整车制造中的智慧能源管理系统开发与应用

整车制造中的智慧能源管理系统开发与应用目录CONTENTS01项目背景02应对策略03应用场景分享04未来展望01项目背景01项目背景国家双碳公约可持续发展集团、公司集团战略架构布局绿色资源能源中央讲话精神2030碳达峰2060碳中和双碳政策联合国气候变化框架公约（UNFCCC）的宗旨是通过国际合作和合理分配责任、促进全球应对气候变化的努力党的二十大提出“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”；第75届联合国大会期间，中国提出“碳达峰、碳中和”政策一汽-大众全生命周期碳排放目标2030年-29%（基准年2018年），其中生产制造端在不增加成本前提下规划了零碳工厂技术方向联合国气候变化保护生态管理体系基础设施外部：国家、行业市场的低碳竞争压力，工厂碳排放来自生产制造用能。01项目背景

内部：能源优化压力大，现有的能源管理模式存在弊端基础建设1、能源计量缺乏顶层设计、碎片化严重，建成即落后；2、网络、数据中心基础设施老化、僵尸系统多；3、计量仪表缺失，重点能耗设备计量未实现联网；管理支撑1、2023年了，还在手工抄表，费时费力，存在运营成本；2、数据颗粒度（每天），数据准确性（计量仪表准确性、抄表时间、抄表的准确性）无法保证；3、人工转录，工作量大，不利于分析数据支撑1、数据孤岛，各类信息系统数据无法关联共享2、不能有效分析和监控能源消耗，及时消除能耗异常；3、节能降耗工作“一关了之”，无工作方法，设备差异复杂性下如何探寻最佳实践。01-项目背景ASIS能源指标结构单一，指标核算边界太广；TOBE缺少能源信息管理系统支持，无法实时获取能源数据；策划系列能源指标，分解各场景下用能，制定用能标准；1.万元产值能耗2.总能耗3.单车能耗4.总能源费5.单车能源费能源计量配备滞后，无法实现能耗数据在线传输；20%17%0%公司级系统工厂级系统车间级系统1.公用：单位面积采暖能耗；2.冲压：伺服压机线单冲程电耗；3.焊装：单车单位焊接当量电耗；4.涂装：电泳单车单位面积水耗；5.总装：高空照明单位面积电耗；等等…统一能源计量配备标准，逐渐完善计量配备；利用各工厂数字化团队自研开发能源信息管理系统，实现如下功能；三级计量冲压领域焊装领域涂装领域总装领域共用动力动力总成办公建筑一级计量二级计量标准完成，实施中标准完成，策划实施标准策划中一级计量二级计量三级计量配备率100%、联网率62%配备率92%、联网率58%无标准、未统筹涂装车间计量配备率A能耗分析C指标管理D能效分析E工作平台数据管理B组织碳管理分析展示组织碳足迹清洁能源指标拉通潜力挖掘能效对比用能审批重点子系统能源费管理能源信息管理系统：在能源管理中，能源数据及指标是能源节省与浪费的直接体现，为深度挖掘隐形浪费及满足高效管理，需开发能源信息系统，利用数字化手段实现对能源数据采集分析及指标管理。02应对策略02应对策略-总体框架“能源管理IOT系统平台”基于IOT物联网技术，集中管理各生产基地能源数据，实现各生产基地能耗数据纵向挖掘监管，横向深度对标；且基于大数据分析和优化，实现能源管理透明化和精细化，并为能源节省及指标逐级分解提供支撑，为节能减排、碳核算工作提供数据保障；02应对策略-能源管理IOT系统平台平台描述目标：能源领域数据显性化、管理精准化、决策智能化。功能：能源管理平台包含3部分功能，即数据采集、统计分析、控制/决策。系统：能源管理平台包含2个系统，①能源数据采集分析系统、②智能控制/决策系统。长春CP1\CP2成都CP3佛山CP4青岛CP5天津CP6动力总成事业部T-D公司级FAW-VW工厂级Plant冲压车间PW焊装车间KB涂装车间LA总装车间MO动力站房UES机房IT发动机车间ES车间级Shop冷却塔空压机制冷机组工艺设备公用动力设备空调照明系统烘干炉系统工艺空调工艺照明焊接机器人CoolingtowerDryingfurnacesystemProcessairconditioningProcessLightingweldingrobotAircompressorrefrigerationunitairconditionerlighting一汽-大众能源管理IOT系统分公司能源管理系统车间级能源管理系统生产单元（控制对象）重点耗能设备能源数据、生产数据各工厂能源数据采集展示控制/决策统计分析数据采集各车间能源数据、生产数据、天气数据采集展示能源对比分析机器学习算法产量关联分析天气相关性分析设备运行数据分析能耗异常、对比、预测分析、能效分析公司级生产计划和班次安排、用能预测、节能潜力点挖掘自动控制系统实现设备智能启停、变频控制，达到供需联控。工厂级生产计划和班次安排、用能预测、节能潜力点挖掘能源数据采集分析系统智能控制/决策系统系统名称能耗异常、对比、预测分析、能效分析车间管理，节能潜力点挖掘运行数据、环境数据采集展示02应对策略-能源管理IOT系统平台公司级驾驶舱分公司级驾驶舱车间级驾驶舱QuickBI自定义功能月度及年度（单车）费用、综合能耗、能源介质消耗总览日、月、年度总能耗、单车能耗监视；日能源消耗趋势；指标预警单月累计费用；单车能耗；单车水耗（分公司年度累计、各部门年度累计、各部门）各级用能单位各级介质月度耗量汇总展示及导出各工厂车间单车能耗横向对比（日月年）02项目实施-能源管理IOT系统平台一汽-大众能源管理IOT平台应用层能源展示能耗分析及预测能耗统计能源费用统计碳排放核算公司整体能耗统计五地六厂能耗统计各车间能耗统计各能源介质能耗统计公司整体能源费统计五地六厂能源费统计各车间能源费统计各能源介质能源费统计碳排放核算(公司级)公司能耗、能源费对比工厂能耗、能源费对比车间能耗、能源费对比能耗与温度关联对比能耗与生产班次关联对比各车间能源费统计各能源介质能源费统计能耗异常标记能源预测能耗预测能源费预测能耗对比分析 能耗关联分析 能耗异常分析 重点监管空压机效率分析制冷机效率分析循环水效率分析变压器负载率分析数据层网络层现场层数据处理数据存储数据交互数据规范数据检查数据清洗数据运算数据质量分析MySQL、MangoDB、DISC、MindsphereMQTTOPCRabbitMQ智能网关、交换机智能电表水流量表天然气流量表压缩空气气流量表高温水热量表制冷水冷量表决策智能化管控立体化数据共享化02项目实施-能源管理IOT系统平台-网络层企业服务器MQTT服务器lOT系统管理平台*传输协议根据具体工况进行选择，市面上主流的如5G、NB-IoT、Lora、Zigbee或有明确协议规则的都可实现02项目实施-能源管理IOT系统平台-数据层8张数据规范基础表，保证数据格式内容统一规范，标准一致，数据规范数据采用层级树形结构，可根据需求逐级查看信息，方便进行延伸扩展。仪表信息成本中心电费计算逻辑仪表小时数据消耗系数介质价格班次小时目标实际设定数据湖02项目实施-能源管理IOT系统平台-应用层-公司级驾驶舱能耗信息统计1公司级能耗信息分析2KPI跟踪预警3能源消耗预测4待更新02项目实施-能源管理IOT系统平台-应用层-分公司级驾驶舱能耗信息统计1站房能耗信息分析2KPI日跟踪3能耗对标4节能潜力挖掘5分公司级项目实施-能源管理IOT系统平台-应用层-车间级驾驶舱各设备能耗信息统计1车间及站房级各设备能耗信息分析2管理对标3节能潜力挖掘4项目实施-能源管理IOT系统平台-应用层-个性化定制区域个性化定制能源数据入湖+QUICKBI数字引擎1打通数据孤岛，实现关联分析2支撑能源管理者业务自助分析3成熟的行业模板和行业最佳实践403应用场景分享03应用场景案例1-针对用能系统及设备的能源管理4E评审体系有价值的能源消耗设备启停停产怠机价格波动性尖峰平谷能源替代性E2：能源成本生产/怠机连续性节拍E3：生产效率E4：工艺要求缺件\故障停机能效等级调控技术设备检修\模具调试功率因素能源品质采购价格次品率返修率分时分区原则工艺参数过程参数有效控制能源梯级利用余热回收持续改进(EnPI能源指标提升)目标(EnPI能源指标达成)E1：运行能耗03应用场景案例1-针对用能系统及设备的能源管理4E评审体系

假期怠机能耗计算模型

+

+调试/检修

+假期怠机能耗管控策略夜班时长/天能耗<33-5>5基础能耗分级能耗调试/检修能耗项目能耗理论计算4E持续改进平衡优化费用申请锁定基础能耗分级能耗探底调试/检修能耗平衡项目能耗申请出于安全环保法规、工艺材料特性等导致的能耗五地六厂同步对标，必要性的深度评估关键举措分级能耗分层打开，研究创新节能逐步探底，分级能耗逐次压低提前三天完成用能需求收集，多轮平衡清单管理，额外用能费用扣除03应用场景案例2-压缩空气管网优化焊装车间待机压缩空气功耗高达每小时压缩空气3000m³。现状1、焊装车间MEB，根据夜班、周末短期以及无生产期间精准供能，控制车间压缩空气阀门开闭，减少无生产期间泄漏，可节约10%耗量。2、焊装车间MEB，长假期切断车间主管路压缩空气阀门，可大幅度减少压缩空气浪费03应用场景案例3-基于边缘控制算法的节能基于工业边缘计算的解决方案基于西门子工业边缘系统搭建一套烘房升温预测系统，通过机器学习来分析预测烘房升温趋势和升温时间长度，通过归档数据创建训练集和测试集。通过烘房温度、风机频率、天然气流量、环境温度、烘房压力等参数来创建并训练AI模型，优化升温模式。优势亮点烘房各区域温度实时监控烘房温度曲线实时展示实时预测升温趋势和升温剩余时长03应用场景案例4-涂装全域自适应温湿度控制ABCDEFGH序号控制过程控制条件A降温+除湿+加热25℃，75%RHB仅加热75%RH（温度随机）C仅加热21℃（湿度随机）D加热+加湿21℃，60%RHE加湿60%RH（温度随机）F加湿25℃（湿度随机）G降温+加湿25℃（湿度随机）H阀门全部关闭不控制空调名称（airconditioner）新风风量（m3/h）冷量（KW/h）一次热量（KW/h）二次热量（KW/h）控制方式（controlmode）喷漆室送风100000xxxxxxxxxxxxPointtoPointcontrolxxxxxxxxxxxxWindowcontrol节能比Energysavingratioxxxxxxxxxxxx节能量Energysavingxxxxxx