企業(yè)能源管控平臺在能源管理中的應(yīng)用——以軋鋼行業(yè)為例 安科瑞周靜嫻

1.背景分析

在能源消費強(qiáng)度和消費總量的“雙控”背景下，企業(yè)需要考慮如何應(yīng)對能耗雙控以保障正常生產(chǎn)。現(xiàn)有大部分企業(yè)依然采用電、水、氣、冷、熱等各種能源供應(yīng)系統(tǒng)“單獨規(guī)劃、單獨設(shè)計、獨立運行”的模式。普遍存在計量檢測到配備不足；計量設(shè)備計量精度不高、計量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；人工抄表可靠性低；難以合理監(jiān)測和評估主要耗能設(shè)備的用能效率；缺少決策數(shù)據(jù)支持，對于節(jié)能評估無法提供可靠參考數(shù)據(jù)；缺乏合理的企業(yè)能效評估指標(biāo)體系，能耗管理措施難以落地等情況。本文介紹的企業(yè)能源管控平臺，采用自動化、信息化技術(shù)，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、合理化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程結(jié)合起來，運用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、較大限度地合理利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

2.軋鋼行業(yè)能源管理現(xiàn)狀

 目前，軋鋼行業(yè)企業(yè)在安全、質(zhì)量、技術(shù)、環(huán)保等方面的管理已得到逐步加強(qiáng)與規(guī)范，但在能源管理方面仍較為粗放，比如大多軋鋼企業(yè)仍采用人工 “月底抄表、月初分析”的管理模式，這勢必給企業(yè) 成本核算造成諸多不便。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展壯大，其能源成本卻越來越高，尤其在2021年限產(chǎn)限電的情況下，經(jīng)濟(jì)效益明顯下滑，究其原因主要是能源分配不合理，存在嚴(yán)重浪費能源的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本不斷上升，企業(yè)能源管理水平亟待提高。

2.1 計量裝備落后

目前，大多軋鋼企業(yè)配備的能源計量裝置較為落后，如水、電表大多采用機(jī)械式，不具有信號采集功能。

2.2 計量方式落后

 因計量裝置配備落后，只能實行人工抄表方式，導(dǎo)致計量效率低下。

2.3 計量信息滯后

因人工抄表后還需進(jìn)行大量的手工記錄填報、 匯總及數(shù)據(jù)分析，同時抄表還需要時間，有些地方還存在安全隱患，時效性差。

2.4 計量調(diào)度時效性不強(qiáng)

因管理層獲得的計量信息滯后，導(dǎo)致調(diào)度決策不具有時效性，能源分配調(diào)度較為困難。

2.5 高能耗設(shè)備較多

因大多企業(yè)建設(shè)較早，設(shè)備選型較為落后，同時因為前期規(guī)劃不足，企業(yè)大多都會選擇大功率設(shè)備以滿足生產(chǎn)，能耗較大，因此還有較大節(jié)能改造空間。

2.6 能源計劃粗放

大多企業(yè)能源計劃只有年、月的能源生產(chǎn)、消 耗計劃，且未形成閉環(huán)管理，僅對能耗指標(biāo)計劃進(jìn)行了統(tǒng)計分析和評價，能源消耗預(yù)測全憑人工經(jīng)驗判斷。

2.7 能源控制自動化水平較低

能源控制自動化水平低主要表現(xiàn)在：（1)三級計量各種能源報表信息量較大，人工處理費工、費時；（2)缺乏完整、客觀的能源消耗數(shù)據(jù)體系；（3)缺乏以客觀數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源績效評價考核體系，實績分析缺乏系統(tǒng)性；（4 )能源數(shù)據(jù)采集平衡流程不完整，執(zhí)行有偏差；（5)條塊分割的能源監(jiān)控和調(diào)度 利于集中管控，造成執(zhí)行有偏差；（6 )以電話為主要手段的能源調(diào)度方式單一落后；（7)經(jīng)驗型調(diào)度 平衡方式，導(dǎo)致能源利用效率低欠缺預(yù)警系，調(diào)度人員不能迅速掌握能源產(chǎn)、輸 、配 、耗過程中的異常情況，對突發(fā)事件反應(yīng)不及時；

3.企業(yè)能源管控平臺的構(gòu)建

圖1

依據(jù)GB17167-2006《用能單位能源計量器具配備和管理要求》，現(xiàn)場通過邊緣計算網(wǎng)關(guān)采集各類能源數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至平臺前置采集服務(wù)器，平臺搭建在客戶自己配置的服務(wù)器或云服務(wù)器上。平臺也可以將企業(yè)原有的PLC、DCS等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，還可以對接企業(yè)內(nèi)部的ERP、MES等信息化系統(tǒng)，結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)品單耗、萬元產(chǎn)值能耗等數(shù)據(jù)分析。搭建完成之后，企業(yè)用戶可以通過有權(quán)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機(jī)APP查看整個廠區(qū)的能源數(shù)據(jù)。

圖2

(1) 能源管控平臺功能架構(gòu)

系統(tǒng)的設(shè)計方向涵蓋了企業(yè)能源管理的四大方向：

能源供應(yīng)，從變電所到分支回路的能源進(jìn)行實時監(jiān)控，并提供運維和巡檢功能。

能源管理，對各個回路進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)測和分析，對用電安全進(jìn)行實時監(jiān)測和預(yù)警；并同時對三級能源體系進(jìn)行實時的監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析。

設(shè)備管理，對主要生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程、照明、空調(diào)、電梯等進(jìn)行實時的監(jiān)控，并分析設(shè)備能效。

能耗分析，所有的監(jiān)測分析數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，進(jìn)行節(jié)能分析、能耗預(yù)測、能效分析等，為節(jié)能診斷服務(wù)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.1 三級計量各種能源報表 

企業(yè)能源管控平臺將多功能儀表安裝在企業(yè)進(jìn)線端、關(guān)鍵工序、工藝、著重用能設(shè)備上，助力企業(yè)形成能源的多級計量體系，配合多種報表，能實時展示企業(yè)的能源消耗情況，助力企業(yè)強(qiáng)化能源管理，提高能源管理效率。

3.2 輔助設(shè)備能效分析

 企業(yè)能源管控平臺采集壓縮空氣末端壓力，采集空壓機(jī)出氣量，循環(huán)水末端壓力等信息，判斷軋鋼企業(yè)輔助生產(chǎn)設(shè)備功率是否合理，為企業(yè)節(jié)能分析報告。

3.3 生產(chǎn)設(shè)備能效評估

計算生產(chǎn)單位產(chǎn)品所需要的電單耗，水單耗，結(jié)合生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，分析哪種生產(chǎn)參數(shù)下，生產(chǎn)設(shè)備能效較高，為節(jié)能提供依據(jù)。

      3.4 第三方對接接口

      企業(yè)能源管控平臺具有開放性，可擴(kuò)展，提供標(biāo)準(zhǔn)的第三方運用接口。隨著企業(yè)的發(fā)展，能源管理系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的功能將不斷增強(qiáng)，功能模塊也將不斷增加，所以，系統(tǒng)須具有較好的開放性，為今后系統(tǒng)的擴(kuò)展留下接口。

      3.5 節(jié)能診斷

      企業(yè)能源管控平臺歸一化各種影響能耗因數(shù)，計算節(jié)能實施前，實施后的能耗差值，評估節(jié)能措施實際節(jié)能效果，為企業(yè)節(jié)能診斷提供依據(jù)。

圖8

      3.6 秒級數(shù)據(jù)診斷

      對于加裝的節(jié)能裝置，系統(tǒng)提供秒級數(shù)據(jù)，為診斷節(jié)能設(shè)備效果提供支持。

      3.7 工業(yè)組態(tài)

      系統(tǒng)集成了工業(yè)組態(tài)編輯平臺，企業(yè)可根據(jù)自身行業(yè)特性和主要工藝設(shè)備，繪制自身的工藝流程圖，達(dá)到設(shè)備能效數(shù)據(jù)實時監(jiān)控和預(yù)警的目的，例如空壓器系統(tǒng)、工藝?yán)鋮s水循環(huán)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等。

      3.8 3D大屏展示

      3D可視化技術(shù)的應(yīng)用，幫助企業(yè)建設(shè)可定制化的駕駛艙，直觀展示企業(yè)的能源數(shù)據(jù)。

3.9報警管理

針對于限電和能耗雙控，實現(xiàn)能耗超標(biāo)報警、限電報警、碳排放超標(biāo)報警等，幫助企業(yè)提前預(yù)警，避免發(fā)生用能異常導(dǎo)致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進(jìn)行派發(fā)與閉環(huán)處理。

4 結(jié)語

企業(yè)能源管控平臺采用自動化、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)實行集中扁平化的動態(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，幫助企業(yè)加強(qiáng)能源管理、提高設(shè)備運行效率和能源利用效率、保證設(shè)備經(jīng)濟(jì)運行、挖掘節(jié)能潛力，成本低，回收期短，經(jīng)濟(jì)效益明顯，不僅可以提高企業(yè)的核心競爭力，同時是保護(hù)環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和源泉，積極響應(yīng)國家對于節(jié)能降耗的政策，為軋鋼行業(yè)能源管理提供堅實的基礎(chǔ)。

安科瑞周靜嫻