配電能效平臺在降低城市污水廠電氣能耗的應用

摘要：污水處理廠在緩解城市日益嚴峻的水污染問題上發揮著巨大作用。但是目前較高的運行成本和電費使得污水處理廠未能獲得預期的效益，影響了污水處理的有效性。因此，需要通過有效的節能降耗措施來降低運行能耗。筆者結合實踐經驗，對降低污水廠電氣能耗的對策談談自己的幾點思考和認識。

1.引言

目前，能源緊張局勢日益出現，這就要求污水處理廠利用較少的能源獲得更大的效益。污水處理廠作為節能減排的先鋒，也是能耗密集型企業，其運營成本和電費一直居高不下。因此，如何節約能源，降低電氣能耗，提高經濟效益是城市污水處理廠需要考慮的問題。

2.平臺概述

安科瑞電氣擁有從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產品生態系統，AcrelEMS-SW智能水能效管理平臺通過安裝保護、監測、分析、處理裝置，監測污水廠總能耗和能耗強度，重點監測主要能源設備能效，保護污水廠運行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理能效管理提供科學、精細的解決方案。

2.1平臺組成

AcrelEMS智能水綜合能效管理系統由變電站綜合自動化系統、電力監控和能效管理系統組成，涵蓋水壓變配電系統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運行維護等，幫助運維管理人員通過一套平臺和APP實時了解水配電系統的運行情況，可根據權限適用于水后勤部門的管理需要。

2.2平臺拓撲圖

3.平臺子系統

3.1變電站綜合自動化系統及電力監控

水務配電系統中的35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現遙測、遙信、遙控、遙調等功能，及時預警異常情況。

監測變壓器、泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。

3.2電能質量監測與治理

水中大量大功率電機和泵的變頻啟動導致配電系統中大量諧波。通過監測配電系統的諧波畸變、電壓波動、閃光和容忍度指標，分析其電能質量，配置相應的電能質量控制措施，提高供電質量。

3.3電動機管理

電機監控實現水電機的保護、遙控、遙控、遙控功能，電機保護器可保護、監控和報警過載、短路、缺相、漏電等異常情況。高效、準確地反映故障狀態、故障時間、故障地點及相關信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時，支持和PLC、配合軟啟動、變頻器等，實現電機自動或遠程控制，對各工藝設備進行監控，確保正常生產。

3.4能耗管理

為水構建計量系統，顯示水的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水分析能源消耗方向，找出能源消耗異常區域。

將所有能源參數集中在一個看板上，從多個維度進行比較分析，實現各工藝環節的能耗比較，幫助領導控制整個工廠的能耗、能源成本、標準煤排放等。能耗數據統計采集了污水處理廠、自來水處理廠、水泵站的用電、用水、燃氣、冷熱消耗量。同環比分析、總能耗和能耗強度計算、標準煤計算和二氧化碳排放統計趨勢。能效分析按三級計量結構進行，符合能源管理體系的要求。可分析各車間/職能部門的能效水平，如同比、環比、標gan等。通過污水處理產量和系統采集的能耗數據，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進行同比、環比分析。同時，將污水單耗與行業/國家/國際先jing指標進行標gan，使企業能夠根據產品單耗情況調整生產工藝，從而降低能耗。

3.5智能照明控制

系統為污水處理廠、水廠、水泵站提供照明控制管理方案，支持單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等控制方式，模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能，盡可能利用自然光，實現室內、工廠照明智能控制，達到安全、節能、舒適、高效的目的。

3.6電氣安全

監測配電系統電路的漏電電流和電纜溫度，實現污水處理廠、自來水處理廠、水泵站的電氣安全預警。

根據預先制定的應急預案，迅速啟動疏散方案，指導疏散。系統接入消防應急照明指示系統數據，通過平面圖顯示疏散指示燈的工作狀態和異常情況。監測消防設備的工作電源是否正常，確保消防設備在發生火災時能正常投入使用。

3.7防火門監控系統

防火門監控系統集中控制各終端設備的工作狀態，即防火門監控模塊、電動閉門器和電磁釋放器，實時監控疏散通道防火門的開啟、關閉和故障狀態，顯示終端設備的開路、短路等故障信號。系統利用消防二總線連接具有通信功能的監控模塊。當終端設備短路、斷路時，防火門監控器可發出報警信號，指示報警部位，保存報警信息，確保電氣安全的可靠性。

3.8環境監測

溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度顯示和預警，保證污水處理廠、自來水處理廠、水泵站的安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標時，可自動啟動排氣扇或新風系統，消除隱患，保持良好的水處理環境。

3.9分布式光伏監測

實時監控電流、電壓、功率等電氣參數和斷路器開關狀態、逆變器運行監控、輸入直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、交流電流、頻率、功率因數、當前發電功率、累計發電量、曲線繪制上述監測參數的歷史數據。

根據工廠的實際分布情況，平臺通過3D或2.5D平面圖顯示屋頂和棚內分布式光伏組件的分布情況，顯示匯流箱和網點的位置以及每個屋頂的裝機容量。

3.10工藝仿真監控

平臺通過2D、3D方法實時監控粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改進生化處理、二沉、氯化接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備的運行狀態。電機安裝在格柵除渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸砂泵、吸泥泵等低壓電機控制柜或低壓饋電柜，用于短路、過流、過載、啟動加時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、TE保護、堵塞、逆序、溫度等。、配合軟啟動、變頻器等，實現電機自動或遠程控制，對各工藝設備進行監控，確保正常生產。

4.相關平臺部署硬件選型清單

5.結語

實踐證明，在保證正常運行 的前提下 ， 通過可行的供配電系統 、電氣線路及照明系 統節能對策 ，合理選擇控制系統能耗和節能 電氣設備，能夠有效降低污水處理廠的運行 能耗和生產成本，這對污水處理企業的發展具有重要的意義。

參考文獻

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【2】陳功等，董濱．城市污水處理廠節能降耗途徑[11．水處理技術，2012(04)．

【3】黃小蓉.關于降低城市污水廠電氣能耗的對策思考

【4】安科瑞企業微電網設計應用手冊.2020.06版