变频器双碳物联之旅第二站：物联网变频器赋能低碳社会

随着技术不断迭代更新，变频器也在不断实现创新突破。本篇我们来详细阐述变频器的物联网应用案例，这是一套运用在物联网平台上的变频器技术方案，适用于物联网工作场景。

应用场景

随着我国国民经济的不断提升，暖通空调系统已进入园区、办公楼等各个领域。常规的暖通空调系统按照最大冷热负荷进行选型设计，而在实际使用中，全年最热及最冷的天气只有短短数十天，因此系统的大多数时间是在低于机组额定负荷即部分负荷状态下运行，造成了电能极大的浪费。随着科技的发展，变频器的出现极大改善了这一问题，其价格便宜，技术成熟，目前在暖通空调领域中已得到广泛推广。 在暖通空调系统中应用变频器控制风机和水泵，是当今最有效的节能方法，而且具有重要的保护作用，包括过流保护、过压保护、过载保护等。

一、背景 为什么要实现碳中和？

地球上的生命之所以存在，主要取决于气候系统的微妙平衡。而自工业化以来，人类活动排放的各类温室气体特别是二氧化碳急剧增加，超过了大自然的消纳能力，从而导致地球温度升高，引发气候变化，对地球生态系统造成难以挽回的损害。保护地球家园，控制温室气体排放是关键。世界各国在应对气候挑 战的共同行动中，形成了《联合国应对气候变化框架公约》、《京都议定书》《巴黎协定》等一系列具有法律约束力的减排文件。2015年签署的《巴黎协定》确定了将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在 2 摄氏度以内，并努力将温度上升幅度限制在 1.5 摄氏度以内的目标。对于岛屿国家而言，这 1.5 摄氏度温升生死攸关。目前，全球已有130多个国家提出了“零碳”或“碳中和”的气候目标。

2020年，中国提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取 2060年前实现碳中和的承诺，这不仅体现了中国主动承担应对气候变化国际责任的担当和决心，也将有助于中国加速技术创新与产业升级，形成绿色可持续的新经济发展模式。碳中和并不是指零排放，而是指温室气体的排放量与大自然吸收量平衡，温升不再发生变化，保持地球生态系统的完整性。

二、 碳中和目标的战略规划

针对“3060”时间表，《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出了实现碳中和路径上的目标。2025 年，绿色低碳循环发展的经济体系初步形成，重点行业能源利用效率大幅提升。单位国内生产总值能耗比 2020 年下降 13.5%；单位国内生产总值二氧化碳排放比 2020 年下降 18%；非化石能源消费比重达到 20% 左右；森林覆盖率达到 24.1%，森林蓄积量达到180 亿立方米，为实现碳达峰、碳中和奠定坚实基础。

2030 年，经济社会发展全面绿色转型取得显著成效，重点耗能行业能源利用效率达到国际先进水平。单位国内生产总值能耗大幅下降；单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 65% 以上；非化石能源消费比重达到 25% 左右，风电、太阳能发电总装机容量达到 12亿千瓦以上；森林覆盖率达到 25% 左右，森林蓄积量达到 190 亿立方米，二氧化碳排放量达到峰值并实现稳中有降。

2060 年，绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源。

三 、碳中和的实现路径

网易疾风平台针对楼宇建筑暖通行业，开发物联网+ABB ACH580暖通专用变频器产品解决方案，赋能双碳社会。 建筑业的直接碳排放占中国年度碳排放总量的 7%，但建筑行业运行阶段的能耗却很高，2018年已达到 10 亿吨标准煤，约占全国总能耗的 21%。

如何降低建筑能耗、提高能源使用效率、达到绿色建筑标准，是实现建筑业低碳目标的关键一环。在建筑设计阶段，可采用绿色设计理念，根据地理条件合理设置太阳能采暖，制热水及发电装置、风力发电装置、水地源热泵，充分利用环境提供的天然可再生能源。

同时，可采用节能的建筑围护结构及设备，使用适应当地气候条件的平面形式及总体布局。在施工阶段，通过快速施工工艺、清洁施工工艺、循环使用施工工艺、保温施工工艺等手段可以提高能源使用效率，节约能源，增加材料利用率。

在运行阶段，供暖和供冷是建筑物的主要能耗构成。绿色建筑内的暖通空调系统及热水系统可通过采用可再生能源、高性能系数的冷热源机组、物联网变频器等多项节能技术，提高其系统能效比。绿色建筑的照明和用电设备可以采用高效率的设备和先进的控制策略，从而提高能源利用率。

基于网易疾风物联网平台，ABB 变频器集成物联网应用，可以对暖通空调设备实施远程诊断，及时发现故障，从而确保设备的稳定、高效运行，降低运维成本。

四、打造碳中和园区的物联网生命体

基于网易疾风平台物联网技术结合ABB建筑暖通专用ACH580变频器让园区成为有温度的物联网生命体，是实现低碳发展的有效捷径。未来网易疾风的物联网平台集合智慧能源管理系统将全面地掌握园区内的能源生产、使用和碳排放情况，实现在生产、传输、存储和消纳等环节的全程可视和智能分析，自动为园区内企业管理碳资产配额，完成碳汇交易。

五、建筑暖通行业面临挑战

1、关键资源：建筑采暖制冷能耗占全社会能耗的近60% 。到2030年，随着城市化继续攀升，预计能耗占比将增加到65％，才能满足对采暖制冷的需求。能源是有限资源，因此优化使用至关重要。 建筑采暖制冷是一种刚性长期运营成本，对经营成本占比份额高。利用新技术对于保持竞争力并将运营成本保持在最低水平至关重要。

2、效率和可持续性：网易疾风平台物联网技术结合ABB变频器这一解决方案是实现低碳发展的有效捷径，为使其获得大面积推广和使用，需满足以下条件：1) 技术团队需拥有深厚的暖通领域经验；2) 在方案落地的同时，配置一个开放、可互操作、物联网使能型的系统，该系统支持边缘控制和用能分析；3）另外，在方案的实际运营过程中，注重能源管理，以实现可持续发展。

3、暖通制冷行业的设备情况：

1、冷却水泵变频控制

中央空调冷水机组进行热交换，冷却水泵将热交换后升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降了温的冷却水，送回到冷水机组。从冷水机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各房间内进行热交换，带走房间内热量，使房间内的温度下降。冷却水泵的功率是根据空调冷冻机组的压缩机满负荷工作设计的，若环境温度及各种外界因素使得冷冻机组不需要开启全部压缩机组，此时空调的冷凝系统所需要的冷却量也相应地减小，这时就可以通过变频调速器来调节冷却水泵的转速，降低冷却水的循环速度及流量，使冷却水的冷负荷被冷凝系统充分利用，从而达到节能目的。从变频器应用的实际情况来看，其冷却水泵在低流量运行时，可以大幅度节省电力。

2、冷却塔风机变频控制

冷却塔风机用于降低冷却塔的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。风机功率若较小，节电不如水泵明显。但风机采取变频控制能极大地有助于冷却水恒温，这对于机组制冷恒温极为关键；且能使机组溶液循环稳定，获得最大限度的节省燃料。冷却塔风扇低转速运行还能大幅度减少漂水，节省水源、延缓水质劣化、减少水雾对周围的影响。大功率风机的节电效果仍很明显。

3、采用变频器的其他作用

由于变频器的启动、停止过程是渐强、渐弱式，能消除电机启动对电网的冲击，并可避免电机因过载而引起的故障。由于电机经常处于低负荷运行，能大幅度延长电机、水泵及风机的寿命，同时因没有启动、停止的冲击，加上流量的减少，管路承压及所受冲击力减小，故对管道、阀门、末端设备也起到了保护作用。另外，设备噪音、震动均减小，保护了环境。

随着物联网技术的不断发展，越来越多的设备和传感器可以实现互联互通，变频器常被用于远程监控或智能控制的场景中。在网易双碳智控系统中，物联网技术将变频器与网关等其他设备和系统集成起来，实现更加智能化的控制和管理，帮助园区实现更精细化、智能化和高效化的管理。

六、解决方案及案例

ACH580暖通空调专用变频器，针对风机、泵类负载做了内部软件特别的优化，其中内置的PFC宏（风机泵控制宏）和SPFC宏（循环软起宏）相当于在变频器内部安装了小型的PLC，可实现一台变频器对多达7台电机的控制，降低了初期成本，减少了外部接线，运行可靠，故障率低。

同时，集中控制的实现，使操作更简单，控制更容易。重要的一点是，根据运行数据进行计算，综合年节电率可达30%左右，节电潜力非常巨大。

ACH580变频器支持通讯协议： 标配协议（EIA-485）：BACnet MS/TP、Modbus RTU 可选插件：BACnet/IP、Modbus TCP、 PROFIBUS-DP、PROFINET、CANopen、DeviceNet、 EtherNet/IP、EtherCAT、EtherNet POWERLINK 外部可选件：双端口EtherNet适配器，用于远程监控。

七、工作状况

目前，ABB变频器物联网技术解决方案，在网易双碳智控系统中已上线应用：

1.确保两者的通信协议相同的情况下，将变频器和网关进行连接。

2.进行相关的配置，设置网关地址等参数，实现网关的正常工作。

3.设置变频器相关参数，如变频器的型号、地址、通讯协议等，以满足变频器正常连接和通信需求。

4.建立数据通道，将变频器的数据传输到网关，并将网关的数据传输到双碳智控系统中。

5.通过系统实时查看变频器的工作状态、工作参数、运行效率等等，并随时进行远程控制和调节。

结语

万物互联时代，在物联网、大数据、人工智能等技术加持下，远程智控、便捷管理、节能提效成为变频器应用创新的重要方向。这套变频器物联网技术解决方案，实现变频器及驱动设备的远程控制、在线实时监测设备运行状态、实时数据采集分析、故障告警并及时维护，最大限度降低人员成本、提高工作效率、延长设备使用寿命。 作为网易天工节能减碳开源社区的生态合作伙伴，ABB上线的这套变频器物联网技术解决方案是以物联网技术践行双碳的落地应用。ABB将持续探索物联网等科技技术，在实际工作场景中不断运用新技术，改善新功能，通过网易天工节能减碳开源社区为生态伙伴提供节能增效、自动智控的技术方案，助力企业降本增效、实现双碳。 在本系列文章的后续篇目中，我们将详细阐述变频器的更多新技术新应用，敬请期待。