降低工业能耗 测量是关键

时下，能效前所未有地成为每个人都关心的议题，无论是个人、公司还是国家。我们都非常深刻地意识到化石燃料燃烧所导致的气候改变和环境污染等问题，以及降低我们碳足迹的必要性。即使没有其他压力，但是日渐增加的成本就足以引起注意；最近几年，电耗平均每年增长5％至10％。然而，许多工业生产工艺都设计于尚未强制推行尽可能“绿色”和尽可能降低单位能耗的时代。

因此，理所当然，许多制造工艺可以在不影响产量和生产质量的前提下大幅降低能源投入。某些时候，仅通过检查就可以达到节约的目的；例如，可能有连续运转的电动机或加热器，事实上只有部分生产周期需要它们。而其他潜在节约措施不是那么显而易见，只能通过对所涉及工艺作更详尽的调查来发现。调节任何系统的基本原则是详细了解其运行方式，而这则需要测量；19世纪著名的物理学家Lord Kelvin说过，“如果您不能准确测量，那么您就无法改进。”令人惊讶的是，许多高耗能工艺的能源计量投入可能相对不足。许多国家的最新建筑法规将采取更高的能源监控标准，但是现有设施没有配备此类基础计量装置，而这些设施中的大部分会被继续使用许多年。

汽车油箱制造
能源消耗被列入汽车部件制造和整车装配公司——INERGY automotive Systems的最高日程，该公司于2008年启动了优化和降低公司能耗的项目，并将其列为集团内部可持续发展策略。INERGY是世界领先的汽车油箱研发和制造商，尤其是高级塑料油箱。INERGY automotive Systems于2000年由Plastic Omnium和Solvay合资创建，主营塑料油箱系统。时至今日，该公司已经发展成领先的一级供应商，向全球主要汽车制造商供应塑料油箱系统。INERGY automotive Systems的总部设在法国巴黎，目前在全球18个国家拥有24个生产基地，员工约 4 000人。2009年，  INERGY为全球主要汽车制造商生产供应了900万台油箱系统，销售额达9亿欧元。

该项目就是当下知名的INeco：创建INERGY能耗优化以提高能效，当时该集团总用电量约为228,000千度——该公司的能耗模式几乎全部是电能，这个数值大约相当于一个人口60,000的欧洲城镇所消耗的电量。INeco项目和整体部署由Stéphane Duval和Joseph Brossard负责。项目初期对INERGY工厂的主要在用制造工艺进行一系列能源审计，最先审计位于法国Pfastatt的生产基地。

首次审计开展于2009年，审计目的为：收集为期3周的详细能耗信息；对收集的信息进行分析并将分析结果用作行动方案基础。当然，每家工厂的电网输入端都配置有电表，以便为供电公司提供收费账单，但是，审计需要更多电量辅助计量解决方案，用以收集每台机器和每项工艺的瞬时电流数据。为了对当前工厂开展能量审计，项目要求配置临时性电量计量方案；因此，其安装和拆卸必须简单快捷。

监控器安装
最初考虑采用传统的电缆电量计量解决方案，但经过证实，在如此短的时期内安装这种计量系统，实施困难，成本昂贵。而市面上几乎没有“即插即用”的测量解决方案，唯一现实的替代方案就是LEM的Wi-LEM无线电能表。Wi-LEM电能表节点为开口铁心式电流传感器；无需任何连接就可以将它们夹在导线附近，以便安置连续回路传感器或串联传感器。它们可以让INERGY将测量节点自由安装在每个配电柜最方便接触的位置，最关键的是，不需要停机。尽管该系统的安装如此简便，其测量节点的电能计量精度仍然高于IEC 62053-21标准， 1％甚至更高。

WiLEM名称中的“无线”部分指它通过无线网状网络传输数据。这种传输方式有两个好处；无线运行意味着任何临时性安装都不需要电缆；“网状”表明测量节点和中央数据收集点之间的无线数据收集网络是自组织型的。LEM采用了一种非常可靠的、工业级的、IEEE 802.15.4网状网络标准之上的协议来保证数据传输。无电缆安装并不意味着该系统只能用于临时性安装。许多用户可能需要通过在关键节点安装长期监控器来继续详尽的能耗调查，以此确保维持节约以及不重蹈费电模式。可靠的无线网状网络符合工厂数据收集系统安装最新规范，因此它也是长期监控的理想选择。依据 Joseph Brossard ,INERGY的公用事业以及节能领先者，该系统是“快捷，可直接安装和移动解决方案对我们是非常重要的”。

2009年9月，首个包含40个测量节点的Wi-LEM临时性网络在Pfastatt工厂布设。该Wi-LEM采用了3相Δ配置，测量范围高达2000A。这些传感器节点采用了LEM的Rogowski线圈，这是一种Perfect Loop Technology技术，没有不连续线圈卡环。这种创新传感器的测量频率设置为每天240个电流值，连续测量3周，得到庞大的数据－200,000多瞬时电流值。这样一来，INERGY团队不得不设计了一种方法最大程度地从该数据集中提取信息和价值。最早的预防措施是对数据进行快速的“合理性检查”。对这些电流测量值积分转换得到的用电量应该与供电公司收费单上的数值相当。这两个数值的一致性高于97％，这再次证明该数据是合理的，因此INERGY团队继续开展该项目的分析阶段。

数据分析
收集的电流数据被存放在单个大型数据库内，这个数据库同时还存放了该厂所有工艺的每分钟信息；正在使用哪些系统、正在制造哪些产品，每个时刻对应一个电流数据点。INERGY的油箱制造基于吹塑工艺：高能耗因素包括模塑材料加热、压缩空气供应、模塑后冷却。数据分析显示，吹塑机占该公司总能耗的45％：审计前不知道确切数值。压缩机为吹塑提供高压（13 bar），它们消耗大量能源——分析显示，压缩空气泄露浪费了大量能源。同时将冷却水工艺（冷却器、泵）的能耗测量结果与理论能耗进行了对比，结果表明存在节约空间。为优化性能而开展的测量有了这个发现以后，引领设备供应商探讨如何降低此类设备能耗。不是所有发现都与具体的制造工艺相关；标准商业建筑系统如果没有得到适当管理，也会浪费能源。数据库数据显示，INERGY的一些HVAC（加热、通风和空调）、照明系统被设置为全天连续运行，不管这些设备的服务区是否有员工在场、或者是否需要调控温度。

因为Wi-LEM单元是便携式的，在Pfastatt工厂的审计完成后，很快被从此处拆卸下来，并在 接下来的2次审计中被重新安装在了INERGY设在美国Anderson和墨西哥Ramos的工厂，这再次证实了它的优势。Wi-LEM无线电能表的初始体验是可重复的，证明该单元的安装和配置非常简便。INERGY团队同时还发现，无线网络的射频信号非常强，即使在电噪声工业环境下，依然足以保证数据传输。Wi-LEM在网状网络中采用了无照发射机可以采用的最大RF输出，100mW。这种特性的价值在对美国Anderson工厂的审计中得到了体现，该厂配电柜采用的是双重绝缘金属门；网络任何点都不存在连接问题。

总体数据得出如下结论：无需可观基础建设支出即可大体节约15％。实现这些节约所需的测量通常简单、具备常识就行——一旦获取的数据可以显示必须采取的措施。

推动以节约更多
INERGY计划在2010年进一步审计6家工厂，并计划在接下来的2年内在整个公司范围内完成该项目，制定行动计划，其中标明需要的投资项目。不过，从刚刚完成的3家工厂的审计结果来看，INeco计划已经可以节约数百万欧元。

INERGY的Joseph Brossard断定，“电能辅助计量的好处显而易见。您可以只管理您的测量对象。Wi-LEM局放电能表对于我们迄今为止达到的成效来说至关重要。我们将在我们的所有机构配置Wi-LEM，使它们在初步审计后合理测量和管理能耗，并贯彻它们的进步。”