安科瑞AcrelEMS-SEMI 電子工廠能效管理

安科瑞AcrelEMS-SEMI 電子工廠能效管理

安科瑞AcrelEMS-SEMI 電子廠房能效管理系統解決方案

背景

政策支持

在國家鼓勵半導體材料國產化的政策導向下，本土半導體材料廠商不斷提升半導體產品技術水平和研發能力，逐漸打破了國外半導體廠商的壟斷格局，推進中國半導體材料國產化進程，促進中國半導體材料行業的發展。

需求巨大

半導體是許多工業整機設備的核心，普遍應用于計算機、通信、消費電子、汽車、工業/醫療、等核心領域。為鼓勵半導體材料產業發展，突破產業瓶頸，我國等多項政策支持半導體行業發展，為半導體材料產業的發展提供良好的發展環境。為應對國外技術出口管制風險，多家中國半導體企業也增加了材料國產化率要求，加快了國產半導體材料研發進度。

門檻高

半導體核心材料技術壁壘，國內大部分產品自給率較低，市場被美國、日本、歐洲、韓國和中國臺灣地區的海外廠商所壟斷。目前，國內半導體材料企業僅在部分領域實現自產自銷，并在在靶材、電子特氣、CMP拋光材料等細分產品已經取得較大突破，各主要細分領域國產替代空間廣闊，預計將促進我國半導體材料行業發展。

企業需求

供電可靠，供電質量可靠，用能安全和環境安全，提高能源效率，降低能耗成本，專業全面的能源管理需求，配電系統復雜，運維效率提升。

解決方案

AcrelEMS-SEMI電子工廠能效管理系統集變電站綜合自動化、電力監控、電能質量分析及治理、電氣安全、能耗分析、照明控制、設備運維于一體，為建立可靠、安全的工廠能源管理體系提供數據支持。

配電結構

芯片制造工廠電源可分為三類即：公共電網電源、柴油發電機備用電源和 UPS 電源。國內企業通常會分別簡稱為：市電、E 電和 U 電。 工藝生產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級關鍵負荷、2 級關鍵負荷及3級關鍵負荷，重要性是逐步升高的。

以下為一個半導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，設立一座110/10kV變電站，配置2000kW/10kV柴油發電機作為后備電源，在0.4kV側配置500kVA UPS用于3級關鍵負荷和部分2級關鍵負荷工藝設備供電。

工廠用電分析

每個芯片制造工廠工藝生產用電量與公用工程用電量比例不盡相同，通常工藝生產比公用工程用電量略低，但大致可以認為比例為 1：1的關系，即各占全廠總負荷的 50% 。植入、光刻、蝕刻生產過程中的機臺設備、泵、高溫爐及其它一些機械設備是工藝生產過程中的主要用電設備，而公用工程直接參與工藝生產的超純水、工藝生產的冷卻水、氮氣及間接參與生產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能效管理系統組成

AcrelEMS-SEMI提升重點

提升供電可靠：中低壓實時監測，電能質量監測和提升，變壓器、發電機、UPS狀態監測，接點溫度監測，實時預警

節能降耗：計量體系完善,能耗數據統計,能源流向分析,工藝生產能耗數據監測,廠務系統能耗數據監測,照明控制,負荷調節

用能安全：電氣火災監測,消防設備電源監測,防火門監控,消防應急照明和疏散指示監測,環境監測

運維輔助：設備臺賬,設備保養提醒,工單派發,運維流程閉環,專家報告

AcrelEMS-SEMI能效管理系統結構

平臺特點

01 方便：

基于HTML5頁面開發，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及國產操作系統），標題欄定義、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，數據加密(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：斷點續傳，數據壓縮，失電報警

05 ：看板管理，秒級刷新

06 全面：協議全面，設備全生命周期，菜單權限、功能權限、數據權限，全面的權限管理，多語言，多主題，聯動控制，視頻聯動，電氣綜合管理、集中監控、生產過程、能源監測、能效分析、節能分析、統一運維

變電站綜合自動化

實時監控

實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等；

關鍵供配電設備監測

監測變壓器、柴油發電機、UPS的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。

故障錄波

系統具備故障錄波、事件順序記錄，用于分析故障波形，協助分析故障原因并改進。

電能質量監測

監測各進線回路電能質量，包括電壓暫降、諧波畸變、閃變等數據波形記錄，進而判斷配電系統擾動方向。

電氣安全

電能質量治理

配置有源濾波裝置和無功補償裝置對0.4kV側電能質量進行補償和治理，并監測有源濾波裝置和無功補償裝置運行情況，確保電能質量符合生產要求。

電氣火災監測

監測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度，實現對企業電氣安全預警。

消防設備電源監測及疏散指示

監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用

接點測溫

系統監測斷路器、母排、線纜接頭、密集型母線槽接點溫度并實時預警。

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分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區域。

工藝能耗

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

能耗數據統計

采集工廠工藝用電、廠務用電、純水、氮氣、壓縮空氣等消耗量，同環比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統計趨勢。

智能照明控制

單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式。

運維管理

設備檔案管理

配置重要設備包括變壓器、電氣柜、高壓電纜、空調主機、水泵、醫療設備等設備信息，配置二維碼.

運維流程管理

任務管理、巡檢記錄、缺陷記錄、消警記錄、搶修記錄、通知工單。

設備維護

在用戶維護設備的質保期與安裝時間后對設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設備，并提示維修或更換建議。

專家報告

系統定期為用戶生成能耗分析報告，提供專家建議。

分布式光伏監測

光伏電站收益分析

顯示平臺所接入的光伏電站所產生的的日/月/年/累計收益和對應減少的碳排放。

光伏電站運行實時監測

實時顯示光伏電站一次接線圖，光伏組串直流/交流側實時數據

逆變器運行狀態監測

顯示單個逆變器詳細數據，包括逆變器信息、實時發電功率、日/月/年發電量、收益、發電功率及發電量趨勢曲線、直流側和交流側數據等。

其它功能

重點用能單位能耗數據

采集企業電、水、氣、汽、煤等能源消耗數據，對各種能源消耗指標進行標準煤、碳排放指標等折標運算，清晰展示用能單位的能源消耗數據，支持手工填報，按照當地部門要求上傳數據。

充電樁管理

電動汽車和電瓶車充電樁管理，包括收費管理、資產管理。

職工公寓管理

對廠區內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。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據

典型硬件

ANet系列邊緣計算網關

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

穩定可靠：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：4萬個數據點位處理能力；多平臺數據上傳；

接口豐富：16個串口；以太網、Lora、Wifi、DI/DO/AI、4G；

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

協議豐富：設備側：ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、IEC103/104、OPC UA、BACNET等；平臺側：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、安科瑞運維云、預付費云協議、華云104協議、SNMP、MQTT協議、OPC UA、IEC 61850、Q/GDW 376.1等；

邊緣計算：虛擬數據求和、數據二次計算（加減乘除）、邏輯控制（梯形圖繪制）斷點續傳、數據凍結、失電報警；多級報警設置、協議解析、規約轉換；

遠程管理：遠程配置、遠程監視、遠程升級；

應用豐富：綜合能源管理、電力需求側、泛在電力物聯網、新能源、自動化、物聯網

AM系列綜合保護裝置

AM系列微機綜合保護裝置具有的數據處理、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，降低高價值設備損壞的風險。

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。提供串口和以太網通訊接口，可將信息上傳至綜合能源管理平臺，方便的根據現場變化調整保護設定值，使平臺可遠程監視和控制配電回路運行狀態，大大提高了企業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，而根據測試結果數據，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（弧光判據+電流突變量判據）啟動；單判據動作時間≤7ms、雙判據時間≤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成。

開關柜綜合測控裝置

ASD500開關柜綜合測控裝置用于3~35kV戶內開關柜，適用于中置柜、手車柜、固定柜、環網柜等多種開關柜。具有一次回路模擬圖及開關狀態指示，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、預分預合閃光指示、電氣節點無線測溫，人體感應自動照明，語音提示，電參數測量及RS485通訊接口等眾多功能，集操作、顯示于一體。

電能質量監測

APView500電能質量在線監測裝置遵循新的電能質量國家標準，實時監測電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諧波等電能質量，記錄各類電能質量事件，記錄事件發生前后的波形，輔助用戶分析電能質量發生的原因，為后續的電能質量治理方案提供數據基礎；

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備，提高這些設備的能效水平將降低總的電能消耗，助力雙碳目標早日實現。

需要多種類型的電能計量儀表，支持嵌入式、導軌式安裝，RS485、Lora、4G等數據上傳模式，可實現免布線、免停電施工。

電能計量表計安裝在主要配電節點、重點用能設備等處，綜合能源管理平臺實時采集用電數據，對用電數據進行逐時、逐日、逐月分析，并結合國家、行業標準，統計企業整體碳排放，為碳中和提供基礎數據服務。企業用能總量數據和強度數據可上傳至監管平臺，滿足碳排放監管要求。

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模塊化設計，具有抗干擾能力強工作穩定可靠、數字化、智能化、網絡化等,支持基波和全波電力參數測量（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、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，實現電動機自動或遠程控制。可選配抗晃電功能，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，盡快恢復生產。

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柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，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熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。

變電所環境監測：

煙感、水浸、紅外雙鑒、門禁等監測

風機、水泵、空調等控制

電能質量治理

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對負荷側設備進行諧波治理，避免負荷側諧波與并網諧波之間產生疊加或某頻段的震蕩；

4、解決傳統無功補償柜在新能源應用中的不足；

ASCP電氣防火限流式保護器

當低壓配電回路發生短路故障時，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滅弧保護，從而能顯著減少電氣火災事故，有效克服傳統斷路器、空氣開關和監控設備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產生的電弧火花大，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致中性線緣層老化起火引發火災，存在較大的安全隱患，我司采用*的電力電子技術、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安全隱患。

AAFD電弧探測器

當低壓配電回路發生緣老化和隱性破損而產生微弱電弧電流時，設備會發出報警，可以接入平臺，通過系統或短信發出報警信號，適用單相0-40A的照明插座回路。

ARCM電氣火災監控

針對低壓用電環節各回路中的剩余電流、溫度和故障電弧等進行實施監測；

側重點為低壓用電環節的安全性，當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發生；

AFPM消防設備電源監控

針對消防設備的電源進行實時的監控，通過檢測電壓、電流、開關狀態等有關參數，判斷消防設備的電源是否處于正常工作狀態的監控系統；一旦火災發生時，確保消防設備的正常運行。

AFRD防火門監控

防火門監控系統主要是通過防火門監控模塊及其附件來檢測現場常開，常閉防火門的狀態；

當火災發生時，控制現場的常開防火門關閉，并通過門磁開關來反饋現場的防火門的關閉狀態，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損失。

應急照明和疏散指示

當火災發生的時候，消防應急照明和疏散指示系統根據火災報警聯動信號及已經配置好的疏散預案選擇一條逃生路，通過改變標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

智能照明控制系統可實現照明燈具的遠程集中控制、就近控制功能，并且可以和其他設備進行聯動控制，具有如下功能特點：節約能源，智能化控制，減少維護費用，營造舒適的工作環境，延長燈具壽命