安科瑞AcrelEMS-SEMI 工廠能效管理

安科瑞AcrelEMS-SEMI 工廠能效管理

安科瑞AcrelEMS-SEMI 電子廠房能效管理系統(tǒng)解決方案

背景

政策支持

在國家鼓勵半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化的政策導(dǎo)向下，本土半導(dǎo)體材料廠商不斷提升半導(dǎo)體產(chǎn)品技術(shù)水平和研發(fā)能力，逐漸打破了國外半導(dǎo)體廠商的壟斷格局，推進中國半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化進程，促進中國半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展。

需求巨大

半導(dǎo)體是許多工業(yè)整機設(shè)備的核心，普遍應(yīng)用于計算機、通信、消費電子、汽車、工業(yè)/醫(yī)療、等核心領(lǐng)域。為鼓勵半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，突破產(chǎn)業(yè)瓶頸，我國等多項政策支持半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展，為半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供良好的發(fā)展環(huán)境。為應(yīng)對國外技術(shù)出口管制風(fēng)險，多家中國半導(dǎo)體企業(yè)也增加了材料國產(chǎn)化率要求，加快了國產(chǎn)半導(dǎo)體材料研發(fā)進度。

門檻高

半導(dǎo)體核心材料技術(shù)壁壘，國內(nèi)大部分產(chǎn)品自給率較低，市場被美國、日本、歐洲、韓國和中國臺灣地區(qū)的海外廠商所壟斷。目前，國內(nèi)半導(dǎo)體材料企業(yè)僅在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自產(chǎn)自銷，并在在靶材、電子特氣、CMP拋光材料等細分產(chǎn)品已經(jīng)取得較大突破，各主要細分領(lǐng)域國產(chǎn)替代空間廣闊，預(yù)計將促進我國半導(dǎo)體材料行業(yè)發(fā)展。

企業(yè)需求

供電可靠，供電質(zhì)量可靠，用能安全和環(huán)境安全，提高能源效率，降低能耗成本，專業(yè)全面的能源管理需求，配電系統(tǒng)復(fù)雜，運維效率提升。

解決方案

AcrelEMS-SEMI電子工廠能效管理系統(tǒng)集變電站綜合自動化、電力監(jiān)控、電能質(zhì)量分析及治理、電氣安全、能耗分析、照明控制、設(shè)備運維于一體，為建立可靠、安全的工廠能源管理體系提供數(shù)據(jù)支持。

配電結(jié)構(gòu)

芯片制造工廠電源可分為三類即：公共電網(wǎng)電源、柴油發(fā)電機備用電源和 UPS 電源。國內(nèi)企業(yè)通常會分別簡稱為：市電、E 電和 U 電。 工藝生產(chǎn)負荷按其對于電源可靠性要求的重要性可分為3個等級：1級關(guān)鍵負荷、2 級關(guān)鍵負荷及3級關(guān)鍵負荷，重要性是逐步升高的。

以下為一個半導(dǎo)體工廠的典型電氣單線示意圖(部分)，為了提高工廠供電可靠性，采用2路110kV電源供電，設(shè)立一座110/10kV變電站，配置2000kW/10kV柴油發(fā)電機作為后備電源，在0.4kV側(cè)配置500kVA UPS用于3級關(guān)鍵負荷和部分2級關(guān)鍵負荷工藝設(shè)備供電。

工廠用電分析

每個芯片制造工廠工藝生產(chǎn)用電量與公用工程用電量比例不盡相同，通常工藝生產(chǎn)比公用工程用電量略低，但大致可以認為比例為 1：1的關(guān)系，即各占全廠總負荷的 50% 。植入、光刻、蝕刻生產(chǎn)過程中的機臺設(shè)備、泵、高溫爐及其它一些機械設(shè)備是工藝生產(chǎn)過程中的主要用電設(shè)備，而公用工程直接參與工藝生產(chǎn)的超純水、工藝生產(chǎn)的冷卻水、氮氣及間接參與生產(chǎn)的建筑冷卻的冷凍水、清潔干燥的空氣是主要的用電大戶。

AcrelEMS-SEMI能效管理系統(tǒng)組成

AcrelEMS-SEMI提升重點

提升供電可靠：中低壓實時監(jiān)測，電能質(zhì)量監(jiān)測和提升，變壓器、發(fā)電機、UPS狀態(tài)監(jiān)測，接點溫度監(jiān)測，實時預(yù)警

節(jié)能降耗：計量體系完善,能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計,能源流向分析,工藝生產(chǎn)能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測,廠務(wù)系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測,照明控制,負荷調(diào)節(jié)

用能安全：電氣火災(zāi)監(jiān)測,消防設(shè)備電源監(jiān)測,防火門監(jiān)控,消防應(yīng)急照明和疏散指示監(jiān)測,環(huán)境監(jiān)測

運維輔助：設(shè)備臺賬,設(shè)備保養(yǎng)提醒,工單派發(fā),運維流程閉環(huán),專家報告

AcrelEMS-SEMI能效管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

平臺特點

01 方便：

基于HTML5頁面開發(fā)，瀏覽器訪問，多客戶端訪問，手機APP訪問，語音播報，報警訂閱，矢量圖，分類分級報警，報警聯(lián)動工單，多種報警方式，集團化管理

02 靈活：

跨平臺部署（Windows、Linux及國產(chǎn)操作系統(tǒng)），標(biāo)題欄定義、頁定義、圖形配置、遠程維護，菜單管理，個性化定制

03 安全：失電報警，數(shù)據(jù)加密(硬件或軟件加密)，用戶密碼管理，遙控密碼管理，完整的操作記錄

04 可靠：斷點續(xù)傳，數(shù)據(jù)壓縮，失電報警

05 ：看板管理，秒級刷新

06 全面：協(xié)議全面，設(shè)備全生命周期，菜單權(quán)限、功能權(quán)限、數(shù)據(jù)權(quán)限，全面的權(quán)限管理，多語言，多主題，聯(lián)動控制，視頻聯(lián)動，電氣綜合管理、集中監(jiān)控、生產(chǎn)過程、能源監(jiān)測、能效分析、節(jié)能分析、統(tǒng)一運維

變電站綜合自動化

實時監(jiān)控

實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等；

關(guān)鍵供配電設(shè)備監(jiān)測

監(jiān)測變壓器、柴油發(fā)電機、UPS的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。

故障錄波

系統(tǒng)具備故障錄波、事件順序記錄，用于分析故障波形，協(xié)助分析故障原因并改進。

電能質(zhì)量監(jiān)測

監(jiān)測各進線回路電能質(zhì)量，包括電壓暫降、諧波畸變、閃變等數(shù)據(jù)波形記錄，進而判斷配電系統(tǒng)擾動方向。

電氣安全

電能質(zhì)量治理

配置有源濾波裝置和無功補償裝置對0.4kV側(cè)電能質(zhì)量進行補償和治理，并監(jiān)測有源濾波裝置和無功補償裝置運行情況，確保電能質(zhì)量符合生產(chǎn)要求。

電氣火災(zāi)監(jiān)測

監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，實現(xiàn)對企業(yè)電氣安全預(yù)警。

消防設(shè)備電源監(jiān)測及疏散指示

監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時消防設(shè)備可以正常投入使用

接點測溫

系統(tǒng)監(jiān)測斷路器、母排、線纜接頭、密集型母線槽接點溫度并實時預(yù)警。

降低能耗

計量體系搭建

為工廠搭建計量體系，顯示能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助企業(yè)分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區(qū)域。

工藝能耗

采集廠內(nèi)冰機系統(tǒng)、冷卻塔系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、PCW 系統(tǒng)、MAU 系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、FFU 系統(tǒng)、純水系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)、純水拋光系統(tǒng)、空壓機系統(tǒng)、氣體純化系統(tǒng)、大宗氣站、照明辦公系統(tǒng)、IT 數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)、工藝機臺等能耗數(shù)據(jù)。

能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采集工廠工藝用電、廠務(wù)用電、純水、氮氣、壓縮空氣等消耗量，同環(huán)比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標(biāo)煤計算和CO2排放統(tǒng)計趨勢。

智能照明控制

單控、區(qū)域控制、自動控制、感應(yīng)控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式。

運維管理

設(shè)備檔案管理

配置重要設(shè)備包括變壓器、電氣柜、高壓電纜、空調(diào)主機、水泵、醫(yī)療設(shè)備等設(shè)備信息，配置二維碼.

運維流程管理

任務(wù)管理、巡檢記錄、缺陷記錄、消警記錄、搶修記錄、通知工單。

設(shè)備維護

在用戶維護設(shè)備的質(zhì)保期與安裝時間后對設(shè)備是否超長時間運行與過期運行進行檢測，提醒用戶及時查看或更換相應(yīng)設(shè)備，并提示維修或更換建議。

專家報告

系統(tǒng)定期為用戶生成能耗分析報告，提供專家建議。

分布式光伏監(jiān)測

光伏電站收益分析

顯示平臺所接入的光伏電站所產(chǎn)生的的日/月/年/累計收益和對應(yīng)減少的碳排放。

光伏電站運行實時監(jiān)測

實時顯示光伏電站一次接線圖，光伏組串直流/交流側(cè)實時數(shù)據(jù)

逆變器運行狀態(tài)監(jiān)測

顯示單個逆變器詳細數(shù)據(jù)，包括逆變器信息、實時發(fā)電功率、日/月/年發(fā)電量、收益、發(fā)電功率及發(fā)電量趨勢曲線、直流側(cè)和交流側(cè)數(shù)據(jù)等。

其它功能

重點用能單位能耗數(shù)據(jù)

采集企業(yè)電、水、氣、汽、煤等能源消耗數(shù)據(jù)，對各種能源消耗指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)煤、碳排放指標(biāo)等折標(biāo)運算，清晰展示用能單位的能源消耗數(shù)據(jù)，支持手工填報，按照當(dāng)?shù)夭块T要求上傳數(shù)據(jù)。

充電樁管理

電動汽車和電瓶車充電樁管理，包括收費管理、資產(chǎn)管理。

職工公寓管理

對廠區(qū)內(nèi)職工宿舍進行負載管理，包括惡性負載識別管理、負載閾值管理，避免因為惡性負載引起火災(zāi)。對員工宿舍進行水電收費管理，支持微信、等繳費方式，采集職工宿舍能耗數(shù)據(jù)

典型硬件

ANet系列邊緣計算網(wǎng)關(guān)

高性能平臺：高性能ARM 32位處理器；嵌入式Linux操作系統(tǒng)128M以上內(nèi)存；可擴展32G外部存儲；

穩(wěn)定可靠：電磁兼容4級、硬件加密(國密算法SM1,SM4)、軟件加密(AES)、寬溫寬壓工作；

強處理能力：4萬個數(shù)據(jù)點位處理能力；多平臺數(shù)據(jù)上傳；

接口豐富：16個串口；以太網(wǎng)、Lora、Wifi、DI/DO/AI、4G；

擴展方便：自定義總線擴展協(xié)議；按需擴展串口、DI/DO/AI、4G、硬件加密、GPS；

協(xié)議豐富：設(shè)備側(cè)：ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、IEC103/104、OPC UA、BACNET等；平臺側(cè)：ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、DGJ08-2068-2012上海建筑能耗、DGJ32/TJ111-2010江蘇建筑能耗、揚州、常州、杭州、廣西河池等地省市能耗、寧夏電力需求側(cè)、安科瑞運維云、預(yù)付費云協(xié)議、華云104協(xié)議、SNMP、MQTT協(xié)議、OPC UA、IEC 61850、Q/GDW 376.1等；

邊緣計算：虛擬數(shù)據(jù)求和、數(shù)據(jù)二次計算（加減乘除）、邏輯控制（梯形圖繪制）斷點續(xù)傳、數(shù)據(jù)凍結(jié)、失電報警；多級報警設(shè)置、協(xié)議解析、規(guī)約轉(zhuǎn)換；

遠程管理：遠程配置、遠程監(jiān)視、遠程升級；

應(yīng)用豐富：綜合能源管理、電力需求側(cè)、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、新能源、自動化、物聯(lián)網(wǎng)

AM系列綜合保護裝置

AM系列微機綜合保護裝置具有的數(shù)據(jù)處理、邏輯運算和信息存儲能力，可為35kV及以下電壓等級的進線、饋線、變壓器、高壓電動機、高壓電容器等對象提供過負荷、低電壓、過電壓、熱過載、非電量等保護功能，防止事故擴大，降低高價值設(shè)備損壞的風(fēng)險。

裝置具有完善的事故分析能力，包括SOE事件記錄、故障錄波記錄等。提供串口和以太網(wǎng)通訊接口，可將信息上傳至綜合能源管理平臺，方便的根據(jù)現(xiàn)場變化調(diào)整保護設(shè)定值，使平臺可遠程監(jiān)視和控制配電回路運行狀態(tài)，大大提高了企業(yè)配電和用電的自動化、智能化水平。

弧光保護裝置

在中壓母線，中壓柜運行過程中很可能由于的操作失誤、接頭松脫、動物侵入，以及長時間運行后PT緣老化、套管老化導(dǎo)致嚴重短路故障。對于中壓母線未像高壓母線那樣安裝母線差動保護，中壓母線短路故障依賴上級進線的后備保護切除，切除時間長，而根據(jù)測試結(jié)果數(shù)據(jù)，母線燃弧后 0.1s 就會燃燒，0.15s 后母線損毀，柜體在 0.2s 后爆炸。

ARB5母線弧光保護裝置通過檢測母線室弧光、進線電流判據(jù)（弧光判據(jù)+電流突變量判據(jù)）啟動；單判據(jù)動作時間≤7ms、雙判據(jù)時間≤20ms。ARB5母線弧光保護由弧光保護裝置、弧光探頭及塑料光纖和尾纖等構(gòu)成。

開關(guān)柜綜合測控裝置

ASD500開關(guān)柜綜合測控裝置用于3~35kV戶內(nèi)開關(guān)柜，適用于中置柜、手車柜、固定柜、環(huán)網(wǎng)柜等多種開關(guān)柜。具有一次回路模擬圖及開關(guān)狀態(tài)指示，高壓帶電顯示及核相，自動溫濕度控制，加熱回路故障告警，分合閘回路完好指示、分合閘回路電壓測量、預(yù)分預(yù)合閃光指示、電氣節(jié)點無線測溫，人體感應(yīng)自動照明，語音提示，電參數(shù)測量及RS485通訊接口等眾多功能，集操作、顯示于一體。

電能質(zhì)量監(jiān)測

APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置遵循新的電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)，實時監(jiān)測電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諧波等電能質(zhì)量，記錄各類電能質(zhì)量事件，記錄事件發(fā)生前后的波形，輔助用戶分析電能質(zhì)量發(fā)生的原因，為后續(xù)的電能質(zhì)量治理方案提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；

APM/AEM/DTSY/DDSY/ADW電能計量及分析

雙碳背景下，用能的電能替代將是長期趨勢，因此新會增大量用電設(shè)備，提高這些設(shè)備的能效水平將降低總的電能消耗，助力雙碳目標(biāo)早日實現(xiàn)。

需要多種類型的電能計量儀表，支持嵌入式、導(dǎo)軌式安裝，RS485、Lora、4G等數(shù)據(jù)上傳模式，可實現(xiàn)免布線、免停電施工。

電能計量表計安裝在主要配電節(jié)點、重點用能設(shè)備等處，綜合能源管理平臺實時采集用電數(shù)據(jù)，對用電數(shù)據(jù)進行逐時、逐日、逐月分析，并結(jié)合國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計企業(yè)整體碳排放，為碳中和提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)。企業(yè)用能總量數(shù)據(jù)和強度數(shù)據(jù)可上傳至監(jiān)管平臺，滿足碳排放監(jiān)管要求。

電動機保護器

ARD3M系列智能電動機保護器，采用新的單片機技術(shù)模塊化設(shè)計，具有抗干擾能力強工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等,支持基波和全波電力參數(shù)測量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），電壓及電流不平衡度，電壓、電流正序、負序、零序分量，三相電壓相角，剩余電流，電壓、電流 2-63 次分次諧波測量，分次諧波含有率及總諧波畸變率,安裝在水泵、空壓機、冷干機等低壓電動機控制柜或低壓饋電柜，進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉(zhuǎn)、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機，支持順序事件記錄功能，方便現(xiàn)場維護人員查找、分析故障原因，支持4～20mA模擬量輸出，方便與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現(xiàn)電動機自動或遠程控制?？蛇x配抗晃電功能，支持短時波動電壓或短時電壓中斷，滿足條件時再啟動電機，盡快恢復(fù)生產(chǎn)。

ARTM系列電氣接點在線測溫

ARTM系列電氣接點在線測溫裝置適用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測，防止在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設(shè)備安全保障，及時、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。

變電所環(huán)境監(jiān)測：

煙感、水浸、紅外雙鑒、門禁等監(jiān)測

風(fēng)機、水泵、空調(diào)等控制

電能質(zhì)量治理

1、通過有源無功補償（SVG）緩解電壓波動和閃變；

2、通過儲能裝置緩解頻率；

3、通過有源濾波APF對負荷側(cè)設(shè)備進行諧波治理，避免負荷側(cè)諧波與并網(wǎng)諧波之間產(chǎn)生疊加或某頻段的震蕩；

4、解決傳統(tǒng)無功補償柜在新能源應(yīng)用中的不足；

ASCP電氣防火限流式保護器

當(dāng)?shù)蛪号潆娀芈钒l(fā)生短路故障時，ASCP200電氣防火限流式保護器能以微秒級速度快速限制短路電流以實現(xiàn)滅弧保護，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，有效克服傳統(tǒng)斷路器、空氣開關(guān)和監(jiān)控設(shè)備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等弊端，特別適合配套充電樁使用。

ANSNP中線安防保護器

大量非線性負載使用會導(dǎo)致中性線3N次諧波電流過大，三相不平衡等問題往往也會造成中性線電流過大，而中性線電流過大非常容易導(dǎo)致中性線緣層老化起火引發(fā)火災(zāi)，存在較大的安全隱患，我司采用*的電力電子技術(shù)、控制理論等研制出了新型的中線安防保護器ANSNP，可有效消除中性線電流過大的情況而造成的電氣火災(zāi)安全隱患。

AAFD電弧探測器

當(dāng)?shù)蛪号潆娀芈钒l(fā)生緣老化和隱性破損而產(chǎn)生微弱電弧電流時，設(shè)備會發(fā)出報警，可以接入平臺，通過系統(tǒng)或短信發(fā)出報警信號，適用單相0-40A的照明插座回路。

ARCM電氣火災(zāi)監(jiān)控

針對低壓用電環(huán)節(jié)各回路中的剩余電流、溫度和故障電弧等進行實施監(jiān)測；

側(cè)重點為低壓用電環(huán)節(jié)的安全性，當(dāng)剩余電流越報警輸出，以提醒維護人員進行安全檢查，防止因漏電引起的火災(zāi)發(fā)生；

AFPM消防設(shè)備電源監(jiān)控

針對消防設(shè)備的電源進行實時的監(jiān)控，通過檢測電壓、電流、開關(guān)狀態(tài)等有關(guān)參數(shù)，判斷消防設(shè)備的電源是否處于正常工作狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)；一旦火災(zāi)發(fā)生時，確保消防設(shè)備的正常運行。

AFRD防火門監(jiān)控

防火門監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過防火門監(jiān)控模塊及其附件來檢測現(xiàn)場常開，常閉防火門的狀態(tài)；

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，控制現(xiàn)場的常開防火門關(guān)閉，并通過門磁開關(guān)來反饋現(xiàn)場的防火門的關(guān)閉狀態(tài)，有效抑制火勢蔓延阻止煙氣擴散，確保人員安全疏散及減少火災(zāi)損失。

應(yīng)急照明和疏散指示

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生的時候，消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)根據(jù)火災(zāi)報警聯(lián)動信號及已經(jīng)配置好的疏散預(yù)案選擇一條逃生路，通過改變標(biāo)志燈的箭頭方向為逃生人員提供更有效的疏散逃生路。

ASL智能照明控制

智能照明控制系統(tǒng)可實現(xiàn)照明燈具的遠程集中控制、就近控制功能，并且可以和其他設(shè)備進行聯(lián)動控制，具有如下功能特點：節(jié)約能源，智能化控制，減少維護費用，營造舒適的工作環(huán)境，延長燈具壽命