袁瑋
北京中競(jìng)國(guó)際能源科技有限公司
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隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷成熟，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用滲透到我們生活的方方面面。近年來(lái)大數(shù)據(jù)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用程度不斷加深，在推動(dòng)傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)換和生產(chǎn)效率提高的同時(shí)，也推動(dòng)了工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能減排工作的持續(xù)提升。依據(jù)國(guó)際銅業(yè)協(xié)會(huì)2018年市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[1]，我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域風(fēng)機(jī)、水泵和空壓機(jī)合計(jì)年耗電量為3.8萬(wàn)億度，其中空壓機(jī)年耗電量為5700億度，占總耗電量的15%。作為壓縮空氣僅次于電力的第二大動(dòng)力源，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，僅有60%的能源有效利用于生產(chǎn)，其余40%的能源消耗于效率損失、壓縮熱以及泄漏與假性需求，每年壓縮空氣系統(tǒng)能源浪費(fèi)約2000億度電。
當(dāng)前我國(guó)生產(chǎn)的空氣壓縮機(jī)單機(jī)能效與發(fā)達(dá)國(guó)家相比基本持平，甚至在一些功率段還好于發(fā)達(dá)國(guó)家，但從壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能的水平來(lái)看，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，其節(jié)能率是發(fā)達(dá)國(guó)家的10%-35%，為什么會(huì)有這么大的差距？中競(jìng)國(guó)際公司根據(jù)近年來(lái)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能項(xiàng)目的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下幾點(diǎn)體會(huì)：
一、當(dāng)前壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能方面存在的問(wèn)題
1、節(jié)能理念、方法仍處在傳統(tǒng)節(jié)能階段
當(dāng)前節(jié)能對(duì)象基本是“空壓機(jī)設(shè)備”或“空壓機(jī)站房”，仍停留在“單機(jī)優(yōu)化”或“單元優(yōu)化”。常見(jiàn)的模式有：
①老舊空壓機(jī)、干燥機(jī)等設(shè)備的“以新?lián)Q舊”；
②工頻空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造或增加變頻空壓機(jī)；
③單一品牌空壓機(jī)組群控或空壓機(jī)組與干燥設(shè)備連鎖聯(lián)控；
④空壓機(jī)余熱利用等。
依舊是“設(shè)備節(jié)能”或“單一技術(shù)節(jié)能”，即“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”；而不是從整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行節(jié)能。
壓縮空氣系統(tǒng)包括壓縮空氣站（產(chǎn)氣）、壓縮空氣管路（輸氣）以及氣動(dòng)元器件（用氣）。眾所周知使用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的專用設(shè)備屬于耗氣設(shè)備，而耗氣設(shè)備的需求就是我們的供給，只有通過(guò)消滅或控制假性需求，通過(guò)技術(shù)革新或采用新技術(shù)來(lái)改變耗氣設(shè)備的實(shí)際需求，才能最大化地發(fā)揮出供給側(cè)的有效供給。
2、大數(shù)據(jù)維度不夠，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，信息化程度不高
大數(shù)據(jù)是全數(shù)據(jù)，需要實(shí)時(shí)性，以及效益的數(shù)據(jù)化。當(dāng)前企業(yè)是傳統(tǒng)IT系統(tǒng)數(shù)據(jù)，缺乏多維度分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。另外，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，能源消費(fèi)數(shù)據(jù)精確度不夠，獲取數(shù)據(jù)頻度過(guò)寬，甚至有些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是人為主觀經(jīng)驗(yàn)估算的，準(zhǔn)確性和精確性達(dá)不到數(shù)理統(tǒng)計(jì)的要求，設(shè)施設(shè)備信息化水平較低?？傊壳暗男畔⒒教幱诖址庞杏?，精細(xì)不足，很難發(fā)揮其巨大的潛力。
3、了解大數(shù)據(jù)思維,卻在一堆數(shù)據(jù)面前顯得束手無(wú)策
認(rèn)識(shí)到系統(tǒng)節(jié)能重要性，了解大數(shù)據(jù)思維。但缺乏行之有效的理論、方法和工具，針對(duì)性地分析出對(duì)空壓站能耗影響的主要因素，運(yùn)用“設(shè)備節(jié)能+技術(shù)節(jié)能+管理節(jié)能”的方法打出一套組合拳，使得節(jié)能量最大化，準(zhǔn)確計(jì)算節(jié)能率。
目前實(shí)際運(yùn)用中缺少壓縮空氣系統(tǒng)能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)，即使有大多數(shù)也只是數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，并沒(méi)有進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，讓數(shù)據(jù)“說(shuō)話”，體現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值。
由于工業(yè)能源數(shù)據(jù)大爆炸式增長(zhǎng)，傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)已無(wú)法滿足海量數(shù)據(jù)分析。依托于以海量、實(shí)時(shí)和多樣性為特征的大數(shù)據(jù)技術(shù)，需要從底層架構(gòu)重塑壓縮空氣系統(tǒng)診斷平臺(tái)，不僅做到監(jiān)測(cè)診斷，而且通過(guò)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘，指導(dǎo)企業(yè)節(jié)能節(jié)錢，節(jié)人節(jié)錢，運(yùn)維節(jié)錢的新節(jié)能理念。
二、突破系統(tǒng)節(jié)能的瓶頸
大數(shù)據(jù)關(guān)注的“是什么”，而不是“為什么”。經(jīng)常網(wǎng)購(gòu)的人會(huì)更容易體會(huì)，很多電商網(wǎng)站的推薦引擎它能夠在顧客買書的時(shí)候，推薦顧客剛好喜歡的那些書籍，顧客可能不知道“為什么”，其實(shí)網(wǎng)站也不在乎“為什么”。但是網(wǎng)站通過(guò)成千上萬(wàn)甚至上億人購(gòu)買圖書的喜好，經(jīng)過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，就可以發(fā)現(xiàn)“關(guān)聯(lián)物”，或者說(shuō)大數(shù)據(jù)更擅長(zhǎng)通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析的方法，分析出人們所無(wú)法感知的一些關(guān)聯(lián)，并建議我們采取行動(dòng)。同理，在壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域，從全系統(tǒng)、全方位角度獲取壓縮空氣系統(tǒng)運(yùn)行的海量數(shù)據(jù)，細(xì)化數(shù)據(jù)的頻度單位，通過(guò)數(shù)學(xué)建模分析，發(fā)現(xiàn)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能的“關(guān)聯(lián)物”。
“看到才相信”與“相信即看到”之間的差別就在于理念，在于系統(tǒng)思維方式！
壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能就要用系統(tǒng)化思維方式解決問(wèn)題，要從三個(gè)維度即設(shè)備、技術(shù)、管理來(lái)綜合治理，打出一套“組合拳”，從而解決“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”的根本問(wèn)題。其次，運(yùn)用“物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)分析+云計(jì)算”實(shí)現(xiàn)先進(jìn)理念和系統(tǒng)思維方式的核心手段，沒(méi)有數(shù)據(jù)采集、精確的計(jì)量和大數(shù)據(jù)分析作為支撐，很難實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)精準(zhǔn)節(jié)能。
三、利用大數(shù)據(jù)云技術(shù)升級(jí)迭代傳統(tǒng)節(jié)能理念
針對(duì)我國(guó)工業(yè)企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)能效現(xiàn)狀和問(wèn)題，中競(jìng)國(guó)際致力于打造從源頭到末端的系統(tǒng)整體節(jié)能解決方案，從北歐引入先進(jìn)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能理念、方法和工具，并形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)落地于國(guó)內(nèi)工業(yè)企業(yè)，到運(yùn)用“物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)分析+云計(jì)算”進(jìn)行壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能。通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+節(jié)能”的手段實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)節(jié)能的升級(jí)迭代，跨入“新節(jié)能理念”領(lǐng)域。??? 在實(shí)施壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能項(xiàng)目的過(guò)程中，突破以往只關(guān)注源頭動(dòng)力設(shè)備的傳統(tǒng)節(jié)能方式，更加注重源頭動(dòng)力設(shè)備和末端設(shè)備之間的相關(guān)關(guān)系，提供數(shù)據(jù)化、個(gè)性化的節(jié)能診斷和節(jié)能改造。通過(guò)對(duì)企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行全方位、立體化的調(diào)查、檢測(cè)，以及基于大數(shù)據(jù)分析理論計(jì)算和改造經(jīng)驗(yàn)評(píng)估節(jié)能潛力，為客戶提供全方位的中控室診斷、空壓站房診斷、供氣管網(wǎng)診斷和末端用氣設(shè)備診斷服務(wù)。
- 利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，搭建壓縮空氣系統(tǒng)智慧云平臺(tái)，提供綜合解決方案
通過(guò)建立壓縮空氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，利用設(shè)備上部署的傳感器，通過(guò)數(shù)字模擬分析系統(tǒng)，解決數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析、預(yù)警和控制等各環(huán)節(jié)問(wèn)題。對(duì)企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警，通過(guò)大數(shù)據(jù)的趨勢(shì)分析，智能預(yù)判其用氣負(fù)荷變化，并及時(shí)反饋。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行用能診斷，對(duì)海量數(shù)據(jù)深層次地挖掘，優(yōu)化其能源消費(fèi)，提供綜合解決方案。
通過(guò)不斷精細(xì)化迭代分析，數(shù)據(jù)模型循環(huán)上升，開(kāi)始是靜態(tài)數(shù)據(jù)(電量、壓力、溫度、設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù))加少量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)(運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù))，挖掘出節(jié)能空間，并支持空壓機(jī)計(jì)劃性維護(hù)。隨著維護(hù)水平的提升，需要更多的數(shù)據(jù)支撐，這時(shí)可能需要部署更多的傳感器，按照更高的采樣精度進(jìn)行采集傳輸，形成新的分析模型，實(shí)現(xiàn)智慧運(yùn)維。
- 利用壓縮空氣系統(tǒng)智慧云平臺(tái)，對(duì)企業(yè)節(jié)能減排、工作決策提供數(shù)據(jù)支撐
隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，制造企業(yè)的能源監(jiān)管平臺(tái)也逐步完成，管理方式由粗放式管理轉(zhuǎn)為精細(xì)化管理，能源消耗結(jié)構(gòu)也逐漸清晰，利用壓縮空氣智慧云平臺(tái)，并有效實(shí)時(shí)與企業(yè)能源管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，幫助企業(yè)對(duì)用能和排放數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、查閱和管理，并對(duì)節(jié)能減排措施的運(yùn)行態(tài)勢(shì)進(jìn)行分析、預(yù)警，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維智能化。
通過(guò)海量數(shù)據(jù)(包含實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)流和歷史數(shù)據(jù))導(dǎo)入，進(jìn)行深度智能分析和數(shù)學(xué)建模，優(yōu)化和改進(jìn)現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程。通過(guò)一年的壓縮空氣系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合日常管理參數(shù)設(shè)定，發(fā)現(xiàn)其中潛在的各種相關(guān)性，根據(jù)壓縮空氣系統(tǒng)的變化趨勢(shì)進(jìn)行事前預(yù)判，有效地避免了設(shè)備運(yùn)行故障。
我公司實(shí)施的首個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能項(xiàng)目已入選北京市發(fā)改委組織評(píng)選的《北京市2018年節(jié)能低碳技術(shù)產(chǎn)品推薦目錄》，該項(xiàng)目具有優(yōu)秀的示范作用和積極地推廣意義。
毋庸置疑，節(jié)能產(chǎn)業(yè)各方對(duì)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)都表現(xiàn)出了極大的興趣，不少企業(yè)、大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始了在節(jié)能減排工作中對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析的嘗試和探索。中競(jìng)國(guó)際在壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)用大數(shù)據(jù)領(lǐng)先了半步，我們有理由相信，不久的將來(lái)，“大數(shù)據(jù)”技術(shù)必在我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能減排工作中得到更多的應(yīng)用和發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1] 2018年中國(guó)電機(jī)市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告? 國(guó)際銅業(yè)協(xié)會(huì)