随着城市化进程的加速，城市污水厂在处理城市污水方面的作用日益凸显。然而，城市污水厂的电气能耗过大，给城市污水处理带来了较大的经济压力。因此，降低城市污水厂电气能耗具有重要意义。本文旨在探讨降低城市污水厂电气能耗的对策，以期为城市污水厂的优化运营提供参考。
二、文献综述
已有研究表明，城市污水厂的电气能耗主要来自鼓风机、水泵、电机等设备。诸多学者针对不同设备进行了能耗研究，提出了相应的节能措施。例如，王晓等人的研究发现，优化鼓风机运行参数可以降低能耗；李明等人的研究表明，选用高效水泵及其配套电机能够降低能耗；赵强等人的研究表明，采用变频调速技术可以降低电机能耗。
三、问题陈述
尽管已有研究提出了针对不同设备的节能措施，但在城市污水厂的电气能耗方面仍存在以下问题：
城市污水厂电气能耗较高，造成较大的经济压力；
针对城市污水厂电气能耗的整体优化策略不足；
缺乏系统性的电气能耗监测和管理体系。
本文的研究目标在于解决上述问题，提出降低城市污水厂电气能耗的有效对策。
四、研究方法
本文采用了文献分析法、实地调查法和案例分析法进行研究。首先，对已有文献进行梳理和评价，了解城市污水厂电气能耗的现状及研究方向；其次，通过实地调查，收集不同类型的城市污水厂的电气能耗数据，分析其存在的问题；最后，结合实际案例，提出降低城市污水厂电气能耗的对策和建议。
五、结果与讨论
通过对文献的梳理和评价，发现城市污水厂的电气能耗主要来自鼓风机、水泵、电机等设备。其中，鼓风机和水泵的能耗较高，电机能耗次之。因此，针对这些设备提出以下降低能耗的对策：
鼓风机：合理调节鼓风机的运行参数，使其在最佳状态下运行，可有效降低能耗。例如，通过监测污水处理过程中的溶解氧含量，调整鼓风机运行频率，实现节能减排。
水泵：选用高效水泵和配套电机，提高水泵的运行效率。同时，根据实际需求，合理调节水泵的运行参数，如流量、扬程等，以降低能耗。
电机：采用变频调速技术，根据实际需求调整电机运行速度，降低电机能耗。此外，加强对电机的维护和保养，提高电机的运行效率，也能达到节能减排的目的。
整体优化：建立城市污水厂电气能耗监测和管理体系，通过对各设备的能耗数据进行实时监测和分析，实现对整个污水处理过程的优化管理。同时，结合污水处理量的预测数据，合理安排设备的运行时间和运行参数，达到整体节能减排的目标。
六、AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台
6.1平台概述
安科瑞电气具备从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态体系，AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过在污水厂源、网、荷、储、充的各个关键节点安装保护、监测、分析、治理装置，用于监测污水厂能耗总量和能耗强度，监测主要用能设备能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理的能效管理提供科学、精细的解决方案。
6.2平台组成
AcrelEMS智慧水务综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控及能效管理系统组成，涵盖了水务中压变配电系统、电气安全、应急电源、能源管理、照明控制、设备运维等，贯穿水务能源流的始终，帮助运维管理人员通过一套平台、一个APP实时了解水务配电系统运行状况，并且根据权限可以适用于水务后勤部门管理需要。
6.3平台拓扑图
6.4平台子系统
6.4.1变电站综合自动化系统及电力监控
对水务配电系统中35kV、10kV电压等级配置继电保护和弧光保护，实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能，对异常情况及时预警。
监测变压器、水泵、鼓风机的电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、温度、三相平衡、异常报警等数据。
6.4.2电能质量监测与治理
水务中大量的大功率电机、水泵变频启动导致配电系统中存在大量谐波，通过监测其配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析其电能质量，并配置对应的电能质量治理措施提高供电电能质量。
6.4.3电动机管理
马达监控实现水务中电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，电动机保护器能对过载、短路、缺相、漏电等异常情况进行保护、监测和报警。准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息，对电机进行健康诊断和预防性维护。同时支持与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。
6.4.4能耗管理
为水务搭建计量体系，显示水务的能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助水务分析能源消耗去向，找出能源消耗异常区域。
将所有有关能源的参数集中在一个看板中，从多个维度对比分析，实现各个工艺环节的能耗对比，帮助领导掌控整个工厂的能源消耗，能源成本，标煤排放等的情况。
能耗数据统计采集水务中污水厂、自来水厂、水泵站等的用电、用水、燃气、冷热量消耗量，同环比对比分析，能耗总量和能耗强度计算，标煤计算和CO2排放统计趋势。
能效分析按三级计量架构，分别进行能效分析，契合能源管理体系要求，可对各车间/职能部门的能效水平进行分析，同比、环比、对标等。通过污水处理产量以及系统采集的能耗数据，在污水单耗中生成污水单耗趋势图，并进行同比和环比分析，同时将污水的单耗与行业/国家/国际先进指标对标，以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。
6.4.5智能照明控制
系统为污水厂、自来水厂、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式，模块可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能，尽量利用自然光照，实现室内、厂区照明的智能控制达到安全、节能的目的。
6.4.6电气安全
（1）电气火灾监测
监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，实现对污水厂、自来水厂、水泵站的电气安全预警。
（2）消防应急照明和疏散指示
根据预先设置的应急预案快速启动疏散方案引导人员疏散。系统接入消防应急照明指示系统数据，通过平面图显示疏散指示灯具工作状态和异常情况。
（3）消防设备电源监测
监测消防设备的工作电源是否正常，保障在发生火灾时消防设备可以正常投入使用。
（4）防火门监控系统
防火门监控系统集中控制其各终端设备即防火门监控模块、电动闭门器、电磁释放器的工作状态，实时监测疏散通道防火门的开启、关闭及故障状态，显示终端设备开路、短路等故障信号。系统采用消防二总线将具有通信功能的监控模块相互连接起来，当终端设备发生短路、断路等故障时，防火门监控器能发出报警信号，能指示报警部位并保存报警信息，保障了电气安全的可靠性。
6.4.7 环境监测
污水厂、自来水厂、水泵站等场所温湿度、烟雾、积水浸水、视频、UPS电池间可燃气体浓度展示和预警，保障污水厂、自来水厂、水泵站等安全运行。当可燃气体或有害气体浓度超标可自动启动排风风机或新风系统，排除隐患，保持良好的水处理环境。
6.4.8分布式光伏监测
实时监测低压并网柜每路的电流、电压、功率等电气参数及断路器开关状态，逆变器运行监视，对逆变器直流侧每一光伏组串的输入直流电压、直流电流、直流功率，逆变器交流电压、交流电流、频率、功率因数、当前发电功率、累计发电量进行监测，以曲线方式绘制上述监测的各个参量的历史数据。
平台结合厂区实际分布情况，通过3D或2.5D平面图显示分布式光伏组件在屋顶、车棚的分布情况，显示汇流箱、并网点位置，各个屋顶的装机容量。
6.4.9工艺仿真监控
平台通过2D、3D方式实时监视粗格栅、污水提升、细格栅、曝气沉砂、改良生化处理、二沉、加氯接触消毒、污泥浓缩压滤、生物除臭等工艺设备运行状态。在格栅清渣机、污水提升泵、回流泵、曝气风机、加药泵、浓缩压滤机、吸沙泵、吸泥泵等低压电动机控制柜或低压馈电柜安装电动机保护，进行短路、过流、过载、起动超时、断相、不平衡、低功率、接地/漏电、te保护、堵转、逆序、温度等保护以及外部故障连锁停机，与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。
七、结论
本文通过对城市污水厂电气能耗的研究，提出了针对不同设备的降低能耗的对策。同时，从整体优化的角度出发，提出了建立城市污水厂电气能耗监测和管理体系的建议。这为城市污水厂的优化运营提供了参考，对于降低城市污水处理成本、促进节能减排具有重要意义。
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