично натоварване без изключване на двигателя между циклите, с циклично натоварване с изключване на двигателя в края на циклите и с непериодично и нециклично натоварване. След като е изчислен коефициентът на натоварване, се изчисляват т.нар. загуби на мощност и в зависимост от тях се определя доколко инвестицията в нов двигател е целесъобразна.

Системи за контрол на електропотреблението

Изграждането на системи за системи за дистанционно отчитане и контрол на електромерите е основен инструмент за разработване и прилагане на програми за оптимизиране консумацията на електрическа енергия. Освен да автоматизират процеса на прочит на текущата консумация, системите осигуряват информация за качеството на електрическата енергия и надеждността в доставянето й. За целта системите следят текущите стойности на тока и напрежението, фазовите ъгли и екстремумите им за определен период от време. Също така, анализират хармониците и следят синусоидалната форма на напрежението и тока. В този случай вече е основателно да се говори за автоматизирани платформи за мониторинг, анализ и контрол на електропотреблението в едно промишлено предприятие. Системите предлагат големи възможности за повишаване на икономическата ефективност на промишлените предприятия. Специфика на системите за дистанционно отчитане и контрол на електромерите е интегрирането им със SCADA системи. По този начин цялата събрана, обработена и архивирана информация се предоставя на потребителите във вид на различни графични и таблични справки. Като концепция съвременните системи са базирани на отворени комуникационни технологии, което позволява изграждането на мащабни структури. Сред най-новите насоки в развитието им е използването на възможностите, които предлага глобалната информационна мрежа. Сред предимствата е икономичността и достъпността на Web-достъпа от всяка точка на света.




Новият брой 5/2017

брой 5-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top