工廠與樓宇耦合：中央能源管理器創造永續的協同效應 建築管理系統 Emalytics Automation 能夠統一資料格式，並以智慧的方式將各個部門聯網到一起。

摘要

透過工廠自動化和樓宇技術的聯動，就能夠在能源方面對生產環節進行預先控制。而資料是實現全方位自動化和網路化的基礎。為了讓所有部門齊心協力，就必須落實數位化。資料介面及統一的資料格式可實現傳統樓宇技術和生產機械之間的標準化通訊。只有這樣，才能夠識別相互依存性，以便進一步最佳化整個組織體系。

在菲尼克斯電氣，由 Emalytics Automation 擔此重任。該建築管理系統可提高整個生產場地的能源效率。為了讓所有建築領域的資料都能夠為 Emalytics 所用，該管理系統將其轉換為統一格式並儲存在菲尼克斯電氣雲端。

對整個基地進行能源最佳化

發電、配電與耗電：這三個環節源自整體互聯的能源系統，並駕齊驅，可在正確的時間、正確的地點提供合適的能源。為此，需要實現基於再生電能的智慧部門耦合。這套方案構成了全電力社會未來願景的基礎。能源、工業、基礎設施和交通領域的電氣化、網路化和自動化整體解決方案，不僅適用於宏觀領域，也適用於規模較小的工廠層面。菲尼克斯電氣深耕電氣工程、電子和自動化領域百年，開發了眾多元件和系統，能夠在生產與樓宇自動化之間實現永續的協同效應。而樓宇自動化在將來則能夠擔負起集中能源管理的職責。設想：有一項較大的任務正等待處理，為此，樓宇管理系統為内部電池儲能系統充電，以便該系統接下來能夠應對生產環節可能出現的峰值負載。對此，需要瞭解每個生產單元的能耗。

透過儲能系統實現能源供應和需求的錯峰

如果分配和儲存自產能源是部門耦合的核心思想之一，那麼提前採購由傳統發電企業產生的電力則是一個很好的後備策略。有針對性地購買實惠的電能，將產業與儲能系統相關聯，採用高效的峰值負載管理（削峰填谷），就能在控制成本的同時實現高可用性。透過這種方式，便能以低用電成本輕鬆應對高耗電需求，例如在高生產負荷或季節性供暖或製冷需求的情況下。這意味著，如果可以預見自主發電不能滿足需求，而同時又可以優惠地獲得傳統能源時，就會採購電能。這便是錯峰用電，保障電力供需平衡。

這種錯峰也可以應用到再生能源上，包括風能和光伏發電系統。透過與儲能系統組合，就可以將日間多餘的能量安排給夜間使用。這樣一來，對於符合德國再生能源法案的設備而言，即使是並不需要其所發的電，設備仍然可以保持並網狀態。而在功率補償方面，國家則可以節省成本。為此，德國聯邦政府在 2022 年為符合德國再生能源法案的設備支付了約 8 億歐元的補償。這些設備由於電網過載，再加上能量無處消耗，因而不得不從電網上斷開。這種情況可能發生在多風且光照充分的日間，此時的供暖或者製冷需求較低。具體而言，在公共電網連接點處可以實現風能/太陽能發電廠和儲能系統的最佳組合。在此會形成一個備用單元，基於其儲能功能可提供頻率控制備轉容量。這樣一來，舊型風力發電廠同樣也能夠參與頻率控制備轉容量市場的交易。

二次變電所的智慧數位化

在一個獨立的工廠内部，儘管能夠實現能源依存關係的自洽，但微觀與宏觀之間並不存在任何相互制約。無論部門是大是小，相互之間始終存在緊密的聯係。為了確保一家生產型企業的能源供應，同樣也必須關注眾多分散式電網節點的要求。而再生能源的擴容令電網，尤其是二次變電所面臨越來越嚴峻的挑戰。如前所述，分散式發電系統（例如風力發電機組或太陽能發電廠）的發電並不規律，會令高壓和中壓電網承受波動的負載。因此，電網必須變得更智慧，並且必須提前識別關鍵性的電網節點。

在這一領域，菲尼克斯電氣亦能提供合適的解決方案，以智慧的方式實現二次變電所的數位化，以便能夠遠端掌控所有變電所。採集的測量值用於自動調整電壓電平，從而消除電網波動並更快地解決故障。透過自動補償電壓波動，既能夠為製造業，同時也能夠為居民保證可靠的能源供應。

雖然案例不多，但都充分表明，在通往全電力社會的道路上，部門耦合的潛力無限。同樣明確的是，為了應對複雜的相互聯係，必須進一步落實數位化，同時有針對性地應用感測器來記錄測量資料。而在生產環節内部，重要的是要將外部事件整合到自動化中。這包括例如來自生產控制系統的資訊、能源市場的經濟資料或者樓宇及機器的使用計劃。這些資料直接從建築管理系統 Emalytics 流入。而解決方案的核心則是工業物聯網框架。完成標準化後，所採集的資訊點將作為基於伺服器的資料庫供整個網路使用。存取網路或與之相連的可以是一台機器、一個光伏發電系統，或者泵或通風系統。這樣一來，Emalytics 有助於長期優化網路。

案例總結

幾十年前的傳統樓宇技術如今已發生了翻天覆地的變化，尤其是在部門耦合方面。菲尼克斯電氣推出的 Emalytics 解決方案，可將不同的應用領域彼此關聯 – 充電樁與能源管理，通風和照明與設施管理，或者儲能系統與生產環節。這種關聯的優勢在於，所有樓宇乃至全部的場地能夠在能源方面實現整體最佳化。此處的改進措施包括太陽能發電的自用，整體節能和前瞻性維護，以及峰值負載管理。