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對于企業(yè)乃至整個經(jīng)濟體而言，高效使用各種能源的能力，正日益成為至關(guān)重要的競爭優(yōu)勢。 新的自動化控制和預測性負載管理系統(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化技術(shù)將f | glass公司的能耗降低了五分之一左右。

在德國南部古鎮(zhèn)烏爾姆附近的Gardena工廠，在名副其實的高壓環(huán)境下，工作以輕快的節(jié)奏進行著。每年，這家工廠的93臺注塑機要將9400公噸塑料變成5億個零部件，如修枝剪和手推割草機的手柄等。工廠每星期開工7天，其中周一至周五是三班倒?jié)M負荷生產(chǎn)，而周末則稍微輕松一些，只有少數(shù)機器和工人上工。

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的。它知道在一個星期內(nèi)，用電需求的變化規(guī)律，并制定相應的供電計劃。這種模式也反映在供電公司與Gardena工廠的供電合同準則中。一方面，工廠同任何私人家庭一樣必須為用電支付電費。另一方面，供電企業(yè)得保證隨時為Gardena工廠提供最高2680千瓦的電能。

但超出這個限值哪怕一次，也會令工廠付出高昂代價。Gardena工廠負責自動化和負載管理的Jürgen Röck解釋道：“供電公司限定了我們在15分鐘時間段內(nèi)的平均用電量。如果我們在哪怕一個時間段內(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用，因為如果那樣的話，供電公司將提高當年余下時間的保證最大供電量，當然，我們也不得不支付相應的費用。”

這樣的事曾在幾年前發(fā)生過。那是在復活節(jié)假期結(jié)束后，Gardena工廠的機器重新開工時，由于機器同時啟動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臺西門子Sentron PAC 3200監(jiān)控裝置。這些裝置可以測定電流、電壓和功率。測量值會被發(fā)送給Simatic S7-400控制器，由后者生成當前15分鐘時間段的用電需求預測。其目標顯而易見：平均用電量絕不可超過2680千瓦限值。

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

如果過于接近限值，那么，系統(tǒng)將自動作出響應?？刂破鲗⒅鸩浇档陀秒娏?，直至用電回歸正常范圍。它將按200千瓦一級，逐級降低從過程水（用于冷卻注塑機模具）中回收熱能的系統(tǒng)的功耗。這樣做所導致的短期溫度升高不會構(gòu)成問題。同樣，用于塑料顆粒的烘干機也可以靈活響應負載管理需求?？梢园?8千瓦一級，分4級降低其功耗。

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

事實證明，這個控制系統(tǒng)非常有效。自其安裝以來，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備，因此，負載管理系統(tǒng)的安裝并未花費多少成本。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載，這個負載管理系統(tǒng)將在一年內(nèi)收回成本。”

Gardena工廠打算進一步擴展其能源監(jiān)控系統(tǒng)。譬如，在不久的將來，Röck將能使用Win CC來持續(xù)追蹤壓縮空氣和供熱系統(tǒng)的運行狀況。盡管他不能利用這個工具來左右用電量，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的寶貴線索。

避免負載尖峰。用電需求管理之所以成為工業(yè)界的熱門話題，是因為生產(chǎn)過程中的負載尖峰會令工廠付出巨額代價。但在未來，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載管理系統(tǒng)，正好在電網(wǎng)超量供電時使用電能。西門子能源德國業(yè)務主管Frank Büchner博士說：“如果將用電密集型生產(chǎn)過程改到供電充足、電價低廉的時段，那么，這將在無形中協(xié)助穩(wěn)定電網(wǎng)。這樣做的企業(yè)也能受惠于低廉電價，并且減輕對供電現(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。”

除負載管理之外，企業(yè)也越來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。據(jù)德國聯(lián)邦統(tǒng)計局計算，從1990年到2012年期間，德國的能源生產(chǎn)率提高了46%。因此，如今在德國開展經(jīng)營活動的普通企業(yè)，其生產(chǎn)產(chǎn)品或提供服務所需耗用的一次能源已大大減少。德國聯(lián)邦政府的目標是到2020年，將能源生產(chǎn)率提高至1990年時的兩倍。

在實現(xiàn)這一目標的過程中，監(jiān)控系統(tǒng)將扮演重要角色，因為它們可顯示哪些地方存在能源浪費。至關(guān)重要的因素是，使用高效組件和系統(tǒng)來回收利用未使用的能量，如廢熱。通過利用這些方式提高效率，企業(yè)不僅能減少溫室氣體排放、保護環(huán)境，而且有助于保障其自身利益，因為在能源價格不斷上漲的時代，能否最大限度地提高能效，將直接決定一家企業(yè)在國際市場上的命運。

在西門子的數(shù)十座工廠，譬如一個醫(yī)療設備生產(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。

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

盡管如此，這一領域仍有巨大潛力尚待挖掘。據(jù)斯圖加特大學生產(chǎn)能效研究所（EEP）、德國工業(yè)聯(lián)合會（BDI）、德國能源署（dena）和TüV Rheinland于2013年12月首次聯(lián)合發(fā)布的《德國工業(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。

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

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個月內(nèi)*收回投資，它們并不準備做更長久的投資，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)這項研究的結(jié)果時，Kasprowicz是這樣說的，“人人都在談論節(jié)能增效，但實際投入遠遠不夠。”

繼2013年底開展的首次研究之后，參與機構(gòu)打算每隔6個月發(fā)布一份新的研究報告，并根據(jù)研究結(jié)果，同時結(jié)合Ifo經(jīng)濟研究所計算出的商業(yè)氣候指數(shù)，計算出能反映能效領域的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢的能效指標。

通過充分利用廢熱，可將工業(yè)能耗降低12%。

弗勞恩霍夫制造工程和自動化研究所（IPA）的Sylvia Wahren也認為，能效領域的改進空間巨大。Wahren是一位能效專家，她也為企業(yè)提供項目顧問服務，她說：“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140攝氏度以上的廢熱進行回收利用，將獲得多達320拍焦耳的熱能可供使用。這相當于德國工業(yè)能耗的12%左右。”在她看來，許多企業(yè)采取了成本低、見效快的舉措，如高效照明系統(tǒng)，但卻不愿利用蒸汽輪機或有機蘭金循環(huán)來進行廢熱發(fā)電。

通過采取節(jié)能增效措施，位于柏林的西門子燃氣輪機工廠，每年可節(jié)省27萬歐元的能源成本。

而無論如何，后者也是一種可選方案。位于德國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，其中一些是太陽能行業(yè)使用。這座工廠擁有全球現(xiàn)代化程度最高、同時也是能效最高的玻璃生產(chǎn)基地之一。得益于其全自動生產(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%。

為了實現(xiàn)這樣的能效水平，沿工廠長約700米的生產(chǎn)線部署了3000多個測量點，這些測量點向SIMATIC PCS 7過程控制系統(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，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。僅這臺輪機的發(fā)電量，就能滿足工廠玻璃生產(chǎn)用電需求的四分之一。

競爭力的關(guān)鍵要素。工廠的過程控制系統(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系統(tǒng)，這個過程控制系統(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公司在全球市場上立于不敗的因素之一。對于玻璃行業(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)的總能耗占德國最終能耗的12%左右。

EEP專家預計，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%。他們開展的調(diào)查表明，塑料和玻璃生產(chǎn)商已經(jīng)準備這樣做。這些領域的企業(yè)正打算加大對節(jié)能增效技術(shù)的投資。Siegers指出：“對于這些企業(yè)而言，能效扮演著越來越重要的角色。它們已經(jīng)認識到，能源和資源的使用效率是其競爭力的關(guān)鍵要素。”

生產(chǎn)廠房也能為提高能效作出貢獻，西門子在其生產(chǎn)基地證明了這一點。2005年，西門子發(fā)起了一個分5階段進行的“節(jié)能增效計劃”，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，最后是實施和監(jiān)控已經(jīng)部署到位的改進措施。西門子樓宇科技的Peter Marburger負責監(jiān)管這個項目，他說：“通過采取各種各樣的改進措施，包括優(yōu)化能源采購、改進基礎設施、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)對大約100座工廠進行了‘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，這個計劃功不可沒。”

4年收回投資。位于德國克雷費爾德的西門子鐵路技術(shù)工廠，是節(jié)能增效計劃產(chǎn)生豐厚回報的好例子。在一次性投資約400萬歐元之后，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70萬歐元。其所采取的最重要的措施是，安裝了一套燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）設備、一個實現(xiàn)了熱能回收利用的新通風系統(tǒng)、以及一個能源監(jiān)控系統(tǒng)——它可以記錄工廠的當前能源使用情況，這些記錄可用于考量節(jié)能增效項目的績效。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氣輪機工廠，每年可節(jié)省27萬歐元能源成本，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)療設備工廠節(jié)省50多萬歐元能源成本，減排二氧化碳約2700噸，減排幅度高達25%左右，遠遠高于西門子最初設定的目標。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。”