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掌握主动的能源大数据策略

时间:2022-09-27 百科知识 版权反馈
【摘要】:拉姆福德工厂所属的NewPage集团在生产印刷用纸及特种纸张的领域居于全国领先地位。但通过采用创造性的能源管理策略和数据预测方面的智能应用,NewPage集团已经将拉姆福德工厂的能源成本从企业负担转化成了其竞争优势的来源之一。快速增长的煤炭价格已经对拉姆福德工厂的竞争力造成了损害。在这样的局面下,NewPage集团要求Rick Abradi制定出控制能源成本的策略。NewPage公司的拉姆福德工厂只是通过实施综合能源管理措施而显著节约成本的一个范例。

对于那些能源密集型行业来说,能源成本的一点点波动足以在很大程度上影响整个企业的盈利能力。在有些地区,能源的单位价格会依据当地的能源使用需求和单个企业的使用量而发生变化。这种动态的过程往往让这方面的成本难以掌控。

所以,一些大数据的分析、利用模式就成了解决这一问题的利器。这些大数据服务带来的资讯足以使企业提前掌握先机,拥有对能源使用的主动权,而不是被动地支付账单。

像缅因州的不少地区一样,拉姆福德地区同样以其自然环境之美而闻名于世。一个多世纪以来,美国东北部地区最大的造纸厂之一就坐落在这里。这家工厂每年都可以生产出55万t纸张,以及12.5万t纸浆。

拉姆福德工厂所属的NewPage集团在生产印刷用纸及特种纸张的领域居于全国领先地位。其所在的造纸行业是一个具有高度竞争性的能源密集型行业。但通过采用创造性的能源管理策略和数据预测方面的智能应用,NewPage集团已经将拉姆福德工厂的能源成本从企业负担转化成了其竞争优势的来源之一。

生产纸和纸浆的企业属于能源密集型企业。拉姆福德工厂的3台锅炉和1台发电机组为整个工厂提供所需的热能与电能。这台发电机组可以提供高达100MW的功率输出,大致相当于10万户家庭的用电功率。

由于采用的发电机组以煤炭作为主要燃料,所以煤炭价格的持续走高令拉姆福德工厂在数年之前一度面临危机。根据美国能源情报署的统计,煤炭的市场价格在2000—2010年上涨了近90%。再加上运输成本的因素,这一价格水平在缅因州尤其高昂。“问题在于我们不得不依靠铁路、船舶或卡车等运输途径将煤从西弗吉尼亚州运到缅因州西部。”拉姆福德工厂的能源主管Rick Abradi解释道。

快速增长的煤炭价格已经对拉姆福德工厂的竞争力造成了损害。在这样的局面下,NewPage集团要求Rick Abradi制定出控制能源成本的策略。

Abradi创建了一个包含需求、采购和转换3块“木板”的“木桶模型”,被用来描述其能源管理策略。在需求方面,这一策略涵盖了人们平时用于提升能源效率的大多数方法,例如为建筑增加保温层或更换照明设备。在工业层面,这通常意味着设法用更少的蒸汽和电能来生产更多的纸与纸浆。

对能源的采购是一个更影响成本的因素。这就要求设法实现能源的多元化,用更廉价的燃料来源来替代昂贵的煤炭。尽管可以采用一些自有的废旧产品作为燃料,拉姆福德工厂的发电机组仍然依赖煤炭作为锅炉的最大单一燃料来源。随着价格的不断上涨,能源的多元化在一定程度上成了控制成本的关键。

拉姆福德工厂运行了两台利用送风使燃料悬浮的循环流化床,使这家工厂可以使用取材于木屑的可用生物质能燃料和轮胎衍生燃料。通过增加这些替代燃料的使用量,Abradi得以降低煤炭在整体能源消耗量中的比重。此外,NewPage集团也获得了更灵活的运营空间,能够根据燃料市场价格和供货能力来调整燃料来源,降低了对单一供应商或燃料种类的依赖。

解决了燃料来源的问题后,下一个挑战就是向最优化的转换。这个问题很大程度上取决于在何时、以什么功率水平来运转发电机组。拉姆福德工厂的发电能力足以满足自供电需求,不过由于工厂处于缅因中央电力公司的覆盖区域内,工厂还可以方便地从电网获取电力。一旦当地的供电价格低于NewPage公司自发电的成本,工厂就可以缩减自发电的功率,代之以从电网撷取电能。

基于在自身供电能力上的盈余,工厂还可以反过来向电网输出电力。当电网负载升高,实时电价上升至超过成本点时,NewPage公司就可以充分利用这样的成本差异。要想从电价的上升和下降中获利,最大的困难在于对当地电力供需和价格的变化做出快速反应。

即便在没有故障,且操作员准确掌握工厂所需电力水平的条件下,仍然需要15~20min来改变发电机组的输出功率。所以,任何失误或延迟都意味着错过机遇,甚至可能导致更大的问题。所以,公司一度只能选择减少对机组的操作。现在,功率分析成了解决这一问题的答案。

在2000年后,NewPage已经开始借助于能源信息公司Genscape来预测每日的当地电价和区域供电需求信息。通过对神经网络模型、专有监测数据和基本原理模型的综合应用,Genscape公司的分析师和气象学家团队能够提供高度准确的预测报告。

当Genscape公司提供的午前预测报告指出当天晚一些的时候实时电价将走高时,收到这一预报信息的操作员就可以提高发电机的输出,并将多余的电能出售给电网,从而帮助企业获取丰厚的利润。

Abrabi谈道:“有时候,当价格出乎意料地快速走高时,我们没能马上察觉到这样的趋势,而且局限于设备的特性,我们也无法当即做出反应;而掌握了对电能供需的预报,操作员就可以做出预先的应对。”

这样的电能预测还可以通过其他途径为整体能源成本带来显著的改善,也就是尽可能减少在电力需求上的支出。公用电网会向电网的使用者征收一定类型的费用,其中包含了维护、扩展与升级等费用。在一般情况下,这一费用的数额总量是固定的,根据用户在每月用电高峰期时的用电比例来分摊。

利用月度预测报告,NewPage公司能够确定在哪一天用电需求会达到峰值,然后他们就可以加大发电机的功率输出,减少或停止从电网获取电能。利用这样的方式,这家公司已经显著地减少了其能源成本。

NewPage公司的拉姆福德工厂只是通过实施综合能源管理措施而显著节约成本的一个范例。即便大多数工厂并没有100 MW的发电机用来向电网出售盈余的电能,也并不意味着它们就无法享受积极的能源管理策略带来的收益。事实上,在像造纸行业等高度竞争的行业之中,即便实现了能源成本的略微下降,也有可能意味着在盈利能力上的大幅提高。

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