【威科技】二次供水降耗提效响应双碳绿色未来

  针对节能的有关问题，在2021年工信部、市场监管总局发布《电机能效提升计划(2021-2023年)》，国务院印发了《“十四五”节能减排综合工作方案》，都为促进二次供水系统的能耗降低，推动绿色发展指明方向。

  随着城市建设的发展，高层建筑所占比例慢慢的升高，二次加压供水泵房也慢慢变得多。部分城市根据各自情况也采取了相应的加压电费收取措施，因此二供泵房能耗问题逐渐引起了人们的注意。

  在双碳政策下，节能降耗是每个企业致力追求的目标，也是降低运行成本、保障企业优质运行的重要保障。按照政策法规，部分供水企业已承担起缴纳管辖范围内二供泵房电费的职责，且随着统建统管趋势的演进，也将会有更多供水企业步入此行列。

  据某省会城市集团水司提供数据，该企业一年缴纳供水厂、区域加压泵站、二次供水泵房总电费约2.5亿元，其中二次供水泵房为0.5亿元，约占20%。但是水厂取送水泵房综合效率一般为75%，二次供水泵房平均综合效率仅约为19.74%。若二次供水泵房综合效率提升10%，则每年可节约电费1700万元，有较大节能空间大。

  由于设计余量较大、设计遵循规范与真实的情况不全部符合、部分小区入住率较低、用户用水规律变化大等原因，加压水泵额定扬程和流量超出实际的需求，“大马拉小车”现象较为普遍，导致二次供水设施能耗高、效率低。

  威派格研究课题组在十二五水专项《新型二次给水装置研究及产业化》课题中，调研采集了一百余个二次供水泵房的有关数据，发现平均入住率约为80%，其中96.91%设备未合理搭配小泵、优化选型配置，结果普遍运行频率较低，其中30-35HZ运行占其比例一半左右，单位电耗量平均高达1500kWh/km ·MPa。说明二次给水装置寻求效率增长点存在巨大空间。

  威派格二次供水能效管理平台，针对设备能效构建了完整、闭环的管理流程，为水司管理层提供抓手，提供数据汇总及分析，为二次给水装置节能降耗管理过程提供相关依据，辅助决策。

  解决能耗问题，首先是数据的准确性和完整性问题。由于现场电能表、流量计安装不符合规范要求、配置存在错误等原因，部分错误数据参与统计将影响最终结果的可信度，因此就需要通过完整的机制，包括范围管理、数据清洗等，来避免无效数据对分析结果的影响。然后再根据合理的方式统计能耗数据。再通过合理的指标体系，分析设备能效水平，寻找低效设备，并分析是不是适合作为改善目标。同时也不难发现高能效设备，作为选型/改善低能效设备的参考。而针对低效设备针对性提升改造后，需要再检查对比改造前后的能效数据情况，分析能效数据变化趋势，从而判断改造的实际效果，总结策略有效性，持续改善措施。

  威派格慢慢地增加云平台与边缘计算协同能力，通过智能算法实时预测用水量、压力要求等数据，以此来实现水泵智慧选型、设备智慧调节、智慧变压等创新应用，提升设备能效水平、降低能耗。

  在以上内容中提到的二次给水装置都会存在“大马拉小车”的现象，是由于水泵机组一直处在低频运行，不但效率低下，能耗浪费，而且很大程度上降低了水泵机组的常规使用的寿命。如下图1所示，结合国家十二五水专项的相关研究成果，我国二次供水的系统流量在80m /h以内占比近9成，而该流量区间内，大小泵的搭配使用占比仅为11%。

  为有效解决以上问题，降低设备系统流量与实际运行流量的差异，有必要进行泵组的合理选型与配置优化。针对新建类型的项目，为避免前期低入住率导致的设计偏差问题，成套设备采用标准化设计，采用大小泵搭配的方式来应对供水量较小时的低频运行问题，随着入住率趋于饱和，系统流量增大，能够最终靠变径实现供水量的灵活扩容。针对改造类型项目，改造前期利用便携式电磁流量计、工控机、电能表等数据采集工具，结合夜间小流量数据指导辅泵选型，保障泵组搭配更加贴合实际供水工况。结合工程建设项目实践，针对改造类项目，没有配小泵时，主泵的平均效率为21.53%，大小泵搭配时，小泵的平均效率为46.98%，节能效率提升20%以上。

  由于IE5稀土永磁体的高磁能积和高矫顽力，使得稀土永磁电机具有体积小、重量轻、效率高、特性好等一系列优点。对比传统的三相异步感应电机，由于不需要励磁电流，减少了定子损耗，而在稳定运行过程中由于没转子铜损，能减小散热风扇规格及相应的风摩损耗。结合我国自主开发的高效高起动转矩钕铁硼永磁同步电动机在油田应用中应用实践，有效解决了过去“大马拉小车”的问题，节电率在20%左右。鉴于上述的成功应用案例，将IE5稀土永磁同步电机的引入二次供水领域，助力城镇水务公司实现节能降耗、绿色发展的目标。如表2所示，同等功率下，IE5稀土永磁同步电机效率值对比IE3电机，高出2.5-4个百分比。

  除此以外，稀土永磁同步电机在低负载状态下的系统效率值要远高于三相异步电机，详见下图2。由于二次供水运行过程存在峰谷平等不同工况，属于典型的负载变化率较大的场景，尤其针对选型不合理导致供水机组长时间运行低负载运行，因此，IE5稀土永磁同步机组在二次供水领域的引入可有效解决低负载工况的耗能问题，综合节电率达到20%以上。

  用心于水，绿色未来！威派格将继续通过提供二次供水的全生命周期产品及服务为供水“最后一公里”保驾护航，并依托持续的科学技术创新，推进二次供水朝更安全节能、低碳、智能的方向发展。