淺談智能化能源管理系統平臺在企業(yè)中的應用

摘要：對焦化企業(yè)的智能化能源管理系統應用進(jìn)行了較全面的分析，在企業(yè)節能減排、提升經(jīng)濟效益、優(yōu)化生產(chǎn)組織等方面具有較高的應用價(jià)值，智能化能源管理系統在企業(yè)轉型升級改造中具有廣闊的前景。

關(guān)鍵詞：智能化；能源管理；節能；成本；分析

??近年來(lái)，我國對高耗能行業(yè)逐步實(shí)行轉型升級，淘汰落后產(chǎn)能，各種節能減排、能源回收利用等新工藝、新技術(shù)、新材料不斷得到推廣應用。隨著(zhù)焦爐大型化及設備自動(dòng)化、智能化逐步得到新技術(shù)及新裝備的支持，焦化行業(yè)節能減排成效顯著(zhù)。在企業(yè)的管理系統中，能源管理系統是生產(chǎn)綜合管理系統中非常重要的子系統，在組織生產(chǎn)管理的同時(shí)，可以合理利用和規劃能源介質(zhì)使用流程，降低企業(yè)噸焦能耗指標，降低氮氧化物、粉塵等污染物排放量，提高企業(yè)經(jīng)營(yíng)績(jì)效。焦化企業(yè)采用智能化能源管理系統可以安全經(jīng)濟高效地使用能源，達到節能減排，提高經(jīng)營(yíng)績(jì)效的目的。

??智能化能源管理系統的主要功能為實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控、能源數據的自動(dòng)采集、儲存、分析和利用，對數據進(jìn)行分析與報警，實(shí)時(shí)掌控生產(chǎn)過(guò)程，降低企業(yè)用能成本；減少各類(lèi)污染物（廢氣、廢渣、廢液）對環(huán)境的污染；實(shí)現能源數據集中可視化；發(fā)現和改進(jìn)用能成本，提升企業(yè)節能潛力，建立能源績(jì)效評價(jià)體系，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)良性循環(huán)。

??自動(dòng)采集各工序的能耗數據，對各種能耗按類(lèi)別進(jìn)行環(huán)比、同比及占比進(jìn)行統計和分析。使能耗指標不偏離計劃指標，生成各類(lèi)數據報表，實(shí)時(shí)能源介質(zhì)測量與監控、實(shí)時(shí)趨勢分析，對各工序的能源消耗可視化管理和預警，及時(shí)發(fā)現耗能異常情況，及時(shí)跟進(jìn)糾偏，動(dòng)態(tài)掌握各工序的生產(chǎn)狀況。

??智能化能源管理系統采用系統層級發(fā)散式設計，對各生產(chǎn)工序的各類(lèi)能源介質(zhì)（包括水、電、風(fēng)、氣、汽）的消耗進(jìn)行數據自動(dòng)采集、上傳并自動(dòng)存儲，加以匯總和分析，實(shí)現各類(lèi)能源介質(zhì)消耗數據的集成和直觀(guān)表達，并在此基礎上實(shí)現各類(lèi)能源介質(zhì)消耗數據的日分析、周分析、月度分析的的自動(dòng)化、實(shí)現能耗成本控制的及時(shí)性和準確性，同時(shí)在系統中設置報警和可追溯化等。

4.1智能化能源管理系統可分為四層結構

??可上傳數據的現場(chǎng)數據采集層，實(shí)現各測量?jì)x表的智能化；

??基于某項協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )通訊層，實(shí)現測量數據的可傳輸性；

??采用能源管理軟件的主站服務(wù)層，實(shí)現各上傳數據的集約化；

??企業(yè)能源管理軟件的管理層，實(shí)現決策的及時(shí)性和準確性。

4.2智能化能源管理系統主要特點(diǎn)

??智能化能源管理系統以自動(dòng)上傳能耗數據為平臺基礎，在此平臺上對各類(lèi)別的能源介質(zhì)按不同的能源用途進(jìn)行組建。此系統分三個(gè)層次。

??能量介質(zhì)輸入，即由外部供應廠(chǎng)內的各類(lèi)能源介質(zhì)；

??廠(chǎng)內以車(chē)間為單位的能量介質(zhì)消耗，即廠(chǎng)內各生產(chǎn)工序的各類(lèi)能源介質(zhì)的用能消耗；

??廠(chǎng)輸出的能源介質(zhì)（主要包括煤氣、蒸汽、生化水及第三方用能），每個(gè)層次中各能源介質(zhì)的關(guān)鍵節點(diǎn)的計量?jì)x表實(shí)現智能化，即時(shí)實(shí)現各數據自動(dòng)上傳，自動(dòng)累計、分析、打印報表。對消耗類(lèi)能源數據日耗超月耗均值5%報警，對大宗能源消耗實(shí)現在線(xiàn)報警功能（超日均小時(shí)流量5%報警），對輸出類(lèi)能源介質(zhì)實(shí)現在線(xiàn)報警（低于月均流量值5%）。根據此結構框架，可以定制個(gè)性的功能需求，具有較強的數據元化多的兼容性和擴展性，可實(shí)現與廠(chǎng)內各業(yè)務(wù)平臺（ERP、DMS等）、OA辦公系統等對接導入，便于廠(chǎng)內能源消耗數據的共享，實(shí)現各相關(guān)職能科室對各類(lèi)能源消耗指標的日常監督和管理，同時(shí)有利于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策層對能耗數據的日常監督和督促改進(jìn)，從而及時(shí)改進(jìn)異常能耗指標，保持生產(chǎn)的高效經(jīng)濟運行。

4.3智能化能源管理系統的分析功能

4.3.1能源監測

??對于各工序設備及關(guān)鍵能耗設備、設施的電流、電量、功率等進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，對各設備的運行狀態(tài)、停機開(kāi)機、故障報警等信號進(jìn)行監測和管理。同時(shí)實(shí)現遠程監控設備的進(jìn)行狀態(tài)，對關(guān)鍵設備實(shí)施遠程控制同時(shí)設定相關(guān)設備的報警值，實(shí)現即聲光報警，達到及時(shí)發(fā)現問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行調節和處理的目的。

4.3.2數據智能化分析

??能耗分析。對各生產(chǎn)工序進(jìn)行能耗分析，對同工序的產(chǎn)量與能耗比、同產(chǎn)量不同班次的能耗比、同班次不同生產(chǎn)組織條件下的能耗比、不同能源介質(zhì)占總能耗的比重、不同生產(chǎn)工序能耗在各自生產(chǎn)總的成本中的比重，以及各能耗大的設備在不同生產(chǎn)工序中的能耗比重，以及對各類(lèi)能源介質(zhì)進(jìn)行統計和分析，對各類(lèi)能源介質(zhì)消耗進(jìn)行日、周、月自動(dòng)統計、分析，對每班的產(chǎn)量、能耗統計分析，異常能耗分析。對各工序的能源成本分析。對關(guān)鍵設備、設施的用能質(zhì)量進(jìn)行分析；對設備能效進(jìn)行分析；與設定的比較，與同功能節能設備能效水平比較，企業(yè)同類(lèi)設備能效比較，通過(guò)分析和比較，確定關(guān)鍵耗能設備和能效比較高的設備，從而增強設備日常點(diǎn)檢及維修的針對性，保證設備處于良好的運行狀態(tài)，保持設備的經(jīng)濟運行。

4.3.3節能措施

??對于控制系統，通過(guò)實(shí)施遠程控制，增加了各工序開(kāi)停機的連貫性，杜絕空轉車(chē)及生產(chǎn)不接續而造成的能源浪費；同時(shí)便于管理者對生產(chǎn)節奏、設備檢修、生產(chǎn)組織及人力資源配置進(jìn)行優(yōu)化。

??對于單體設備故障報警和參數報警進(jìn)行合理設置、保證設備安全經(jīng)濟運行。

??對較大能耗的單體設備進(jìn)行能效比分析，及時(shí)發(fā)現、更換或淘汰高耗能設備，降低企業(yè)用能成本。

4.3.4能源的成本及生產(chǎn)的綜合分析

??生產(chǎn)及成本分析。通過(guò)對各單位能源介質(zhì)不同時(shí)段的消耗差異的分析，可以直觀(guān)地判斷某個(gè)工序的生產(chǎn)均衡性及經(jīng)濟性，從而使管理者清楚掌握該工序的設備運行狀況，找準發(fā)生問(wèn)題的真正原因。推動(dòng)了基層的生產(chǎn)組織及設備管理上水平，也有利于各基層管理和技術(shù)人員發(fā)現和改進(jìn)日常工作中的不足，找準并強化生產(chǎn)過(guò)程中的薄弱環(huán)節，加大設備的點(diǎn)檢和維修力度，提高設備運行的經(jīng)濟性，增強基層單位人員工作的主動(dòng)性和積極性。

??推動(dòng)各單位對成本進(jìn)行有效管控，提高投入產(chǎn)出比。各基層單位管理人員根據本單位總的能耗及管件耗能設備運行情況，掌握本工序各環(huán)節設備的運行狀況，從而發(fā)現各班組生產(chǎn)組織的優(yōu)缺點(diǎn)，推廣經(jīng)濟性較高的生產(chǎn)組織方式，有利于激發(fā)班組的生產(chǎn)形成良性循環(huán)，以低投入實(shí)現高產(chǎn)出，將企業(yè)的內部市場(chǎng)化考核機制落地生根，真正實(shí)現企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)主體的下移，充分調動(dòng)全員參與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的主動(dòng)性和積極性。

??利用好能源異常數據的在線(xiàn)報警功能，對報警的設備及介質(zhì)做到及時(shí)介入糾偏，及時(shí)發(fā)現問(wèn)題，及時(shí)分析原因，及時(shí)進(jìn)行整改，有利于避免因為問(wèn)題不能及時(shí)發(fā)現而造成積壓以致出現突發(fā)性的大問(wèn)題，造成大的事故或不可挽回的損失；同時(shí)為全廠(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的周成本分析、月度成本分析提供真實(shí)、可靠、有效的數據支撐，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)績(jì)效。

??減排統計。如二氧化碳減排統計，根據各焦爐的煤氣消耗瞬時(shí)流量，基于熱值計算碳排放及二氧化硫、氮氧化物、生化廢水等排放統計；通過(guò)對焦爐加熱瞬時(shí)流量的實(shí)時(shí)檢測，保證焦爐長(cháng)向和高向加熱的均勻性和穩定性，避免推焦冒黑煙或煤氣流量過(guò)大造成過(guò)火導致的難推焦等各類(lèi)事故，從而提高能源的利用效率，實(shí)現節能減排。

??廢水減排，通過(guò)對冷熱水溫度及流量的檢測，進(jìn)行梯級利用，同時(shí)增加化產(chǎn)收率，達到節能減排的目的。

??分車(chē)間成本統計，對各車(chē)間的各類(lèi)能耗數據進(jìn)行計算，對各工序成本中的能耗情況進(jìn)行統計分析，便于基層管理者對生產(chǎn)組織方式進(jìn)行優(yōu)化和改造。

??財務(wù)分析，通過(guò)對全廠(chǎng)生產(chǎn)成本中能源消耗費用統計分析，便于管理者尋找并發(fā)現改善降低能源消耗的機會(huì )，找準突破口，增強改進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的準確性及時(shí)效性，從而進(jìn)一步增強節能減排的收益，實(shí)現企業(yè)效益與社會(huì )效益的雙豐收，有利于增強企業(yè)的競爭力，樹(shù)立良好的社會(huì )形象。

??實(shí)際費用、理論費用分析，通過(guò)實(shí)際和理論能耗費用的差額分析，掌握各工序的能力指數，找出正差值大的設備、物流等方面的因素，實(shí)施改進(jìn)，從而實(shí)現企業(yè)的精益生產(chǎn)。

5.1系統方案

??Acrel-7000企業(yè)能源管控系統釆用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節實(shí)行的動(dòng)態(tài)監控和數據化管理，監測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類(lèi)能源的消耗情況，通過(guò)數據分析、挖掘，幫助企業(yè)針對各種能源需求及實(shí)際用能情況、產(chǎn)品能源單耗、工序能耗、重點(diǎn)設備用能等進(jìn)行能耗統計、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、挖掘節能潛力、為節能評估、能源審計提供基礎數據。

 

5.2應用場(chǎng)所

??適用于新建或者改建的能源供給企業(yè)、高耗能企業(yè)和離散制造企業(yè)廠(chǎng)房、工業(yè)園區、集團公司等不同行業(yè)的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。在具體工程中可結合當地政府部門(mén)要求和企業(yè)管理需求，在系統軟硬件配置上優(yōu)化調整，滿(mǎn)足各類(lèi)工程能耗監測與管理的要求。

5.3系統結構

 

5.4系統功能

1）大屏展示

??展示企業(yè)及各區域的能耗折標、異常情況、點(diǎn)位數量、通訊情況、本月分類(lèi)能耗排名、當年/去年用電量對比、分類(lèi)能耗占比等相關(guān)信息，可直觀(guān)了解企業(yè)當前總體概況，支持3D建模。

2）首頁(yè)

??展示企業(yè)當日峰谷平用電、變壓器槪況、日/月/年分類(lèi)能耗數據、當年/去年單耗趨勢對比、當年能耗趨勢，展示用戶(hù)關(guān)心的數據統計結果。

3）單位產(chǎn)品/產(chǎn)值能耗

??系統與企業(yè)MES系統對接，導入產(chǎn)量/產(chǎn)值。對不能導入的數據提供人工錄入功能。通過(guò)系統采集的能耗數據，結合產(chǎn)量/產(chǎn)值，計算單位產(chǎn)品/產(chǎn)值能耗。

4）能源中控

??系統將所有能源數據集成在一個(gè)看板中，從多個(gè)維度對比分析，實(shí)現各個(gè)產(chǎn)業(yè)線(xiàn)的對比，幫助用戶(hù)掌握整個(gè)工廠(chǎng)的能源消耗、能源成本、碳排放等情況。

5）績(jì)效考核

??針對各個(gè)車(chē)間、班組設置考核指標，制定評分標準，結合單耗數據進(jìn)行能源績(jì)效考核，量化考核對象的用能差距。

6）設備運行監測

??系統對主要耗能設備進(jìn)行數據采集，監測設備的運行、停機、待機、異常狀態(tài)，并對溫度、濕度、流量、壓力、速度等生產(chǎn)工藝參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。

7）能源平衡及損耗分析

??系統提供電、水、汽等能源在轉換、運輸、使用過(guò)程中各環(huán)節的能量平衡分析，幫助企業(yè)及時(shí)發(fā)現能量在使用過(guò)程中的跑冒滴漏和異常用能等問(wèn)題。

8）節能評估

??系統對實(shí)施節能措施前后的用能情況進(jìn)行比對，計算實(shí)際的節能量，幫助企業(yè)對節能措施的實(shí)施效果進(jìn)行評估。

9）能耗分析報告

??系統提供設備能效分析結果及節能建議，幫助管理人員全面了解企業(yè)的能效水平，為企業(yè)節能降耗提供數據支持。

10）工業(yè)組態(tài)

??用戶(hù)自定義監控管網(wǎng)，通過(guò)友好的人機界面展示監測數據，支持遠程控制設備。

11）3D子系統

??通過(guò)對動(dòng)力管線(xiàn)的虛擬仿真，展示設備的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)及能源消耗情況，并結合動(dòng)態(tài)的能源流向，為用戶(hù)提供身臨其境的直觀(guān)體驗。

5.5系統硬件配置

??智能化能源管理系統是管控智能化系統對焦化企業(yè)統一調度能源介質(zhì)、保障設備經(jīng)濟運行、提高環(huán)?？?jì)效、降低噸焦能耗、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和能源利用效率、減少污染物排放具有顯著(zhù)的促進(jìn)作用。智能化能源管理系統改變了傳統的能源管理模式，降低了數據采集的延遲性，提高了能源管理的效率，保證了生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)經(jīng)濟運行，很大降低基層管理技術(shù)人員的管理強度，提高了管理效率。

[1]宋一格.智能化能源管理系統在企業(yè)中的應用. 化工設計通訊，2020.

[2]徐偉，劉志堅，陳曦，等.關(guān)于我國“近零能耗建筑"發(fā)展的思考[J].建筑科學(xué)，2016（04）.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊，2022.

柏為為  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為企業(yè)能源管控系統解決方案