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IEC TR 62837:2013 – 通过自动化系统提高能源效率
🏭 IEC TR 62837提供了通过自动化实现能源效率的全面框架，涵盖离散制造、流程工业和建筑自动化，并提出了具体建议。
💡 报告引入了能源管理单元(EMU)概念，这是一种定义系统边界、测量能耗和建立能源效率改进KPI的系统化方法。
一、范围与通用模型
IEC TR 62837:2013由TC 65(工业过程测量、控制和自动化)编制，提供了通过自动化系统实现能源效率的指导。涵盖组织问题、能源管理单元(EMU)、通用工具和方法、离散制造和流程工业的应用以及组件级考虑。
第5条基于IEC 62264建立了功能层次模型，将能源功能映射到从第4级(业务规划)到第1级(传感和执行)的各个层级。该层次结构提供了理解自动化如何最有效影响能源消耗的结构化方法。关键能源功能包括各层级的能源监测、分析、优化和控制。
二、能源管理单元与关键绩效指标
EMU概念(第6.2条)是报告的核心。EMU定义了具有可测量能源输入和输出的系统边界，实现系统化的能源绩效评估。每个EMU应有：定义的边界、测量的能耗数据、识别的驱动因素(产量、天气等)、能源基线模型和适当的KPI。
第6.4条提供了定义KPI的详细指南。合适的KPI应有：带数学公式的明确定义、可测量的驱动因素、定义的测量方法、目标值和审查频率。示例包括单位产品能耗(SEC = 总能源/产量)、能源成本率、峰值需量和负载系数。报告提供了基于ISO 22400-2的KPI描述模板以实现一致的文件记录。
三、应用、组件与工程见解
第7条涉及应用：离散制造(以汽车生产为案例研究，建议包括生产调度、设备状态管理和压缩空气系统)、流程工业(建议包括燃烧控制、蒸汽系统、热回收和先进过程控制)和建筑自动化(HVAC优化、照明控制和设施管理集成)。
第8条涵盖组件，包括执行器、带标准化中间直流环节概念的电气驱动器，以及来自日本的’RENKEI’控制方法(附录E)，通过分层优化协调多个能源消耗单元。附录F提供了实用的测量和控制技术，包括漏气检测、控制阀优化、带O2/CO分析的燃烧控制、先进过程控制(APC)和最优运行规划。这些技术通常在工业应用中实现5-20%的节能。
自动化系统能源效率KPI
| KPI | 公式 | 应用 | 典型节能 |
|---|---|---|---|
| 单位产品能耗 | SEC = E_total / P_unit | 制造过程 | 5-15% |
| 能源成本率 | 每生产小时成本 | 成本管理 | 3-10% |
| 峰值需量 | 计费周期内最大kW | 需量管理 | 10-20% |
| 负载系数 | 平均负载/峰值负载 | 设备利用率 | 5-15% |
| 燃烧效率 | 过量O2优化 | 工艺加热器/锅炉 | 3-8% |
| APC节能 | 方差减少 | 蒸馏、反应器 | 5-15% |
常见问题解答
问1：什么是能源管理单元(EMU)？
EMU是定义具有可测量能源输入和输出的系统边界，通过定义边界、测量消耗、识别驱动因素、建立基线模型和设置适当的KPI来实现系统化的能源绩效评估。
问2：自动化系统如何提高能源效率？
自动化通过生产调度优化、设备状态管理(减少空闲时间)、先进过程控制(更紧的设定点控制)、变速驱动器、燃烧优化、热回收协调和建筑能源管理系统来提高能源效率。
问3：实施这些建议可预期获得多少节能效果？
报告显示典型节能为5-20%，具体取决于应用。压缩空气系统优化可节能10-30%，燃烧控制3-8%，APC 5-15%，综合建筑自动化10-25%。具体节约量取决于基线条件和实施质量。
