配电能效平台在降低城市污水厂电气能耗的应用

摘要：污水处理厂在缓解城市日益严峻的水污染问题上发挥着巨大作用。但是目前较高的运行成本和电费使得污水处理厂未能获得预期的效益，影响了污水处理的有效性。因此，需要通过有效的节能降耗措施来降低运行能耗。笔者结合实践经验，对降低污水厂电气能耗的对策谈谈自己的几点思考和认识。

1.引言

目前，能源紧张局势日益出现，这就要求污水处理厂利用较少的能源获得更大的效益。污水处理厂作为节能减排的先锋，也是能耗密集型企业，其运营成本和电费一直居高不下。因此，如何节约能源，降低电气能耗，提高经济效益是城市污水处理厂需要考虑的问题。

2.平台概述

安科瑞电气拥有从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态系统，AcrelEMS-SW智能水能效管理平台通过安装保护、监测、分析、处理装置，监测污水厂总能耗和能耗强度，重点监测主要能源设备能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理能效管理提供科学、精细的解决方案。

2.1平台组成

AcrelEMS智能水综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控和能效管理系统组成，涵盖水压变配电系统、电气安全、应急电源、能源管理、照明控制、设备运行维护等，帮助运维管理人员通过一套平台和APP实时了解水配电系统的运行情况，可根据权限适用于水后勤部门的管理需要。

2.2平台拓扑图

3.平台子系统

3.1变电站综合自动化系统及电力监控

水务配电系统中的35kV、10kV电压等级配置继电保护和弧光保护，实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能，及时预警异常情况。

监测变压器、泵、鼓风机的电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、温度、三相平衡、异常报警等数据。

3.2电能质量监测与治理

水中大量大功率电机和泵的变频启动导致配电系统中大量谐波。通过监测配电系统的谐波畸变、电压波动、闪光和容忍度指标，分析其电能质量，配置相应的电能质量控制措施，提高供电质量。

3.3电动机管理

电机监控实现水电机的保护、遥控、遥控、遥控功能，电机保护器可保护、监控和报警过载、短路、缺相、漏电等异常情况。高效、准确地反映故障状态、故障时间、故障地点及相关信息，对电机进行健康诊断和预防性维护。同时，支持和PLC、配合软启动、变频器等，实现电机自动或远程控制，对各工艺设备进行监控，确保正常生产。

3.4能耗管理

为水构建计量系统，显示水的能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助水分析能源消耗方向，找出能源消耗异常区域。

将所有能源参数集中在一个看板上，从多个维度进行比较分析，实现各工艺环节的能耗比较，帮助领导控制整个工厂的能耗、能源成本、标准煤排放等。能耗数据统计采集了污水处理厂、自来水处理厂、水泵站的用电、用水、燃气、冷热消耗量。同环比分析、总能耗和能耗强度计算、标准煤计算和二氧化碳排放统计趋势。能效分析按三级计量结构进行，符合能源管理体系的要求。可分析各车间/职能部门的能效水平，如同比、环比、标gan等。通过污水处理产量和系统采集的能耗数据，在污水单耗中生成污水单耗趋势图，并进行同比、环比分析。同时，将污水单耗与行业/国家/国际先jing指标进行标gan，使企业能够根据产品单耗情况调整生产工艺，从而降低能耗。

3.5智能照明控制

系统为污水处理厂、水厂、水泵站提供照明控制管理方案，支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等控制方式，模块可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能，尽可能利用自然光，实现室内、工厂照明智能控制，达到安全、节能、舒适、高效的目的。

3.6电气安全

监测配电系统电路的漏电电流和电缆温度，实现污水处理厂、自来水处理厂、水泵站的电气安全预警。

根据预先制定的应急预案，迅速启动疏散方案，指导疏散。系统接入消防应急照明指示系统数据，通过平面图显示疏散指示灯的工作状态和异常情况。监测消防设备的工作电源是否正常，确保消防设备在发生火灾时能正常投入使用。

3.7防火门监控系统

防火门监控系统集中控制各终端设备的工作状态，即防火门监控模块、电动闭门器和电磁释放器，实时监控疏散通道防火门的开启、关闭和故障状态，显示终端设备的开路、短路等故障信号。系统利用消防二总线连接具有通信功能的监控模块。当终端设备短路、断路时，防火门监控器可发出报警信号，指示报警部位，保存报警信息，确保电气安全的可靠性。

3.8环境监测

温湿度、烟雾、积水浸水、视频、UPS电池间可燃气体浓度显示和预警，保证污水处理厂、自来水处理厂、水泵站的安全运行。当可燃气体或有害气体浓度超标时，可自动启动排气扇或新风系统，消除隐患，保持良好的水处理环境。

3.9分布式光伏监测

实时监控电流、电压、功率等电气参数和断路器开关状态、逆变器运行监控、输入直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、交流电流、频率、功率因数、当前发电功率、累计发电量、曲线绘制上述监测参数的历史数据。

根据工厂的实际分布情况，平台通过3D或2.5D平面图显示屋顶和棚内分布式光伏组件的分布情况，显示汇流箱和网点的位置以及每个屋顶的装机容量。

3.10工艺仿真监控

平台通过2D、3D方法实时监控粗格栅、污水提升、细格栅、曝气沉砂、改进生化处理、二沉、氯化接触消毒、污泥浓缩压滤、生物除臭等工艺设备的运行状态。电机安装在格栅除渣机、污水提升泵、回流泵、曝气风机、加药泵、浓缩压滤机、吸砂泵、吸泥泵等低压电机控制柜或低压馈电柜，用于短路、过流、过载、启动加时、断相、不平衡、低功率、接地/漏电、TE保护、堵塞、逆序、温度等。、配合软启动、变频器等，实现电机自动或远程控制，对各工艺设备进行监控，确保正常生产。

4.相关平台部署硬件选型清单

5.结语

实践证明，在保证正常运行 的前提下 ， 通过可行的供配电系统 、电气线路及照明系 统节能对策 ，合理选择控制系统能耗和节能 电气设备，能够有效降低污水处理厂的运行 能耗和生产成本，这对污水处理企业的发展具有重要的意义。

参考文献

【1】左亚波．污水处理厂的电气节能方法[11_科技传播，2012(01)．

【2】陈功等，董滨．城市污水处理厂节能降耗途径[11．水处理技术，2012(04)．

【3】黄小蓉.关于降低城市污水厂电气能耗的对策思考

【4】安科瑞企业微电网设计应用手册.2020.06版