像緬因州的不少地區(qū)一樣，拉姆福德地區(qū)同樣以其自然環(huán)境之美而聞名于世。一個多世紀(jì)以來，美國東北部地區(qū)最大的造紙廠之一就座落在這里，這家工廠每年可以生產(chǎn)出55萬噸紙張以及12.5萬噸紙漿。
拉姆福德工廠所屬的NewPage集團(tuán)在生產(chǎn)印刷用紙及特種紙張的領(lǐng)域居于全國領(lǐng)先地位，其所在的造紙行業(yè)是一個高度競爭的能源密集型行業(yè)。但通過采用創(chuàng)造性的能源管理策略和數(shù)據(jù)預(yù)測方面的智能應(yīng)用，NewPage集團(tuán)已經(jīng)將拉姆福德工廠的能源成本從企業(yè)負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)化成了其競爭優(yōu)勢的來源之一。
亟需改進(jìn)
生產(chǎn)紙和紙漿是一項(xiàng)能源密集型的運(yùn)營，拉姆福德工廠的三臺鍋爐和一臺發(fā)電機(jī)組為整個工廠提供所需的熱能與電能。這臺發(fā)電機(jī)組可以提供高達(dá)100兆瓦的功率輸出，大致相當(dāng)于10萬戶家庭的用電功率。
由于采用的發(fā)電機(jī)組以煤炭作為主要燃料，所以煤炭價格的持續(xù)走高令拉姆福德工廠在數(shù)年之前一度面臨危機(jī)。根據(jù)美國能源情報署的統(tǒng)計(jì)，煤炭的市場價格在2000到2010年間上漲了近90%，再加上運(yùn)輸成本的因素，這一價格水平在緬因州尤其高昂。"問題在于我們不得不依靠鐵路、船舶或卡車等運(yùn)輸途徑將煤從西弗吉尼亞州運(yùn)到緬因州西部。"拉姆福德工廠的能源主管Rick Abradi解釋道。
快速增長的煤炭價格已經(jīng)對拉姆福德工廠的競爭力造成了損害，在這樣的局面下，NewPage集團(tuán)要求Rick Abradi制定出控制能源成本的策略。
解決問題
Abradi創(chuàng)建了一個包含需求、采購和轉(zhuǎn)換三塊"木板"的"木桶模型"，用來描述其能源管理策略。
在需求方面，這一策略涵蓋了人們平時用于提升能源效率的大多數(shù)方法，例如為建筑增加保溫層或更換照明設(shè)備。在工業(yè)層面，這通常意味著設(shè)法用更少的蒸汽和電能來生產(chǎn)更多的紙與紙漿。
對能源的采購是一個更影響成本的因素，這就要求設(shè)法實(shí)現(xiàn)能源的多元化，用更廉價的燃料來源來替代昂貴的煤炭。盡管可以采用一些自有的廢舊產(chǎn)品作為燃料，拉姆福德工廠的發(fā)電機(jī)組仍然依賴煤炭作為鍋爐的最大單一燃料來源。隨著價格的不斷上漲，能源的多元化在一定程度上成為了控制成本的關(guān)鍵。
拉姆福德工廠運(yùn)行了兩臺利用送風(fēng)使燃料懸浮的循環(huán)流化床，使這家工廠可以使用取材于木屑的可用生物質(zhì)能燃料和輪胎衍生燃料。通過增加這些替代燃料的使用量，Abradi得以降低煤炭在整體能源消耗量中的比重。
此外，NewPage集團(tuán)也獲得了更靈活的運(yùn)營空間，能夠根據(jù)燃料市場價格和供貨能力來調(diào)整燃料來源，降低了對單一供應(yīng)商或燃料種類的依賴。
發(fā)電機(jī)組：預(yù)測和使用之道
解決了燃料來源的問題，下一個挑戰(zhàn)則是向最優(yōu)化的轉(zhuǎn)換。這個問題很大程度上取決于在何時、以什么功率水平來運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)組。拉姆福德工廠的發(fā)電能力足以滿足自供電需求，不過由于工廠處于緬因中央電力公司的覆蓋區(qū)域內(nèi)，工廠還可以方便地從電網(wǎng)獲取電力。一旦當(dāng)?shù)氐墓╇妰r格低于NewPage公司自發(fā)電的成本，工廠就可以縮減自發(fā)電的功率，代之以從電網(wǎng)擷取電能。
基于在自身供電能力上的盈余，工廠還可以反過來向電網(wǎng)輸出電力。當(dāng)電網(wǎng)負(fù)載升高、實(shí)時電價上升至超過成本點(diǎn)時，NewPage公司就可以充分利用這樣的成本差異。要想從電價的上升和下降中獲利，最大的困難在于對當(dāng)?shù)仉娏┬韬蛢r格的變化作出快速反應(yīng)。
即便在沒有故障、操作員準(zhǔn)確掌握工廠所需電力水平的條件下，仍然需要15至20分鐘來改變發(fā)電機(jī)組的輸出功率，所以任何失誤或延遲都意味著錯過機(jī)遇，甚至可能導(dǎo)致更大的問題，所以公司一度只能選擇減少對機(jī)組的操作?，F(xiàn)在，功率分析成為了解決這一問題的答案。
在2000年后，NewPage已經(jīng)開始借助于能源信息公司Genscape來預(yù)測每日的當(dāng)?shù)仉妰r和區(qū)域供電需求信息。通過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、專有監(jiān)測數(shù)據(jù)和基本原理模型的綜合應(yīng)用，Genscape的分析師和氣象學(xué)家團(tuán)隊(duì)能夠提供高度準(zhǔn)確的預(yù)測報告。
當(dāng)Genscape提供的午前預(yù)測報告指出當(dāng)天晚一些的時候?qū)崟r電價將走高時，收到這一預(yù)報信息的操作員就可以提高發(fā)電機(jī)的輸出，并將多余的電能出售給電網(wǎng)，從而幫助企業(yè)獲取豐厚的利潤。
Abrabi談到："有時候，當(dāng)價格出乎意料地快速走高，我們沒能馬上察覺到這樣的趨勢，而且局限于設(shè)備的特性，我們也無法當(dāng)即作出反應(yīng)。而掌握了對電能供需的預(yù)報，操作員就可以作出預(yù)先的應(yīng)對。"
這樣的電能預(yù)測還可以通過其他途徑為整體能源成本帶來顯著的改善，也就是盡可能減少在電力需求上的支出。公用電網(wǎng)會向電網(wǎng)的使用者征收一定類型的費(fèi)用，其中包含了維護(hù)、擴(kuò)展與升級等費(fèi)用。在一般情況下，這一費(fèi)用的數(shù)額總量是固定的，根據(jù)用戶在每月用電高峰期時的用電比例來分?jǐn)偂?br /> 利用月度預(yù)測報告，NewPage公司能夠確定在哪一天用電需求會達(dá)到峰值，然后他們就可以加大發(fā)電機(jī)的功率輸出，減少或停止從電網(wǎng)獲取電能。利用這樣的方式，這家公司已經(jīng)顯著地減少了其能源成本。
NewPage公司的拉姆福德工廠只是通過實(shí)施綜合能源管理措施而顯著節(jié)約成本的一個范例。即便大多數(shù)工廠并沒有100 MW的發(fā)電機(jī)用來向電網(wǎng)出售盈余的電能，也并不意味著他們就無法享受積極的能源管理策略帶來的收益。事實(shí)上，在像造紙行業(yè)等高度競爭的行業(yè)之中，即便實(shí)現(xiàn)了能源成本的略微下降，也有可能意味著在盈利能力上的大幅提高。
作者簡介：Hudson Gilmer 是Genscape公司的商業(yè)市場副總裁。
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