【工业4.0案例分析之六四】ABB船舶能源监控EMMA咨询套件方案

应用实例:
基础设施
价值链位置:
其他
发展阶段:
市场成熟、生产性用途
地区:
巴登-符腾堡
企业规模:
5000-15000人

项目介绍

ABB公司的EMMA咨询套件是一套软件方案,可以帮助监测和优化船舶的燃油消耗。它由两个模块组成:船载追踪器可以告知船员油耗的最佳情况。而船长则可以通过舵舱的云接口获取船舶能源使用和速度的最佳建议。由此可避免过度的燃料消耗。舵舱中可以完全透明地获取整个船舶的燃油消耗信息。船员可一目了然地看到船舶的能源使用状况,而且能直接获取能源优化和相应措施的信息。此外,EMMA咨询套件可以向船长提供最优船舶平衡位置和速度的建议。这些建议能有助避免由于不佳的平衡位置或过高的速度导致的油耗过大。舵舱中可以完全透明地获取整个船舶的燃油消耗信息。

所有来自船舶自动化系统的相关能耗数据都会实时显示在船载追踪器上。操作十分直观。通过对历史数据和外部信息(天气,航路等)进行机器学习,会形成对最优平衡位置和速度的建议。云接口会收集全船的数据,然后将用户定义指标可视化、进行对比并向舵舱报告。

扩展阅读

船舶领域的能源挑战

今天的燃料成本占到船舶营运成本的60%。除了高昂的燃料成本和日益加剧的竞争,新的全球和区域环境法规对船只拥有者和运营商提出了挑战,并使提高能源效率成为他们的头等大事。航运业未来的领跑者将那些提供采取节能、环保的行动获得竞争力和盈利能力的企业。

游轮是海洋能源效率领域最受关注的方面,尤其是考虑到这种船与其他船舶如散货船相比的能源密集型的性质。其他船舶行业采取燃油价格和环境立法方面的节能的举措,游轮公司遇到了同样的关键商业驱动因素,但他们也受制于越来越多的客户和社会的期望。对于一个高度透明的行业和可选的航运形式,游轮是一个容易受到批评的目标。

乘客们越来越多地期待游轮公司证明他们的环保行动,并且他们似乎愿意为了环保支付额外的费用。相反,被认为是低环境标准对于游轮公司的品牌资产来说可能是灾难性的。虽然游轮度假与陆上度假的能源效率和排放相媲美,尤其是对于没有签署了京都协议书的国家,但是它仍然可以做出很大的改进。

劳埃德船级社(Lloyd's Register of Shipping)表明,随着经济因素的变化,如燃料价格、对二氧化碳排放的收费和新技术单位成本的减少,游轮行业的潜在能源节约在中长期可以高达40%。

游轮产业的能源解决方案

随着游轮乘客数量的不断增长,游轮公司正在投资新技术以减少其碳足迹。该行业的目标受到了来自像国际游轮协会(CLIA)这样的组织的支持,将使游轮成为最环保的旅行方式。突破性的船舶设计和技术在新船建造以及旧船升级的过程中得到采用。

对于游轮,提升能源效率方面的机会有许多。ABB公司的销售经理Jukka Ignatus建议游轮拥有者从最简单的措施开始实施,如动态微调优化、电厂优化以及船体和螺旋桨状况管理计划。“节能当然取决于船当前的效率,”Ignatius说。但对于一艘效率相当高的船,通过修整可以节省大约3%的能源(对于在动态修整可以影响的速度范围内,即超过10节的推进电力)。而船体和螺旋桨状况管理是很难估计的,但考虑到船体结垢可能会导致附加高达10%的阻力,我们可以放心地说,通过这些方法的总节能量超过总能源消耗的4%以上。”

国际游轮协会估计现代船体设计可以提供高达15%的能源节约,而生态船体涂料可以达到5%。船舶设计和工程公司Foreship预计,将航行速度从22节减少到17节可以减少近50%的每海里推进燃料消耗和排放。

随着先进的能源管理系统变得越来越普遍,越来越多的船舶开始使用沿海地区获得的能源,还有替代燃料,如液化天然气的出现,能源效率提高的趋势似乎将继续。

正如挪威船级社的业务发展经理Tore Longva解释,“游轮产业将成为许多提高效率的新技术的先行者,尤其是发电、可再生能源和混合系统。我们也希望通过船上系统的组合和集成提高效率,如余热回收、HVAC(加热,通风和空调)和发电。此外,新型燃料(如天然气和生物燃料)将发挥作用。”

ABB公司船舶性能咨询系统无缝集成

ABB的能源效率和咨询系统是在海上作业绩效管理的一个独特的产品组合。它减少了燃料消耗和排放量,同时提高单一船只或整个船队的可用性和安全性。产品组合包括:

  • EMMA咨询套件用于能源监控和优化工具。EMMA咨询套件船队控制网络应用程序允许基于云的数据库的船队范围内的能量监测。
  • OCTOPUS咨询套件,提供船舶运动监测、计算和预测工具,增加船舶有效性和安全性。
  • CoriolisMaster燃油流量计、扭矩测量扭矩仪和前进最优气体分析仪。

EMMA咨询套件简介

EMMA咨询套件是一个决策支持工具,用于最大可能性地减少单独船只和整个船队的整体能耗。它比较分析了船舶的历史操作数据和当前的操作数据,通过计算,对需要改进的地方提出建议 。EMMA根据实时的能源、燃料和流程数据,持续地评估船只的能耗情况。根据关键性能指标建议对能耗设限,可使每位船员都能评估(其决策)给船舶的能量效率带来的影响。

EMMA使用操作简单的显示屏来进行动态的微调优化,这是ABB公司开发的自学、自适应算法的一个很好的例子。通过这样的解决方法,操作人员能够在任何操作条件下接收到关于最佳调整方案的建议。

能耗节省的情况依据不同船舶的操作剖面类型而异,但最高可节省整体能耗的5%。推进器转速的波动是显著的能耗因素,近期的一项用户调查显示,平均而言,转速的波动占整体能耗的4.7%。根据EMMA提供的有关转速方面的能耗建议,由转速波动引起的能耗将大幅减少3.7%,仅占整体能耗的1%。

EMMA通过指导船员的操作,使船上的能量平衡达到一个最佳状态。EMMA的动力设备优化工具中包括了一个船上声能模型。通过预测所需的负载容量,EMMA能够计算出各类能耗源(如柴油发动机组、外壳榫眼、主发动机、余热回收组件、电池等)之间的最佳负载,并提出负载分配方案建议。

ABB的船队管理工具能够带来现代化的船队管理服务,这些管理工具的用户通常是航运公司的员工,上至高层决策者下至技术人员。这些工具使得企业有一个准确报价的基准,能设定绩效目标和管理,同时优化船队能源。

芬兰维京线采用了由芬兰造船公司STS Finland生产的环保游轮Viking Grace,这艘游轮目前航行在芬兰的图尔库和瑞典的斯德哥尔摩之间。这艘游轮的最大特点体现在,它是世界上第一艘使用低排放燃料的大型客渡船。维京线最先考虑的是降低船队的排放和油耗。

“能源效率战争”的概念在2013年便被提及,人们一直在寻找一个能够自动调节能耗且像交通灯一样操作简单的监测工具。因此ABB公司的EMMA咨询套件成为了维京线的首选。

EMMA咨询套件中的三个部分

EMMATM咨询套件包括三种不同的产品,它们分别具有监测和优化功能。每个产品都有不同的需求的不同的模块。所需的模块被选择以适应客户和船舶操作的问题。EMMA咨询套件包括以下三种产品:

EMMATM船载跟踪器

EMMA船载跟踪器由历史数据库、用户界面和全船的关键绩效指标(KPI)的先进算法计算组成。所有的关键绩效指标都是自适应的,意味着操作条件都被考虑到了。这提供了现实的目标和任何操作情况更多的激励船员的措施。EMMA船载跟踪器有一个创新的显示系统,在主屏幕上分四块显示。这在远处都是清晰可见的,所以很容易读出当前正在测量的扇区中的性能。在当前的操作条件下,更多的片段丢失,更可能产生改进。

EMMA船载跟踪器的主要功能包括:

  • 电厂监测
  • 计算和报告能源消耗和成本
  • 作为实际表现和对目标报告能源效率
  • 对主要消费者的能量分析,如暖通空调、酒店和机器空间

作为一个现代的基于云的服务,EMMA可以有效地在船上、办公室、家里或道路上的任何地方使用。EMMA船载跟踪器的仪表盘显示四大最关键绩效指标并且与所有必需的子页面连接。

EMMA船队控制软件

EMMA船队控制器被用于日常的船舶操作以及长期的船队规划和能源优化。EMMA船队控制软件的目标人群是航运公司的总公司人员,从技术人员到最高决策者。EMMA船队控制软件具有可靠和易于使用的功能通过卫星之连接船舶和岸上以选择和传输数据。其好处包括:

  • 获得整个船队的能源表现
  • 准确的燃料预测以实现有效的燃料管理
  • 船舶基准和比较以实现最佳实践和船舶设计
  • 具体的客户的舰队监督和监管报告
  • 数据发现工具以便于分析历史数据

EMMA高级优化器

EMMA可以在高级优化决策支持工具的支持下扩展。高级优化器包括多个模块,如动力配置、动态修整、船体状况、速度和转速。

EMMA框架通过预测和计算精确的能源生产和消费提供了决策支持,并计算需要最少能源的条件。结合业务和过程数据的实时监测,这些预测使EMMA能够帮助运营商控制和管理的船上能量平衡。

为了优化能源的使用和供应,未来的能源需求的预测通过历史数据收集和对船舶内部过程以及所有的外部力量,如风、波浪、占地和修整的船体的建模进行。发电厂的优化也包括所有的主要消费者,如采暖通风与空调以及机械空间。

EMMA咨询套件的使用

作为一个简单的软件解决方案,EMMA具有易于安装的特点。无论是船上还是岸上,EMMA都可以用于任何个人电脑上。这样EMMA就能够在用户正在工作的地方向其提供重要的建议和提示,包括:

  • 桥上的办公室
  • 船长和总工程师的办公室和客舱
  • 发动机控制室
  • 货物控制室
  • 办公室人员全天候通过互联网连接

EMMA还是一个交钥匙方案,ABB公司的能源培训师会为客户提供指导,专家培训确保客户通过使用EMMA的全部潜力获得最大的利益。

ABB公司的EMMA咨询套件
联系方式
Klaus Treichel Kallstadter Straße 1, 68309 Mannheim  www.abb.de

项目评论

2016-09-24 23:02 注册用户

欧美消费者已经进阶到购买产品看环保标签,或者产地标签的境界。希望打入欧美市场的产品都要考虑碳足迹的问题。

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