被業(yè)界廣泛關(guān)注的《“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》遲遲沒有確定,但我國“十二五”期間節(jié)能減排目標:單位GDP能耗下降目標確定為16%,二氧化碳排放量降低17%已經(jīng)敲定,節(jié)能產(chǎn)業(yè)作為委以重任的一大支撐產(chǎn)業(yè),其發(fā)展勢頭不容小視。
節(jié)能的號角已然響徹國內(nèi)工業(yè)市場,而企業(yè)用戶實現(xiàn)節(jié)能的方式還主要是購置變頻器、節(jié)能電機等節(jié)能裝備,這是一種非常直接的方式,而企業(yè)在尋求節(jié)能的過程中,自動化領(lǐng)域的技術(shù)或許會扮演更為重要的角色。
能耗驚人
我國GDP的支柱產(chǎn)業(yè)主要集中在電力、石油石化、煤炭、化工、鋼鐵、有色、建材、造紙、紡織等工業(yè),這些行業(yè)是節(jié)能減排的重點實施企業(yè)。
以傳統(tǒng)五大高耗能、高污染行業(yè)中的電力行業(yè)為例:發(fā)電側(cè)排放二氧化硫達全國排放總量的50%以上,煙塵排放占全國排放量的20%以上,輸電側(cè)和配電側(cè)由于線損率一直沒有實際改善導致耗能嚴重,按2007年我國發(fā)電量3萬億千瓦時測算,耗費在輸電及配電側(cè)線路及變電設(shè)備空載損耗上的電就達到1800多億千瓦時,相當于一座3600萬千瓦火電站的年發(fā)電量。
而在我國工業(yè)生產(chǎn)中,能耗方面也存在很大的問題,比如引擎和電機占總工業(yè)能源消耗的65%。中國的電機能力超過了5億千瓦,每年消耗800億~1000億千瓦時的能量,占總能源消耗的60%和工業(yè)能源消耗的75%。驅(qū)動鼓風機和電泵的電機則達到了2.5億千瓦,其中70%都應該使用變速驅(qū)動,然而,只有20%使用了變速驅(qū)動,造成了巨大的電能浪費。據(jù)統(tǒng)計,中國的能源效率僅為美國的26.9%,日本的11.5%。
根據(jù)官方統(tǒng)計,中國已經(jīng)成為了世界第二大能源消費國,能源消費總量占到了全球的15%左右。而且,隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展,能源消耗依然在呈持續(xù)上漲趨勢,且增速迅猛,能源形勢不容樂觀。
在很長一段時間內(nèi),利用變頻器等裝置節(jié)能曾一度是被企業(yè)最為熟知和歡迎的節(jié)能途徑,而隨著能源需求的擴張,技術(shù)水平的發(fā)展,節(jié)能已經(jīng)不僅僅是設(shè)備的簡單替換。
自動化促進“節(jié)能減排”
傳統(tǒng)的自動化較少關(guān)注節(jié)能與環(huán)保問題,隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展,綠色電廠、綠色樓宇以及綠色化工等與節(jié)能環(huán)保相關(guān)概念被提出,節(jié)能能源、減少原材料消耗以及綠色環(huán)保等新的約束對自動化技術(shù)提出了更高的要求。
自動化技術(shù)作為節(jié)能改造的主要技術(shù)手段,如變頻調(diào)速技術(shù)可有效地節(jié)約電能,先進的控制系統(tǒng)可提高效率、降低能耗等,工業(yè)領(lǐng)域可以完全通過生產(chǎn)流程能源效率評估方式采取節(jié)能行動,無論是單一的變頻調(diào)速、軟啟動、能量回饋控制技術(shù),還是面向全系統(tǒng)的過程自動化控制和能源管理解決方案,工業(yè)自動化技術(shù)可以在多方面幫助企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排,不僅節(jié)能減排空間巨大,而且效果立竿見影。
如在可再生能源方面,風能受氣候的影響,太陽能受日夜、季節(jié)與氣候的影響,都是很不穩(wěn)定的,更無法控制;尤其氣候變化,目前還難以長期預測,如何解決,目前最普遍研發(fā)與使用且有一定成績的辦法是儲能。也可以說,儲能是大多數(shù)可再生能源研發(fā)中最普遍的課題,值得特別加以重視。而關(guān)于如何提高可再生能源的生產(chǎn)效率、如何提高可再生能源的儲能效率,以及如何提高可再生能源的管理效能等諸多問題,都與控制技術(shù)、系統(tǒng)工程等等有關(guān)。
特別是在用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面,自動化科學在工業(yè)企業(yè)的運行與發(fā)展中起到非常重要的作用。在現(xiàn)代企業(yè)中,先進控制與優(yōu)化技術(shù)對于企業(yè)的節(jié)能減排、高效運行起著十分重要的作用,具有許多顯著的優(yōu)點。
自動化與信息化相結(jié)合
工業(yè)控制自動化技術(shù)是種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術(shù),對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策,達到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù)。
工業(yè)控制自動化技術(shù)作為20世紀現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一,其主要包含三個層次,從下往上依次是基礎(chǔ)自動化、過程自動化和管理自動化,主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題,雖然自動化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益,但它對企業(yè)生產(chǎn)過程有明顯的提升作用。
信息化能夠溝通全部工業(yè)自動化生產(chǎn)過程,特別是在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)異常發(fā)達的今天,在工業(yè)自動化領(lǐng)域中,有成千上萬的感應器、檢測器、計算機、PLC、讀卡器等設(shè)備,需要互相連接形成一個控制網(wǎng)絡(luò),而工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)將正在向有線和無線相結(jié)合的方向發(fā)展。
如石化和鋼鐵行業(yè)是一個國家的能源和原材料工業(yè),它制造的就是能源和原材料,在這樣一個大的領(lǐng)域中原材料消耗大、污染大,且又涉及到相應的安全問題,而為了節(jié)能、降耗,提升企業(yè)的競爭力,就必須要采取自動化技術(shù)。
專家認為:“如果說自動化系統(tǒng)是企業(yè)主體骨干,那么信息化則是企業(yè)神經(jīng)系統(tǒng)。因此,企業(yè)‘節(jié)能降耗’必須要自動化與信息化相結(jié)合,互相滲透才能夠取得更好的效果?!?/p>
注重能效管理系統(tǒng)
近兩年來,當各行各業(yè)的用戶正在盡可能地實施“裝備節(jié)能”時,一種新的理念已經(jīng)在一些領(lǐng)先廠商的倡導下開始影響中國的廣大節(jié)能用戶,這就是能效管理系統(tǒng)的理念。
工業(yè)企業(yè)每年15%以上能源損耗源于沒有對生產(chǎn)過程中能耗進行能效信息化管理。一些發(fā)達國家先進企業(yè)除了生產(chǎn)過程中廣泛采用高效的設(shè)備和系統(tǒng)、自動控制實現(xiàn)優(yōu)化應用,能耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測、分析診斷和維護計劃占有重要的位置。
能效管理信息系統(tǒng)它是利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計算技術(shù)有機的結(jié)合,通過對重點能耗設(shè)備實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)診斷處理、運行參數(shù)診斷評估建立一個對企業(yè)能效信息完整的評估體系和考核體系,用來優(yōu)化企業(yè)的能源消耗,降低能源浪費,達到節(jié)能增效的目的。
如施耐德電氣,其主推的EcoStruxure能效管理平臺就是一款非常典型的能效管理系統(tǒng)。這個系統(tǒng)建立在一個開放的平臺上,通過信息集成的方式,可以對各個系統(tǒng)內(nèi)的能耗設(shè)備信息進行采集,幫助用戶有效地觀察到其生產(chǎn)信息以及消耗的能源信息,將能源信息和消耗信息相結(jié)合,就可以使用戶對自身的能效狀態(tài)有一個整體、透明的了解。
在這種可視化的基礎(chǔ)上,用戶對自身能效的把握力無疑大大地增強了,這也使其在能耗方面的量化控制更加具有實時性。相對于在支付電費、水費的時候概括性地評估節(jié)能效果,這種能效管理系統(tǒng)的理念讓用戶在節(jié)能上更加主動。
節(jié)能減排工作作為“十二五”期間我國又一嚴峻問題,對于各行各業(yè)都極其重要的任務(wù),先進的自動化領(lǐng)域的技術(shù)或?qū)橹圃鞓I(yè)降低成本、提高效率、改善質(zhì)量、實現(xiàn)低碳帶來全面可行的解決方案。