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(shè)計(jì),主要包括能源數(shù)據(jù)集成、能源系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(shí)施與應(yīng)用情況。通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),在確保生產(chǎn)工藝流程平穩(wěn)運(yùn)行的前提下,實(shí)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(shè)備、各生產(chǎn)裝置和整個(gè)企業(yè)的多方位節(jié)能提供充分支撐。
關(guān)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(shè)計(jì)
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(xué)能輸入和化學(xué)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(shè)備,減低動(dòng)力能耗、加強(qiáng)保溫除垢之外,建立能源管理體系和建設(shè)能源管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)管理節(jié)能的兩個(gè)重要手段,同時(shí)促進(jìn)系統(tǒng)能量的綜合利用。 例如,實(shí)施熱電聯(lián)產(chǎn)和采用變頻技術(shù)可降低電耗,運(yùn)用控制(APC)技術(shù)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(jì)劃、能源監(jiān)控、能源平衡、統(tǒng)計(jì)分析等多種手段,準(zhǔn)確掌控企業(yè)能源,使節(jié)能工作責(zé)任明確,降低能耗,提高效益。
系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是:實(shí)現(xiàn)對各種能源介質(zhì)和重點(diǎn)耗能設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、控制、優(yōu)化調(diào)度和綜合管理,及時(shí)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(guān)鍵耗能設(shè)備的運(yùn)行工況,做到科學(xué)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(jì)和有效運(yùn)行。主要工作內(nèi)容包括:完善能源計(jì)量儀表、自動(dòng)化系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)采集和能源系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控;在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)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(guān)信息,實(shí)現(xiàn)集能源計(jì)劃、實(shí)績、統(tǒng)計(jì)、考核和報(bào)表等多方位能源管理并挖掘企業(yè)節(jié)能潛力;在準(zhǔn)確預(yù)測能源系統(tǒng)產(chǎn)耗存變化的基礎(chǔ)上,通過建立能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型,自動(dòng)給出能源優(yōu)化調(diào)度建議和方案,實(shí)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(shè)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(yùn)行達(dá)到**、經(jīng)濟(jì)和合理的目標(biāo)。圖1給出了系統(tǒng)整體功能架構(gòu)設(shè)計(jì)。
系統(tǒng)的基本功能架構(gòu)包括:
(1)“適合實(shí)用”的能源數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)
在現(xiàn)有基礎(chǔ)上,按可靠性、冗余性和可實(shí)現(xiàn)性要求完善各級能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)和化工企業(yè)的一、二級和重要的三級能源測量點(diǎn)及數(shù)據(jù)采集平臺(tái);借助企業(yè)已有數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),建立“適合實(shí)用”的能源數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),適應(yīng)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(guān)的各種信息,主要包括:各動(dòng)力介質(zhì)系統(tǒng)信息、固體燃料系統(tǒng)信息、爐窯、耗能設(shè)備和耗電設(shè)備信息、質(zhì)量**環(huán)保信息、生產(chǎn)關(guān)鍵信息、能源質(zhì)量信息、能源計(jì)量數(shù)據(jù)等。涉及一、二級能源計(jì)量數(shù)據(jù)、重要的三級計(jì)量數(shù)據(jù)、生產(chǎn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)。 集成實(shí)時(shí)監(jiān)控、狀態(tài)監(jiān)視、歷史趨勢查詢、**設(shè)備質(zhì)量報(bào)警、實(shí)時(shí)報(bào)表等監(jiān)控功能,并將集成能源預(yù)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(chǔ)上,實(shí)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(tái)
系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)從計(jì)劃、調(diào)度、操作運(yùn)行到統(tǒng)計(jì)、考核整個(gè)事務(wù)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(guān)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(jì)劃, 實(shí)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(shí)時(shí)能源產(chǎn)耗預(yù)測信息和優(yōu)化調(diào)度建議,實(shí)現(xiàn)“事前動(dòng)態(tài)管理”。
事中監(jiān)督
通過計(jì)劃實(shí)績管理、 調(diào)度運(yùn)行管理、關(guān)鍵耗能設(shè)備管理和質(zhì)量環(huán)保管理,實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)劃執(zhí)行情況和現(xiàn)場運(yùn)行狀況,在線動(dòng)態(tài)調(diào)整能源平衡,實(shí)現(xiàn)能源管網(wǎng)和能源設(shè)備的在線監(jiān)督;通過統(tǒng)計(jì)分析管理提供的強(qiáng)大數(shù)據(jù)挖掘和分析工具,對影響系統(tǒng)運(yùn)行的各個(gè)影響因素進(jìn)行對比關(guān)聯(lián)分析, 準(zhǔn)確指導(dǎo)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(jì)分析管理、計(jì)量結(jié)算管理、考核管理和報(bào)表管理,及時(shí)獲取能源定額和計(jì)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(shè)備的運(yùn)行情況、能源質(zhì)量環(huán)保和**情況等, 在系統(tǒng)中嚴(yán)格按照公司管理流程和規(guī)定,對超額和節(jié)能現(xiàn)象進(jìn)行獎(jiǎng)懲,通過考核制度的嚴(yán)格執(zhí)行,督促各相關(guān)單位節(jié)能減排的持續(xù)改善。
(4)“準(zhǔn)確可靠”的能源預(yù)測、平衡與優(yōu)化調(diào)度
模型通過采集、監(jiān)控和分析基礎(chǔ)能流數(shù)據(jù),建立能源預(yù)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(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測,對主要能源介質(zhì)管網(wǎng)進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算,給出重點(diǎn)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(dòng)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(shí)現(xiàn)節(jié)能減排增效目標(biāo)。
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(tái)采用自動(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(jié)實(shí)行集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理,監(jiān)測企業(yè)電、水、燃?xì)?、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(shè)備的能源利用情況等進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)、同環(huán)比分析、能源成本分析、用能預(yù)測、碳排分析,為企業(yè)加強(qiáng)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(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。
4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.2 應(yīng)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(xué)原料以及機(jī)電設(shè)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(biāo)值、能源成本、能源消耗趨勢、分項(xiàng)能耗占比、區(qū)域能源消耗對比,以及當(dāng)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(dòng)態(tài)。
4.3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控
對企業(yè)各點(diǎn)位的能源使用、報(bào)警等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測各個(gè)點(diǎn)位的運(yùn)作情況,同時(shí)能更快速有效的掌握點(diǎn)位的報(bào)警。
4.3.3 變壓器監(jiān)控
展示各電壓器的負(fù)載情況,從而可以為變壓器配備情況進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。通過各種運(yùn)行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析,找出較佳運(yùn)行模式。根據(jù)較佳運(yùn)行模式調(diào)整負(fù)載,從而降低用電單耗,使電能損失降低。
4.3.4 用能統(tǒng)計(jì)
從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、生產(chǎn)工藝/工段時(shí)間、分項(xiàng)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(jì)、同比、環(huán)比分析、實(shí)績分析,折標(biāo)對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計(jì),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(fèi)。
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(jìn)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(zhuǎn)換,按班組、區(qū)域、產(chǎn)線、工段等進(jìn)行日、周、月、年、指定時(shí)段績效統(tǒng)計(jì)按照能源計(jì)劃或定額制定的績效指標(biāo)進(jìn)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(yù)測
通過對企業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備等的能耗使用情況進(jìn)行分析,建立能耗計(jì)算模型,根據(jù)人工智能算法對數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行修正,對未來企業(yè)能耗趨勢進(jìn)行預(yù)測分析,為節(jié)能提供有效的決策依據(jù)。
4.3.8 運(yùn)行監(jiān)測
系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,監(jiān)測設(shè)備及工藝運(yùn)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(yùn)行監(jiān)視。可直接從動(dòng)態(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(shí)間等維度查詢相關(guān)能源用量。
4.3.9 分析報(bào)告
以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設(shè)備運(yùn)行情況、運(yùn)維情況等進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)分析,讓用戶多方面了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況,并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),方便用戶發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常,從而找出改善點(diǎn),以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。
4.3.10 事件報(bào)警
持續(xù)監(jiān)測設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)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(shè)備異?;蚬收线M(jìn)行報(bào)警,提醒企業(yè)注意和查找問題,并形成報(bào)警日志。
4.3.11 移動(dòng)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(shè)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(biāo)、用能預(yù)測、運(yùn)行監(jiān)視、異常報(bào)警等。
4.4 現(xiàn)場設(shè)備選型
5 結(jié)語
目前,能源管理系統(tǒng)正逐步在大型化工企業(yè)推廣應(yīng)用,是化工行業(yè)通過“兩化”深度融合促進(jìn)節(jié)能減排的具體體現(xiàn)。盡管各家企業(yè)的基礎(chǔ)條件不同,生產(chǎn)與經(jīng)營管理存在差異,在系統(tǒng)的建設(shè)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(shè)項(xiàng)目的基本目標(biāo)和功能已做了明確的要求。 因此,本文在總結(jié)浙江中控軟件技術(shù)有限公司在實(shí)施能源管理中心項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合化工企業(yè)的特點(diǎn),按系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)和功能要求,設(shè)計(jì)了能源管理系統(tǒng)的功能架構(gòu),并給出應(yīng)用案例,希望能對化工行業(yè)能源管理中心建設(shè)起到推動(dòng)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?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電,Email: 2885050128@qq.com手機(jī):18701997519 QQ:2885050128