任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要：對(duì)焦化企業(yè)的智能化能源管理系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行了較全面的分析，在企業(yè)節(jié)能減排、提升經(jīng)濟(jì)效益、優(yōu)化生產(chǎn)組織等方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值，智能化能源管理系統(tǒng)在企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)改造中具有廣闊的前景。

關(guān)鍵詞：智能化；能源管理；節(jié)能；成本；分析

??近年來(lái)，我國(guó)對(duì)高耗能行業(yè)逐步實(shí)行轉(zhuǎn)型升級(jí)，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(shù)、新材料不斷得到推廣應(yīng)用。隨著焦?fàn)t大型化及設(shè)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(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(shí)，可以合理利用和規(guī)劃能源介質(zhì)使用流程，降低企業(yè)噸焦能耗指標(biāo)，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(jī)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(jì)高效地使用能源，達(dá)到節(jié)能減排，提高經(jīng)營(yíng)績(jī)效的目的。

??智能化能源管理系統(tǒng)的主要功能為實(shí)時(shí)在線監(jiān)控、能源數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、儲(chǔ)存、分析和利用，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與報(bào)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(duì)環(huán)境的污染；實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)集中可視化；發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)用能成本，提升企業(yè)節(jié)能潛力，建立能源績(jī)效評(píng)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(shù)據(jù)，對(duì)各種能耗按類(lèi)別進(jìn)行環(huán)比、同比及占比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。使能耗指標(biāo)不偏離計(jì)劃指標(biāo)，生成各類(lèi)數(shù)據(jù)報(bào)表，實(shí)時(shí)能源介質(zhì)測(cè)量與監(jiān)控、實(shí)時(shí)趨勢(shì)分析，對(duì)各工序的能源消耗可視化管理和預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)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(tǒng)采用系統(tǒng)層級(jí)發(fā)散式設(shè)計(jì)，對(duì)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(shù)據(jù)自動(dòng)采集、上傳并自動(dòng)存儲(chǔ)，加以匯總和分析，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)能源介質(zhì)消耗數(shù)據(jù)的集成和直觀表達(dá)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)各類(lèi)能源介質(zhì)消耗數(shù)據(jù)的日分析、周分析、月度分析的的自動(dòng)化、實(shí)現(xiàn)能耗成本控制的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，同時(shí)在系統(tǒng)中設(shè)置報(bào)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(jié)構(gòu)

??可上傳數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集層，實(shí)現(xiàn)各測(cè)量?jī)x表的智能化；

??基于某項(xiàng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊層，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的可傳輸性；

??采用能源管理軟件的主站服務(wù)層，實(shí)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(shí)現(xiàn)決策的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

4.2智能化能源管理系統(tǒng)主要特點(diǎn)

??智能化能源管理系統(tǒng)以自動(dòng)上傳能耗數(shù)據(jù)為平臺(tái)基礎(chǔ)，在此平臺(tái)上對(duì)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(tǒng)分三個(gè)層次。

??能量介質(zhì)輸入，即由外部供應(yīng)廠內(nèi)的各類(lèi)能源介質(zhì)；

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

??廠輸出的能源介質(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(jié)點(diǎn)的計(jì)量?jī)x表實(shí)現(xiàn)智能化，即時(shí)實(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，自動(dòng)累計(jì)、分析、打印報(bào)表。對(duì)消耗類(lèi)能源數(shù)據(jù)日耗超月耗均值5%報(bào)警，對(duì)大宗能源消耗實(shí)現(xiàn)在線報(bào)警功能（超日均小時(shí)流量5%報(bào)警），對(duì)輸出類(lèi)能源介質(zhì)實(shí)現(xiàn)在線報(bào)警（低于月均流量值5%）。根據(jù)此結(jié)構(gòu)框架，可以定制個(gè)性的功能需求，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)元化多的兼容性和擴(kuò)展性，可實(shí)現(xiàn)與廠內(nèi)各業(yè)務(wù)平臺(tái)（ERP、DMS等）、OA辦公系統(tǒng)等對(duì)接導(dǎo)入，便于廠內(nèi)能源消耗數(shù)據(jù)的共享，實(shí)現(xiàn)各相關(guān)職能科室對(duì)各類(lèi)能源消耗指標(biāo)的日常監(jiān)督和管理，同時(shí)有利于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策層對(duì)能耗數(shù)據(jù)的日常監(jiān)督和督促改進(jìn)，從而及時(shí)改進(jìn)異常能耗指標(biāo)，保持生產(chǎn)的高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(cè)

??對(duì)于各工序設(shè)備及關(guān)鍵能耗設(shè)備、設(shè)施的電流、電量、功率等進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，對(duì)各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、停機(jī)開(kāi)機(jī)、故障報(bào)警等信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的進(jìn)行狀態(tài)，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程控制同時(shí)設(shè)定相關(guān)設(shè)備的報(bào)警值，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行調(diào)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(duì)各生產(chǎn)工序進(jìn)行能耗分析，對(duì)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(shè)備在不同生產(chǎn)工序中的能耗比重，以及對(duì)各類(lèi)能源介質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，對(duì)各類(lèi)能源介質(zhì)消耗進(jìn)行日、周、月自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、分析，對(duì)每班的產(chǎn)量、能耗統(tǒng)計(jì)分析，異常能耗分析。對(duì)各工序的能源成本分析。對(duì)關(guān)鍵設(shè)備、設(shè)施的用能質(zhì)量進(jìn)行分析；對(duì)設(shè)備能效進(jìn)行分析；與設(shè)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)比較，與同功能節(jié)能設(shè)備能效水平比較，企業(yè)同類(lèi)設(shè)備能效比較，通過(guò)分析和比較，確定關(guān)鍵耗能設(shè)備和能效比較高的設(shè)備，從而增強(qiáng)設(shè)備日常點(diǎn)檢及維修的針對(duì)性，保證設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，保持設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4.3.3節(jié)能措施

??對(duì)于控制系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)施遠(yuǎn)程控制，增加了各工序開(kāi)停機(jī)的連貫性，杜絕空轉(zhuǎn)車(chē)及生產(chǎn)不接續(xù)而造成的能源浪費(fèi)；同時(shí)便于管理者對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏、設(shè)備檢修、生產(chǎn)組織及人力資源配置進(jìn)行優(yōu)化。

??對(duì)于單體設(shè)備故障報(bào)警和參數(shù)報(bào)警進(jìn)行合理設(shè)置、保證設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

??對(duì)較大能耗的單體設(shè)備進(jìn)行能效比分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、更換或淘汰高耗能設(shè)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(duì)各單位能源介質(zhì)不同時(shí)段的消耗差異的分析，可以直觀地判斷某個(gè)工序的生產(chǎn)均衡性及經(jīng)濟(jì)性，從而使管理者清楚掌握該工序的設(shè)備運(yùn)行狀況，找準(zhǔn)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(shè)備管理上水平，也有利于各基層管理和技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)日常工作中的不足，找準(zhǔn)并強(qiáng)化生產(chǎn)過(guò)程中的薄弱環(huán)節(jié)，加大設(shè)備的點(diǎn)檢和維修力度，提高設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，增強(qiáng)基層單位人員工作的主動(dòng)性和積極性。

??推動(dòng)各單位對(duì)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(jù)本單位總的能耗及管件耗能設(shè)備運(yùn)行情況，掌握本工序各環(huán)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行狀況，從而發(fā)現(xiàn)各班組生產(chǎn)組織的優(yōu)缺點(diǎn)，推廣經(jīng)濟(jì)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(xiàn)高產(chǎn)出，將企業(yè)的內(nèi)部市場(chǎng)化考核機(jī)制落地生根，真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)主體的下移，充分調(diào)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(shù)據(jù)的在線報(bào)警功能，對(duì)報(bào)警的設(shè)備及介質(zhì)做到及時(shí)介入糾偏，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)分析原因，及時(shí)進(jìn)行整改，有利于避免因?yàn)閱?wèn)題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)而造成積壓以致出現(xiàn)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(shù)據(jù)支撐，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)績(jī)效。

??減排統(tǒng)計(jì)。如二氧化碳減排統(tǒng)計(jì)，根據(jù)各焦?fàn)t的煤氣消耗瞬時(shí)流量，基于熱值計(jì)算碳排放及二氧化硫、氮氧化物、生化廢水等排放統(tǒng)計(jì)；通過(guò)對(duì)焦?fàn)t加熱瞬時(shí)流量的實(shí)時(shí)檢測(cè)，保證焦?fàn)t長(zhǎng)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(guò)大造成過(guò)火導(dǎo)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(xiàn)節(jié)能減排。

??廢水減排，通過(guò)對(duì)冷熱水溫度及流量的檢測(cè)，進(jìn)行梯級(jí)利用，同時(shí)增加化產(chǎn)收率，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

??分車(chē)間成本統(tǒng)計(jì)，對(duì)各車(chē)間的各類(lèi)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)各工序成本中的能耗情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，便于基層管理者對(duì)生產(chǎn)組織方式進(jìn)行優(yōu)化和改造。

??財(cái)務(wù)分析，通過(guò)對(duì)全廠生產(chǎn)成本中能源消耗費(fèi)用統(tǒng)計(jì)分析，便于管理者尋找并發(fā)現(xiàn)改善降低能源消耗的機(jī)會(huì)，找準(zhǔn)突破口，增強(qiáng)改進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的準(zhǔn)確性及時(shí)效性，從而進(jìn)一步增強(qiáng)節(jié)能減排的收益，實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益與社會(huì)效益的雙豐收，有利于增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，樹(shù)立良好的社會(huì)形象。

??實(shí)際費(fèi)用、理論費(fèi)用分析，通過(guò)實(shí)際和理論能耗費(fèi)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(shè)備、物流等方面的因素，實(shí)施改進(jìn)，從而實(shí)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(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)行的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測(cè)企業(yè)電、水、燃?xì)?、蒸汽及壓縮空氣等各類(lèi)能源的消耗情況，通過(guò)數(shù)據(jù)分析、挖掘，幫助企業(yè)針對(duì)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(shè)備用能等進(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(cè)、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、為節(jié)能評(píng)估、能源審計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

5.2應(yīng)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)廠房、工業(yè)園區(qū)、集團(tuán)公司等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測(cè)與管理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。在具體工程中可結(jié)合當(dāng)?shù)卣块T(mén)要求和企業(yè)管理需求，在系統(tǒng)軟硬件配置上優(yōu)化調(diào)整，滿足各類(lèi)工程能耗監(jiān)測(cè)與管理的要求。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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(biāo)、異常情況、點(diǎn)位數(shù)量、通訊情況、本月分類(lèi)能耗排名、當(dāng)年/去年用電量對(duì)比、分類(lèi)能耗占比等相關(guān)信息，可直觀了解企業(yè)當(dāng)前總體概況，支持3D建模。

2）首頁(yè)

??展示企業(yè)當(dāng)日峰谷平用電、變壓器槪況、日/月/年分類(lèi)能耗數(shù)據(jù)、當(dāng)年/去年單耗趨勢(shì)對(duì)比、當(dāng)年能耗趨勢(shì)，展示用戶關(guān)心的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

3）單位產(chǎn)品/產(chǎn)值能耗

??系統(tǒng)與企業(yè)MES系統(tǒng)對(duì)接，導(dǎo)入產(chǎn)量/產(chǎn)值。對(duì)不能導(dǎo)入的數(shù)據(jù)提供人工錄入功能。通過(guò)系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，結(jié)合產(chǎn)量/產(chǎn)值，計(jì)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(gè)看板中，從多個(gè)維度對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)各個(gè)產(chǎn)業(yè)線的對(duì)比，幫助用戶掌握整個(gè)工廠的能源消耗、能源成本、碳排放等情況。

5）績(jī)效考核

??針對(duì)各個(gè)車(chē)間、班組設(shè)置考核指標(biāo)，制定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合單耗數(shù)據(jù)進(jìn)行能源績(jī)效考核，量化考核對(duì)象的用能差距。

6）設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)

??系統(tǒng)對(duì)主要耗能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行、停機(jī)、待機(jī)、異常狀態(tài)，并對(duì)溫度、濕度、流量、壓力、速度等生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(zhuǎn)換、運(yùn)輸、使用過(guò)程中各環(huán)節(jié)的能量平衡分析，幫助企業(yè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)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(jié)能評(píng)估

??系統(tǒng)對(duì)實(shí)施節(jié)能措施前后的用能情況進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算實(shí)際的節(jié)能量，幫助企業(yè)對(duì)節(jié)能措施的實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)估。

9）能耗分析報(bào)告

??系統(tǒng)提供設(shè)備能效分析結(jié)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(guò)友好的人機(jī)界面展示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，支持遠(yuǎn)程控制設(shè)備。

11）3D子系統(tǒng)

??通過(guò)對(duì)動(dòng)力管線的虛擬仿真，展示設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)及能源消耗情況，并結(jié)合動(dòng)態(tài)的能源流向，為用戶提供身臨其境的直觀體驗(yàn)。

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(duì)焦化企業(yè)統(tǒng)一調(diào)度能源介質(zhì)、保障設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高環(huán)?？?jī)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的促進(jìn)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(yíng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，很大降低基層管理技術(shù)人員的管理強(qiáng)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(yīng)用. 化工設(shè)計(jì)通訊，2020.

[2]徐偉，劉志堅(jiān)，陳曦，等.關(guān)于我國(guó)“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(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)，2022.

任運(yùn)業(yè)，男， 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)槠髽I(yè)能源管控系統(tǒng)解決方案。