文章詳情
大型企業能源管理系統的設計與應用
日期：2024-12-23 23:19
瀏覽次數：784
摘要：
張娟
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要: 通過對大型化工企業能耗情況和現有能源管理模式的分析，系統地介紹了能源管理系統的設計，主要包括能源數據集成、能源系統實時監控、能源管理軟件開發和能源優化調度等，然后介紹了某大型氯堿企業能源管理系統的實施與應用情況。通過系統實現，在確保生產工藝流程平穩運行的前提下，實現企業能源系統的在線監控、集中管理與優化調度，從而有效地提高企業能源管理水平和能源利用效率，為單體設備、各生產裝置和整個企業的多方位節能提供充分支撐。
關鍵詞:能...
張娟
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要: 通過對大型化工企業能耗情況和現有能源管理模式的分析，系統地介紹了能源管理系統的設計，主要包括能源數據集成、能源系統實時監控、能源管理軟件開發和能源優化調度等，然后介紹了某大型氯堿企業能源管理系統的實施與應用情況。通過系統實現，在確保生產工藝流程平穩運行的前提下，實現企業能源系統的在線監控、集中管理與優化調度，從而有效地提高企業能源管理水平和能源利用效率，為單體設備、各生產裝置和整個企業的多方位節能提供充分支撐。
關鍵詞:能源管理系統；化工企業；信息系統
1 能源管理系統的設計
化工企業使用的能源種類多，品位高低不等，主要的能源介質和載體包括燃料、電力、熱能載體、耗能物流以及化學能輸入和化學能輸出等。盡管不同類型企業各種能源介質的比重不同， 但燃料、蒸汽和電力仍然是化工企業消耗的主要能源。除了采用新工藝、新設備，減低動力能耗、加強保溫除垢之外，建立能源管理體系和建設能源管理系統是實現管理節能的兩個重要手段，同時促進系統能量的綜合利用。 例如，實施熱電聯產和采用變頻技術可降低電耗，運用控制（APC）技術可挖掘裝置生產潛能、降低單位產品能耗。 系統通過能源計劃、能源監控、能源平衡、統計分析等多種手段，準確掌控企業能源，使節能工作責任明確，降低能耗，提高效益。
系統的建設目標是：實現對各種能源介質和重點耗能設備的實時監控、控制、優化調度和綜合管理，及時了解和掌握各種能源介質的生產、使用以及各種能源管網、關鍵耗能設備的運行工況，做到科學決策和調度指揮，確保生產與能源系統的**、可靠、經濟和有效運行。主要工作內容包括：完善能源計量儀表、自動化系統和網絡系統，實現能源數據采集和能源系統實時監控；在實時數據庫和關系數據庫的支撐下，綜合集成生產與能源系統各種相關信息，實現集能源計劃、實績、統計、考核和報表等多方位能源管理并挖掘企業節能潛力；在準確預測能源系統產耗存變化的基礎上，通過建立能源系統優化調度模型，自動給出能源優化調度建議和方案，實現重要能源介質的優化調度和事前管理，在保證能源管網和設備**的前提下，提高二次能源的回收率和利用效率，使得能源系統運行達到**、經濟和合理的目標。圖1給出了系統整體功能架構設計。
系統的基本功能架構包括：
（1）“適合實用”的能源數據采集網絡
在現有基礎上，按可靠性、冗余性和可實現性要求完善各級能源計量網絡和化工企業的一、二級和重要的三級能源測量點及數據采集平臺；借助企業已有數據采集網絡基礎，建立“適合實用”的能源數據采集網絡系統，適應未來能流和物流高度集成的需求。
（2）“高度集成”的能源綜合監控中心
覆蓋與節能減排息息相關的各種信息，主要包括：各動力介質系統信息、固體燃料系統信息、爐窯、耗能設備和耗電設備信息、質量**環保信息、生產關鍵信息、能源質量信息、能源計量數據等。涉及一、二級能源計量數據、重要的三級計量數據、生產關鍵數據。 集成實時監控、狀態監視、歷史趨勢查詢、**設備質量報警、實時報表等監控功能，并將集成能源預測、能源管網模擬和能源優化調度等功能； 在與生產管理系統集成的基礎上，實現管控一體化。
（3）“事前管理、事中監督、事后考核”為主線的能源管理平臺
系統將實現從計劃、調度、操作運行到統計、考核整個事務流的閉環管理。 做到“事前管理、事中監督、事后考核”。
事前管理
與生產管理系統集成，獲取生產相關信息， 并通過建立各工序各能源介質單耗模型，給出各工序各能源介質的生產和消耗計劃， 實現“事前靜態管理”；與能源優化調度系統集成，獲取實時能源產耗預測信息和優化調度建議，實現“事前動態管理”。
事中監督
通過計劃實績管理、 調度運行管理、關鍵耗能設備管理和質量環保管理，實時跟蹤計劃執行情況和現場運行狀況，在線動態調整能源平衡，實現能源管網和能源設備的在線監督；通過統計分析管理提供的強大數據挖掘和分析工具，對影響系統運行的各個影響因素進行對比關聯分析， 準確指導在線能源調整和調度，優化能源生產工況。
事后考核
通過能源的統計分析管理、計量結算管理、考核管理和報表管理，及時獲取能源定額和計劃的執行情況、能源成本的變化情況、能源平衡的具體情況、能源設備的運行情況、能源質量環保和**情況等， 在系統中嚴格按照公司管理流程和規定，對超額和節能現象進行獎懲，通過考核制度的嚴格執行，督促各相關單位節能減排的持續改善。
（4）“準確可靠”的能源預測、平衡與優化調度
模型通過采集、監控和分析基礎能流數據，建立能源預測與優化調度模型，對主要能源介質的生產和消耗進行準確預測，對主要能源介質管網進行在線動態模擬計算，給出重點能源介質優化調度方案，通過能源介質產、存、耗的動態平衡和優化調度，提高能源平衡水平和能源介質利用效率，實現節能減排增效目標。
4 安科瑞工業能耗系統介紹
安科瑞企業能源管理平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、重大能耗設備的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、用能預測、碳排分析，為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。
4.1 系統結構
4.2 應用場所
鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫藥、水泥、煤炭、物流、鐵路、航空工業、木材、化學原料以及機電設備、電器產品、工器具制造等。
4.3 系統功能
4.3.1 可視化展示
展示企業各類能耗總量、折標值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區域能源消耗對比,以及當前天氣情況、污染情況，并三維展示企業重要工藝或工段的能源消耗動態。
4.3.2 實時監控
對企業各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監控。以便企業用戶能夠實時的監測各個點位的運作情況，同時能更快速有效的掌握點位的報警。
4.3.3 變壓器監控
展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規劃。通過各種運行參數狀態下用電效能的對比分析，找出較佳運行模式。根據較佳運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。
4.3.4 用能統計
從能源使用種類、監測區域、生產工藝/工段時間、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業用能統計、同比、環比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。
4.3.5 產品/產值單耗
與企業MES系統對接，通過產品產量以及系統采集的能耗數據，在產品單耗中生成產品單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析。以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。
4.3.6 績效分析
對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、產線、工段等進行日、周、月、年、指定時段績效統計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業了解內部能效水平和節能潛力。
4.3.7 能耗預測
通過對企業生產工藝、生產設備等的能耗使用情況進行分析，建立能耗計算模型，根據人工智能算法對數據和模型進行修正，對未來企業能耗趨勢進行預測分析，為節能提供有效的決策依據。
4.3.8 運行監測
系統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測設備及工藝運行狀態，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統一次運行監視。可直接從動態監測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。
4.3.9 分析報告
以年、月、日對企業的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行多方面的統計分析，讓用戶多方面了解系統的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶發現設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節能潛力。
4.3.10 事件報警
持續監測設備和系統運行，對通訊失敗、數據異常、定額超限、工藝參數異常越限、設備異常或故障進行報警，提醒企業注意和查找問題，并形成報警日志。
4.3.11 移動端支持
APP支持Android、iOS操作系統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業能源消耗、效率分析、同環比分析、能耗折標、用能預測、運行監視、異常報警等。
4.4 現場設備選型
5 結語
目前，能源管理系統正逐步在大型化工企業推廣應用，是化工行業通過“兩化”深度融合促進節能減排的具體體現。盡管各家企業的基礎條件不同，生產與經營管理存在差異，在系統的建設廣度和深度上可能存在差異，但是國家工信部對于工業企業能源管理中心建設項目的基本目標和功能已做了明確的要求。 因此，本文在總結浙江中控軟件技術有限公司在實施能源管理中心項目經驗的基礎上，結合化工企業的特點，按系統建設目標和功能要求，設計了能源管理系統的功能架構，并給出應用案例，希望能對化工行業能源管理中心建設起到推動作用。
作者簡介：張娟，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電，Email: 2885050128@qq.com手機：18701997519 QQ:2885050128
