应用案例 | 利用电能测量和监测发掘新的节能潜力

着眼当下，节约能源的重要性不言自明，它不仅有利于保护我们的环境，而且还有助于抵消一次能源价格大幅上涨的影响，包括每一千瓦时未消耗的能量，每一公斤未释放的二氧化碳。鉴于此，倍福已着手在其生产过程以及现有建筑中采取节能降耗的措施，坚定不移地朝着碳中和目标努力前进。

倍福已经采取了很多绿色低碳行动，包括于 2016 年成功实施了能源管理系统，并在同年通过了 TÜV Süd 的 ISO 50001 标准认证。能源管理系统可以持续记录所有相关能源消耗情况，稳步降低公司的运营成本和能耗。通过分析这些信息，可以发现更多节能降耗的措施和潜力。

这也很好地说明，倍福不仅自觉遵守相关法律法规，还积极履行气候和生态环境保护责任。毕竟，降低能耗能够直接减少大量碳排放，而这也是未来所有公司在着力打造气候中和经济的过程中遇到的主要挑战。

倍福已做好准备迎接挑战，并为自己制定了宏伟的目标：

• 每年提高 0.5% 的能源绩效

• 通过减少碳排放和践行碳抵消行动打造倍福的气候中和生产基地

  
  

我们一直致力于

提高公司的能源利用效率。”

Johannes Beckhoff 表示道。他除了担任 XPlanar 产品经理之外，还是倍福能源团队负责人。具体而言，这一承诺意味着倍福会不断优化能源效率（能耗：千瓦时/1000 欧元），并着眼长远，提升可再生能源的利用比例。2018 年倍福德国总部的这一比例为 14.32 千瓦时/1000 欧元，到 2021 年，这一关键数字降至了 13.35 千瓦时/1000 欧元。

                                             通过能源精细化管理确定改进潜力能够显著降低能耗，从而减少碳排放

同时，倍福集团（德国境内的倍福德国总部、Smyczek、Fertig Motors）内部“灰色能源”在总能源消耗中所占比例不到1% （截至 2021年）。而在消耗的 1100 万千瓦时的绿色电力中，倍福通过自己的光伏系统自行发出的电量约占 10%，目前的峰值输出为 1081 kWp，并且倍福还将进一步推广光伏发电的应用。此外，倍福还通过加装供暖板、散热板和热泵等方式对现有建筑的供暖系统进行部分改造和扩展，甚至完全换成使用区域供暖。尽可能地将所有灯具换成 LED 灯，并更多地采用基于户外光源和用户需求的照明控制。

               SCT 系列钳形电流互感器可以方便地改造并将现有的设备和建筑集成到一个全面的能源管理系统中

自 2019 年起，倍福与 Smyczek 就一直使用 Optenda 电能监测软件确保所有流程都符合 DIN ISO 50001 标准。该工具通过基于 PC 的控制系统和丰富的测量端子模块以及电流传感器记录公司所有建筑内的各种能耗（电、热、压缩空气和氮气消耗），实现数据透明化管理。系统集成的通用型电能测量技术为保持显示主要生产数据以及直接在控制系统内比较系统和建筑的目标与实际状态奠定了基础。通过这种方式，可以早期发现可能出现的设施损坏或不当使用，也更容易发掘过程优化潜力。

在公司内部推行各种节能降耗措施，如控制照明时间和房间空调的运行时间，通过数据监测量化节省的电量。例如，倍福在其生产大楼内采取的优化措施已经明显地节省了210MWh/a。

持续的生产能耗监测能够早期发现和纠正不符合项，例如压缩空气管网泄漏。记录生产过程中的能耗数据能够量化和监测每个产品的能耗。

倍福通过 SCT 系列电流互感器完善了从测量物理值到将采集的数据传输到云端的电能测量链。用电流互感器产品系列涵盖了电流范围从 1 A 到 5000 A 的所有应用。用户可以从两种设备类型中进行选择，每种类型都有不同的设计和性能等级，并具有高度可扩展性，因此适用于各种应用。SCT 产品系列包括针对楼宇技术的低成本三相电流互感器和针对机器设备的标准工业用互感器，以及具有极高精度要求的试验台解决方案。

                                           结构紧凑的嵌入式控制器和电能测量端子模块用于采集生产过程中的能耗数据

分布式电力测量解决方案能够特别高效、经济地从高度复杂的系统中采集到准确的电力测量数据：其核心元件是用于测量高达 1 A 的交流/直流电流的 6 通道 EL3446 电流输入端子模块。用户可以使用它来测定精确的电力值，即使是物理上分离的电压和电流测量。EL3446 是一个纯电流测量端子模块，它能够测定供电网络的所有相关电气数据，包括所有电力测量值。计算电力数据所需的电压值由 EL3443 三相电力测量端子模块（每个网络只能安装一次）通过 EtherCAT 传输，并通过 EtherCAT 分布式时钟功能进行同步。分布式电力测量方案减少了硬件以及安装费用。

                          嵌入式控制器能够通过 OPC UA 灵活实现通信，是采集能耗数据并制订有效对策的核心组件

基于PC的控制技术将照明、遮阳、窗户控制、供暖、通风及空调等功能整合在同一个中央平台上，智能控制所有系统。这样能够减少物理数据点的数量，从而降低出错风险。此外，仅使用一个系统获取所有数据是成功实现能耗监测的前提。自动化遮阳功能和通过日光进行照明控制的解决方案的节能降耗效果显著。此外，TwinCAT 软件包中还有很多 HVAC 功能模块，如夏季夜间制冷、夏季补偿、备份操作和日程安排。暖通空调软件模块可以根据入住情况进行控制，从而进一步挖掘系统的节能潜力。

CX9020、CX5100 或 CX7000 系列嵌入式控制器构成了电能监测的控制中心。CX9020 嵌入式控制器搭载无风扇型 ARM CortexTM-A8 处理器（1 GHz 时钟频率），因此非常适合用于实现楼宇自动化领域中的中小型项目。CX9020 可与 TwinCAT 3 Lighting Solution 照明解决方案配套使用，实现控制整个大厅的照明控制任务，并与 TwinCAT 3 Building Automation 一起实现房间遮阳、照明和空调控制器等应用。功能更强大的 CX5100 嵌入式控制器构成具有多个数据点的理想楼宇自动化控制平台。

投入使用三个月后，可以确定的是，每年可以节省约 20,000 欧元，而且是可持续地节省，因为节能降耗是一项长期工作。另一方面，如果不采取任何措施，节省的这 20,000 欧元会是一个经常性成本。随着能源价格的上涨，这个成本将会越来越高，因此需要找出能源利用效率低的原因并快速消除。我们很高兴我们的软件能满足倍福的需求。”

Energy Monitor 软件不仅能够采集用电数据，而且还可记录其它形式的能源（如热能和压缩空气）消耗相关数据。它同样可以用于快速减少各种能源的碳排放量。这样可以更快速、更轻松地实现碳中和所需的整个平衡过程，因为高效能源管理就意味着高效的碳排放管理。