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對(duì)于企業(yè)乃至整個(gè)經(jīng)濟(jì)體而言，高效使用各種能源的能力，正日益成為至關(guān)重要的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 新的自動(dòng)化控制和預(yù)測(cè)性負(fù)載管理系統(tǒng)，不僅能在此發(fā)揮重要作用，而且能夠快速收回成本。

*的能源管理、熱能回收利用以及自動(dòng)化技術(shù)將f | glass公司的能耗降低了五分之一左右。

在德國(guó)南部古鎮(zhèn)烏爾姆附近的Gardena工廠，在名副其實(shí)的高壓環(huán)境下，工作以輕快的節(jié)奏進(jìn)行著。每年，這家工廠的93臺(tái)注塑機(jī)要將9400公噸塑料變成5億個(gè)零部件，如修枝剪和手推割草機(jī)的手柄等。工廠每星期開(kāi)工7天，其中周一至周五是三班倒?jié)M負(fù)荷生產(chǎn)，而周末則稍微輕松一些，只有少數(shù)機(jī)器和工人上工。

這是一種非常清晰的模式，而工廠的耗電量也有著同樣的規(guī)律。Gardena工廠是富世華集團(tuán)旗下的公司，在平常工作日，其平均耗電量在2000到2300千瓦之間。周末的耗電量則降至1000或2000千瓦，具體取決于工作量。

這種有規(guī)律的需求模式是供電公司所適應(yīng)的。它知道在一個(gè)星期內(nèi)，用電需求的變化規(guī)律，并制定相應(yīng)的供電計(jì)劃。這種模式也反映在供電公司與Gardena工廠的供電合同準(zhǔn)則中。一方面，工廠同任何私人家庭一樣必須為用電支付電費(fèi)。另一方面，供電企業(yè)得保證隨時(shí)為Gardena工廠提供最高2680千瓦的電能。

但超出這個(gè)限值哪怕一次，也會(huì)令工廠付出高昂代價(jià)。Gardena工廠負(fù)責(zé)自動(dòng)化和負(fù)載管理的Jürgen Röck解釋道：“供電公司限定了我們?cè)?5分鐘時(shí)間段內(nèi)的平均用電量。如果我們?cè)谀呐乱粋€(gè)時(shí)間段內(nèi)超出了規(guī)定的最大用電量，那么，我們將為此支付高額費(fèi)用，因?yàn)槿绻菢拥脑?，供電公司將提高?dāng)年余下時(shí)間的保證最大供電量，當(dāng)然，我們也不得不支付相應(yīng)的費(fèi)用。”

這樣的事曾在幾年前發(fā)生過(guò)。那是在復(fù)活節(jié)假期結(jié)束后，Gardena工廠的機(jī)器重新開(kāi)工時(shí)，由于機(jī)器同時(shí)啟動(dòng)要消耗特別多的電能，因此耗電量在短期內(nèi)激增至3200千瓦。Gardena工廠想避免再次發(fā)生這種事。于是，這家公司決定采用 新的負(fù)載管理技術(shù)。2010年春，工程師在Gardena工廠的變壓器上安裝了9臺(tái)西門子Sentron PAC 3200監(jiān)控裝置。這些裝置可以測(cè)定電流、電壓和功率。測(cè)量值會(huì)被發(fā)送給Simatic S7-400控制器，由后者生成當(dāng)前15分鐘時(shí)間段的用電需求預(yù)測(cè)。其目標(biāo)顯而易見(jiàn)：平均用電量絕不可超過(guò)2680千瓦限值。

身為電氣技術(shù)人員，Röck可以隨時(shí)查看工廠的當(dāng)前狀態(tài)。只要在他的臺(tái)式機(jī)上打開(kāi)西門子Simatic WinCC Powerrate應(yīng)用即可。他說(shuō)：“綠色區(qū)域表示我們已經(jīng)用了多少電能，橙色線條表示當(dāng)前時(shí)間段剩余時(shí)間內(nèi)的用電需求預(yù)測(cè)。因此，我們能立即看出是否有超出最高限值的危險(xiǎn)。”

如果過(guò)于接近限值，那么，系統(tǒng)將自動(dòng)作出響應(yīng)。控制器將逐步降低用電量，直至用電回歸正常范圍。它將按200千瓦一級(jí)，逐級(jí)降低從過(guò)程水（用于冷卻注塑機(jī)模具）中回收熱能的系統(tǒng)的功耗。這樣做所導(dǎo)致的短期溫度升高不會(huì)構(gòu)成問(wèn)題。同樣，用于塑料顆粒的烘干機(jī)也可以靈活響應(yīng)負(fù)載管理需求?？梢园?8千瓦一級(jí)，分4級(jí)降低其功耗。

許多企業(yè)已實(shí)現(xiàn)了高效、節(jié)能的生產(chǎn)過(guò)程——但仍有巨大潛力尚待挖掘。

事實(shí)證明，這個(gè)控制系統(tǒng)非常有效。自其安裝以來(lái)，用電量從未超出規(guī)定的最大值。Röck表示：“由于我們已經(jīng)使用了大量西門子設(shè)備，因此，負(fù)載管理系統(tǒng)的安裝并未花費(fèi)多少成本。譬如，我們能夠使用現(xiàn)有的S7通信系統(tǒng)，在西門子控制器之間傳送數(shù)據(jù)。由于其能降低尖峰負(fù)載，這個(gè)負(fù)載管理系統(tǒng)將在一年內(nèi)收回成本。”

Gardena工廠打算進(jìn)一步擴(kuò)展其能源監(jiān)控系統(tǒng)。譬如，在不久的將來(lái)，Röck將能使用Win CC來(lái)持續(xù)追蹤壓縮空氣和供熱系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。盡管他不能利用這個(gè)工具來(lái)左右用電量，但其讀數(shù)將為他提供關(guān)于可能的管道泄漏或消耗大量電能的泵機(jī)的寶貴線索。

避免負(fù)載尖峰。用電需求管理之所以成為工業(yè)界的熱門話題，是因?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程中的負(fù)載尖峰會(huì)令工廠付出巨額代價(jià)。但在未來(lái)，企業(yè)將不僅有能力避免異常需求尖峰，而且還能夠利用智能負(fù)載管理系統(tǒng)，正好在電網(wǎng)超量供電時(shí)使用電能。西門子能源德國(guó)業(yè)務(wù)主管Frank Büchner博士說(shuō)：“如果將用電密集型生產(chǎn)過(guò)程改到供電充足、電價(jià)低廉的時(shí)段，那么，這將在無(wú)形中協(xié)助穩(wěn)定電網(wǎng)。這樣做的企業(yè)也能受惠于低廉電價(jià)，并且減輕對(duì)供電現(xiàn)狀的依賴——它們可以為可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型政策的成功作重要貢獻(xiàn)。”

除負(fù)載管理之外，企業(yè)也越來(lái)越多地投資于提高能效的舉措，它們的努力獲得了豐厚回報(bào)。據(jù)德國(guó)聯(lián)邦統(tǒng)計(jì)局計(jì)算，從1990年到2012年期間，德國(guó)的能源生產(chǎn)率提高了46%。因此，如今在德國(guó)開(kāi)展經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的普通企業(yè)，其生產(chǎn)產(chǎn)品或提供服務(wù)所需耗用的一次能源已大大減少。德國(guó)聯(lián)邦政府的目標(biāo)是到2020年，將能源生產(chǎn)率提高至1990年時(shí)的兩倍。

在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的過(guò)程中，監(jiān)控系統(tǒng)將扮演重要角色，因?yàn)樗鼈兛娠@示哪些地方存在能源浪費(fèi)。至關(guān)重要的因素是，使用高效組件和系統(tǒng)來(lái)回收利用未使用的能量，如廢熱。通過(guò)利用這些方式提高效率，企業(yè)不僅能減少溫室氣體排放、保護(hù)環(huán)境，而且有助于保障其自身利益，因?yàn)樵谀茉磧r(jià)格不斷上漲的時(shí)代，能否最大限度地提高能效，將直接決定一家企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上的命運(yùn)。

在西門子的數(shù)十座工廠，譬如一個(gè)醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)基地（上右圖），節(jié)能增效技術(shù)投資已在短短幾年內(nèi)收回成本。

對(duì)于正向可持續(xù)能源供應(yīng)轉(zhuǎn)型的德國(guó)，情況更是如此。西門子德國(guó)*執(zhí)行官Rudolf Martin Siegers指出：“德國(guó)企業(yè)支付的電費(fèi)，已比歐洲平均電價(jià)高出24%，更是美國(guó)企業(yè)的三倍。因此，節(jié)能投資絕不是額外開(kāi)支——相反，這是企業(yè)的生存之道。”

盡管如此，這一領(lǐng)域仍有巨大潛力尚待挖掘。據(jù)斯圖加特大學(xué)生產(chǎn)能效研究所（EEP）、德國(guó)工業(yè)聯(lián)合會(huì)（BDI）、德國(guó)能源署（dena）和TüV Rheinland于2013年12月首次聯(lián)合發(fā)布的《德國(guó)工業(yè)能效指數(shù)》稱，企業(yè)在提高能效方面的投資依然太少，盡管這些投資能夠創(chuàng)造豐厚利潤(rùn)。

研究人員對(duì)機(jī)器生產(chǎn)、金屬冶煉以及塑料和玻璃制品等行業(yè)的80家企業(yè)進(jìn)行了調(diào)查。斯圖加特大學(xué)生產(chǎn)能效研究所的Robert Kasprowicz在報(bào)告中稱，“約三分之二的企業(yè)打算僅將其投資的不到5%投入能效領(lǐng)域。只有9%的企業(yè)計(jì)劃將其投資的20%以上用于節(jié)能領(lǐng)域。”

這種不情愿的態(tài)度，源于許多企業(yè)都要求在短短30到36個(gè)月內(nèi)*收回投資，它們并不準(zhǔn)備做更長(zhǎng)久的投資，盡管大多數(shù)情況下，總占有成本分析表明這樣的投資是值得的。在總結(jié)這項(xiàng)研究的結(jié)果時(shí)，Kasprowicz是這樣說(shuō)的，“人人都在談?wù)摴?jié)能增效，但實(shí)際投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。”

繼2013年底開(kāi)展的首次研究之后，參與機(jī)構(gòu)打算每隔6個(gè)月發(fā)布一份新的研究報(bào)告，并根據(jù)研究結(jié)果，同時(shí)結(jié)合Ifo經(jīng)濟(jì)研究所計(jì)算出的商業(yè)氣候指數(shù)，計(jì)算出能反映能效領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)的能效指標(biāo)。

通過(guò)充分利用廢熱，可將工業(yè)能耗降低12%。

弗勞恩霍夫制造工程和自動(dòng)化研究所（IPA）的Sylvia Wahren也認(rèn)為，能效領(lǐng)域的改進(jìn)空間巨大。Wahren是一位能效專家，她也為企業(yè)提供項(xiàng)目顧問(wèn)服務(wù)，她說(shuō)：“關(guān)于能效的討論熱火朝天，然而，大多數(shù)企業(yè)并未*明白其中的道理。譬如，對(duì)140攝氏度以上的廢熱進(jìn)行回收利用，將獲得多達(dá)320拍焦耳的熱能可供使用。這相當(dāng)于德國(guó)工業(yè)能耗的12%左右。”在她看來(lái)，許多企業(yè)采取了成本低、見(jiàn)效快的舉措，如高效照明系統(tǒng)，但卻不愿利用蒸汽輪機(jī)或有機(jī)蘭金循環(huán)來(lái)進(jìn)行廢熱發(fā)電。

通過(guò)采取節(jié)能增效措施，位于柏林的西門子燃?xì)廨啓C(jī)工廠，每年可節(jié)省27萬(wàn)歐元的能源成本。

而無(wú)論如何，后者也是一種可選方案。位于德國(guó)Osterweddingen的f|glass公司就是這樣的典型例子。每天，這家公司位于馬格德堡附近的生產(chǎn)工廠要生產(chǎn)出最多700公噸的特種玻璃，其中一些是太陽(yáng)能行業(yè)使用。這座工廠擁有全球現(xiàn)代化程度最高、同時(shí)也是能效最高的玻璃生產(chǎn)基地之一。得益于其全自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)、*的能源管理，以及智能熱能回收利用，這座工廠的玻璃生產(chǎn)能耗比類似企業(yè)低大約20%。

為了實(shí)現(xiàn)這樣的能效水平，沿工廠長(zhǎng)約700米的生產(chǎn)線部署了3000多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，這些測(cè)量點(diǎn)向SIMATIC PCS 7過(guò)程控制系統(tǒng)輸送數(shù)據(jù)，后者則保證全年全天候不間斷地運(yùn)行。工廠采用的節(jié)能增效技術(shù)包括，西門子生產(chǎn)的最高發(fā)電容量為3200千瓦的蒸汽輪機(jī)，它可以將熔爐產(chǎn)生的大部分500攝氏度廢熱轉(zhuǎn)換為電能。僅這臺(tái)輪機(jī)的發(fā)電量，就能滿足工廠玻璃生產(chǎn)用電需求的四分之一。

競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵要素。工廠的過(guò)程控制系統(tǒng)還保證了優(yōu)化的能源管理。一定程度上歸功于西門子提供的高能效變頻傳動(dòng)系統(tǒng)，這個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)能將用電量降至最低。因而，提高能效和削減成本是幫助f | glass公司在全球市場(chǎng)上立于不敗的因素之一。對(duì)于玻璃行業(yè)，這種類型的解決方案特別有益。同水泥生產(chǎn)、基本化學(xué)制品生產(chǎn)和金屬冶煉等行業(yè)一樣，玻璃生產(chǎn)行業(yè)也是能源密集型行業(yè)之一，這些行業(yè)的總能耗占德國(guó)最終能耗的12%左右。

EEP專家預(yù)計(jì)，只要采用*的工藝工程技術(shù)，到2035年，這些行業(yè)則可以將其能耗最多減少14%。他們開(kāi)展的調(diào)查表明，塑料和玻璃生產(chǎn)商已經(jīng)準(zhǔn)備這樣做。這些領(lǐng)域的企業(yè)正打算加大對(duì)節(jié)能增效技術(shù)的投資。Siegers指出：“對(duì)于這些企業(yè)而言，能效扮演著越來(lái)越重要的角色。它們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，能源和資源的使用效率是其競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵要素。”

生產(chǎn)廠房也能為提高能效作出貢獻(xiàn)，西門子在其生產(chǎn)基地證明了這一點(diǎn)。2005年，西門子發(fā)起了一個(gè)分5階段進(jìn)行的“節(jié)能增效計(jì)劃”，首先是“能效檢查”，然后是能源使用情況和節(jié)能增效潛力分析，最后是實(shí)施和監(jiān)控已經(jīng)部署到位的改進(jìn)措施。西門子樓宇科技的Peter Marburger負(fù)責(zé)監(jiān)管這個(gè)項(xiàng)目，他說(shuō)：“通過(guò)采取各種各樣的改進(jìn)措施，包括優(yōu)化能源采購(gòu)、改進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施、提高生產(chǎn)作業(yè)能效、以及改變工廠工人行為等，不一而足。截至目前，我們已經(jīng)對(duì)大約100座工廠進(jìn)行了‘能效檢查’，我們還在26座工廠采取了旨在提高能效的舉措。西門子能夠?qū)崿F(xiàn)其為自身定下的從2006年到2011年將二氧化碳排放量降低20%的目標(biāo)，這個(gè)計(jì)劃功不可沒(méi)。”

4年收回投資。位于德國(guó)克雷費(fèi)爾德的西門子鐵路技術(shù)工廠，是節(jié)能增效計(jì)劃產(chǎn)生豐厚回報(bào)的好例子。在一次性投資約400萬(wàn)歐元之后，這座工廠的年二氧化碳排放量減少了2300噸，每年節(jié)省能源成本近70萬(wàn)歐元。其所采取的最重要的措施是，安裝了一套燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)（CHP）設(shè)備、一個(gè)實(shí)現(xiàn)了熱能回收利用的新通風(fēng)系統(tǒng)、以及一個(gè)能源監(jiān)控系統(tǒng)——它可以記錄工廠的當(dāng)前能源使用情況，這些記錄可用于考量節(jié)能增效項(xiàng)目的績(jī)效。得益于這些舉措，其能源成本降低了15%，二氧化碳排放量減少了20%。

在其他工廠，西門子也取得了類似成效。譬如，在位于柏林的西門子燃?xì)廨啓C(jī)工廠，每年可節(jié)省27萬(wàn)歐元能源成本，減排二氧化碳約1100噸。在巴伐利亞州小鎮(zhèn)Kemnath，節(jié)能增效措施每年可幫助西門子的一座醫(yī)療設(shè)備工廠節(jié)省50多萬(wàn)歐元能源成本，減排二氧化碳約2700噸，減排幅度高達(dá)25%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于西門子最初設(shè)定的目標(biāo)。在大多數(shù)這樣的工廠，節(jié)能增效技術(shù)投資都能在大約4年后收回成本。Marburger總結(jié)道：“我們正面臨一種模式的轉(zhuǎn)變。過(guò)去，我們?yōu)榭沙掷m(xù)發(fā)展買單，現(xiàn)在，可持續(xù)發(fā)展為自己買單。”