【編者按】大量的能源資源被用來生產(chǎn)世界所需的貨物和服務(wù)。如果將能源生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換看成是制造業(yè)和運(yùn)輸業(yè)的附加物楷怒，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將對全球過半數(shù)的能源消費(fèi)產(chǎn)生有益影響垛吗。

能耗視角

圖6 2011年全球能源流動(dòng)

智能技術(shù)和健全網(wǎng)絡(luò)相融合的一個(gè)主要益處是節(jié)能降耗和降低成本。能源體系的局限性越來越明顯叠艳。目前奶陈，全球普遍面臨著資源短缺、環(huán)境污染附较、基礎(chǔ)設(shè)施落后的問題吃粒。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的興起可能是對資源限制和稀缺的一個(gè)直接回應(yīng)。因此拒课，考察工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的另一視角可以從了解全球工業(yè)體系的能源足跡著手徐勃。大量的能源資源被用來生產(chǎn)世界所需的貨物和服務(wù)。如果將能源生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換看成是制造業(yè)和運(yùn)輸業(yè)的附加物捕发，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將對全球過半數(shù)的能源消費(fèi)產(chǎn)生有益影響尤吟。

能源行業(yè)涉及最終能源消耗的一系列活動(dòng)，它包括：

發(fā)掘燃料(如石油刷寨、天然氣翁骗、煤炭、鈾)或利用水铭懂、風(fēng)和太陽能

將初始燃料提煉引笛、加工為最終可配送的產(chǎn)品(如石油、液態(tài)天然氣等)

將燃料轉(zhuǎn)化為電力

2011年肉诚，全世界生產(chǎn)的能源超過130億噸油當(dāng)量决毕，為方便比較以石油為標(biāo)準(zhǔn)(十億噸油當(dāng)量忌挺，Btoe)。美國所有的小汽車和輕型汽車(約2.4億輛)消耗不到一半的Btoe留满。全球一次能源生產(chǎn)的13Btoe中嫂藏，4.9Btoe以40%的轉(zhuǎn)化率被轉(zhuǎn)化為電，而其他8.1Btoe則經(jīng)過提煉喻谭、提純峻胞、洗煤、轉(zhuǎn)化等流程運(yùn)輸和配送到能源消費(fèi)者手中关带。值得注意的是侥涵，能源生產(chǎn)伴隨著巨大的成本。為了維持和提高能源供給宋雏，全球能源工業(yè)(包括煤芜飘、天然氣、石油磨总、電力等)每年需注資19萬億美元(幾乎是全球GDP的3%)嗦明。大量高成本的能源消耗為持續(xù)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了廣泛的空間。

轉(zhuǎn)向能源的消費(fèi)端舍败，世界上的一次能源被轉(zhuǎn)化為9.5 Btoe的可用能源產(chǎn)品招狸，包括1.9 Btoe的電力和7.1 Btoe的其他可用燃料。36%的工業(yè)最終用戶的能耗形式為電力邻薯、柴油裙戏、煉焦煤、天然氣和化學(xué)原料厕诡。這與經(jīng)濟(jì)視角中描述的制造業(yè)基本一致累榜。在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，消耗能源最多的是鋼鐵和金屬工業(yè)及石油化工業(yè)倘封。這些重工業(yè)約占工業(yè)總能耗的50%癣辉。最近的研究表明，使用最佳實(shí)踐技術(shù)將使重工業(yè)的能耗降低15%-20%帚萧。通過聯(lián)合工藝传起、循環(huán)優(yōu)化、有效使用和維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)設(shè)備赔膳，持續(xù)發(fā)展的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推動(dòng)工業(yè)逐步降低能耗掺挺。

運(yùn)輸業(yè)是另一個(gè)能源消費(fèi)大戶，占全球能源需求(主要是石油制品)的27%诸谨。運(yùn)輸業(yè)中近一半(48%)的燃料消費(fèi)源于重型機(jī)車狰丝，包括卡車、公交、飛機(jī)化团、船舶佛岛、鐵路機(jī)車等，另一半(52%)運(yùn)輸能源用于輕型車辐荷。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中最讓人期待的一項(xiàng)技術(shù)是通過信息技術(shù)和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備體系優(yōu)化運(yùn)輸業(yè)键袱。假設(shè)大部分大型機(jī)車和小部分輕型車能獲益，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將影響14%的全球運(yùn)輸燃料需求试读。

為完成全球能源消費(fèi)的實(shí)質(zhì)轉(zhuǎn)變杠纵，需要從多個(gè)角度著手，并將面臨多項(xiàng)挑戰(zhàn)钩骇。對每個(gè)系統(tǒng)和次系統(tǒng)應(yīng)從系統(tǒng)內(nèi)表現(xiàn)及其與更大能源網(wǎng)絡(luò)的相互影響進(jìn)行評估。

看上去铝量，過去二十年的流程管理和自動(dòng)化進(jìn)程基本成功倘屹。當(dāng)部分能源系統(tǒng)在優(yōu)化時(shí)，一些新的嘗試還在進(jìn)行著慢叨。許多與能源生產(chǎn)和轉(zhuǎn)化相關(guān)的機(jī)器纽匙、設(shè)備、機(jī)組拍谐、網(wǎng)絡(luò)的效率低下烛缔，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，該效率會(huì)隨之提高轩拨。

實(shí)物資產(chǎn)的視角

關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展機(jī)遇的第三種視角是研究與工業(yè)系統(tǒng)各個(gè)組成部分相關(guān)的具體實(shí)物資產(chǎn)践瓷。工業(yè)系統(tǒng)由大量的機(jī)器和關(guān)鍵系統(tǒng)組成。目前婚廷，世界上有數(shù)百萬臺(tái)機(jī)器叶刮，范圍從簡單的發(fā)動(dòng)機(jī)到醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域用到的極為先進(jìn)的CT。所有這些設(shè)備的部件及相關(guān)信息(溫度藏苫、壓強(qiáng)搓捅、振動(dòng)，以及其他關(guān)鍵指標(biāo))信炬，對于了解設(shè)備本身的性能铆性，以及設(shè)備與機(jī)器和系統(tǒng)的關(guān)系具有價(jià)值。

特別值得關(guān)注的一個(gè)領(lǐng)域涉及到關(guān)鍵的旋轉(zhuǎn)機(jī)械移蔼。雖然很難知道世界工業(yè)體系中機(jī)器跨溺、設(shè)備、機(jī)組和網(wǎng)絡(luò)的具體數(shù)量懊潜，但對特定的工業(yè)組成部分進(jìn)行分析奢惋，可以了解工業(yè)體系的規(guī)模。

下表2列出了在重要工業(yè)分類中旋轉(zhuǎn)機(jī)械重要組成部分示例清單。在這個(gè)清單中啸盲，當(dāng)今有超過300萬種的主要旋轉(zhuǎn)機(jī)械膳灶。該數(shù)目的得出基于對這些機(jī)械和工廠重要系統(tǒng)過程所作出的基本評估。

工業(yè)系統(tǒng)的高度定制化使得對比分析變的困難立由。然而轧钓，以旋轉(zhuǎn)設(shè)備的關(guān)鍵套件、用于目標(biāo)監(jiān)測和控制的關(guān)鍵元件為依據(jù)锐膜，可以做出一般性評估毕箍。結(jié)果是對工業(yè)體系部分“旋轉(zhuǎn)物體”的估計(jì)。所有受溫度道盏、壓力而柑、振動(dòng)、其他關(guān)鍵指標(biāo)影響的這些資產(chǎn)荷逞，已經(jīng)通過或可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)測媒咳、模擬和控制的方式，提升安全性,提高生產(chǎn)力,節(jié)省運(yùn)營成本种远。

表2旋轉(zhuǎn)的物體:旋轉(zhuǎn)機(jī)械示例清單

商用噴氣飛機(jī)

旋轉(zhuǎn)部件的數(shù)量和商用噴氣飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)組的潛能都較大涩澡。根據(jù)噴氣飛機(jī)信息服務(wù)，2011年坠敷，世界上正在使用的商用噴氣飛機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量約分別為2.15萬架和4.3萬臺(tái)汹涯。最常見的商用噴氣式飛機(jī)由雙噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)組提供動(dòng)力。每天每架商用噴氣式飛機(jī)起飛三架次数屁，全年所有的商用噴氣式飛機(jī)共計(jì)起飛2300萬架次片侧。每一個(gè)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)都含有很多移動(dòng)部件；然而伞注，其中有三個(gè)關(guān)鍵的旋轉(zhuǎn)設(shè)備：渦輪風(fēng)扇赐罪、壓縮機(jī)、渦輪機(jī)搜掸，需要對這三個(gè)設(shè)備分別進(jìn)行控制和監(jiān)測详础。在當(dāng)今的商業(yè)機(jī)群中，大約有12.9萬個(gè)旋轉(zhuǎn)設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)酝螃。除了商業(yè)噴氣式飛機(jī)外砾褂，這種設(shè)備還應(yīng)用于軍事和非商業(yè)性的通用飛機(jī)友酱，且數(shù)量是商用噴氣式飛機(jī)的10倍以上。噴氣式飛機(jī)的設(shè)備底線需求量巨大，而且每天都在增長异旧。GE航空集團(tuán)估計(jì)弱贼，要滿足不斷增長的航空旅行需求宣吱，未來15年全球還需新增3.2萬臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)蓉冈。在全球飛機(jī)的商業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)中长豁，這意味著還需要10萬個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械。

聯(lián)合循環(huán)電站

如同全球火電廠那樣忙灼，互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備同樣有著較大的發(fā)展機(jī)遇匠襟。目前，世界上大約有6.25萬家火電廠该园，總?cè)萘繛?0百萬瓦特或更大酸舍。電廠的全球總?cè)萘考s為5200千兆瓦(GW)。圖7列出了這些電廠的分布情況里初。聯(lián)合循環(huán)電站僅占全球火電站的2.5%啃勉，大約1768家。這些電廠的全球裝機(jī)容量為564千兆瓦双妨。

圖7按技術(shù)分類的全球發(fā)電廠機(jī)組

聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)串聯(lián)使用燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)淮阐，把同源的熱能——天然氣——轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，然后轉(zhuǎn)換為電能斥难。將燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)結(jié)合枝嘶，聯(lián)合循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)用到兩種熱力循環(huán)(燃?xì)鉁u輪的布雷頓循環(huán)和蒸汽輪機(jī)的蘭金循環(huán))，提高了效率蟹梗，降低了運(yùn)營成本。聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠通常使用多套燃?xì)鉁u輪——蒸汽渦輪機(jī)的組合疯煮。

目前最常見的聯(lián)合循環(huán)配置是2x1尚稍，它使用兩臺(tái)燃?xì)鉁u輪和一臺(tái)蒸汽渦輪機(jī)，包括6個(gè)主要旋轉(zhuǎn)部件：2臺(tái)燃?xì)鉁u輪機(jī)特掀，2臺(tái)燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)竭珊，1臺(tái)蒸汽渦輪機(jī)，1臺(tái)蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)葬聘。除了大的關(guān)鍵系統(tǒng)外震头，發(fā)電廠還有其余的99組旋轉(zhuǎn)部件——從水泵到空氣壓縮機(jī)。一個(gè)2x1聯(lián)合循環(huán)電廠需要使用105個(gè)旋轉(zhuǎn)部件赖相。

考慮到全球聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的影響殊青。如果儀表被應(yīng)用到1768個(gè)電廠的所有組件中，這將需要適用于儀表的1.06萬個(gè)重要系統(tǒng)部件和17.5萬個(gè)小的旋轉(zhuǎn)部件钳骚。未來15年酣婶，全球工業(yè)系統(tǒng)還需要新增總裝機(jī)容量為638千兆瓦，約2000個(gè)聯(lián)合循環(huán)電站貌嫡。這將需要額外配備1.2萬臺(tái)大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備比驻，以及至少配備 20萬個(gè)較小的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，以滿足電廠需求岛抄。如果其他類型的電廠也被考慮在內(nèi)别惦，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)范圍的進(jìn)一步擴(kuò)張則顯得尤為重要狈茉。

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