應用案例 | 利用電能測量和監測發掘新的節能潛力

2026-04-07 02:41:36

  zheyandangxia,jieyuenengyuandezhongyaoxingbuyanziming,tabujinyouliyubaohuwomendehuanjing,erqiehaiyouzhuyudixiaoyicinengyuanjiagedafushangzhangdeyingxiang,baokuomeiyiqianwashiweixiaohaodenengliang,meiyigongjinweishifangdeeryanghuatan。鑒於此,倍福已著手在其生產過程以及現有建築中采取節能降耗的措施,堅定不移地朝著碳中和目標努力前進。

  基於 PC 的控製技術助力實現可持續增長

  倍福已經采取了很多綠色低碳行動,包括於 2016 年成功實施了能源管理係統,並在同年通過了 TÜV Süd 的 ISO 50001 biaozhunrenzheng。nengyuanguanlixitongkeyichixujilusuoyouxiangguannengyuanxiaohaoqingkuang,wenbujiangdigongsideyunyingchengbenhenenghao。tongguofenxizhexiexinxi,keyifaxiangengduojienengjianghaodecuoshiheqianli。zheyehenhaodishuoming,beifubujinzijiaozunshouxiangguanfalvfagui,haijijilvxingqihouheshengtaihuanjingbaohuzeren。bijing,jiangdinenghaonenggouzhijiejianshaodaliangtanpaifang,erzheyeshiweilaisuoyougongsizaizhelidazaoqihouzhonghejingjideguochengzhongyudaodezhuyaotiaozhan。beifuyizuohaozhunbeiyingjietiaozhan,bingweizijizhidinglehongweidemubiao:

  • 每年提高 0.5% 的能源績效
  • 通過減少碳排放和踐行碳抵消行動打造倍福的氣候中和生產基地

  

  “我們一直致力於提高公司的能源利用效率。”Johannes Beckhoff 說道。他除了擔任 XPlanar 產品經理之外,還是倍福能源團隊負責人。具體而言,這一承諾意味著倍福會不斷優化能源效率(能耗:千瓦時/1000 歐元),並著眼長遠,提升可再生能源的利用比例。2018 年倍福德國總部的這一比例為 14.32 千瓦時/1000 歐元,到 2021 年,這一關鍵數字降至了 13.35 千瓦時/1000 歐元。

  同時,倍福集團(德國境內的倍福德國總部、Smyczek、Fertig Motors)內部“灰色能源”在總能源消耗中所占比例不到 1% (截至 2021年)。而在消耗的 1100 萬千瓦時的綠色電力中,倍福通過自己的光伏係統自行發出的電量約占 10%,目前的峰值輸出為 1081 kWp,並且倍福還將進一步推廣光伏發電的應用。在今年的漢諾威工業博覽會上,Hans Beckhoff 宣布了倍福即將開展的最新項目,即在威爾生產基地安裝更多的太陽能電池板,目標是在 170 個太陽能發電車棚上安裝總輸出功率為 509 kWp 的組件。另一個在生產大樓屋頂安裝 650 kWp 光伏電站的項目也在有序進行中。一旦項目完成,倍福、Smyczek 和 Fertig Motors 的光伏裝機總容量將達到 2240 kWp。此外,倍福還通過加裝供暖板、散熱板和熱泵等方式對現有建築的供暖係統進行部分改造和擴展,甚至完全換成使用區域供暖。盡可能地將所有燈具換成 LED 燈,並更多地采用基於戶外光源和用戶需求的照明控製。

  截止到目前,倍福采取的節能降耗措施已頗見成效:根據國際公認的“溫室氣體核算體係企業核算和報告標準”進行的評估,在 2019 年至 2020 年期間,倍福的二氧化碳排放量有明顯下降,從每百萬歐元銷售額的 23.7 噸二氧化碳(二氧化碳當量)下降至 14.9 噸,相當於降低了 37%,共計僅排放了 13763 噸二氧化碳,倍福積極參與 myclimate 基金會組織的碳補償計劃抵消了這些無法避免的排放,並拿到了碳中和證書。“當然,重點首先是要避免碳排放,然後再尋找能夠持續減少碳排放的方法。”倍福能源管理團隊負責人 Anne Schaper 強調說道。

  透明電能數據開辟優化潛力

  電dian能neng監jian測ce在zai減jian少shao碳tan排pai放fang方fang麵mian起qi著zhe非fei常chang重zhong要yao的de作zuo用yong。畢bi竟jing,了le解jie現xian狀zhuang是shi實shi現xian任ren何he目mu標biao的de基ji礎chu。因yin此ci,倍bei福fu多duo年nian來lai一yi直zhi采cai用yong總zong部bu位wei於yu斯si圖tu加jia特te的de Optenda 公司提供的軟件。“第一步是了解能耗情況並依此有針對性地降低能耗,當然,我們需要在盡可能多的負載上進行能耗測量,然後集中合並測量數據。”Johannes Beckhoff 解釋道。自 2019 年起,倍福與 Smyczek 就一直使用 Optenda 電能監測軟件確保所有流程都符合 DIN ISO 50001 標準。該工具通過基於 PC 的控製係統和豐富的測量端子模塊以及電流傳感器記錄公司所有建築內的各種能耗(電、熱、壓縮空氣和氮氣消耗),實shi現xian數shu據ju透tou明ming化hua管guan理li。係xi統tong集ji成cheng的de通tong用yong型xing電dian能neng測ce量liang技ji術shu為wei保bao持chi顯xian示shi主zhu要yao生sheng產chan數shu據ju以yi及ji直zhi接jie在zai控kong製zhi係xi統tong內nei比bi較jiao係xi統tong和he建jian築zhu的de目mu標biao與yu實shi際ji狀zhuang態tai奠dian定ding了le基ji礎chu。通tong過guo這zhe種zhong方fang式shi,可ke以yi早zao期qi發fa現xian可ke能neng出chu現xian的de設she施shi損sun壞huai或huo不bu當dang使shi用yong,也ye更geng容rong易yi發fa掘jue過guo程cheng優you化hua潛qian力li。

  在(zai)公(gong)司(si)內(nei)部(bu)推(tui)行(xing)各(ge)種(zhong)節(jie)能(neng)降(jiang)耗(hao)措(cuo)施(shi),如(ru)控(kong)製(zhi)照(zhao)明(ming)時(shi)間(jian)和(he)房(fang)間(jian)空(kong)調(tiao)的(de)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian),通(tong)過(guo)數(shu)據(ju)監(jian)測(ce)量(liang)化(hua)節(jie)省(sheng)的(de)電(dian)量(liang)。例(li)如(ru),倍(bei)福(fu)在(zai)其(qi)生(sheng)產(chan)大(da)樓(lou)內(nei)采(cai)取(qu)的(de)優(you)化(hua)措(cuo)施(shi)已(yi)經(jing)明(ming)顯(xian)地(di)節(jie)省(sheng)了(le) 210 MWh/a。

  持(chi)續(xu)的(de)生(sheng)產(chan)能(neng)耗(hao)監(jian)測(ce)能(neng)夠(gou)早(zao)期(qi)發(fa)現(xian)和(he)糾(jiu)正(zheng)不(bu)符(fu)合(he)項(xiang),例(li)如(ru)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)管(guan)網(wang)泄(xie)漏(lou)。記(ji)錄(lu)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)能(neng)耗(hao)數(shu)據(ju)能(neng)夠(gou)量(liang)化(hua)和(he)監(jian)測(ce)每(mei)個(ge)產(chan)品(pin)的(de)能(neng)耗(hao)。

  完整測量鏈支持數據透明化管理

 

  SCT 係列鉗形電流互感器可以方便地改造並將現有的設備和建築集成到一個全麵的能源 管理係統中

  持續的數據監測耗費的成本往往會相當高,因為通常需要在後期花費很高的成本集成更多的傳感器,有時還需要借助特殊組件;但使用倍福的電力測量端子模塊、電流互感器、過電流保護端子模塊和電源模塊,可以通過標準組件以較低的成本實現,甚至適用於翻新改造。

  作為自動化專家,倍福能夠將相關的電源組件組合起來,形成一個透明、完整的係統。隻有這樣的整合實施,才能總覽能源供應情況:從單台設備到生產車間及辦公大樓。

  倍福通過 SCT 係列電流互感器完善了從測量物理值到將采集的數據傳輸到雲端的電能測量鏈。用電流互感器產品係列涵蓋了電流範圍從 1 A 到 5000 A desuoyouyingyong。yonghukeyicongliangzhongshebeileixingzhongjinxingxuanze,meizhongleixingdouyoubutongdeshejihexingnengdengji,bingjuyougaodukekuozhanxing,yincishiyongyugezhongyingyong。SCT 產品係列包括針對樓宇技術的低成本三相電流互感器和針對機器設備的標準工業用互感器,以及具有極高精度要求的試驗台解決方案。

  分布式電力測量解決方案能夠特別高效、經濟地從高度複雜的係統中采集到準確的電力測量數據:其核心元件是用於測量高達 1 A 的交流/直流電流的 6 通道 EL3446 電流輸入端子模塊。用戶可以使用它來測定精確的電力值,即使是物理上分離的電壓和電流測量。EL3446 是一個純電流測量端子模塊,它能夠測定供電網絡的所有相關電氣數據,包括所有電力測量值。計算電力數據所需的電壓值由 EL3443 三相電力測量端子模塊(每個網絡隻能安裝一次)通過 EtherCAT 傳輸,並通過 EtherCAT 分布式時鍾功能進行同步。分布式電力測量方案減少了硬件以及安裝費用。

  通過 OPC UA 和基於 PC 的控製技術提升透明度

  

  嵌入式控製器能夠通過 OPC UA 靈活實現通信,是采集能耗數據並製訂有效對策的核心組件

  TwinCAT 3 Building Automation 是一個功能全麵的樓宇自動化軟件包。若要將控製係統集成到管理平台和策略層,可以將通過 BACnet 和 OPC UA 進行的通信直接集成到模板中。基於 PC 的控製技術具有良好的開放性,因而 Optenda 能夠通過 OPC UA 快速連接他們的 Energy Monitor 軟件與現有的倍福測量基礎組件。“我們在實施項目的過程中,很快就注意到,200 多個相關的數據點是多麼大的優勢。”Optenda 公司銷售及業務拓展部經理 Dennis Ulke 強調說道。

  基於 PC 的控製技術將照明、遮陽、窗戶控製、供暖、通tong風feng及ji空kong調tiao等deng功gong能neng整zheng合he在zai同tong一yi個ge中zhong央yang平ping台tai上shang,智zhi能neng控kong製zhi所suo有you係xi統tong。這zhe樣yang能neng夠gou減jian少shao物wu理li數shu據ju點dian的de數shu量liang,從cong而er降jiang低di出chu錯cuo風feng險xian。此ci外wai,僅jin使shi用yong一yi個ge係xi統tong獲huo取qu所suo有you數shu據ju是shi成cheng功gong實shi現xian能neng耗hao監jian測ce的de前qian提ti。自zi動dong化hua遮zhe陽yang功gong能neng和he通tong過guo日ri光guang進jin行xing照zhao明ming控kong製zhi的de解jie決jue方fang案an的de節jie能neng降jiang耗hao效xiao果guo顯xian著zhu。此ci外wai,TwinCAT 軟件包中還有很多 HVAC 功能模塊,如夏季夜間製冷、夏季補償、備份操作和日程安排。暖通空調軟件模塊可以根據入住情況進行控製,從而進一步挖掘係統的節能潛力。

  CX9020、CX5100 或 CX7000 係列嵌入式控製器構成了電能監測的控製中心。CX9020 嵌入式控製器搭載無風扇型 ARM CortexTM-A8 處理器(1 GHz 時鍾頻率),因此非常適合用於實現樓宇自動化領域中的中小型項目。CX9020 可與 TwinCAT 3 Lighting Solution 照明解決方案配套使用,實現控製整個大廳的照明控製任務,並與 TwinCAT 3 Building Automation 一起實現房間遮陽、照明和空調控製器等應用。功能更強大的 CX5100 嵌入式控製器構成具有多個數據點的理想樓宇自動化控製平台。例如,通過該係列嵌入式控製器可以輕鬆控製和管理 2000 多個 BACnet 對象。CX70xx 係列嵌入式控製器是在樓宇中實施小型獨立解決方案的理想選擇,如小型通風係統或房間自動化係統,它集成 8 個多功能輸入和 4 個多功能輸出,是一款價格非常經濟的緊湊型控製器。

  僅三個月即發現巨大的節能潛力

  倍福在裝備完這些組件並開始進行能耗監測後,不久就在自己的大樓和設施的通風和空調係統中發現了可減少 63 噸碳排放的巨大節能潛力。Energy Monitor 的人性化界麵可以清楚地顯示數據分析結果和最初的優化潛力,同時也可確保日後對結果進行相應的控製。“投入使用三個月後,可以確定的是,每年可以節省約 20,000 歐元,而且是可持續地節省,因為節能降耗是一項長期工作。另一方麵,如果不采取任何措施,節省的這 20,000 歐(ou)元(yuan)會(hui)是(shi)一(yi)個(ge)經(jing)常(chang)性(xing)成(cheng)本(ben)。隨(sui)著(zhe)能(neng)源(yuan)價(jia)格(ge)的(de)上(shang)漲(zhang),這(zhe)個(ge)成(cheng)本(ben)將(jiang)會(hui)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao),因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)找(zhao)出(chu)能(neng)源(yuan)利(li)用(yong)效(xiao)率(lv)低(di)的(de)原(yuan)因(yin)並(bing)快(kuai)速(su)消(xiao)除(chu)。我(wo)們(men)很(hen)高(gao)興(xing)我(wo)們(men)的(de)軟(ruan)件(jian)能(neng)滿(man)足(zu)倍(bei)福(fu)的(de)需(xu)求(qiu)。”Dennis Ulke 說道。

  Energy Monitor 軟件不僅能夠采集用電數據,而且還可記錄其它形式的能源(如熱能和壓縮空氣)消耗相關數據。它同樣可以用於快速減少各種能源的碳排放量。這樣可以更快速、更輕鬆地實現碳中和所需的整個平衡過程,因為高效能源管理就意味著高效的碳排放管理。

  關於德國倍福

  倍福(Beckhoff)是一家專注於自動化新技術的德資企業,創立於 1980 年nian,總zong部bu位wei於yu德de國guo威wei爾er市shi。作zuo為wei全quan球qiu自zi動dong化hua技ji術shu的de驅qu動dong者zhe,倍bei福fu定ding義yi了le自zi動dong化hua領ling域yu的de許xu多duo標biao準zhun,是shi國guo際ji標biao準zhun的de製zhi定ding者zhe和he推tui動dong者zhe。公gong司si所suo生sheng產chan的de工gong業ye PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控製係統,可為各個工控領域提供開放式自動化係統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力,倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構,加上全球的合作夥伴,業務遍及 70 多個國家和地區。

  倍福於 1997 年進入中國市場,中國區總部落戶於上海市北高新產業園區,現有員工 300 人,辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用於風力發電、半導體、光伏太陽能、電子製造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。

  公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網於 2014 年成為中國國家推薦性標準,並已入編工信部的《國家智能製造標準體係建設指南》。作為一家技術驅動型公司,倍福一直注重在技術上尋求突破創新,在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基於 PC 的控製技術具有良好的開放性,它支持所有主流的工業通信協議,將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起,為實現工業 4.0 和智能製造奠定了堅實的技術基礎。

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