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中國(guó)是目前全世界第二大能源消耗國(guó)，每美元GDP的能源消耗為美國(guó)的4.3倍，日本的11.5倍。在中國(guó)的能源消耗中，工業(yè)是最大的耗能產(chǎn)業(yè)，大約占總能耗的近70％，其能源消耗問(wèn)題更為突出。近10年來(lái)，中國(guó)雖然在不斷淘汰落后的設(shè)備和技術(shù)，提高能源效率，但是大量的低效能技術(shù)仍然存在于中國(guó)的制造工廠。目前，中國(guó)的鋼鐵、有色、電力、化工等8個(gè)高耗能行業(yè)單位產(chǎn)品能耗比世界先進(jìn)水平平均高40％以上。
為改變工業(yè)領(lǐng)域里能源效率低，能源管理水平低的問(wèn)題，中國(guó)政府正在致力于從目前的低效能源使用者變成高效能源使用者。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的“十一五”規(guī)劃中，中國(guó)政府將能源效率列為重中之重，主要目標(biāo)是在2010年將每單位GDP的能源消耗減少20％。2004年，中國(guó)國(guó)家發(fā)改委發(fā)布中國(guó)第一個(gè)《節(jié)能中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃》，2006年，中國(guó)國(guó)家發(fā)改委、科技部聯(lián)合發(fā)布《中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱》，工業(yè)自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)則是其中所列的重要節(jié)能技術(shù)之一。
自動(dòng)化技術(shù)的節(jié)能使命
由于工業(yè)領(lǐng)域是可以完全通過(guò)生產(chǎn)流程能源效率評(píng)估方式，從而采取節(jié)能行動(dòng)的最佳領(lǐng)域，因此當(dāng)今國(guó)際上先進(jìn)的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)無(wú)疑可以發(fā)揮重要的節(jié)能作用。就能耗最大的電能而言，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，目前60％以上的電能消耗都是工業(yè)用電，而其中65％的工業(yè)通用設(shè)備通過(guò)安裝高效節(jié)能的自動(dòng)化設(shè)備，可以節(jié)約40％電能。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、資源優(yōu)化，除了采用先進(jìn)的工藝和設(shè)備之外，必須采用先進(jìn)的各類工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)。事實(shí)上，就嚴(yán)格意義的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域而言，無(wú)論是與電機(jī)耗能有關(guān)的高效電機(jī)、變頻調(diào)速、軟啟動(dòng)、能量回饋等單一裝備節(jié)能技術(shù)，還是面向全系統(tǒng)的先進(jìn)的過(guò)程控制和能源管理解決方案，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)可以帶來(lái)全方位的節(jié)能手段。
（1）電機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)
在工業(yè)流程中廣泛使用的電機(jī)占總工業(yè)能源消耗的65％。中國(guó)的電機(jī)能力超過(guò)了5億千瓦，每年消耗800－1000億千瓦小時(shí)的能量，占總能源消耗的60％和工業(yè)能源消耗的75％。而其中主要的鼓風(fēng)機(jī)和電泵使用的電機(jī)只有20％使用了變速驅(qū)動(dòng)，因此風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等通用機(jī)械系統(tǒng)的變頻調(diào)速改造已經(jīng)直接成為國(guó)家發(fā)改委啟動(dòng)的重點(diǎn)節(jié)能工程之一。在“十一五”期間，中國(guó)將實(shí)現(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率提高2個(gè)百分點(diǎn)，年節(jié)電能力達(dá)200億千瓦時(shí)。因此，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造是目前最具潛力的領(lǐng)域，其市場(chǎng)潛力可達(dá)1800億人民幣。
中國(guó)的冶金、水泥、電力、煉油、化工等高能耗行業(yè)一方面正在致力于以先進(jìn)的電力電子技術(shù)傳動(dòng)方式改造傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)方式，推廣高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)，逐步采用交流調(diào)速取代直流調(diào)速；另一方面努力進(jìn)行電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)改造，推廣軟啟動(dòng)裝置、無(wú)功補(bǔ)償裝置，提高電機(jī)能源利用效率。
在中國(guó)的變頻器市場(chǎng)上，無(wú)論從技術(shù)領(lǐng)先性還是市場(chǎng)表現(xiàn)來(lái)說(shuō)，ABB公司無(wú)疑占據(jù)了領(lǐng)先的地位。由ABB開(kāi)發(fā)和首先倡導(dǎo)的變頻器直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術(shù)是目前最先進(jìn)的交流異步電機(jī)的控制方式，在沒(méi)有編碼器反饋的情況下，提高了交流電機(jī)的高速控制精度，ABB基于DTC技術(shù)的代表性產(chǎn)品ACS-800變頻器的頻率控制最高可達(dá)到300Hz，其動(dòng)態(tài)控制精度始終可以保持在0.2%秒以內(nèi)。作為ABB集團(tuán)在中國(guó)地區(qū)交、直流傳動(dòng)產(chǎn)品的主要供貨廠商，北京ABB電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)銷售的傳動(dòng)產(chǎn)品一直用于從0.12KW至4000KW的電機(jī)速度控制，廣泛應(yīng)用于工業(yè)傳送帶、擠壓機(jī)、提升機(jī)及風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載。在過(guò)去的12年，安裝在中國(guó)的ABB變頻器已經(jīng)累計(jì)為用戶節(jié)約了300億千瓦時(shí)的電能。
在國(guó)際流行的變頻器能量回饋技術(shù)方面，2007年7月西門子推出的SINAMICS G120變頻器，從設(shè)計(jì)上很好地滿足了節(jié)能的要求。一方面，它采用了一種全新的電路設(shè)計(jì)夠?qū)㈦姍C(jī)制動(dòng)時(shí)的再生能量100%地回饋給電源，節(jié)省了寶貴的電力資源；另一方面，SINAMICS G120變頻器采用了一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得變頻器控制系統(tǒng)更加靈活、可靠，從而大大降低了系統(tǒng)的工程和維護(hù)成本。
（2）DCS及先進(jìn)過(guò)程控制
集散控制系統(tǒng)（DCS）一直是流程工業(yè)領(lǐng)域高效、安全、節(jié)能、降耗的重要保障，DCS同樣在中國(guó)的煉油、化工等重點(diǎn)耗能行業(yè)發(fā)揮了重要作用，它在實(shí)現(xiàn)設(shè)備的精確控制，尤其是提高耗能設(shè)備的能源利用效率方面功不可沒(méi)。以ABB公司的Industrial IT、 Honeywell 公司的Experion PKS、Emerson 公司的PlantWeb、Foxboro公司的A2、橫河公司的R3為代表的國(guó)際先進(jìn)的第四代DCS系統(tǒng)已經(jīng)在中國(guó)進(jìn)行開(kāi)始了部分應(yīng)用。
作為剛剛被ARC咨詢集團(tuán)評(píng)為國(guó)際自動(dòng)化50強(qiáng)的中國(guó)本土自動(dòng)化公司，和利時(shí)公司也于2002年初推出其第四代DCS產(chǎn)品--HOLLiAS MACS系列，并針對(duì)不同的行業(yè)，開(kāi)發(fā)了幾個(gè)專業(yè)應(yīng)用平臺(tái)。例如，燃煤發(fā)電行業(yè)所用的循環(huán)流化床鍋爐（CFBB）有較好的燃燒效率和較低的排放，而且可以充分利用劣質(zhì)煤，但由于工藝要求嚴(yán)格，對(duì)爐溫等關(guān)鍵參數(shù)的控制精度要求高，而且控制變量多、耦合性強(qiáng)、滯后性大，常規(guī)儀表很難實(shí)現(xiàn)控制。和利時(shí)在10多年前就抓住CFBB節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，研究其控制規(guī)律，面向電力行業(yè)，推出了一套適用于CFBB的DCS控制系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)多年的積累，和利時(shí)已形成了一套針對(duì)不同類型，不 同容量的CFBB控制解決方案，累計(jì)實(shí)施了300多個(gè)CFBB DCS應(yīng)用，為高效的燃煤利用做出重要貢獻(xiàn)。
基于DCS發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)過(guò)程控制同樣是面向系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能的重要手段。先進(jìn)過(guò)程控制技術(shù)（APC）采用科學(xué)、先進(jìn)的控制理論和控制方法，借助工廠控制網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)，能夠充分發(fā)揮DCS和常規(guī)控制系統(tǒng)的潛力，保證生產(chǎn)裝置始終運(yùn)轉(zhuǎn)在最佳狀態(tài)，可直接取得顯著的節(jié)能效果。
Honeywell先進(jìn)控制與區(qū)域優(yōu)化系統(tǒng)--Profit Suite應(yīng)用套件，采用了多變量的預(yù)測(cè)控制和大規(guī)模的動(dòng)態(tài)優(yōu)化技術(shù)，在提高控制系統(tǒng)平穩(wěn)操作以及節(jié)能降耗等方面給企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。Profit Suite目前在中國(guó)石化和中國(guó)石油的企業(yè)用戶多達(dá)30多家，覆蓋常減壓、催化裂化、連續(xù)重整、氣體分離、聚丙烯、PTA等煉油及化工過(guò)程的近200多套應(yīng)用。
（3）集成化的能源管理方案
作為軟硬件一體化的綜合系統(tǒng)，能源管理是一種包括能源計(jì)量、電能控制、供暖、通風(fēng)、空調(diào)、制冷以及車間輔助設(shè)備的自動(dòng)化控制綜合系統(tǒng)，是耗能企業(yè)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化資源配置、合理利用能源的系統(tǒng)節(jié)能戰(zhàn)略措施。在這方面，在中國(guó)超過(guò)20年歷史的北美自動(dòng)化巨頭--羅克韋爾自動(dòng)化擁有最全面的解決方案和實(shí)施應(yīng)用。
羅克韋爾自動(dòng)化推出的電力及能源管理解決方案（PEMS）利用HVAC傳感器、電源監(jiān)視器Powermonitor、組合式發(fā)電機(jī)控制模塊CGCM等硬件，RSEnergyMetrix、RSPower等軟件工具，以及通信網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的綜合，能夠幫助用戶在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)監(jiān)視、采集、分析、存儲(chǔ)、共享實(shí)時(shí)的能源數(shù)據(jù)，基于PEMS與Logix控制器、馬達(dá)控制中心（MCC）以及驅(qū)動(dòng)設(shè)備的結(jié)合，還可以幫助實(shí)現(xiàn)電力使用控制。自PEMS推出以來(lái)，尤其在中國(guó)鋼鐵行業(yè)中取得了良好應(yīng)用，直接幫助某鋼廠節(jié)省電費(fèi)200多萬(wàn)人民幣。
（4）合同能源管理服務(wù)
“合同能源管理”于20世紀(jì)70年代在歐美開(kāi)始興起，如今已經(jīng)比較成熟，但在中國(guó)還處于初級(jí)階段。目前，“合同能源管理”機(jī)制是國(guó)家發(fā)改委重點(diǎn)推行的節(jié)能新機(jī)制之一。作為國(guó)家發(fā)改委、世界銀行（WB）和全球環(huán)境基金（GEF）的大型國(guó)際合作項(xiàng)目EMCo執(zhí)行方，中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會(huì)（EMCA）正在中國(guó)大力倡導(dǎo)和推廣“合同能源管理”節(jié)能新機(jī)制。在工業(yè)自動(dòng)化廠商中，西門子公司走在了前列。
西門子借鑒了國(guó)際先進(jìn)節(jié)能經(jīng)驗(yàn)，提出了符合中國(guó)國(guó)情的節(jié)能商業(yè)模式：采用或有租金租賃方式的合同能源管理，完成節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目。2006年開(kāi)始的內(nèi)蒙古烏蘭水泥節(jié)能項(xiàng)目則是西門子A&D集團(tuán)第一例采用“合同能源管理”模式的節(jié)能項(xiàng)目，由南方國(guó)際租賃有限公司提供資金，西門子提供能源審計(jì)、節(jié)能技術(shù)與工程服務(wù)，為烏蘭水泥集團(tuán)進(jìn)行節(jié)能改造。經(jīng)過(guò)168小時(shí)的在線測(cè)量，西門子16臺(tái)總功率為1313kW的SIMOVERT?Master Drives變頻器，在烏蘭水泥廠的最終平均節(jié)電率達(dá)到35%。
中國(guó)節(jié)能的自動(dòng)化先鋒
面對(duì)潛力可觀的中國(guó)工業(yè)節(jié)能市場(chǎng)，各個(gè)國(guó)際主流自動(dòng)化供應(yīng)商紛紛展現(xiàn)對(duì)這一主題的巨大熱情。
（1）ABB：最綠的能源是節(jié)省下來(lái)的能源
2006年11月，ABB與廣東省政府簽訂節(jié)能降耗戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。根據(jù)這一協(xié)議，未來(lái)5年，ABB將為廣東省多家能耗大戶尋求節(jié)能降耗的措施和方法，并提出適用廣東的節(jié)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建議，從而使廣東省實(shí)現(xiàn)到2010年每單位GDP降低能耗16％的目標(biāo)。
據(jù)了解，在過(guò)去的12年中，ABB的變頻器已幫助中國(guó)用戶節(jié)省了300億度電，相當(dāng)于一個(gè)大型發(fā)電廠六年的發(fā)電量，ABB在中國(guó)運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)每年為用戶節(jié)電21億千瓦時(shí)。2006年吉林通化鋼鐵項(xiàng)目，ABB為其新建100萬(wàn)t冷軋板工程提供ACS6000中壓交流變頻系統(tǒng)，應(yīng)用了世界領(lǐng)先的DTC技術(shù)，大幅度降低能源消耗。2007年， ABB與上海焦化有限公司簽署了節(jié)能改造項(xiàng)目合作協(xié)議，提供高效節(jié)能的ABB ACS800變頻器產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)對(duì)其高壓煤漿泵的節(jié)能控制。據(jù)估算，該項(xiàng)目完成后預(yù)計(jì)年節(jié)電量將達(dá)到140萬(wàn)千瓦時(shí)，相當(dāng)于每年節(jié)約近600噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
ABB針對(duì)中國(guó)節(jié)能項(xiàng)目設(shè)計(jì)了能效提升計(jì)劃。作為可持續(xù)的能源管理改進(jìn)過(guò)程和可持續(xù)的能量節(jié)省過(guò)程，該計(jì)劃包括快速估價(jià)、利益估算、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、實(shí)施改進(jìn)計(jì)劃、定期審查改進(jìn)結(jié)果等環(huán)節(jié)。據(jù)稱，通常該能效提升計(jì)劃的實(shí)施可以使企業(yè)能源和動(dòng)力消耗節(jié)省5-20% 。
（2）西門子：全面的本土節(jié)能合作
西門子節(jié)能中心作為西門子在中國(guó)節(jié)能業(yè)務(wù)的唯一對(duì)外接口，目前已經(jīng)成功與中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)、金融伙伴、節(jié)能公司等建立良好的合作關(guān)系，并在廣州節(jié)能展、上海節(jié)能環(huán)保展、全球電機(jī)系統(tǒng)能效論壇等重要節(jié)能活動(dòng)中亮相。2007年9月，西門子與山東省政府簽署了節(jié)能減排全面合作協(xié)議，山東省逾50家企業(yè)表達(dá)了在節(jié)能減排領(lǐng)域與西門子共同合作的意愿。
西門子A&D集團(tuán)在中國(guó)工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能方面取得一系列成果。以交流變頻器為例，在過(guò)去的10年中，西門子交流變頻器在中國(guó)的總安裝容量高達(dá)14000MW，幫助中國(guó)每年節(jié)電達(dá)50億人民幣；其中中低壓交流變頻器達(dá)500多臺(tái)，已經(jīng)幫助中國(guó)每年節(jié)約5億人民幣。在河北邢臺(tái)德龍鋼廠項(xiàng)目中，西門子為德龍鋼廠的除塵風(fēng)機(jī)提供了兩臺(tái)功率分別為635KW和1600KW的完美無(wú)諧波中壓變頻器，幫助其實(shí)現(xiàn)40%的平均節(jié)能率；江蘇太倉(cāng)電廠共采用了20臺(tái)西門子完美無(wú)諧波中壓變頻器。其中僅僅4臺(tái)冷凝泵所用變頻器就每年節(jié)約費(fèi)用超過(guò)340萬(wàn)人民幣，僅用19個(gè)月就收回全部投資。
（3）羅克韋爾自動(dòng)化：為了綠色的明天
羅克韋爾自動(dòng)化在中國(guó)主要側(cè)重的節(jié)能領(lǐng)域是石化，電力及電氣，鋼鐵冶金，制造業(yè)等工業(yè)領(lǐng)域，擁有眾多自動(dòng)化節(jié)能業(yè)績(jī)。在發(fā)電領(lǐng)域，為山東威海電廠提供的解決方案幫助減少能耗45%；在鋼鐵領(lǐng)域，幫助廣西柳州鋼鐵廠減少電力消耗63%；在石化領(lǐng)域，為江蘇揚(yáng)子石化有限公司每月節(jié)約能源10萬(wàn)千瓦小時(shí)，每年74,000美元；在水泥領(lǐng)域，則幫助四川都江堰拉法基水泥廠減少了24,000美元的發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)成本，同時(shí)還將效率提升了10%，每年可節(jié)約成本12.4萬(wàn)美元。
2007年9月1日至5日，羅克韋爾自動(dòng)化在北京召開(kāi)“中國(guó)能源周”活動(dòng)。以“為了綠色的明天”為主題，主要議題為如何整合羅克韋爾自動(dòng)化在能源領(lǐng)域自動(dòng)化的資源，為能源行業(yè)的自動(dòng)化設(shè)備改造提供最佳的能源管理方案。
對(duì)于羅克韋爾自動(dòng)化的中國(guó)攻略，羅克韋爾自動(dòng)化中國(guó)區(qū)市場(chǎng)戰(zhàn)略發(fā)展經(jīng)理謝銳新先生表示：羅克韋爾自動(dòng)化將以電力、水、石油、天然氣、礦山、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等重點(diǎn)行業(yè)的設(shè)施建設(shè)作為在中國(guó)的業(yè)務(wù)發(fā)展核，為中國(guó)的能源采掘行業(yè)以及耗能企業(yè)提供先進(jìn)的能源管理解決方案及服務(wù)。
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