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大型企業(yè)能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

日期：2025-05-10 13:17
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摘要： 張娟 安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801 摘要: 通過(guò)對(duì)大型化工企業(yè)能耗情況和現(xiàn)有能源管理模式的分析，系統(tǒng)地介紹了能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包括能源數(shù)據(jù)集成、能源系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、能源管理軟件開(kāi)發(fā)和能源優(yōu)化調(diào)度等，然后介紹了某大型氯堿企業(yè)能源管理系統(tǒng)的實(shí)施與應(yīng)用情況。通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，在確保生產(chǎn)工藝流程平穩(wěn)運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源系統(tǒng)的在線(xiàn)監(jiān)控、集中管理與優(yōu)化調(diào)度，從而有效地提高企業(yè)能源管理水平和能源利用效率，為單體設(shè)備、各生產(chǎn)裝置和整個(gè)企業(yè)的多方位節(jié)能提供充分支撐。 關(guān)鍵詞:能...

張娟

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要: 通過(guò)對(duì)大型化工企業(yè)能耗情況和現(xiàn)有能源管理模式的分析，系統(tǒng)地介紹了能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包括能源數(shù)據(jù)集成、能源系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、能源管理軟件開(kāi)發(fā)和能源優(yōu)化調(diào)度等，然后介紹了某大型氯堿企業(yè)能源管理系統(tǒng)的實(shí)施與應(yīng)用情況。通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，在確保生產(chǎn)工藝流程平穩(wěn)運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源系統(tǒng)的在線(xiàn)監(jiān)控、集中管理與優(yōu)化調(diào)度，從而有效地提高企業(yè)能源管理水平和能源利用效率，為單體設(shè)備、各生產(chǎn)裝置和整個(gè)企業(yè)的多方位節(jié)能提供充分支撐。

關(guān)鍵詞:能源管理系統(tǒng)；化工企業(yè)；信息系統(tǒng)
1 能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
化工企業(yè)使用的能源種類(lèi)多，品位高低不等，主要的能源介質(zhì)和載體包括燃料、電力、熱能載體、耗能物流以及化學(xué)能輸入和化學(xué)能輸出等。盡管不同類(lèi)型企業(yè)各種能源介質(zhì)的比重不同， 但燃料、蒸汽和電力仍然是化工企業(yè)消耗的主要能源。除了采用新工藝、新設(shè)備，減低動(dòng)力能耗、加強(qiáng)保溫除垢之外，建立能源管理體系和建設(shè)能源管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)管理節(jié)能的兩個(gè)重要手段，同時(shí)促進(jìn)系統(tǒng)能量的綜合利用。 例如，實(shí)施熱電聯(lián)產(chǎn)和采用變頻技術(shù)可降低電耗，運(yùn)用控制（APC）技術(shù)可挖掘裝置生產(chǎn)潛能、降低單位產(chǎn)品能耗。 系統(tǒng)通過(guò)能源計(jì)劃、能源監(jiān)控、能源平衡、統(tǒng)計(jì)分析等多種手段，準(zhǔn)確掌控企業(yè)能源，使節(jié)能工作責(zé)任明確，降低能耗，提高效益。
系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是：實(shí)現(xiàn)對(duì)各種能源介質(zhì)和重點(diǎn)耗能設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、控制、優(yōu)化調(diào)度和綜合管理，及時(shí)了解和掌握各種能源介質(zhì)的生產(chǎn)、使用以及各種能源管網(wǎng)、關(guān)鍵耗能設(shè)備的運(yùn)行工況，做到科學(xué)決策和調(diào)度指揮，確保生產(chǎn)與能源系統(tǒng)的**、可靠、經(jīng)濟(jì)和有效運(yùn)行。主要工作內(nèi)容包括：完善能源計(jì)量?jī)x表、自動(dòng)化系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)采集和能源系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控；在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的支撐下，綜合集成生產(chǎn)與能源系統(tǒng)各種相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)集能源計(jì)劃、實(shí)績(jī)、統(tǒng)計(jì)、考核和報(bào)表等多方位能源管理并挖掘企業(yè)節(jié)能潛力；在準(zhǔn)確預(yù)測(cè)能源系統(tǒng)產(chǎn)耗存變化的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，自動(dòng)給出能源優(yōu)化調(diào)度建議和方案，實(shí)現(xiàn)重要能源介質(zhì)的優(yōu)化調(diào)度和事前管理，在保證能源管網(wǎng)和設(shè)備**的前提下，提高二次能源的回收率和利用效率，使得能源系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到**、經(jīng)濟(jì)和合理的目標(biāo)。圖1給出了系統(tǒng)整體功能架構(gòu)設(shè)計(jì)。
 
 
系統(tǒng)的基本功能架構(gòu)包括： 
（1）“適合實(shí)用”的能源數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò) 
在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，按可靠性、冗余性和可實(shí)現(xiàn)性要求完善各級(jí)能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)和化工企業(yè)的一、二級(jí)和重要的三級(jí)能源測(cè)量點(diǎn)及數(shù)據(jù)采集平臺(tái)；借助企業(yè)已有數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，建立“適合實(shí)用”的能源數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，適應(yīng)未來(lái)能流和物流高度集成的需求。 
（2）“高度集成”的能源綜合監(jiān)控中心 
覆蓋與節(jié)能減排息息相關(guān)的各種信息，主要包括：各動(dòng)力介質(zhì)系統(tǒng)信息、固體燃料系統(tǒng)信息、爐窯、耗能設(shè)備和耗電設(shè)備信息、質(zhì)量**環(huán)保信息、生產(chǎn)關(guān)鍵信息、能源質(zhì)量信息、能源計(jì)量數(shù)據(jù)等。涉及一、二級(jí)能源計(jì)量數(shù)據(jù)、重要的三級(jí)計(jì)量數(shù)據(jù)、生產(chǎn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)。 集成實(shí)時(shí)監(jiān)控、狀態(tài)監(jiān)視、歷史趨勢(shì)查詢(xún)、**設(shè)備質(zhì)量報(bào)警、實(shí)時(shí)報(bào)表等監(jiān)控功能，并將集成能源預(yù)測(cè)、能源管網(wǎng)模擬和能源優(yōu)化調(diào)度等功能； 在與生產(chǎn)管理系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)管控一體化。 
（3）“事前管理、事中監(jiān)督、事后考核”為主線(xiàn)的能源管理平臺(tái) 
系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)從計(jì)劃、調(diào)度、操作運(yùn)行到統(tǒng)計(jì)、考核整個(gè)事務(wù)流的閉環(huán)管理。 做到“事前管理、事中監(jiān)督、事后考核”。
事前管理 
與生產(chǎn)管理系統(tǒng)集成，獲取生產(chǎn)相關(guān)信息， 并通過(guò)建立各工序各能源介質(zhì)單耗模型，給出各工序各能源介質(zhì)的生產(chǎn)和消耗計(jì)劃， 實(shí)現(xiàn)“事前靜態(tài)管理”；與能源優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)集成，獲取實(shí)時(shí)能源產(chǎn)耗預(yù)測(cè)信息和優(yōu)化調(diào)度建議，實(shí)現(xiàn)“事前動(dòng)態(tài)管理”。 
事中監(jiān)督 
通過(guò)計(jì)劃實(shí)績(jī)管理、 調(diào)度運(yùn)行管理、關(guān)鍵耗能設(shè)備管理和質(zhì)量環(huán)保管理，實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)劃執(zhí)行情況和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況，在線(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整能源平衡，實(shí)現(xiàn)能源管網(wǎng)和能源設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)督；通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析管理提供的強(qiáng)大數(shù)據(jù)挖掘和分析工具，對(duì)影響系統(tǒng)運(yùn)行的各個(gè)影響因素進(jìn)行對(duì)比關(guān)聯(lián)分析， 準(zhǔn)確指導(dǎo)在線(xiàn)能源調(diào)整和調(diào)度，優(yōu)化能源生產(chǎn)工況。 
事后考核 
通過(guò)能源的統(tǒng)計(jì)分析管理、計(jì)量結(jié)算管理、考核管理和報(bào)表管理，及時(shí)獲取能源定額和計(jì)劃的執(zhí)行情況、能源成本的變化情況、能源平衡的具體情況、能源設(shè)備的運(yùn)行情況、能源質(zhì)量環(huán)保和**情況等， 在系統(tǒng)中嚴(yán)格按照公司管理流程和規(guī)定，對(duì)超額和節(jié)能現(xiàn)象進(jìn)行獎(jiǎng)懲，通過(guò)考核制度的嚴(yán)格執(zhí)行，督促各相關(guān)單位節(jié)能減排的持續(xù)改善。
（4）“準(zhǔn)確可靠”的能源預(yù)測(cè)、平衡與優(yōu)化調(diào)度 
模型通過(guò)采集、監(jiān)控和分析基礎(chǔ)能流數(shù)據(jù)，建立能源預(yù)測(cè)與優(yōu)化調(diào)度模型，對(duì)主要能源介質(zhì)的生產(chǎn)和消耗進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，對(duì)主要能源介質(zhì)管網(wǎng)進(jìn)行在線(xiàn)動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算，給出重點(diǎn)能源介質(zhì)優(yōu)化調(diào)度方案，通過(guò)能源介質(zhì)產(chǎn)、存、耗的動(dòng)態(tài)平衡和優(yōu)化調(diào)度，提高能源平衡水平和能源介質(zhì)利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排增效目標(biāo)。
4 安科瑞工業(yè)能耗系統(tǒng)介紹
安科瑞企業(yè)能源管理平臺(tái)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)行集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測(cè)企業(yè)電、水、燃?xì)?、蒸汽及壓縮空氣等各類(lèi)能源的消耗情況，通過(guò)數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助企業(yè)針對(duì)各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、重大能耗設(shè)備的能源利用情況等進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)、同環(huán)比分析、能源成本分析、用能預(yù)測(cè)、碳排分析，為企業(yè)加強(qiáng)能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。
4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
 
 
4.2 應(yīng)用場(chǎng)所
鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、物流、鐵路、航空工業(yè)、木材、化學(xué)原料以及機(jī)電設(shè)備、電器產(chǎn)品、工器具制造等。
4.3 系統(tǒng)功能
4.3.1 可視化展示
展示企業(yè)各類(lèi)能耗總量、折標(biāo)值、能源成本、能源消耗趨勢(shì)、分項(xiàng)能耗占比、區(qū)域能源消耗對(duì)比,以及當(dāng)前天氣情況、污染情況，并三維展示企業(yè)重要工藝或工段的能源消耗動(dòng)態(tài)。
 
 
4.3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控
對(duì)企業(yè)各點(diǎn)位的能源使用、報(bào)警等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶(hù)能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)各個(gè)點(diǎn)位的運(yùn)作情況，同時(shí)能更快速有效的掌握點(diǎn)位的報(bào)警。
 
 
4.3.3 變壓器監(jiān)控
展示各電壓器的負(fù)載情況，從而可以為變壓器配備情況進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。通過(guò)各種運(yùn)行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對(duì)比分析，找出較佳運(yùn)行模式。根據(jù)較佳運(yùn)行模式調(diào)整負(fù)載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。
 
 
4.3.4 用能統(tǒng)計(jì)
從能源使用種類(lèi)、監(jiān)測(cè)區(qū)域、生產(chǎn)工藝/工段時(shí)間、分項(xiàng)等維度，采用曲線(xiàn)、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對(duì)企業(yè)用能統(tǒng)計(jì)、同比、環(huán)比分析、實(shí)績(jī)分析，折標(biāo)對(duì)比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計(jì)，找出能源使用過(guò)程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)整能源分配策略，減少能源使用過(guò)程中的浪費(fèi)。
 
 
4.3.5 產(chǎn)品/產(chǎn)值單耗
與企業(yè)MES系統(tǒng)對(duì)接，通過(guò)產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品單耗中生成產(chǎn)品單耗趨勢(shì)圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析。以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來(lái)調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。
 
 
4.3.6 績(jī)效分析
對(duì)各類(lèi)能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、產(chǎn)線(xiàn)、工段等進(jìn)行日、周、月、年、指定時(shí)段績(jī)效統(tǒng)計(jì)按照能源計(jì)劃或定額制定的績(jī)效指標(biāo)進(jìn)行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力。
 
 
4.3.7 能耗預(yù)測(cè)
通過(guò)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備等的能耗使用情況進(jìn)行分析，建立能耗計(jì)算模型，根據(jù)人工智能算法對(duì)數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行修正，對(duì)未來(lái)企業(yè)能耗趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，為節(jié)能提供有效的決策依據(jù)。
 
 
4.3.8 運(yùn)行監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)對(duì)區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測(cè)設(shè)備及工藝運(yùn)行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運(yùn)行監(jiān)視?？芍苯訌膭?dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數(shù)據(jù)，支持按能源種類(lèi)、車(chē)間、工段、時(shí)間等維度查詢(xún)相關(guān)能源用量。
 
 
4.3.9 分析報(bào)告
以年、月、日對(duì)企業(yè)的能源利用情況、線(xiàn)路損耗情況、設(shè)備運(yùn)行情況、運(yùn)維情況等進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)分析，讓用戶(hù)多方面了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并為用戶(hù)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，方便用戶(hù)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，從而找出改善點(diǎn)，以及針對(duì)用能情況挖掘節(jié)能潛力。
 
 
4.3.10 事件報(bào)警
持續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行，對(duì)通訊失敗、數(shù)據(jù)異常、定額超限、工藝參數(shù)異常越限、設(shè)備異常或故障進(jìn)行報(bào)警，提醒企業(yè)注意和查找問(wèn)題，并形成報(bào)警日志。
 
 
4.3.11 移動(dòng)端支持
APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，方便用戶(hù)按能源分類(lèi)、區(qū)域、車(chē)間、工序、班組、設(shè)備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標(biāo)、用能預(yù)測(cè)、運(yùn)行監(jiān)視、異常報(bào)警等。
 
 
4.4 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備選型
 
 
 
 

5 結(jié)語(yǔ)

目前，能源管理系統(tǒng)正逐步在大型化工企業(yè)推廣應(yīng)用，是化工行業(yè)通過(guò)“兩化”深度融合促進(jìn)節(jié)能減排的具體體現(xiàn)。盡管各家企業(yè)的基礎(chǔ)條件不同，生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)管理存在差異，在系統(tǒng)的建設(shè)廣度和深度上可能存在差異，但是國(guó)家工信部對(duì)于工業(yè)企業(yè)能源管理中心建設(shè)項(xiàng)目的基本目標(biāo)和功能已做了明確的要求。 因此，本文在總結(jié)浙江中控軟件技術(shù)有限公司在實(shí)施能源管理中心項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合化工企業(yè)的特點(diǎn)，按系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)和功能要求，設(shè)計(jì)了能源管理系統(tǒng)的功能架構(gòu)，并給出應(yīng)用案例，希望能對(duì)化工行業(yè)能源管理中心建設(shè)起到推動(dòng)作用。

作者簡(jiǎn)介：張娟，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電，Email: 2885050128@qq.com手機(jī)：18701997519  QQ:2885050128

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