蔣超萍

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要: 針對企業(yè)目前能源監(jiān)測現(xiàn)狀, 結(jié)合企業(yè)信息化建設(shè)情況和發(fā)展需要, 介紹了能源監(jiān)測管理信息系統(tǒng), 提出了企業(yè)能源監(jiān)測管理系統(tǒng)建設(shè)建議。 

關(guān)鍵詞:管理系統(tǒng); 能源監(jiān)測; 企業(yè)信息化

0 引言

節(jié)能降耗是緩解中國資源約束的根本出路, 也是提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力的重要著力點, 更是提高企業(yè)經(jīng)濟效益的主要途徑之一。企業(yè)節(jié)能降耗的主要途徑是依靠科學進步, 采用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝對能耗高的設(shè)備進行節(jié)能技術(shù)改造, 向技術(shù)改造、工藝改進要能源、要效益。而節(jié)能技術(shù)改造的前期工作就是要對改造前耗能設(shè)備進行節(jié)能監(jiān)測, 依據(jù)能源標準對節(jié)能監(jiān)測中不合格監(jiān)測項目作出評價并進行研究分析, 針對設(shè)備存在的能源浪費問題, 查找原因, 有的放矢地對設(shè)備進行節(jié)能改造。因此, 節(jié)能監(jiān)測工作是節(jié)能技術(shù)改造*的前期工作。

1 太原市企業(yè)目前能源監(jiān)測現(xiàn)狀

太鋼集團2005年由該集團自動化公司自行設(shè)計、編程、安裝、調(diào)試, 實施了能源數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)技研項目。該項目以能源計量結(jié)算為中心, 對分布于全廠區(qū)的占能源計量檢測總量70%的進出廠、廠際間能源計量儀表, 按區(qū)域集中的原則, 設(shè)置多個數(shù)據(jù)采集子站。利用太鋼主干網(wǎng)絡(luò), 采用有線RTU、無紙記錄儀及GPRS發(fā)送與DDN專線接收的傳輸方式, 實現(xiàn)了計量數(shù)據(jù)的自動采集。并在網(wǎng)上實時發(fā)布能源產(chǎn)出和消耗的瞬時量信息及管網(wǎng)中能源供送信息, 按日發(fā)布匯總數(shù)據(jù), 以指導能源生產(chǎn)和消耗, 優(yōu)化管理提高資源利用效率。2005年節(jié)能效益突出, 年創(chuàng)效達1134萬元。

太重集團熱力公司2003年建設(shè)了采暖供熱實時監(jiān)測系統(tǒng)。采用數(shù)據(jù)采集遠距離監(jiān)控技術(shù), 將各交換站的蒸汽壓力、流量、出口水溫、進口水溫、出口水壓這五個參數(shù)數(shù)據(jù)采集后, 轉(zhuǎn)換成4—20mA標準信號,經(jīng)屏蔽雙絞線引入本公司計算機, 匯總后傳送到本公司各管理部門, 根據(jù)天氣變化具體情況實時監(jiān)控調(diào)整。另在各交換站預留三個輸入端口, 由各交換站選出三戶特殊用戶( 不利采暖用戶) 進行實時監(jiān)測和記錄歷史曲線, 作為采暖收費的參考依據(jù)。在此基礎(chǔ)上, 進行了部分鍋爐運行工藝改造, 將1—13#鍋爐的水位, 蒸汽流量, 爐膛溫度及軟化水水位, 給水壓力等參數(shù)也傳輸?shù)接嬎銠C上, 經(jīng)數(shù)據(jù)處理后, 進行實時數(shù)據(jù)顯示, 歷史數(shù)據(jù)曲線記錄, 并將以上內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)圖傳送到本單位管理部門及運行操作現(xiàn)場。這套監(jiān)測系統(tǒng)實施后, 熱力公司2003年冬季采暖期比上年同期節(jié)約蒸汽24903t, 節(jié)約率13.6%, 節(jié)約價值162萬元。

太原市其它企業(yè)的能源監(jiān)測, 除了部分新設(shè)備新系統(tǒng)本身配備的計算機監(jiān)測系統(tǒng)外, 基本上仍是通過能源計量儀表和人工抄表完成數(shù)據(jù)提取。管理規(guī)范、注重考核的較大規(guī)模企業(yè), 除為了財務結(jié)算配備有初級進出口計量儀表外, 在內(nèi)部各二級單位各種能源進出口加裝了二級計量儀表, 便于內(nèi)部能耗考核管理。但絕大部分企業(yè)主要耗能設(shè)備(三級)仍處于無計量無監(jiān)測狀況; 絕大部分企業(yè)沒有用能計劃和設(shè)備用能定額, 沒有用能平衡監(jiān)測和分析, 能源監(jiān)測和能源管理基本處于一種粗放型狀態(tài)。

2 企業(yè)能源監(jiān)測管理系統(tǒng)的構(gòu)成 

能源監(jiān)測管理系統(tǒng), 是利用自動化和信息化手段, 對能源供應、消耗情況進行實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸和分析, 為能源供應、調(diào)控和管理提供及時、準確的數(shù)據(jù)依據(jù), 從而改善企業(yè)能源管理基礎(chǔ), 提高能源管理水平, 為企業(yè)更好地進行資源調(diào)配、生產(chǎn)組織、成本核算等工作提供服務, 更有效地實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降耗目標。

2.1 能源監(jiān)測管理系統(tǒng)主要功能

實現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的實時采集、集中監(jiān)視和實時調(diào)整; 實現(xiàn)能源需求的預測分析, 確定能源生產(chǎn)計劃, 制定能源平衡表; 實時監(jiān)測產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、大耗能設(shè)備的能源利用; 統(tǒng)計各車間、各單位能源消耗狀況; 監(jiān)視企業(yè)內(nèi)部各公用工程生產(chǎn)和消費情況,分析各單位資源利用效率和節(jié)能潛力。

2.2 企業(yè)能源管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)

2.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是能源監(jiān)測系統(tǒng)的主要組成部分。通過對企業(yè)能源供應初級( 進出廠) 、二級( 分廠、車間) 、三級( 主要用能設(shè)備) 計量器具進行改造, 分別或分片集中地安裝數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng), 進行能源計量數(shù)據(jù)自動采集, 然后通過內(nèi)部局域網(wǎng), 或者GSM/GPRS/CDMA等網(wǎng)絡(luò)通訊方式, 把實時數(shù)據(jù)發(fā)送給中心數(shù)據(jù)接收服務器和各單位客戶端, 并生成各種報表、曲線、圖表等, 為各個相關(guān)部門、企業(yè)決策層提供科學的依據(jù)。對于不具備條件進行自動化采集的監(jiān)測點, 由抄表員固定時間手動向系統(tǒng)錄入儀表數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能是完成能源數(shù)據(jù)的實時采集和上報。該系統(tǒng)是企業(yè)能源管理數(shù)據(jù)的主要來源。采集系統(tǒng)主要由中心接收服務器, 下位采集終端兩部分組成。

2.2.2 數(shù)據(jù)中間件

數(shù)據(jù)中間件系統(tǒng)主要完成從其它現(xiàn)有的MIS系統(tǒng)或監(jiān)控系統(tǒng)獲取所需數(shù)據(jù), 并導入企業(yè)能源管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫, 供能源管理系統(tǒng)使用。該數(shù)據(jù)中間件不會影響現(xiàn)有的其它系統(tǒng), 只是從其它系統(tǒng)中讀取能源管理系統(tǒng)所需的信息, 并不會給其寫入任何信息。因此, 該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向是單向的, 可以充分保證現(xiàn)有其它系統(tǒng)的安全。根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有需要獲取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)不同,需要定制開發(fā)不同的數(shù)據(jù)中間件, 以滿足企業(yè)需求。同時, 不同應用系統(tǒng)所能提供數(shù)據(jù)獲取方式也不盡相同, 需要區(qū)別對待, 分別處理。

2.2.3 能源管理應用系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由兩部分組成: 應用出版服務器、能源管理客戶端。應用出版服務器主要是把能源管理的各種數(shù)據(jù)發(fā)布給企業(yè)其它的應用系統(tǒng), 例如財務管理系統(tǒng)等, 其它應用系統(tǒng)可以訂閱而獲取所需的能源數(shù)據(jù)。能源管理客戶端主要完成能源管理系統(tǒng)的各種初始化, 采集點的添加、刪除, 總廠、分廠的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、核算, 各個采集點的數(shù)據(jù)監(jiān)測、報警, web發(fā)布數(shù)據(jù)的增減, 各種人員權(quán)限的管理、分配, 各種日常報表的生成, 各種數(shù)據(jù)曲線、統(tǒng)計圖的生成等等工作。

數(shù)據(jù)中間件和能源管理應用系統(tǒng), 是在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上, 結(jié)合企業(yè)其他信息化系統(tǒng), 基于信息多方共享、資源綜合利用和企業(yè)統(tǒng)籌決策思想的一種功能延伸和提高。它們能夠?qū)⑵髽I(yè)各種應用系統(tǒng)的有效信息充分共享, 使企業(yè)能源管理實現(xiàn)管理的系統(tǒng)化、科學化。 

3 安科瑞工業(yè)能源管理系統(tǒng)介紹

安科瑞工業(yè)能源管理系統(tǒng)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、燃氣、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行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、用能預測、碳排分析，為企業(yè)加強能源管理，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。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 應用場所

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、化學原料以及機電設(shè)備、電器產(chǎn)品、工器具制造等。

3.3 系統(tǒng)功能

3.3.1 可視化展示

展示企業(yè)各類能耗總量、折標值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區(qū)域能源消耗對比,以及當前天氣情況、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態(tài)。

3.3.2 實時監(jiān)控

對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能更快速有效的掌握點位的報警。

3.3.3 變壓器監(jiān)控

展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規(guī)劃。通過各種運行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出較佳運行模式。根據(jù)較佳運行模式調(diào)整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

3.3.4 用能統(tǒng)計

從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、生產(chǎn)工藝/工段時間、分項等維度，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、同比、環(huán)比分析、實績分析，折標對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計，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。

3.3.5 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。

3.3.6 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、工段等進行日、周、月、年、時段績效統(tǒng)計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行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。

3.3.7 能耗預測

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行分析，建立能耗計算模型，根據(jù)人工智能算法對數(shù)據(jù)和模型進行修正，對未來企業(yè)能耗趨勢進行預測分析，為節(jié)能提供有效的決策依據(jù)。

3.3.8 運行監(jiān)測

系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測重點設(shè)備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視。可直接從動態(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、時間等維度查詢相關(guān)能源用量。

3.3.9 分析報告

以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設(shè)備運行情況、運維情況等進行多方面的統(tǒng)計分析，讓用戶多方面了解系統(tǒng)的運行情況，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，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。

3.3.10 事件報警

持續(xù)監(jiān)測設(shè)備和系統(tǒng)運行，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行報警，提醒企業(yè)注意和查找問題，并形成報警日志。

3.3.11 移動端支持

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、用能預測、運行監(jiān)視、異常報警等。

3.4 現(xiàn)場設(shè)備選型

4 對企業(yè)能源監(jiān)測管理系統(tǒng)建設(shè)的建議

“十一五”期間以至今后的一段時期, 隨著世界經(jīng)濟發(fā)展和科技進步, 企業(yè)實施信息化建設(shè)的步伐將加快,各種信息化應用系統(tǒng)比如OA、CAPP、PDM、CAD、CAE和ERP等, 將逐步被企業(yè)推廣應用。企業(yè)在搭建上述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺的同時, 如果能夠建設(shè)一套有效的自動化能源數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng), 對能源供應進行實時監(jiān)測, 將為企業(yè)更好地完成資源調(diào)配、生產(chǎn)組織、部門結(jié)算、成本核算、能源自動化調(diào)控打下堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ), 能夠更有效地促進企業(yè)節(jié)能降耗目標的實現(xiàn)和經(jīng)濟效益的提升。

規(guī)模較大的企業(yè)能源監(jiān)測管理系統(tǒng), 可以根據(jù)能源供應品種和不同用能單位, 分為縱向子系統(tǒng)和橫向子系統(tǒng)交錯匯集的一種網(wǎng)狀總體系統(tǒng)?？v向系統(tǒng)包括: 采暖供熱子系統(tǒng)、電力供應子系統(tǒng)、水資源利用子系統(tǒng)、氣體供應子系統(tǒng)、煤氣供應子系統(tǒng)等; 橫向系統(tǒng)可以按照不同考核主體的用能單位設(shè)置。各橫向子系統(tǒng)之間、縱向子系統(tǒng)之間獨立運行, 但每個橫向子系統(tǒng)均與每個縱向子系統(tǒng)聯(lián)通, 使每種能源的供與用形成一個小閉環(huán)系統(tǒng)。并且, 在企業(yè)總部建立能源總控室, 所有子系統(tǒng)信息均能夠集中到總控室進行實時顯示, 為能源調(diào)控提供準確、及時、科學、有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。