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EMS让能源管理更智慧
精准掌握用电行为

【作者: 王明德】2017年12月29日 星期五

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今年的8月15日下午,台湾忽然发生无预警大停电,虽然事後调查发现是台电承包商未按标准流程所导致,不过对台湾各产业的能源管理带来重大冲击,过去虽然每逢夏天,政府与台电一再说备载容量不足,不过即便限电也多属於小范围、短时段,相对於其他开发中国家,台湾的电力供应仍算相当稳定,也因此,无论是一般家庭、商用建筑、工厂厂房,对能源管理的重视度并不高,而这也反映在导入比例上,然而随着地球气候的快速改变,全球的能源使用协定如巴黎协议等,开始强制规范碳排放量,台湾虽非巴黎协议的叁与国家,不过也有自己的能源步调,节能已成为台湾政府的既定政策,也因此如何聪明用电,将是未来各类型建筑的设计重点。


EMS发展潜力雄厚

根据资策会的统计,在各国都市化加快的趋势下,住家和商用建筑的用电比例节节高升,目前主要发达国家的住家与商用建筑耗能已占整体耗能的30~40%,为使能源需求端可以有效管理,同时也回??电力公司供电状况与用电需求分析,因此际间对居家与建筑节能观念越来越重视,国际能源署IEA就将能源管理系统(Energy Management System,EMS)的相关技术与应用发展列为21世纪最具发展潜力的节能应用之一。


EMS现在的主要应用可以区分为居家与建筑两大范围,居家能源管理(Home Energy Management System,HEMS)着重於需求端管理,目的是希??改变电力用户的用电行为,规划出一个符合用户需求与提高电力公司管理效益的用电型态,根据欧美的研究机构及日本省能中心ECCJ研究,针对小型住商用户,只要提供即时的能源使用资讯,即可触发其自发性的节能意识与行动。


建筑物的使用能源中,有超过50%为电力,因此如果确实进行节能减碳的计画,在节省能源成本上将有极大的潜力。以欧盟之推动为例,能源、环境保育的规范已开始应用在建筑设计上,例如能源管理系统、智慧型电表、固态照明及智慧型感测器等。


建筑能源管理(Building Energy Management System, BEMS)则是利用大楼现有资讯网路系统,将建筑物或建筑群内的变配电装置、照明、电梯、空调、供热、给排水、能源使用状况及节3能管理实行集中监视、管理和分散控制。其系统是由能源计量装置、资料获取器和能耗资料管理软体组成;通过即时的线上监控和分析管理实现节能效果,可达成之效益包括:1.对设备能耗情况进行监视,提高整体管理水准;2.找出低效率运转的设备;3.找出能源消耗异常;4.降低峰值用电水准。


市场人士指出,未来EMS的发展关键课题在於,开发及应用开放式平台架构,使得大楼中央安全监控系统、防灾系统及节能系统等皆可透过此开放式平台,以达到资讯的交流,及远端监控管理功能。


制造业将是节能重点

对於EMS的发展潜力,伊顿(Eaton)电气事业台湾区销售总监林??培则相当看好,他指出在节能、非核家园、企业责任、成本等众多因素考量下,智慧能源管理概念成为制造产业智慧化布局的第一步,智慧能源管理不但可协助企业降低成本,同时也有助於自然环境的保护,对社会和产业来说是双赢。


就目前看来,建筑是能源使用比例最高的领域,而建筑中又以厂房的用电量最高,林??培表示,制造业是全球能源消耗最大的产业,尤其是电力,过去电费支出一向是制造业的沉重负担,智慧化用电概念开始出现後,开始有企业透过完整的用电资讯,制定出能源管理策略,用更聪明的方式使用电力,大幅降低电力费用,他以伊顿的客户为例,这家台湾半导体大厂透过智慧管理系统,将用电量平均分摊在各时段,同时监测厂房个时段的用电量保持在设定区段,避免因瞬间用电超过特定标准,而被电力公司收取超额费用的情况,透过此一智慧管理机制,该半导体厂每年省下的电费支出,预估可达新台币2亿4千万元。



图1 : 伊顿(Eaton)电气事业台湾区销售总监林??培指出,智慧能源管理不但可协助企业降低成本,同时也有助於自然环境的保护。(摄影/王明德)
图1 : 伊顿(Eaton)电气事业台湾区销售总监林??培指出,智慧能源管理不但可协助企业降低成本,同时也有助於自然环境的保护。(摄影/王明德)

过去多数制造业者都认为,能源管理效益必须在达到一定规模的系统才会浮现,不过林??培表示并非如此,以该公司的产品为例,各类型的UPS都有智慧管理功能,使用数量不多的中小企业,仍可透过相关功能,达到智慧用电的目标,他也指出,相较於其他智慧制造设备绩效必须经过足够的使用时间才会浮现,能源管理系统的KPI更为清晰且客观,在下个月的电费帐单中就可看到系统带来的效益,也因此此一系统目前已逐渐成为制造业者导入智慧工厂的首选,而随着环境议题的持续加温,他认为智慧能源管理将成为制造业未来的必要系统。


不过现在多数EMS平台多只有数据显示,数字背後的意义必须靠管理者或观看者的专业判断,西门子指出EMS应该依据现场操作与後端管理分为两套系统,这两套系统必须因其功能需求而有不同设计,例如西门子就将该公司的EMS设计为前端用的Desigo CC与管理端使用的Navigator两套系统,Desigo CC主要是定位在强调TBS(Total Building Solution),采用开放式整合系统架构,能轻松整合不同楼宇系统,包括暖气、通风设备、空调产品、电梯、发电机系统、排水系统、安防系统、照明控制和电力监控等。


依需求设计EMS系统

西门子楼宇科技事业部专业工程处认证专案经理谭振波表示,Desigo CC采一个开放式设计,支援各式开放式系统通讯协定及IT标准;采用模组化的设计,可因应设施需求扩充成长,适应从大到小、从繁到易的各类项目,


谭振波指出,Desigo CC主要的应用对象为现场操作人员,因此除了即时数据外,还有一定程度的控制功能,让操作者可根据现场状况即时反应,而除了能源管控外,此系统还将空调、火灾警铃、监控摄影机等建筑设备一并纳入。



图2 : 西门子楼宇科技事业部蔡忠信(左)和谭振波均表示,EMS应该依据现场操作与後端管理而有不同设计。(摄影/王明德)
图2 : 西门子楼宇科技事业部蔡忠信(左)和谭振波均表示,EMS应该依据现场操作与後端管理而有不同设计。(摄影/王明德)

至於Navigator平台的使用者则设定为大楼拥有者与经营阶层,西门子楼宇科技事业部维护处??协理蔡忠信表示,透过长期累积的历史数据,分析内部和外部的资料,改善大楼运作以及预估营运预算,Navigator将可使得潜在的问题可被提前预估、侦测和诊断出来,以防患未然,同时协助使用者分析水电帐单,藉以找出潜在的数据错误,提高资料品质,其行动应用程式,可以随时进行能源稽核,并制作稽核报,Navigator平台还可依客户需求客制化,能够在单一的大楼、园区或整个不动产内,更有效且高效率地监控大楼系统效能与能源供需。


随着智慧用电意识的抬头,蔡忠信表示,能源管理系统运用资讯产品之资料收集、汇整与分析能力将来越重要,EMS必须可以相容不同通讯协定的网路通讯系统与自动化控制技术,以达到居家及建筑物的最适化节能控制,未来也必须整合智慧??座或智慧电表搜集的电力使用数据,经由闸道器汇整之後,监测用电系统电力品质,收集与分析电力使用状况,进一步规划节能对策,或整合应用自动化控制功能达到设备卸载以节约能源消耗。


用资讯建立优势

能源管理系统的主要目的,除了提醒用电端之使用者节能之外,也可提供给供电端进行电力供需预测与调度管理,对於家庭成员、商用办公室之人员或管理建筑物之管理人员,EMS提供之用电资讯可以帮助他们调整用电习惯,进一步主动达到节能,对於供电端(电力公司),则可以调整供电调度规划,或针对用电行为分析使提供更为有利之电价方案。



图3 : 建筑物的使用能源中,有超过50%为电力,因此如果确实进行节能减碳的计画,在节省能源成本上将有极大的潜力。(Source: One Step off The Grid)
图3 : 建筑物的使用能源中,有超过50%为电力,因此如果确实进行节能减碳的计画,在节省能源成本上将有极大的潜力。(Source: One Step off The Grid)

至於未来市场发展,在节能诉求与智慧电网商机带动下,EMS将刺激资通讯硬体厂商开发相关元件与设备,同时也将激励软体厂商与系统整合商发展更即时与精确之资讯分析技术,不过,由於居家与建筑能源管理系统属於用电端之能源管理应用,在智慧电网等基础建设未完成之前,主要应用需求将以用电量大、电费较高之商用与制造业用户为主。


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