能效管理平台在污水处理厂电气节能中的应用
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摘要：污水处理属于高能耗行业，会消耗大量的电能、燃料和药剂等，高能耗不仅会提升污水处理成本，还会加剧能源危机。所以，本文首先探究了污水处理厂耗能的原因，分析了污水处理与节能降耗的关系，然后结合我国污水处理现状，讨论污水处理与节能的相关问题，并提出相应的解决办法，以期降低污水处理的能源消耗，尽可能消除制约经济发展的不利因素。
关键词：污水处理；节能降耗；高耗能
0 前言
??污水处理会消耗大量能源，急需开展节能降耗。污水处理厂的能耗分为两种，一是直接能耗，二是间接能耗。能量消耗是污水处理过程中的正常情况，是机器运转的必然结果。消耗能量的方面有很多，直接消耗和间接消耗也不一样。直接耗能通常有机械曝气或风鼓曝气、污水提升泵、回流污泥泵、污泥脱水、搅拌推流等。间接耗能主要包括外加碳源、石灰、活性炭、絮凝剂等物料所消耗的能量。从整体上来看，我国污水处理中能耗较多的是污水的提水能耗、污水生物处理能耗和污泥处理能耗，三者占了大部分的能耗。其中一半以上是污水生物处理的能耗，其次是污泥处理的能耗，最后是污水的提水能耗。所以，节能降耗是非常必要的。就目前而言，为了使污水处理更有效，人们从水耗、物耗、能耗三个方面来实施节能降耗。
1 能效管理解决方案--AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台
??安科瑞电气具备从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态体系，AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过在污水厂源、网、荷、储、充的各个关键节点安装保护、监测、分析、治理装置，用于监测污水厂能耗总量和能耗强度，重点监测主要用能设备能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理的能效管理提供科学、精细的解决方案。
图1 AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台
1.1 保障供电可靠性
??对污水厂配电系统中35kV、10kV电压等级配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV配置多功能计量仪表，用于监测各回路的电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。
??污水厂存在大量的非线性负载，通过监测其配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析其电能质量，并配置对应的电能质量治理措施进一步提高供电可靠性。
图2 AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台主接线图
1.2 电能质量监测与治理
??监测污水厂配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析其电能质量，监测配置电能质量治理装置保障稳定生产。
图3 电能质量监测图
??显示有源滤波和无功补偿装置运行情况，包括补偿电流、负荷电流，电网电压，IGBT上下桥臂温度等。
图4 补偿滤波监测图
1.3 建立能源计量体系
??AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过搭建计量体系，采集污水处理厂能源数据，显示污水处理厂的能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助其分析能源消耗去向，找出能源消耗异常区域帮助其了解各工艺环节能源消耗量，并且可细化到楼层、车间、产线、班组、工序，计算产品单耗、单位面积能耗或万元产值能耗，从而计算出能耗总量和单位能耗。
图5 能源流向图
1.4 数据集抄并实时计量
??AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台提供自定义时间抄表功能，可以在任意时间，任意地点，完成对企业的三级计量体系数据阅览，减少了人工投入。同时各类保护、仪表主动定时上传数据，保证了能源时效性，为其节能降耗，提供了基础数据支撑。
图6 数据集抄报表
1.5 优化能源结构
??AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台支持接入分布式光伏电站以及风力发电站，为企业提供分布式电站运行监测和发电日/月/年/累计收益和减排分析，支持自发自用、余电上网。在储能环节，平台接入BMS和PCS数据，支持充放电配置策略，并对电池管理系统提供实时预警，根据其负荷特点，削峰填谷，充分使用新能源，降低污水厂碳排放。
图7 分布式光伏电站监测运维
1.6 提升主要用能设备能效
??污水处理厂中有着大量的电机、水泵，其中污水提升泵和鼓风曝气能耗占据了工艺能耗中的大多数，平台针对这些工艺设备进行监测分析，工艺之间横向比较，寻找具调控潜力的用电设备、工艺单元，帮助用户发现其能效提升空间并提供解决方案，找到较好的运行区域，显著降低能源消耗
图8 管网图和能效监测
1.7 报警及时推送
??平台提供能源报警功能，一旦发现跑冒滴漏，能源消耗异常，电参量异常等情况，能提供多种方式的报警，包括但不限于邮件、短信、钉钉推送等。
图9 报警记录与管理
1.8 加强运维管理
??加强巡视维护工作，及时发现或消除设备隐患，提高供电可靠性。配置重要设备包括变压器、电气柜、高压电缆、空调主机、水泵、鼓风机等设备信息，配置二维码，快速在移动端获取设备信息、设备维修历史记录以及解决问题的常用办法。
图10 设备运维档案
2. 典型硬件
3. 结论
??污水处理事关广大人民群众的健康与安全，而节能降耗则是推进我国社会经济实现持续发展的保证。污水处理的节能降耗综合性强、工作难度高，涉及的工艺、设备、过程控制和管理较为复杂。因此，人们要从设计、设备选型、运行管理控制、维护改造等环节入手，积极推广和应用节能降耗技术，保证污水处理质量。
