淺談智能化能源管理系統平臺在企業中的應用
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易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：對焦化企業的智能化能源管理系統應用進行了較全面的分析，在企業節能減排、提升經濟效益、優化生產組織等方面具有較高的應用價值，智能化能源管理系統在企業轉型升級改造中具有廣闊的前景。
關鍵詞：智能化；能源管理；節能；成本；分析
1概述
近年來，我國對高耗能行業逐步實行轉型升級，淘汰落后產能，各種節能減排、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，焦化行業節能減排成效顯著。在企業的管理系統中，能源管理系統是生產綜合管理系統中非常重要的子系統，在組織生產管理的同時，可以合理利用和規劃能源介質使用流程，降低企業噸焦能耗指標，降低氮氧化物、粉塵等污染物排放量，提高企業經營績效。焦化企業采用智能化能源管理系統可以安全經濟高效地使用能源，達到節能減排，提高經營績效的目的。
2智能化能源管理系統的主要功能
智能化能源管理系統的主要功能為實時在線監控、能源數據的自動采集、儲存、分析和利用，對數據進行分析與報警，實時掌控生產過程，降低企業用能成本；減少各類污染物（廢氣、廢渣、廢液）對環境的污染；實現能源數據集中可視化；發現和改進用能成本，提升企業節能潛力，建立能源績效評價體系，促進企業生產良性循環。
3智能化能源管理系統建設目標
自動采集各工序的能耗數據，對各種能耗按類別進行環比、同比及占比進行統計和分析。使能耗指標不偏離計劃指標，生成各類數據報表，實時能源介質測量與監控、實時趨勢分析，對各工序的能源消耗可視化管理和預警，及時發現耗能異常情況，及時跟進糾偏，動態掌握各工序的生產狀況。
4智能化能源管理系統構架
智能化能源管理系統采用系統層級發散式設計，對各生產工序的各類能源介質（包括水、電、風、氣、汽）的消耗進行數據自動采集、上傳并自動存儲，加以匯總和分析，實現各類能源介質消耗數據的集成和直觀表達，并在此基礎上實現各類能源介質消耗數據的日分析、周分析、月度分析的的自動化、實現能耗成本控制的及時性和準確性，同時在系統中設置超值報警和可追溯化等。
4.1智能化能源管理系統可分為四層結構
可上傳數據的現場數據采集層，實現各測量儀表的智能化；
基于某項協議的網絡通訊層，實現測量數據的可傳輸性；
采用能源管理軟件的主站服務層，實現各上傳數據的集約化；
企業能源管理軟件的管理層，實現決策的及時性和準確性。
4.2智能化能源管理系統主要特點
智能化能源管理系統以自動上傳能耗數據為平臺基礎，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點的計量儀表實現智能化，即時實現各數據自動上傳，自動累計、分析、打印報表。對消耗類能源數據日耗超月耗均值5%報警，對大宗能源消耗實現在線報警功能（超日均小時流量5%報警），對輸出類能源介質實現在線報警（低于月均流量值5%）。根據此結構框架，可以定制個性的功能需求，具有較強的數據元化多的兼容性和擴展性，可實現與廠內各業務平臺（ERP、DMS等）、OA辦公系統等對接導入，便于廠內能源消耗數據的共享，實現各相關職能科室對各類能源消耗指標的日常監督和管理，同時有利于生產經營決策層對能耗數據的日常監督和督促改進，從而及時改進異常能耗指標，保持生產的高效經濟運行。
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、停機開機、故障報警等信號進行監測和管理。同時實現遠程監控設備的進行狀態，對關鍵設備實施遠程控制同時設定相關設備的報警值，實現超值即聲光報警，達到及時發現問題，及時進行調節和處理的目的。
4.3.2數據智能化分析
能耗分析。對各生產工序進行能耗分析，對同工序的產量與能耗比、同產量不同班次的能耗比、同班次不同生產組織條件下的能耗比、不同能源介質占總能耗的比重、不同生產工序能耗在各自生產總的成本中的比重，以及各能耗大的設備在不同生產工序中的能耗比重，以及對各類能源介質進行統計和分析，對各類能源介質消耗進行日、周、月自動統計、分析，對每班的產量、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；與設定的行業標桿比較，與同功能節能設備能效水平比較，企業同類設備能效比較，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，保持設備的經濟運行。
4.3.3節能措施
對于控制系統，通過實施遠程控制，增加了各工序開停機的連貫性，杜絕空轉車及生產不接續而造成的能源浪費；同時便于管理者對生產節奏、設備檢修、生產組織及人力資源配置進行優化。
對于單體設備故障報警和參數超值報警進行合理設置、保證設備安全經濟運行。
對較大能耗的單體設備進行能效比分析，及時發現、換或淘汰高耗能設備，降低企業用能成本。
4.3.4能源的成本及生產的綜合分析
生產及成本分析。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均衡性及經濟性，從而使管理者清楚掌握該工序的設備運行狀況，找準發生問題的真正原因。推動了基層的生產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現和改進日常工作中的不足，找準并強化生產過程中的薄弱環節，加大設備的點檢和維修力度，提高設備運行的經濟性，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，掌握本工序各環節設備的運行狀況，從而發現各班組生產組織的優缺點，推廣經濟性較高的生產組織方式，有利于激發班組的生產形成良性循環，以低投入實現高產出，將企業的內部市場化考核機制落地生根，真正實現企業生產經營主體的下移，充分調動全員參與生產經營的主動性和積極性。
利用好能源異常數據的超值在線超值報警功能，對報警的設備及介質做到及時介入糾偏，及時發現問題，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現而造成積壓以致出現突發性的大問題，造成大的事故或不可挽回的損失；同時為全廠生產經營的周成本分析、月度成本分析提供真實、可靠、有效的數據支撐，從而提高企業的生產經營績效。
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，實現節能減排。
廢水減排，通過對冷熱水溫度及流量的檢測，進行梯級利用，同時增加化產收率，達到節能減排的目的。
分車間成本統計，對各車間的各類能耗數據進行計算，對各工序成本中的能耗情況進行統計分析，便于基層管理者對生產組織方式進行優化和改造。
財務分析，通過對全廠生產成本中能源消耗費用統計分析，便于管理者尋找并發現改善降低能源消耗的機會，找準突破口，增強改進生產經營的準確性及時效性，從而進一步增強節能減排的收益，實現企業效益與社會效益的雙豐收，有利于增強企業的競爭力，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，找出正差值大的設備、物流等方面的因素，實施改進，從而實現企業的精益生產。
5安科瑞企業能源管控系統解決方案
5.1系統方案
Acrel-7000企業能源管控系統釆用自動化、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，幫助企業針對各種能源需求及實際用能情況、產品能源單耗、工序能耗、重點設備用能等進行能耗統計、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、為節能評估、能源審計提供基礎數據。
5.2應用場所
適用于新建或者改建的能源供給企業、高耗能企業和離散制造企業廠房、工業園區、集團公司等不同行業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要求和企業管理需求，在系統軟硬件配置上優化調整，滿足各類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
展示企業及各區域的能耗折標、異常情況、點位數量、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，可直觀了解企業當前總體概況，支持3D建模。
2）首頁
展示企業當日峰谷平用電、變壓器槪況、日/月/年分類能耗數據、當年/去年單耗趨勢對比、當年能耗趨勢，展示用戶關心的數據統計結果。
3）單位產品/產值能耗
系統與企業MES系統對接，導入產量/產值。對不能導入的數據提供人工錄入功能。通過系統采集的能耗數據，結合產量/產值，計算單位產品/產值能耗。
4）能源中控
系統將所有能源數據集成在一個看板中，從多個維度對比分析，實現各個產業線的對比，幫助用戶全方位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，結合單耗數據進行能源績效考核，量化考核對象的用能差距。
6）設備運行監測
系統對主要耗能設備進行數據采集，監測設備的運行、停機、待機、異常狀態，并對溫度、濕度、流量、壓力、速度等生產工藝參數進行實時監控。
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、使用過程中各環節的能量平衡分析，幫助企業及時發現能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等問題。
8）節能評估
系統對實施節能措施前后的用能情況進行比對，計算實際的節能量，幫助企業對節能措施的實施效果進行評估。
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的能效水平，為企業節能降耗提供數據支持。
10）工業組態
用戶自定義監控管網，通過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
通過對動力管線的虛擬仿真，展示設備的實時運行狀態及能源消耗情況，并結合動態的能源流向，為用戶提供身臨其境的直觀體驗。
5.5系統硬件配置
6結束語
智能化能源管理系統是管控智能化系統對焦化企業統一調度能源介質、保障設備經濟運行、提高環保績效、降低噸焦能耗、提高勞動生產率和能源利用效率、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，保證了生產經營經濟運行，很大降低基層管理技術人員的管理強度，提高了管理效率。
參考文獻
[1]宋一格.智能化能源管理系統在企業中的應用. 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”發展的思考[J].建筑科學，2016（04）.
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊，2022.
作者簡介：
易允恒，男，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
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