本論文聚焦于生物制藥行業智能化轉型與能效管理的協同發展，深入探討安科瑞能效管理系統（AcrelEMS-BP）在生物制藥企業中的應用。通過分析該系統的核心功能模塊及其與生物制藥生產運營的深度結合，揭示其在提升能源效率、保障生產安全、優化運維管理等方面的顯著優勢。研究結果表明，安科瑞能效管理系統通過實時監測、智能調控和數據驅動的決策支持，有效解決了生物制藥行業高能耗、高風險的痛點，為行業實現 “雙碳” 目標提供了技術支撐和實踐參考。
生物制藥智能化；安科瑞能效管理系統；智能控制；節能降耗；生產安全

1. 前景概述

1.1 研究背景

在 “碳達峰、碳中和” 國家戰略推動下，生物制藥行業作為國民經濟的重要組成部分，面臨著節能減排與智能化升級的雙重挑戰。生物制藥生產具有高能耗、工藝復雜、環境敏感等特點，傳統能源管理方式難以滿足精細化、智能化的需求。安科瑞能效管理系統（AcrelEMS-BP）通過整合電力監控、電氣安全、能耗分析等功能，為生物制藥企業提供了一套完整的能源管理解決方案，助力行業實現可持續發展。

1.2 研究目的與問題

本研究旨在探討安科瑞能效管理系統在生物制藥智能化中的應用模式，分析其核心功能模塊如何解決行業痛點，如能源浪費、供電不穩定、安全隱患等。通過案例分析和技術解析，驗證該系統在提升能效、保障生產連續性、降低運營成本方面的有效性。

1.3 研究意義

生物制藥行業的智能化轉型需要高效的能源管理支撐。安科瑞能效管理系統通過數字化手段優化能源配置，降低碳排放，同時保障生產環境的穩定性。本研究為行業提供了可復制的技術路徑，對推動生物制藥企業綠色化、智能化發展具有重要的理論和實踐意義。

2. 生物制藥智能化概述

2.1 生物制藥行業發展趨勢

生物制藥作為高技術密集型產業，其發展趨勢呈現以下特點：

·智能化生產：通過物聯網、大數據技術實現生產流程的自動化與智能化。

·綠色化轉型：響應 “雙碳” 政策，優化能源結構，降低單位產品能耗。

·安全化升級：強化生產環境監控，保障藥品質量和設備安全。

2.2 生物制藥智能化的定義與特點

生物制藥智能化是通過信息技術與生產工藝的深度融合，實現生產過程的精準控制、能源的高效利用和風險的實時預警。其特點包括：

·高集成性：整合生產設備、能源系統、環境監控等多維度數據。

·高可靠性：采用冗余設計和實時監測，確保生產連續性。

·高適應性：靈活調整能源策略以適應不同生產階段的需求。

2.3 電氣系統在生物制藥智能化中的作用

電氣系統是生物制藥智能化的核心支撐：

·穩定供電保障：確保生產設備（如發酵罐、離心機）的持續運行。

·能源優化管理：通過智能調控降低能耗成本。

·安全風險防控：實時監測電氣火災、漏電等隱患，保障生產安全。

3. 安科瑞能效管理系統的原理與構造

3.1 系統工作原理

安科瑞能效管理系統通過 “云 - 管 - 邊 - 端” 架構實現能源全流程管理：

·數據采集：利用智能儀表、傳感器實時獲取電力、能耗、設備狀態等數據。

·邊緣計算：對數據進行預處理和本地分析，實現快速響應。

·云端應用：通過能效管理平臺提供可視化、報警、優化建議等功能。

3.2 系統組成結構

系統由以下核心模塊組成：

1.變電站綜合自動化：實時監控高低壓配電系統，支持遙控、遙測、遙信功能。

2.電氣安全監測：包括漏電監測、接點測溫、電氣火災預警等。

3.能耗分析與優化：建立三級計量體系，分析能源流向，優化負載分配。

4.設備運維管理：通過工單系統實現設備巡檢、保養、故障處理的閉環管理。

3.3 系統關鍵技術

·多協議兼容：支持 Modbus、IEC 104 等協議，適配不同廠商設備。

·智能算法：基于大數據分析預測能源需求，優化調度策略。

·安全加密：采用國密算法保障數據傳輸與存儲安全。

4. 安科瑞能效管理系統在生物制藥中的應用

4.1 提升供電可靠性

·實時監測與預警：通過變電站綜合自動化模塊，實時監測變壓器、UPS 等關鍵設備的運行狀態，對電壓暫降、諧波畸變等電能質量問題進行預警。

·故障快速響應：故障錄波和事件順序記錄功能幫助快速定位故障原因，縮短恢復時間。

4.2 節能降耗優化

·三級計量體系：廠級、車間級、設備級的能源計量，精準追蹤能耗數據。

·智能照明控制：根據生產區域的實際需求，動態調節照明強度，降低非必要能耗。

·負荷調節：通過分析工藝能耗數據，優化空壓機、制冷主機等設備的運行模式。

4.3 保障用能安全

·電氣火災監測：實時監測配電回路的漏電電流和線纜溫度，預防火災隱患。

·消防設備電源監控：確保火災發生時消防設備正常運行。

·環境監測聯動：結合溫濕度、粉塵濃度等環境數據，動態調整通風、空調系統。

4.4 優化運維管理

·設備全生命周期管理：建立設備檔案，自動推送保養提醒，延長設備壽命。

·工單系統：實現巡檢、維修任務的數字化管理，提升運維效率。

·專家報告：定期生成能耗分析報告，提供節能改造建議。

5. 安科瑞能效管理系統的核心功能模塊

5.1 變電站綜合自動化系統

架構組成

·硬件層：包含 AM 系列微機保護測控裝置、APView500 電能質量監測裝置、ANet 系列邊緣計算網關、智能儀表（如 APM/DTSD/ADW 系列）等。

·通信層：采用 RS485、Modbus TCP/IP、IEC 104 等協議，通過光纖或無線傳輸數據。

·軟件層：集成于 AcrelEMS-BP 平臺，提供實時監控、故障錄波、電能質量分析等功能。

具體產品組成

AM 系列微機保護測控裝置：用于 35kV 及以下電壓等級的進線、饋線、變壓器等設備的保護與測控。

AM5

APView500 電能質量監測裝置：實時監測電壓偏差、諧波、閃變等電能質量指標。

APView500

ANet-2E8S1 通信管理機：實現多協議轉換與數據上傳。

ANet-2E8S1

智能儀表：安裝于配電回路，采集電流、電壓、有功 / 無功功率等數據。

接入環節與部門

·生產環節：配電系統、自備電站（如柴油發電機）、UPS 系統。

·部門：動力車間、生產車間、潔凈室、研發中心。

價值體現

·提升供電可靠性：通過實時監控與故障快速響應，減少因電力波動導致的生產中斷。

·優化電能質量：針對生物制藥設備（如離心機、發酵罐）對電能質量敏感的特點，提供諧波治理與無功補償。

·支持雙電源切換：保障關鍵負荷（如潔凈空調、工藝冷卻水系統）的持續供電。

5.2 電氣安全監測系統

架構組成

·感知層：包括 ARCM 系列電氣火災探測器、ASCP 電氣防火限流式保護器、ARTM 系列無線測溫裝置、AAFD-40 故障電弧探測器等。

·傳輸層：通過 Lora、4G 或有線網絡將數據傳輸至邊緣計算網關。

·應用層：集成于平臺的電氣安全模塊，提供報警、聯動控制等功能。

具體產品組成

ARCM300-Z 電氣火災探測器：監測剩余電流與線纜溫度。

ARCM300-Z

ASCP200 電氣防火限流式保護器：微秒級限流保護，防止短路引發火災。

ASCP200

ARTM-Pn 無線測溫裝置：監測開關柜接點、變壓器繞組等溫度。

ARTM-Pn

AAFD-40 故障電弧探測器：檢測照明插座回路的微弱電弧。

AAFD-40

接入環節與部門

·生產環節：潔凈車間配電回路、倉庫照明系統、實驗室設備。

·部門：生產車間、倉庫、質檢中心、研發實驗室。

價值體現

·預防電氣火災：對絕緣老化、過載等隱患實時預警，降低火災風險。

·保障消防設備運行：監控消防設備電源狀態，確保火災時設備可用。

·延長設備壽命：通過接點測溫避免因接觸不良導致的設備損壞。

5.3 能耗分析與優化系統

架構組成

·數據采集層：三級計量儀表（廠級、車間級、設備級），如 ADW300 無線測溫電表。

·分析層：基于平臺的能耗分析模塊，支持能源流向圖、對標分析等功能。

·執行層：聯動智能照明、變頻器等設備實現節能調控。

具體產品組成

ADW300 無線測溫電表：支持免布線安裝，采集重點設備能耗。

ADW300

智能照明控制器：支持單控、區域控制、場景模式。

ANAPF有源濾波器：治理諧波，提高電能利用率。

ANAPF

接入環節與部門

·生產環節：空壓機、制冷主機、工藝冷卻水系統、照明系統。

·部門：動力車間、生產車間、潔凈室、辦公樓。

價值體現

·降低能耗成本：通過優化設備運行與照明控制，能耗降低 15%-20%。

·支持碳核查：提供準確的能源消耗數據，滿足碳排放報告要求。

·工藝能耗優化：針對發酵、純化等工藝段進行能耗分析，優化生產參數。

5.4 設備運維管理系統

架構組成

·設備層：安裝二維碼標簽的關鍵設備（如離心機、凍干機）。

·管理平臺：集成設備檔案、巡檢計劃、工單系統等模塊。

·移動端：通過 APP 實現運維任務派發與結果反饋。

具體產品組成

·設備二維碼標簽：綁定設備信息，支持手機掃碼查看。

·運維管理軟件：提供設備保養提醒、故障報修、維修記錄追蹤。

接入環節與部門

·生產環節：關鍵生產設備、公用工程設備（如鍋爐、空壓機）。

·部門：設備管理部、生產車間、維修班組。

價值體現

·減少停機時間：通過預防性維護，設備故障率降低 30%。

·提升運維效率：工單系統實現任務閉環管理，響應時間縮短 50%。

·延長設備壽命：根據運行數據優化維護計劃，設備壽命延長 20%。

5.5 智能照明控制系統

架構組成

·控制層：ALIBUS 智能照明模塊，支持 RS485 總線通信。

·執行層：智能燈具、調光驅動器、傳感器（如人體感應、光照強度傳感器）。

·管理平臺：與 AcrelEMS-BP 集成，實現場景模式、定時控制。

具體產品組成

ALIBUS 開關驅動器：支持過零觸發，保護燈具壽命。

ASL210-S4.5

智能調光模塊：實現 0%-100% 無級調光。

ASL220-SD4.16

傳感器：人體感應、光照強度傳感器，自動調節照明。

ASL200-PM-S

接入環節與部門

·生產環節：潔凈車間、倉庫、辦公區域、實驗室。

·部門：生產車間、倉庫、行政部門。

價值體現

·節能 30%-50%：根據人員活動與自然光強度動態調節照明。

·提升舒適性：支持場景模式（如生產模式、清潔模式），改善工作環境。

·延長燈具壽命：通過軟啟動和調光減少沖擊，燈具壽命延長 40%。

5.6 分布式光伏監測系統

架構組成

·光伏電站層：逆變器、光伏組件、匯流箱。

·監測層：通過 ANet 網關采集逆變器數據（如發電量、效率）。

·平臺層：實時顯示光伏電站運行狀態與收益分析。

具體產品組成

·固德威 GW20K-DT 逆變器：實現交直流轉換與 MPPT 追蹤。

·ANet-2E851 網關：采集并上傳光伏電站數據。

接入環節與部門

·生產環節：廠區屋頂光伏電站、儲能系統。

·部門：能源管理部、財務部門。

價值體現

·降低能源成本：利用可再生能源，減少外購電支出。

·碳減排貢獻：光伏收益與碳減排量可視化，支持綠色工廠認證。

5.7 預付費與充電樁管理系統

架構組成

·充電設施層：交流 / 直流充電樁、電瓶車充電柜。

·管理平臺：支持充電預約、費用結算、故障報警。

·支付接口：集成微信、支付寶等支付方式。

具體產品組成

·ACREL 充電樁：支持智能計費與遠程監控。

·預付費云平臺：實現廠區宿舍水電管理與充電樁收費。

接入環節與部門

·生產環節：廠區停車場、職工宿舍。

·部門：后勤保障部、財務部。

價值體現

·便捷能源管理：職工宿舍水電預付費，減少欠費糾紛。

·支持新能源車：為員工提供充電便利，促進綠色出行。

安科瑞能效管理系統通過模塊化設計，將變電站綜合自動化、電氣安全、能耗分析等功能深度融入生物制藥企業的生產運營中。每個模塊通過特定產品組合，接入關鍵生產環節，實現供電可靠性提升、能耗優化、安全保障等價值，助力企業實現智能化與綠色化轉型。

6. 安科瑞能效管理系統的技術優勢

6.1 系統架構優勢

·分布式部署：支持跨廠區、多分支機構的統一管理。

·模塊化擴展：可根據企業需求靈活添加光伏監測、充電樁管理等功能。

6.2 數據驅動決策

·可視化看板：直觀展示能耗數據、設備狀態，支持自定義報表。

·AI 預測：基于歷史數據預測能源需求，優化購電策略。

6.3 合規性與兼容性

·符合行業標準：遵循 GMP、GB 50457 等生物制藥相關規范。

·開放接口：支持與 ERP、MES 系統對接，實現數據互通。

7. 案例分析

以某生物制藥企業為例，部署安科瑞能效管理系統后：

·能耗降低 15%：通過優化設備運行和照明控制，年節省電費超百萬元。

·故障響應時間縮短 60%：實時監測與預警功能減少非計劃停機。

·碳排放減少 20%：能源結構優化和能效提升助力企業達成碳減排目標。

8. 結束語

安科瑞能效管理系統通過智能化、數字化手段，有效解決了生物制藥行業的能源管理難題。其核心功能模塊與生產運營的深度融合，顯著提升了能效、安全性和運維效率。未來研究可進一步探索該系統與新能源（如光伏、儲能）的協同應用，以及 AI 技術在能耗預測和優化中的深度應用，為生物制藥行業的可持續發展提供更全面的支持。

審核編輯 黃宇