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大型企業(yè)能源管理系統(tǒng)的設計與應用

日期：2025-09-15 18:49

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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: 通過對大型化工企業(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)的設計，主要包括能源數(shù)據(jù)集成、能源系統(tǒng)實時監(jiān)控、能源管理軟件開發(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)的實施與應用情況。通過系統(tǒng)實現(xiàn)，在確保生產(chǎn)工藝流程平穩(wěn)運行的前提下，實現(xiàn)企業(yè)能源系統(tǒng)的在線監(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，為單體設備、各生產(chǎn)裝置和整個企業(yè)的多方位節(jié)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(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)的設計，主要包括能源數(shù)據(jù)集成、能源系統(tǒng)實時監(jiān)控、能源管理軟件開發(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)的實施與應用情況。通過系統(tǒng)實現(xiàn)，在確保生產(chǎn)工藝流程平穩(wěn)運行的前提下，實現(xiàn)企業(yè)能源系統(tǒng)的在線監(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，為單體設備、各生產(chǎn)裝置和整個企業(yè)的多方位節(jié)能提供充分支撐。

關鍵詞: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)的設計

化工企業(yè)使用的能源種類多，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、耗能物流以及化學能輸入和化學能輸出等。盡管不同類型企業(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(tǒng)是實現(xiàn)管理節(jié)能的兩個重要手段，同時促進系統(tǒng)能量的綜合利用。例如，實施熱電聯(lián)產(chǎn)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(chǎn)潛能、降低單位產(chǎn)品能耗。系統(tǒng)通過能源計劃、能源監(jiān)控、能源平衡、統(tǒng)計分析等多種手段，準確掌控企業(yè)能源，使節(jié)能工作責任明確，降低能耗，提高效益。

系統(tǒng)的建設目標是：實現(xiàn)對各種能源介質(zhì)和重點耗能設備的實時監(jiān)控、控制、優(yōu)化調(diào)度和綜合管理，及時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)、關鍵耗能設備的運行工況，做到科學決策和調(diào)度指揮，確保生產(chǎn)與能源系統(tǒng)的**、可靠、經(jīng)濟和有效運行。主要工作內(nèi)容包括：完善能源計量儀表、自動化系統(tǒng)和網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)能源數(shù)據(jù)采集和能源系統(tǒng)實時監(jiān)控；在實時數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫的支撐下，綜合集成生產(chǎn)與能源系統(tǒng)各種相關信息，實現(xiàn)集能源計劃、實績、統(tǒng)計、考核和報表等多方位能源管理并挖掘企業(yè)節(jié)能潛力；在準確預測能源系統(tǒng)產(chǎn)耗存變化的基礎上，通過建立能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，自動給出能源優(yōu)化調(diào)度建議和方案，實現(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)運行達到**、經(jīng)濟和合理的目標。圖1給出了系統(tǒng)整體功能架構設計。

系統(tǒng)的基本功能架構包括：

（1）“適合實用”的能源數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡

在現(xiàn)有基礎上，按可靠性、冗余性和可實現(xiàn)性要求完善各級能源計量網(wǎng)絡和化工企業(yè)的一、二級和重要的三級能源測量點及數(shù)據(jù)采集平臺；借助企業(yè)已有數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡基礎，建立“適合實用”的能源數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡系統(tǒng)，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(jiān)控中心

覆蓋與節(jié)能減排息息相關的各種信息，主要包括：各動力介質(zhì)系統(tǒng)信息、固體燃料系統(tǒng)信息、爐窯、耗能設備和耗電設備信息、質(zhì)量**環(huán)保信息、生產(chǎn)關鍵信息、能源質(zhì)量信息、能源計量數(shù)據(jù)等。涉及一、二級能源計量數(shù)據(jù)、重要的三級計量數(shù)據(jù)、生產(chǎn)關鍵數(shù)據(jù)。集成實時監(jiān)控、狀態(tài)監(jiān)視、歷史趨勢查詢、**設備質(zhì)量報警、實時報表等監(jiān)控功能，并將集成能源預測、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)集成的基礎上，實現(xiàn)管控一體化。

（3）“事前管理、事中監(jiān)督、事后考核”為主線的能源管理平臺

系統(tǒng)將實現(xiàn)從計劃、調(diào)度、操作運行到統(tǒng)計、考核整個事務流的閉環(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)相關信息，并通過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)和消耗計劃，實現(xiàn)“事前靜態(tài)管理”；與能源優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)集成，獲取實時能源產(chǎn)耗預測信息和優(yōu)化調(diào)度建議，實現(xiàn)“事前動態(tài)管理”。

事中監(jiān)督

通過計劃實績管理、調(diào)度運行管理、關鍵耗能設備管理和質(zhì)量環(huán)保管理，實時跟蹤計劃執(zhí)行情況和現(xiàn)場運行狀況，在線動態(tài)調(diào)整能源平衡，實現(xiàn)能源管網(wǎng)和能源設備的在線監(jiān)督；通過統(tǒng)計分析管理提供的強大數(shù)據(jù)挖掘和分析工具，對影響系統(tǒng)運行的各個影響因素進行對比關聯(lián)分析，準確指導在線能源調(diào)整和調(diào)度，優(yōu)化能源生產(chǎn)工況。

事后考核

通過能源的統(tǒng)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(zhí)行情況、能源成本的變化情況、能源平衡的具體情況、能源設備的運行情況、能源質(zhì)量環(huán)保和**情況等，在系統(tǒng)中嚴格按照公司管理流程和規(guī)定，對超額和節(jié)能現(xiàn)象進行獎懲，通過考核制度的嚴格執(zhí)行，督促各相關單位節(jié)能減排的持續(xù)改善。

（4）“準確可靠”的能源預測、平衡與優(yōu)化調(diào)度

模型通過采集、監(jiān)控和分析基礎能流數(shù)據(jù)，建立能源預測與優(yōu)化調(diào)度模型，對主要能源介質(zhì)的生產(chǎn)和消耗進行準確預測，對主要能源介質(zhì)管網(wǎng)進行在線動態(tài)模擬計算，給出重點能源介質(zhì)優(yōu)化調(diào)度方案，通過能源介質(zhì)產(chǎn)、存、耗的動態(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，實現(xiàn)節(jié)能減排增效目標。

4 安科瑞工業(yè)能耗系統(tǒng)介紹

安科瑞企業(yè)能源管理平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)針對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、重大能耗設備的能源利用情況等進行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、用能預測、碳排分析，為企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎數(shù)據(jù)和支持。

4.1 系統(tǒng)結構

4.2 應用場所

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、化學原料以及機電設備、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)各類能耗總量、折標值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區(qū)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(yè)重要工藝或工段的能源消耗動態(tài)。

4.3.2 實時監(jiān)控

對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)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(jiān)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(guī)劃。通過各種運行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出較佳運行模式。根據(jù)較佳運行模式調(diào)整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

4.3.4 用能統(tǒng)計

從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、生產(chǎn)工藝/工段時間、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、實績分析，折標對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

4.3.5 產(chǎn)品/產(chǎn)值單耗

與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產(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)品單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析。以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)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(qū)域、產(chǎn)線、工段等進行日、周、月、年、指定時段績效統(tǒng)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(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力。

4.3.7 能耗預測

通過對企業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設備等的能耗使用情況進行分析，建立能耗計算模型，根據(jù)人工智能算法對數(shù)據(jù)和模型進行修正，對未來企業(yè)能耗趨勢進行預測分析，為節(jié)能提供有效的決策依據(jù)。

4.3.8 運行監(jiān)測

系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設備能源消耗進行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視?？芍苯訌膭討B(tài)監(jiān)測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、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(yè)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(tǒng)計分析，讓用戶多方面了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎，方便用戶發(fā)現(xiàn)設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。

4.3.10 事件報警

持續(xù)監(jiān)測設備和系統(tǒng)運行，對通訊失敗、數(shù)據(jù)異常、定額超限、工藝參數(shù)異常越限、設備異?；蚬收线M行報警，提醒企業(yè)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(tǒng)，方便用戶按能源分類、區(qū)域、車間、工序、班組、設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、用能預測、運行監(jiān)視、異常報警等。

4.4 現(xiàn)場設備選型

5 結語

目前，能源管理系統(tǒng)正逐步在大型化工企業(yè)推廣應用，是化工行業(yè)通過“兩化”深度融合促進節(jié)能減排的具體體現(xiàn)。盡管各家企業(yè)的基礎條件不同，生產(chǎn)與經(jīng)營管理存在差異，在系統(tǒng)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(yè)企業(yè)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(jīng)驗的基礎上，結合化工企業(yè)的特點，按系統(tǒng)建設目標和功能要求，設計了能源管理系統(tǒng)的功能架構，并給出應用案例，希望能對化工行業(yè)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(wǎng)供配電，Email: 2885050128@qq.com手機：18701997519 QQ:2885050128

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