工厂能源管理应使用专属系统

半导体产业生产晶圆过程为24小时连续运转，能源管理尤其重要，才不会因为瞬间或长时间的电压骤降，造成厂务设备或制程机台自动跳机，进而蒙受损失。DIGITIMES摄

台湾高科技产业近年来的蓬勃发展，虽然产值、创造就业机会、研发支出等，都已是制造业领域的翘楚，更是台湾经济成长的主要驱动力，但在此同时，高科技产业耗用的能源，也是全台制造业之冠，对能源资源短缺的台湾而言，即使先把价格节节上扬的能源价格放到一边，光是供电吃紧的问题，可能就会让高科技产业的神经绷紧，高科技产业的能源使用管理，自然值得大家认识与关注。

高科技产业绝大部分都是24小时连续生产，主要能源使用设备包括制程设备、空调设备及空压设备等厂务设备，相较于石化、机械等工业，高科技产业属于能源密集度较低的产业，每单位产能所耗能源较低，相对地能源使用成本占整体生产成比的比例并不高，也造成许多高科技产业对于能源管理监控等应用兴趣缺缺。

但由于欧美等台湾出口主要市场，近年来都在考虑针对其他国家商品，进行二氧化碳排放量的管制，高科技产业若不力行节能减碳，不仅要面对节节上扬的电费外，还可能遭到贸易制裁。

厂务监控应加入能源管理

一般而言，高科技产业的厂务系统，包括洁净室及空调、电力、厂用空气及真空、纯水及饮水、废水及废气、特殊气体、化学品供应等7大系统。由于高科技产业多半采用连续生产流程，即使是离峰用电量也相当高，也使得厂商难以透过移转尖峰用电量的方式来管制能源费用。

此外，由于许多生产设备都已做到完全自动化，生产过程更是采24小时连续运转，一旦在生产流程中，出现瞬间或长时间的电压骤降，就可能会造成厂务设备或制程机台自动跳机，而在复电后，制程机台的环境参数往往都需要重新设定，从设定到整个制程稳定运转，可能费时数十分钟到数十小时不等，可能因此蒙受的损失不容小觑。

因此，厂务监控系统(Facility Monitoring & Control System；FMCS)势必得加入能源管理系统(Energy Management System；EMS)，包括厂务管理系统需为全自动化管理、以数码电表来区隔及记录全厂的用电量，有计划性地降低契约用电量等，更重要的是，厂务人员也必须要具备能源管理的观念与能力。

如目前的高科技产业虽然已普遍装设数码电表，显示业者已有用电管制的观念，取得用电数据也比过去来得方便，但这些用电数据对许多业者而言，只是用来方便计算各系统的用电成本，却没有想到如何进一步的执行节能规划。换句话说，许多业者虽然早已拥有累计用电的数据库，却没有转为能源消费控管及使用效率分析的依据。

此外，基于能源成本上扬，以及未来可能会遭致碳交易管制的风险，许多厂务管理人员已经被企业高层要求，必须持续降低运转成本及执行节能措施。但许多厂务管理人员其实并不了解自己工厂的契约容量，自然很难建立用电的总量控管观念，如果不能做好全盘考量，能源管理的效应就难以呈现。

除了设备保养及耗品更换，节能可能是最直接、最节省也最快能降低厂务运转成本的方式。除了透过控制电力及照明等方式，节省电费及免于违反契约用电量外，透过改善功率因数，降低无效电流，还可能带来许多有利于降低成本的优点。

如改善功率因数，不但可以因此减少线路总电流，进而降低变压器、开关等机器设备和线路容量的温度，进而增加使用寿命外，电力公司为鼓励用户提高功率因数，其实在电价表中都会订有功率因数折扣，让电费更进一步的降低。

此外，一般工厂动力配电线的电力损失约2.5？7.5%，一旦功率提高，即可减少电力损失，相对也可增加供电能力，更可减少负载总电量，降低电压骤降的可能性。

应善用变频全自动控制

至于照明等小电力的管理，过去多半都是设法影响使用人养成良好的用电习惯，如随手关灯、关闭电脑等，但现在除了可以运用两线式照明控制系统，以自动化方式进行照明用电管理外，企业更应善用能源管理系统所蒐集的数据进行分析，如根据时程或出勤人数，长期追踪照明用电量，找出最适当的照明用电控制方式。

至于会用到风车、泵浦或风扇过滤单元的设备(如空调设备)，可以考虑使用变频马达，将固定的电源电压和频率转变为可变量，实现对三相交流马达无段调速的目的，不但可以达到节能的功效，而且因为马达可低速运转减少摩擦，可以降低不必要的噪音，进而改善工作环境。

使用变频马达除了可以达到节能效果外，因为变频器具有缓启动(soft start)功能，会降低瞬间启动转矩，可避免对机器零件产生冲击和震动，而且维护简单，系统控制也较传统方式稳定，有助于延长设备寿命。

此外，其他的节能方式，还包括视负载需要，以不同的冰水主机来提供不同温度之一次冰水，而不是固定为5℃或7℃。设备的保养维护以及管线的定期测漏，更是彻底落实，维持设备的高效率，才能降低无效功率，就不会消耗无谓的电能。

空调设备管理方面，则是要透过能源管理监控，掌握设定温度是否需要提高、那些空调区域在特定时段可以关闭的信息，这也是能源管理系统非常重要的应用。

建立能源查核机制落实管理

值得注意的是，建筑能源管理系统(Building Energy Management System；BEMS)，看似与具备能源管理功能的FMCS相当类似，但前者多半适用于商办大楼，后者才是应用于制造工厂，因此对于软硬件及仪控设备的要求，其实有相当程度的差异，因此整体系统的建置费用也不能一概而论，如就整体系统的反应速度来看，FMCS的要求一定会比BEMS来得高，容许发生错误的比率，FMC也一定会比BEMS来得低，因此直接用BEMS来作为FMCS的能源管理功能，可能会不适用的问题。

此外，工厂管理也应该建立一套能源查核机制，如建立能源查核专责组织，由厂务管理单位，结合行政管理单位及制程管理单位，定期开会检讨，订出节能对策的PDCA法则，从Plan(计划)、Do(实施)、Check(检验)到Action(修正后移动)的过程，反覆讨论及改善能源管理的做法。

而要有效执行能源管理政策，除了需要建立仪表监视及测试系统，以取得各系统或生产设备的耗能数据，做为订定耗能效率标准的参考，同时还要定期检查各使用能源设备的效率，更重要的是，一定要进一步分析生产流程及生产部门的使用效率，从点到面，才能完全掌握投入的能源种类、数量及损耗状况，分析比较所选定的节能策略，也才更能顾及生产需要的各个层面。

节能计划是一项没有期限的工作，企业要有长期抗战的心理准备，任何可能改善的节能措施，都应该予以正视并全力进行。每一年的节能目标都应该要随时检讨，除了执行单位的努力外，经营者一定要给予最大的支持，工厂能源管理的目标才能够具体落实。