浅谈智能化能源管理系统平台在企业中的应用

摘要：对焦化企业的智能化能源管理系统应用进行了较全面的分析，在企业节能减排、提升经济效益、优化生产组织等方面具有较高的应用价值，智能化能源管理系统在企业转型升级改造中具有广阔的前景。

关键词：智能化；能源管理；节能；成本；分析

  近年来，我国对高耗能行业逐步实行转型升级，淘汰落后产能，各种节能减排、能源回收利用等新工艺、新技术、新材料不断得到推广应用。随着焦炉大型化及设备自动化、智能化逐步得到新技术及新装备的支持，焦化行业节能减排成效显著。在企业的管理系统中，能源管理系统是生产综合管理系统中非常重要的子系统，在组织生产管理的同时，可以合理利用和规划能源介质使用流程，降低企业吨焦能耗指标，降低氮氧化物、粉尘等污染物排放量，提高企业经营绩效。焦化企业采用智能化能源管理系统可以安全经济高效地使用能源，达到节能减排，提高经营绩效的目的。

  智能化能源管理系统的主要功能为实时在线监控、能源数据的自动采集、储存、分析和利用，对数据进行分析与报警，实时掌控生产过程，降低企业用能成本；减少各类污染物（废气、废渣、废液）对环境的污染；实现能源数据集中可视化；发现和改进用能成本，提升企业节能潜力，建立能源绩效评价体系，促进企业生产良性循环。

  自动采集各工序的能耗数据，对各种能耗按类别进行环比、同比及占比进行统计和分析。使能耗指标不偏离计划指标，生成各类数据报表，实时能源介质测量与监控、实时趋势分析，对各工序的能源消耗可视化管理和预警，及时发现耗能异常情况，及时跟进纠偏，动态掌握各工序的生产状况。

  智能化能源管理系统采用系统层级发散式设计，对各生产工序的各类能源介质（包括水、电、风、气、汽）的消耗进行数据自动采集、上传并自动存储，加以汇总和分析，实现各类能源介质消耗数据的集成和直观表达，并在此基础上实现各类能源介质消耗数据的日分析、周分析、月度分析的的自动化、实现能耗成本控制的及时性和准确性，同时在系统中设置报警和可追溯化等。

4.1智能化能源管理系统可分为四层结构

  可上传数据的现场数据采集层，实现各测量仪表的智能化；

  基于某项协议的网络通讯层，实现测量数据的可传输性；

  采用能源管理软件的主站服务层，实现各上传数据的集约化；

  企业能源管理软件的管理层，实现决策的及时性和准确性。

4.2智能化能源管理系统主要特点

  智能化能源管理系统以自动上传能耗数据为平台基础，在此平台上对各类别的能源介质按不同的能源用途进行组建。此系统分三个层次。

  能量介质输入，即由外部供应厂内的各类能源介质；

  厂内以车间为单位的能量介质消耗，即厂内各生产工序的各类能源介质的用能消耗；

  厂输出的能源介质（主要包括煤气、蒸汽、生化水及第三方用能），每个层次中各能源介质的关键节点的计量仪表实现智能化，即时实现各数据自动上传，自动累计、分析、打印报表。对消耗类能源数据日耗超月耗均值5%报警，对大宗能源消耗实现在线报警功能（超日均小时流量5%报警），对输出类能源介质实现在线报警（低于月均流量值5%）。根据此结构框架，可以定制个性的功能需求，具有较强的数据元化多的兼容性和扩展性，可实现与厂内各业务平台（ERP、DMS等）、OA办公系统等对接导入，便于厂内能源消耗数据的共享，实现各相关职能科室对各类能源消耗指标的日常监督和管理，同时有利于生产经营决策层对能耗数据的日常监督和督促改进，从而及时改进异常能耗指标，保持生产的高效经济运行。

4.3智能化能源管理系统的分析功能

4.3.1能源监测

  对于各工序设备及关键能耗设备、设施的电流、电量、功率等进行实时检测，对各设备的运行状态、停机开机、故障报警等信号进行监测和管理。同时实现远程监控设备的进行状态，对关键设备实施远程控制同时设定相关设备的报警值，实现即声光报警，达到及时发现问题，及时进行调节和处理的目的。

4.3.2数据智能化分析

  能耗分析。对各生产工序进行能耗分析，对同工序的产量与能耗比、同产量不同班次的能耗比、同班次不同生产组织条件下的能耗比、不同能源介质占总能耗的比重、不同生产工序能耗在各自生产总的成本中的比重，以及各能耗大的设备在不同生产工序中的能耗比重，以及对各类能源介质进行统计和分析，对各类能源介质消耗进行日、周、月自动统计、分析，对每班的产量、能耗统计分析，异常能耗分析。对各工序的能源成本分析。对关键设备、设施的用能质量进行分析；对设备能效进行分析；与设定的比较，与同功能节能设备能效水平比较，企业同类设备能效比较，通过分析和比较，确定关键耗能设备和能效比较高的设备，从而增强设备日常点检及维修的针对性，保证设备处于良好的运行状态，保持设备的经济运行。

4.3.3节能措施

  对于控制系统，通过实施远程控制，增加了各工序开停机的连贯性，杜绝空转车及生产不接续而造成的能源浪费；同时便于管理者对生产节奏、设备检修、生产组织及人力资源配置进行优化。

  对于单体设备故障报警和参数报警进行合理设置、保证设备安全经济运行。

  对较大能耗的单体设备进行能效比分析，及时发现、更换或淘汰高耗能设备，降低企业用能成本。

4.3.4能源的成本及生产的综合分析

  生产及成本分析。通过对各单位能源介质不同时段的消耗差异的分析，可以直观地判断某个工序的生产均衡性及经济性，从而使管理者清楚掌握该工序的设备运行状况，找准发生问题的真正原因。推动了基层的生产组织及设备管理上水平，也有利于各基层管理和技术人员发现和改进日常工作中的不足，找准并强化生产过程中的薄弱环节，加大设备的点检和维修力度，提高设备运行的经济性，增强基层单位人员工作的主动性和积极性。

  推动各单位对成本进行有效管控，提高投入产出比。各基层单位管理人员根据本单位总的能耗及管件耗能设备运行情况，掌握本工序各环节设备的运行状况，从而发现各班组生产组织的优缺点，推广经济性较高的生产组织方式，有利于激发班组的生产形成良性循环，以低投入实现高产出，将企业的内部市场化考核机制落地生根，真正实现企业生产经营主体的下移，充分调动全员参与生产经营的主动性和积极性。

  利用好能源异常数据的在线报警功能，对报警的设备及介质做到及时介入纠偏，及时发现问题，及时分析原因，及时进行整改，有利于避免因为问题不能及时发现而造成积压以致出现突发性的大问题，造成大的事故或不可挽回的损失；同时为全厂生产经营的周成本分析、月度成本分析提供真实、可靠、有效的数据支撑，从而提高企业的生产经营绩效。

  减排统计。如二氧化碳减排统计，根据各焦炉的煤气消耗瞬时流量，基于热值计算碳排放及二氧化硫、氮氧化物、生化废水等排放统计；通过对焦炉加热瞬时流量的实时检测，保证焦炉长向和高向加热的均匀性和稳定性，避免推焦冒黑烟或煤气流量过大造成过火导致的难推焦等各类事故，从而提高能源的利用效率，实现节能减排。

  废水减排，通过对冷热水温度及流量的检测，进行梯级利用，同时增加化产收率，达到节能减排的目的。

  分车间成本统计，对各车间的各类能耗数据进行计算，对各工序成本中的能耗情况进行统计分析，便于基层管理者对生产组织方式进行优化和改造。

  财务分析，通过对全厂生产成本中能源消耗费用统计分析，便于管理者寻找并发现改善降低能源消耗的机会，找准突破口，增强改进生产经营的准确性及时效性，从而进一步增强节能减排的收益，实现企业效益与社会效益的双丰收，有利于增强企业的竞争力，树立良好的社会形象。

  实际费用、理论费用分析，通过实际和理论能耗费用的差额分析，掌握各工序的能力指数，找出正差值大的设备、物流等方面的因素，实施改进，从而实现企业的精益生产。

5.1系统方案

  Acrel-7000企业能源管控系统釆用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行的动态监控和数据化管理，监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘，帮助企业针对各种能源需求及实际用能情况、产品能源单耗、工序能耗、重点设备用能等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、用能预测、碳排分析，为企业加强能源管理，提高能源利用效率、挖掘节能潜力、为节能评估、能源审计提供基础数据。

 

5.2应用场所

  适用于新建或者改建的能源供给企业、高耗能企业和离散制造企业厂房、工业园区、集团公司等不同行业的能耗监测与管理的系统设计、施工和运行维护。在具体工程中可结合当地政府部门要求和企业管理需求，在系统软硬件配置上优化调整，满足各类工程能耗监测与管理的要求。

5.3系统结构

 

5.4系统功能

1）大屏展示

  展示企业及各区域的能耗折标、异常情况、点位数量、通讯情况、本月分类能耗排名、当年/去年用电量对比、分类能耗占比等相关信息，可直观了解企业当前总体概况，支持3D建模。

2）首页

  展示企业当日峰谷平用电、变压器槪况、日/月/年分类能耗数据、当年/去年单耗趋势对比、当年能耗趋势，展示用户关心的数据统计结果。

3）单位产品/产值能耗

  系统与企业MES系统对接，导入产量/产值。对不能导入的数据提供人工录入功能。通过系统采集的能耗数据，结合产量/产值，计算单位产品/产值能耗。

4）能源中控

  系统将所有能源数据集成在一个看板中，从多个维度对比分析，实现各个产业线的对比，帮助用户掌握整个工厂的能源消耗、能源成本、碳排放等情况。

5）绩效考核

  针对各个车间、班组设置考核指标，制定评分标准，结合单耗数据进行能源绩效考核，量化考核对象的用能差距。

6）设备运行监测

  系统对主要耗能设备进行数据采集，监测设备的运行、停机、待机、异常状态，并对温度、湿度、流量、压力、速度等生产工艺参数进行实时监控。

7）能源平衡及损耗分析

  系统提供电、水、汽等能源在转换、运输、使用过程中各环节的能量平衡分析，帮助企业及时发现能量在使用过程中的跑冒滴漏和异常用能等问题。

8）节能评估

  系统对实施节能措施前后的用能情况进行比对，计算实际的节能量，帮助企业对节能措施的实施效果进行评估。

9）能耗分析报告

  系统提供设备能效分析结果及节能建议，帮助管理人员全面了解企业的能效水平，为企业节能降耗提供数据支持。

10）工业组态

  用户自定义监控管网，通过友好的人机界面展示监测数据，支持远程控制设备。

11）3D子系统

  通过对动力管线的虚拟仿真，展示设备的实时运行状态及能源消耗情况，并结合动态的能源流向，为用户提供身临其境的直观体验。

5.5系统硬件配置

  智能化能源管理系统是管控智能化系统对焦化企业统一调度能源介质、保障设备经济运行、提高环保绩效、降低吨焦能耗、提高劳动生产率和能源利用效率、减少污染物排放具有显著的促进作用。智能化能源管理系统改变了传统的能源管理模式，降低了数据采集的延迟性，提高了能源管理的效率，保证了生产经营经济运行，很大降低基层管理技术人员的管理强度，提高了管理效率。

[1]宋一格.智能化能源管理系统在企业中的应用. 化工设计通讯，2020.

[2]徐伟，刘志坚，陈曦，等.关于我国“近零能耗建筑"发展的思考[J].建筑科学，2016（04）.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册，2022.

柏为为  安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为企业能源管控系统解决方案