任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要：對焦化企業(yè)的智能化能源管理系統(tǒng)應用進行了較全面的分析，在企業(yè)節(jié)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值，智能化能源管理系統(tǒng)在企業(yè)轉型升級改造中具有廣闊的前景。

關鍵詞：智能化；能源管理；節(jié)能；成本；分析

??近年來，我國對高耗能行業(yè)逐步實行轉型升級，淘汰落后產(chǎn)能，各種節(jié)能減排、能源回收利用等新工藝、新技術、新材料不斷得到推廣應用。隨著焦爐大型化及設備自動化、智能化逐步得到新技術及新裝備的支持，焦化行業(yè)節(jié)能減排成效顯著。在企業(yè)的管理系統(tǒng)中，能源管理系統(tǒng)是生產(chǎn)綜合管理系統(tǒng)中非常重要的子系統(tǒng)，在組織生產(chǎn)管理的同時，可以合理利用和規(guī)劃能源介質使用流程，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)營績效。焦化企業(yè)采用智能化能源管理系統(tǒng)可以安全經(jīng)濟高效地使用能源，達到節(jié)能減排，提高經(jīng)營績效的目的。

??智能化能源管理系統(tǒng)的主要功能為實時在線監(jiān)控、能源數(shù)據(jù)的自動采集、儲存、分析和利用，對數(shù)據(jù)進行分析與報警，實時掌控生產(chǎn)過程，降低企業(yè)用能成本；減少各類污染物（廢氣、廢渣、廢液）對環(huán)境的污染；實現(xiàn)能源數(shù)據(jù)集中可視化；發(fā)現(xiàn)和改進用能成本，提升企業(yè)節(jié)能潛力，建立能源績效評價體系，促進企業(yè)生產(chǎn)良性循環(huán)。

??自動采集各工序的能耗數(shù)據(jù)，對各種能耗按類別進行環(huán)比、同比及占比進行統(tǒng)計和分析。使能耗指標不偏離計劃指標，生成各類數(shù)據(jù)報表，實時能源介質測量與監(jiān)控、實時趨勢分析，對各工序的能源消耗可視化管理和預警，及時發(fā)現(xiàn)耗能異常情況，及時跟進糾偏，動態(tài)掌握各工序的生產(chǎn)狀況。

??智能化能源管理系統(tǒng)采用系統(tǒng)層級發(fā)散式設計，對各生產(chǎn)工序的各類能源介質（包括水、電、風、氣、汽）的消耗進行數(shù)據(jù)自動采集、上傳并自動存儲，加以匯總和分析，實現(xiàn)各類能源介質消耗數(shù)據(jù)的集成和直觀表達，并在此基礎上實現(xiàn)各類能源介質消耗數(shù)據(jù)的日分析、周分析、月度分析的的自動化、實現(xiàn)能耗成本控制的及時性和準確性，同時在系統(tǒng)中設置報警和可追溯化等。

4.1智能化能源管理系統(tǒng)可分為四層結構

??可上傳數(shù)據(jù)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集層，實現(xiàn)各測量儀表的智能化；

??基于某項協(xié)議的網(wǎng)絡通訊層，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的可傳輸性；

??采用能源管理軟件的主站服務層，實現(xiàn)各上傳數(shù)據(jù)的集約化；

??企業(yè)能源管理軟件的管理層，實現(xiàn)決策的及時性和準確性。

4.2智能化能源管理系統(tǒng)主要特點

??智能化能源管理系統(tǒng)以自動上傳能耗數(shù)據(jù)為平臺基礎，在此平臺上對各類別的能源介質按不同的能源用途進行組建。此系統(tǒng)分三個層次。

??能量介質輸入，即由外部供應廠內的各類能源介質；

??廠內以車間為單位的能量介質消耗，即廠內各生產(chǎn)工序的各類能源介質的用能消耗；

??廠輸出的能源介質（主要包括煤氣、蒸汽、生化水及第三方用能），每個層次中各能源介質的關鍵節(jié)點的計量儀表實現(xiàn)智能化，即時實現(xiàn)各數(shù)據(jù)自動上傳，自動累計、分析、打印報表。對消耗類能源數(shù)據(jù)日耗超月耗均值5%報警，對大宗能源消耗實現(xiàn)在線報警功能（超日均小時流量5%報警），對輸出類能源介質實現(xiàn)在線報警（低于月均流量值5%）。根據(jù)此結構框架，可以定制個性的功能需求，具有較強的數(shù)據(jù)元化多的兼容性和擴展性，可實現(xiàn)與廠內各業(yè)務平臺（ERP、DMS等）、OA辦公系統(tǒng)等對接導入，便于廠內能源消耗數(shù)據(jù)的共享，實現(xiàn)各相關職能科室對各類能源消耗指標的日常監(jiān)督和管理，同時有利于生產(chǎn)經(jīng)營決策層對能耗數(shù)據(jù)的日常監(jiān)督和督促改進，從而及時改進異常能耗指標，保持生產(chǎn)的高效經(jīng)濟運行。

4.3智能化能源管理系統(tǒng)的分析功能

4.3.1能源監(jiān)測

??對于各工序設備及關鍵能耗設備、設施的電流、電量、功率等進行實時檢測，對各設備的運行狀態(tài)、停機開機、故障報警等信號進行監(jiān)測和管理。同時實現(xiàn)遠程監(jiān)控設備的進行狀態(tài)，對關鍵設備實施遠程控制同時設定相關設備的報警值，實現(xiàn)聲光報警，達到及時發(fā)現(xiàn)問題，及時進行調節(jié)和處理的目的。

4.3.2數(shù)據(jù)智能化分析

??能耗分析。對各生產(chǎn)工序進行能耗分析，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，以及對各類能源介質進行統(tǒng)計和分析，對各類能源介質消耗進行日、周、月自動統(tǒng)計、分析，對每班的產(chǎn)量、能耗統(tǒng)計分析，異常能耗分析。對各工序的能源成本分析。對關鍵設備、設施的用能質量進行分析；對設備能效進行分析；與設定的行業(yè)標準比較，與同功能節(jié)能設備能效水平比較，企業(yè)同類設備能效比較，通過分析和比較，確定關鍵耗能設備和能效比較高的設備，從而增強設備日常點檢及維修的針對性，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(jié)能措施

??對于控制系統(tǒng)，通過實施遠程控制，增加了各工序開停機的連貫性，杜絕空轉車及生產(chǎn)不接續(xù)而造成的能源浪費；同時便于管理者對生產(chǎn)節(jié)奏、設備檢修、生產(chǎn)組織及人力資源配置進行優(yōu)化。

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

??對較大能耗的單體設備進行能效比分析，及時發(fā)現(xiàn)、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。通過對各單位能源介質不同時段的消耗差異的分析，可以直觀地判斷某個工序的生產(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)生問題的真正原因。推動了基層的生產(chǎn)組織及設備管理上水平，也有利于各基層管理和技術人員發(fā)現(xiàn)和改進日常工作中的不足，找準并強化生產(chǎn)過程中的薄弱環(huán)節(jié)，加大設備的點檢和維修力度，提高設備運行的經(jīng)濟性，增強基層單位人員工作的主動性和積極性。

??推動各單位對成本進行有效管控，提高投入產(chǎn)出比。各基層單位管理人員根據(jù)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(jié)設備的運行狀況，從而發(fā)現(xiàn)各班組生產(chǎn)組織的優(yōu)缺點，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)，以低投入實現(xiàn)高產(chǎn)出，將企業(yè)的內部市場化考核機制落地生根，真正實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營主體的下移，充分調動全員參與生產(chǎn)經(jīng)營的主動性和積極性。

??利用好能源異常數(shù)據(jù)的在線報警功能，對報警的設備及介質做到及時介入糾偏，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時分析原因，及時進行整改，有利于避免因為問題不能及時發(fā)現(xiàn)而造成積壓以致出現(xiàn)突發(fā)性的大問題，造成大的事故或不可挽回的損失；同時為全廠生產(chǎn)經(jīng)營的周成本分析、月度成本分析提供真實、可靠、有效的數(shù)據(jù)支撐，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營績效。

??減排統(tǒng)計。如二氧化碳減排統(tǒng)計，根據(jù)各焦爐的煤氣消耗瞬時流量，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(tǒng)計；通過對焦爐加熱瞬時流量的實時檢測，保證焦爐長向和高向加熱的均勻性和穩(wěn)定性，避免推焦冒黑煙或煤氣流量過大造成過火導致的難推焦等各類事故，從而提高能源的利用效率，實現(xiàn)節(jié)能減排。

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

??分車間成本統(tǒng)計，對各車間的各類能耗數(shù)據(jù)進行計算，對各工序成本中的能耗情況進行統(tǒng)計分析，便于基層管理者對生產(chǎn)組織方式進行優(yōu)化和改造。

??財務分析，通過對全廠生產(chǎn)成本中能源消耗費用統(tǒng)計分析，便于管理者尋找并發(fā)現(xiàn)改善降低能源消耗的機會，找準突破口，增強改進生產(chǎn)經(jīng)營的準確性及時效性，從而進一步增強節(jié)能減排的收益，實現(xiàn)企業(yè)效益與社會效益的雙豐收，有利于增強企業(yè)的競爭力，樹立良好的社會形象。

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

5.1系統(tǒng)方案

??Acrel-7000企業(yè)能源管控系統(tǒng)釆用自動化、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，幫助企業(yè)針對各種能源需求及實際用能情況、產(chǎn)品能源單耗、工序能耗、重點設備用能等進行能耗統(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、為節(jié)能評估、能源審計提供基礎數(shù)據(jù)。

5.2應用場所

??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)廠房、工業(yè)園區(qū)、集團公司等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設計、施工和運行維護。在具體工程中可結合當?shù)卣块T要求和企業(yè)管理需求，在系統(tǒng)軟硬件配置上優(yōu)化調整，滿足各類工程能耗監(jiān)測與管理的要求。

5.3系統(tǒng)結構

5.4系統(tǒng)功能

1）大屏展示

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

2）首頁

??展示企業(yè)當日峰谷平用電、變壓器槪況、日/月/年分類能耗數(shù)據(jù)、當年/去年單耗趨勢對比、當年能耗趨勢，展示用戶關心的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果。

3）單位產(chǎn)品/產(chǎn)值能耗

??系統(tǒng)與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，導入產(chǎn)量/產(chǎn)值。對不能導入的數(shù)據(jù)提供人工錄入功能。通過系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，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(tǒng)將所有能源數(shù)據(jù)集成在一個看板中，從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個產(chǎn)業(yè)線的對比，幫助用戶掌握整個工廠的能源消耗、能源成本、碳排放等情況。

5）績效考核

??針對各個車間、班組設置考核指標，制定評分標準，結合單耗數(shù)據(jù)進行能源績效考核，量化考核對象的用能差距。

6）設備運行監(jiān)測

??系統(tǒng)對主要耗能設備進行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)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(shù)進行實時監(jiān)控。

7）能源平衡及損耗分析

??系統(tǒng)提供電、水、汽等能源在轉換、運輸、使用過程中各環(huán)節(jié)的能量平衡分析，幫助企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等問題。

8）節(jié)能評估

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

9）能耗分析報告

??系統(tǒng)提供設備能效分析結果及節(jié)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(jié)能降耗提供數(shù)據(jù)支持。

10）工業(yè)組態(tài)

??用戶自定義監(jiān)控管網(wǎng)，通過友好的人機界面展示監(jiān)測數(shù)據(jù)，支持遠程控制設備。

11）3D子系統(tǒng)

??通過對動力管線的虛擬仿真，展示設備的實時運行狀態(tài)及能源消耗情況，并結合動態(tài)的能源流向，為用戶提供身臨其境的直觀體驗。

5.5系統(tǒng)硬件配置

??智能化能源管理系統(tǒng)是管控智能化系統(tǒng)對焦化企業(yè)統(tǒng)一調度能源介質、保障設備經(jīng)濟運行、提高環(huán)保績效、降低噸焦能耗、提高勞動生產(chǎn)率和能源利用效率、減少污染物排放具有顯著的促進作用。智能化能源管理系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的能源管理模式，降低了數(shù)據(jù)采集的延遲性，提高了能源管理的效率，保證了生產(chǎn)經(jīng)營經(jīng)濟運行，很大降低基層管理技術人員的管理強度，提高了管理效率。

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

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

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊，2022.

任運業(yè)，男， 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(tǒng)解決方案。