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關鍵詞:大型公共建筑;能源管理系統(tǒng);建筑節(jié)能管理體系
Abstract: this paper in the full analysis building energy management system, and on the basis of large-scale public buildings in combination with unit building area of high energy consumption, energy saving potential characteristics and energy-saving management requirements, put forward in large-scale public buildings set up energy management system in the proposal, used to master the energy utilization and energy use of scientific management, and finally reach the goal of saving energy. And explains the energy management systems design goal, function, design elements and structure, can be used to guide large-scale public buildings energy management system.
Keywords: large-scale public buildings; Energy management system; Building energy efficiency management system
中圖分類號: TU201.5文獻標識碼:A文章編號:
一、引言
隨著我國經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展,大型公共建筑經(jīng)常被作為一個城市現(xiàn)代化的象征,興建大型公共建筑既促進了經(jīng)濟社會發(fā)展,又增強了為城市居民生產(chǎn)生活服務的功能。新建建筑中大型公共建筑的比例呈增長趨勢。大型公共建筑一般指單體建筑面積2萬平方米以上的辦公建筑、商業(yè)建筑、旅游建筑、科教文衛(wèi)建筑、通信建筑以及交通樞紐等公共建筑。由于此類建筑結構和用途的特殊性,且往往片面追求外形,用能系統(tǒng)復雜、運行工況變化大、影響能耗因素多,再加上再設計、施工、使用和運行維護等環(huán)節(jié)的粗放式管理等不利因素的影響,使得當前的一些大型公共建筑往往是耗能的大戶。主要問題表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)目前,我國大型公共建筑能耗高、能效低問題突出。根據(jù)清華大學與建設部的2007 年研究抽樣調(diào)查,大型公共建筑面積占城鎮(zhèn)建筑總面積的比例為4%,但消耗的電量卻占22%[1]。據(jù)測算,我國大型公共建筑單位面積年耗電量達到70~300kWh,是普通居民住宅的10~20倍,其節(jié)能潛力亟待挖掘。
(2)超過70%的大型公共建筑沒有專職的節(jié)能管理人員,大多數(shù)大型公共建筑業(yè)主的用能設備管理僅僅是從安全使用的角度考慮,缺乏系統(tǒng)的能源管理制度和手段,不能及時掌握能源的整體消耗情況,對主要用能設備的運行情況和節(jié)能狀況未能及時把握及管理。因此,建立建筑能源管理體系,依靠先進的節(jié)能管理手段來實現(xiàn)大型公共建筑的節(jié)能運行,約束使用者的使用習慣和提升物業(yè)管理的運行管理水平,提高運行管理效率是目前亟待解決的問題。
(3)多能源系統(tǒng)與復雜負荷的結合體。在能源危機的今天,可再生能源的利用越來越普遍,大型公共建筑的這一現(xiàn)象尤為明顯。大型公共建筑可能設置多種能源,如常規(guī)電制冷、三聯(lián)供、地源熱泵、冰蓄冷、蒸汽供熱、太陽能、風能等。這么多能源在樓宇中綜合使用所帶來的多能源的協(xié)調(diào)優(yōu)化、負荷預測與優(yōu)化控制等問題將逐步凸顯。
(4)缺乏有效的能源管理手段。大型公共建筑往往同時伴隨著供能系統(tǒng)眾多、用能系統(tǒng)復雜、位置分散、用能信息量龐大等特點,常規(guī)的、針對設備或能耗的管理系統(tǒng)(如BA系統(tǒng)、能耗監(jiān)測系統(tǒng))一般只注重對設備自身管理或?qū)δ芎牡挠嬃勘O(jiān)測,缺乏對整個能源的系統(tǒng)管理。因此,為保證整個建筑的能源的優(yōu)化運行必須建立具有有效的監(jiān)視控制、完善的通信系統(tǒng)、科學的分析診斷、合理的優(yōu)化管控的建筑能源管理系統(tǒng),同時結合建立的能源管理體系,實現(xiàn)大型公共建筑能耗的有效管理。
由上可知,我國大型公共建筑單位建筑面積能耗高,節(jié)能潛力巨大。其節(jié)能改造工作成為了一個系統(tǒng)的復雜工程。結合“十二五”期間我國大型公共建筑能耗降低15%的節(jié)能目標,這就需要針對大型建筑的使用特點,建立建筑能源管理系統(tǒng),科學地進行能耗監(jiān)測、分析診斷、優(yōu)化管理與控制,提高大型公共建筑能源利用的經(jīng)濟與社會效益。本文將在充分研究分析建筑能源管理系統(tǒng)的基礎上,結合大型公共建筑的特點及需求,提出大型公共建筑能源管理系統(tǒng)的設計目標、功能以及架構,用于指導大型公共建筑能源管理系統(tǒng)的建設。
2、建筑能源管理系統(tǒng)
建筑能源管理系統(tǒng)是指對建筑物或者建筑群內(nèi)的變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等能源使用狀況實行集中監(jiān)視、分析管理和分散控制的軟硬件系統(tǒng)。目前所提的建筑能源管理系統(tǒng)主要分為三類:
關鍵詞:能源管理數(shù)據(jù)采集能源平衡
引言
能源管理系統(tǒng)是指采用自動化、信息化技術和集中管理模式,對企業(yè)能源系統(tǒng)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實施集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化管理,改進和優(yōu)化能源平衡,實現(xiàn)系統(tǒng)性節(jié)能降耗的管控一體化系統(tǒng)。系統(tǒng)從企業(yè)的實際出發(fā),對企業(yè)的能耗現(xiàn)狀調(diào)研基礎上,對企業(yè)的重點能耗-電、水、煤、氣(汽)的使用過程數(shù)據(jù),監(jiān)測、記錄、分析、指導,實時監(jiān)控企業(yè)各種能源的詳細使用情況,為節(jié)能降耗提供直觀科學的依據(jù),全面提高公司核心競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。
1、能源管理系統(tǒng)方案
1.1設計的基本原則
系統(tǒng)設計主要遵循以下原則:
* 安全性原則:能源管理系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)基于企業(yè)的現(xiàn)有DCS系統(tǒng)、智能儀表以及其他調(diào)度系統(tǒng),數(shù)據(jù)的重要性及安全性對其來說至關重要,無論在系統(tǒng)、網(wǎng)絡等各個方面都需要加強安全措施,保證系統(tǒng)安全運行。
* 專業(yè)性原則:本系統(tǒng)是針對能源的管理系統(tǒng),充分結合國家能源相關政策文件、企業(yè)用能情況和企業(yè)行業(yè)專業(yè)知識,創(chuàng)立能源管理和節(jié)能標準圖表、專業(yè)能源系統(tǒng)分析模型、專業(yè)能源系統(tǒng)分析圖表。
* 先進性原則:采用面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設計,采用B/S三層結構模式和C/S結構混合應用,選用大型數(shù)據(jù)庫平臺和工作流引擎,Windows和web技術、基于先進自動化軟件平臺。
* 開放性原則:系統(tǒng)遵循國際標準和工業(yè)標準,采用數(shù)據(jù)交換平臺,適應統(tǒng)一的服務接口規(guī)范,提高系統(tǒng)的開放可連接性。
* 易擴展原則:軟件架構采用模塊化設計,支持現(xiàn)有的管理系統(tǒng)及以后擴充的系統(tǒng)。既能滿足當前業(yè)務的需求,又為今后的擴充留有空間。
1.2總體結構
(一)系統(tǒng)架構
能源管理系統(tǒng)應用架構主要分為三個層次。底層為信息采集層,中層為實時數(shù)據(jù)處理層,上層為應用管理層。系統(tǒng)架構如下圖所示:
(二)網(wǎng)絡結構
系統(tǒng)在網(wǎng)絡層次上分為標準以太網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)兩層結構,即能源采集網(wǎng)和能源監(jiān)控網(wǎng)。采集網(wǎng)采用支持千兆的交換機,冗余配置,分別接入能源監(jiān)控網(wǎng)。能源監(jiān)控網(wǎng)采用環(huán)形網(wǎng)絡拓撲,采用具有網(wǎng)管功能的工業(yè)級以太網(wǎng)交換機,通過環(huán)形拓撲結構實現(xiàn)網(wǎng)絡鏈路的冗余連接以保證工業(yè)網(wǎng)絡的可靠性與穩(wěn)定性,組成一個邏輯上的環(huán)形以太網(wǎng)的冗余結構。
1.3系統(tǒng)功能
根據(jù)系統(tǒng)架構,采用模塊化設計實現(xiàn)三個層次的功能:
(1) 能源信息監(jiān)控
* 能源潮流監(jiān)視
對能源介質(zhì)(電、水、煤、蒸汽、壓縮空氣)在各關鍵節(jié)點的流入量、輸出量及其重點設備的壓力溫度等重要運行參數(shù)進行周期掃描,以便進行能源潮流監(jiān)視。包括:電力系統(tǒng)的電量、電壓、頻率等,動力系統(tǒng)的流量、壓力、柜位等,均納入能源管理系統(tǒng)監(jiān)視范圍;對一些重要能源設備運行狀態(tài)進行監(jiān)控,對設備異常給出報警,并對重要設備異常提供必要保護。
* 故障報警
能源管理系統(tǒng)報警信息包括分級報警和多媒體報警。對重要現(xiàn)場設備的故障信號、能源介質(zhì)報警參數(shù)超限、與能源生產(chǎn)相關的重要生產(chǎn)單元運行狀態(tài)、生產(chǎn)現(xiàn)場無人值守電氣室的門開、火災等進行報警,根據(jù)故障程度、重要性,將報警信號進行多級分類,提供人工確認與復歸功能。對于以上報警與復歸,均提供終端信息顯示。
* 趨勢曲線
能源管理系統(tǒng)對采集的有關能源系統(tǒng)運行潮流實時數(shù)據(jù)進行按時序,保存在系統(tǒng)的短時/長時數(shù)據(jù)庫中,計算最小/大、平均、累計值,借助系統(tǒng)的用戶查詢界面,對于短時歸檔數(shù)據(jù),提供過程曲線或棒圖顯示;對于長時歸檔數(shù)據(jù),可按信號內(nèi)容、時間粒度、數(shù)值類型進行歷史數(shù)據(jù)查詢,并可進行曲線或棒圖顯示。
* 能源信息歸檔
根據(jù)能源管理的生產(chǎn)實際需求,能源管理系統(tǒng)對各種能源介質(zhì)數(shù)據(jù),采取不同的信號采集周期和歸檔保存時間,對所采集的實時數(shù)據(jù)按類型、名稱及站點等分類,按時序依次存檔,計算最小值、最大值、平均值、累計值、準點值等結果并保存。
* 基于WEB的能源信息
對于企業(yè)沒有配置能源管理系統(tǒng)終端的用戶及企業(yè)的上級集團,系統(tǒng)提供基于瀏覽器方式的信息渠道,管理人員可以在異地查詢即時的能源統(tǒng)計信息以及一些關鍵運行參數(shù)的實時趨勢,可通過Web方式信息,主要包括:所有的能源統(tǒng)計報表、系統(tǒng)運行的趨勢曲線和統(tǒng)計圖形、能源質(zhì)量/設備的歷史和統(tǒng)計信息等。
(2) 基礎能源管理
* 能源實績管理
以能流圖或趨勢圖的形式實時展現(xiàn)各種能源介質(zhì)的發(fā)生、儲存、消耗情況,在設定的時間段內(nèi)自動分析能源介質(zhì)的平衡狀況,并對出現(xiàn)的不平衡狀況依據(jù)其量是否超過總量的一定比例例如5%分別進行平衡認證,或提出報警并給出調(diào)度原則。以實現(xiàn)經(jīng)濟高效、循環(huán)利用的能源動態(tài)平衡。
* 能源計劃管理
主要實現(xiàn)基于生產(chǎn)計劃、能源預測結果、檢修計劃等因素制定合理的用能計劃,以及以電、水、蒸汽、壓縮空氣為最優(yōu)利用為目標的能源調(diào)度決策支持功能。
* 能源成本管理
能源成本管理主要實現(xiàn)以成本中心為單位,對各種能源消耗量進行統(tǒng)計計算,合理確定能耗考核指標。以實現(xiàn)精細管理、節(jié)能減排的整體優(yōu)化目標。通過能源成本管理可以方便的支持企業(yè)以后工藝狀況的變化,使企業(yè)方便的進行能源管理。
* 能源質(zhì)量管理
能源質(zhì)量管理主要實現(xiàn)對煤、水質(zhì)、氮氣等能源介質(zhì)和環(huán)保檢測的檢化驗數(shù)據(jù)的集中管理,并分析介質(zhì)及環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢。最終為能源安全及時、保質(zhì)保量的穩(wěn)定供應提供支持。
* 重點能耗設備管理
能源設備管理主要對關鍵的大型能源設備實行集中管理,并建立檢修、使用檔案,輔助制訂設備檢修計劃。最終為能源安全及時、保質(zhì)保量的穩(wěn)定供應提供支持。
* 能源審計輔助管理
利用能源管理系統(tǒng)的大量能源數(shù)據(jù),按照能源審計流程,對企業(yè)一年的各種與能源審計有關的參數(shù)和數(shù)據(jù)進行分析,按照能源審計特定的表格格式,自動輸出相關的報表,輔助企業(yè)進行能源審計。
(3) 能耗綜合優(yōu)化分析
* 能源供需預測:主要利用能源實時數(shù)據(jù)和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù),根據(jù)預測類型不同采用對應的能源預測方法對能源發(fā)生量和消耗量進行預測,為合理制定能源計劃及能源動態(tài)調(diào)度提供決策支持。
* 能源平衡分析:利用能源數(shù)據(jù)倉庫,進行以月、旬、周為單位的能源計劃與能源實績的對比分析;對各工序的能源產(chǎn)生量與消耗量的預測值進行平衡分析;關鍵能源計量儀表運行的置信度分析,計算各儀表的計量準確性置信度。
* 能耗分析:利用運行的能源數(shù)據(jù),對不同時期的能源消耗數(shù)據(jù)進行對比分析,評價企業(yè)能耗水平的變化;對重點能耗工序的產(chǎn)量數(shù)據(jù)和能耗數(shù)據(jù)進行對比分析;對各工序能耗進行影響因素分析,找到影響能耗的關鍵性工藝條件,建立工藝能耗模型,并以此模型為基礎分析降低能耗的工藝改進途徑。
* 設備故障分析:利用能源數(shù)據(jù)倉庫,對不同時間段的設備故障原因的分類統(tǒng)計對比,找出不同時期每個設備的主要故障原因;利用時間序列分析進行設備故障時間間隔預測,為制定設備的檢修計劃提供參考。
2、應用實例
能源管理系統(tǒng)經(jīng)過在化工行業(yè)成功試點,取得了良好的效果。能源管理系統(tǒng)在柳化建立和投入運行后,優(yōu)化了能源管理流程,建立客觀的有數(shù)據(jù)依據(jù)的能源消耗評價體系;實現(xiàn)了在信息分析基礎上的能源監(jiān)控和能源管理的流程優(yōu)化再造,有效實施客觀的以數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評價體系,減少能源系統(tǒng)運行管理成本,提高勞動生產(chǎn)率;特別是柳化的能源系統(tǒng)規(guī)模較大,結構復雜,運行值班和檢修及其管理的工作量大,成本高,系統(tǒng)運行后簡化了能源運行管理,能源數(shù)據(jù)自動采集,減少日常管理的人力投入。通過優(yōu)化改進能源平衡的技術手段,實時了解企業(yè)的能源需求和消耗的狀況,采用綜合平衡和燃料轉換使用的系統(tǒng)方法,使能源的合理利用達到一個新的水平;通過能耗與生產(chǎn)控制管理的關系分析形成一套柳化利用能源管理系統(tǒng)進行節(jié)能操作控制解決方案,有效地降低了車間和工藝設備能源消耗,產(chǎn)生較好的節(jié)能降耗效益。
3、結論
能源管理系統(tǒng)投入運行后,系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,能源的分配情況、消耗情況可及時的反饋給有關部門,為生產(chǎn)決策提供了科學數(shù)據(jù)。使能源的調(diào)度更加及時、合理,由原來的事后統(tǒng)計變?yōu)楝F(xiàn)在的計劃管理與動態(tài)調(diào)控,大大減少了各環(huán)節(jié)的能源消耗,降低了能源成本,經(jīng)濟效益極為可觀。同時也為能源計量提供了重要依據(jù),避免了能源供需之間的糾紛,提高了工作效率,對提高公司的競爭力具有重要意義。
參考文獻:
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關鍵詞:鋼鐵工業(yè) 能量管理系統(tǒng)(EMS) 節(jié)能減排
中圖分類號:TP27 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2 012)02(a)-0147-01
鋼鐵工業(yè)是我國的能耗大戶,其能耗占我國總能耗的11%左右。我國鋼鐵企業(yè)的噸鋼能耗遠高于世界先進水平,重點鋼鐵企業(yè)的噸鋼能耗比國外先進水平高出10%。數(shù)據(jù)顯示,目前在鋼鐵能耗費用竟占了總成本的20%~35%。工業(yè)和信息化部了《關于印發(fā)鋼鐵企業(yè)能源管理中心建設實施方案的通知》,鼓勵鋼鐵企業(yè)建立能源管理系統(tǒng)(EMS),包鋼相應國家政策,構建了EMS。
包鋼構建EMS,有利于推進國家能源方面法律法規(guī)、政策、標準和其他要求的實施,對鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟提供指導,以促進鋼鐵企業(yè)提高能源利用率,降低能耗,減少污染的排放,保護環(huán)境;有利于鋼鐵企業(yè)做好能耗介質(zhì)平衡、應急措施、能耗控制等工作;有利于實時提供在線能源系統(tǒng)平衡信息和調(diào)整決策方案,確保能源系統(tǒng)平衡調(diào)整的科學性、及時性和合理性,從而提高能源利用水平,實現(xiàn)生產(chǎn)工序用能的優(yōu)化分配及供應,保證生產(chǎn)及動力工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性,并最終實現(xiàn)提高整體能源利用效率的目的;有利于調(diào)度正確的指令。能源管理中心的能源平衡調(diào)度過程,是將采集的能源工藝系統(tǒng)數(shù)據(jù)(發(fā)生和消耗量等)送能源管理系統(tǒng),經(jīng)系統(tǒng)分析和處理,獲得能源平衡及其預測模型需要的信息,并將平衡預測結果以數(shù)據(jù)和圖示方式展示。調(diào)度可根據(jù)能源平衡預測結果發(fā)出調(diào)度指令。
1 國內(nèi)鋼鐵企業(yè)EMS應用情況
以寶鋼、馬鋼等為代表的企業(yè)EMS。按照扁平化和集中一貫的理念,將數(shù)據(jù)采集、處理和分析、控制和調(diào)度、平衡預測和能源管理等功能進行了有機、一體化集成,實現(xiàn)了企業(yè)能源管理中心系統(tǒng)的管控一體化設計,系統(tǒng)和應用功能比較完善。同時,企業(yè)配置了經(jīng)過嚴格培訓的專業(yè)技術和管理人員,取得了良好的節(jié)能效果。此類EMS建成后,主要體現(xiàn)在以下三個方面的功能:(1)通過對能源設施集中監(jiān)控,大幅度提高鋼鐵企業(yè)能源系統(tǒng)勞動生產(chǎn)率。(2)運用EMS強大的功能和手段對各能源介質(zhì)實現(xiàn)有效在線調(diào)控,充分利用鋼廠二次能源,確保系統(tǒng)經(jīng)濟合理運行,節(jié)能和環(huán)保效益貢獻突出。(3)在能源系統(tǒng)異常和事故時,EMS通過集中監(jiān)控做出及時、快速和準確處置,把能源系統(tǒng)故障所造成的影響控制在最低限度,確保能源系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
以濟鋼為代表的企業(yè)EMS。將主要能源消耗信息和部分設備信息采集到企業(yè)能源管理中心,并對部分有條件的工序進行了監(jiān)控,基本實現(xiàn)基于計量數(shù)據(jù)分析的能源管理功能和與信息化系統(tǒng)結合的離線優(yōu)化。但限于現(xiàn)場條件,高效扁平化的調(diào)度和在線平衡管理等對節(jié)能有重要作用的功能還受到一定的限制,需要進一步改造、完善和提高。此類EMS建成后,不僅能統(tǒng)一調(diào)度能源,提高勞動生產(chǎn)率、優(yōu)化煤氣平衡、減少煤氣放散、提高環(huán)保質(zhì)量、降低噸鋼綜合能耗都發(fā)揮了重要作用,同時它對于事故預案的制定和執(zhí)行、事故原因的快速分析和事故的及時判斷處理、正常和異常情況時的能源工序的合理調(diào)整和平衡都是十分有效的。
其它企業(yè)的EMS。主要功能是采集動力計量信息,通過軟件實現(xiàn)編制能源管理報表、能耗分析、大屏幕顯示等功能,本質(zhì)上是以動力計量采集、管理為主的基礎應用,與真正意義上的企業(yè)能源管理中心還有較大差距。此類EMS雖然在節(jié)能方面能起到一定的效果,但很大程度上不能使能源得到合理的利用,造成很大的浪費。目前國內(nèi)許多鋼廠目前都屬于此類EMS。
包鋼在EMS在推廣過程中面臨一些困難和問題:一是對EMS缺乏足夠認識。目前包鋼實施的節(jié)能技術改造以單個設備或工序為主,系統(tǒng)性較差,對EMS在包鋼生產(chǎn)和能源利用全過程優(yōu)化方面具有的獨特優(yōu)勢認識不足。二是包鋼部分能源系統(tǒng)的裝備水平較低。能源系統(tǒng)監(jiān)測、控制系統(tǒng)尤其是數(shù)據(jù)采集儀表和自動化水平還較低,達不到EMS系統(tǒng)需要的配置水平,難以實現(xiàn)對生產(chǎn)及能源系統(tǒng)監(jiān)控與系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的有機結合。
2 包鋼啟動EMS的實施步驟
根據(jù)包鋼的實際情況,EMS項目必須是邊生產(chǎn)邊施工邊設計調(diào)試,現(xiàn)場的設備更換要在后期安排計劃來完成。主要分為三個步驟。
第一步:項目建設內(nèi)容及方式的確定。
EMS項目要實現(xiàn)什么功能,達到什么效果,需要征求各部門的意見,在考察討論的基礎上確定具體工程改造的內(nèi)容,在此基礎上,公司組織編制招標書,同時確定招標的方式。第一步具體工程內(nèi)容應包括建立EMS硬件、軟件平臺、專用網(wǎng)絡,將具備條件的介質(zhì)先期接入EMS進行集中管控。
工程管理上要以較快的速度確定中標方,中標單位討論確定下來后,根據(jù)包鋼能源系統(tǒng)的實際情況,在中標單位的投標方案的基礎上,進行討論修改,審查并確定EMS項目的執(zhí)行方案,此項工作是整個項目的關鍵,要建設并指導整個EMS的設計施工和調(diào)試工作。
第二步:進行數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)錄入、網(wǎng)絡施工、軟件編寫和硬件配置工作。這一階段將建立一個EMS的雛形,建立一個最基本的運行平臺,確立整個EMS的基礎。
第三步:進行數(shù)據(jù)采集、操作界面和網(wǎng)絡系統(tǒng)的優(yōu)化工作。EMS是一個不可立即完成的漸進式系統(tǒng),整個系統(tǒng)將隨著企業(yè)的發(fā)展不斷改進、不斷完善。EMS是沒有最好只有更好的,是應該始終保持和企業(yè)現(xiàn)狀相適應的。
3 包鋼構建EMS的預期效果
(1)EMS可以為包鋼充分有效利用能源,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展奠定重要的技術和管理基礎。
(2)EMS能夠科學調(diào)度、平衡與優(yōu)化能源介質(zhì),實現(xiàn)減少煤氣放散、提高環(huán)保質(zhì)量、降低噸鋼綜合能耗。
(3)EMS對企業(yè)強化能源計劃和實績管理、提高能源平衡預測手段、針對能源事故原因的快速分析和及時處理等將起到十分重要的作用。
(4)能源管理系統(tǒng)EMS對企業(yè)具有良好的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益,對實現(xiàn)國家節(jié)能減排目標、支持社會可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。
(5)實現(xiàn)能源管控一體化。實現(xiàn)大多數(shù)變電站所、甚至煤氣系統(tǒng)的無人值守,大大減少人力資源的投資。
4 結語
當前鋼鐵行業(yè)競爭激烈、市場嚴峻,在這疲軟的鋼鐵經(jīng)濟形勢下,向管理要效益,包鋼建設了EMS,科學、合理的配置各種動力介質(zhì),以達到節(jié)能減排增效,具有相當大的現(xiàn)實意義。
參考文獻
關鍵詞:能源計量信息;管理系統(tǒng);計量器具;標準化
中圖分類號:F27文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2010)22-0021-03
能源計量信息管理系統(tǒng),是把分布在不同地點的多臺計量儀表進行聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)計量儀表的在線實時數(shù)據(jù)采集和管理[1]。系統(tǒng)的組成通常由計量檢測設備、數(shù)據(jù)集中器(分站)、用戶終端、管理服務器(主站)、管理軟件和網(wǎng)絡器件等構成,具有能源數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲等能源計量功能,其輸出數(shù)據(jù)可用于能源統(tǒng)計與能源審計。
一、能源計量信息管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析
目前,中國各行業(yè)開發(fā)和使用的能源計量信息管理系統(tǒng)無統(tǒng)一規(guī)范標準。因為缺乏國家規(guī)范性的指導文件,企業(yè)按照自行需求進行設計和開發(fā),能源計量管理系統(tǒng)模式較混亂。許多企業(yè)因為沒有相關標準或規(guī)范的指導而茫然。據(jù)浙江省醫(yī)藥化工行業(yè)能源計量信息管理系統(tǒng)調(diào)查顯示,現(xiàn)階段企業(yè)在能源計量系統(tǒng)由于系統(tǒng)結構、功能模塊、數(shù)據(jù)結構與輸入輸出報表等多方面的不規(guī)范,使得企業(yè)在計量器具選擇、計量數(shù)據(jù)采集點設置的規(guī)范導致企業(yè)能計量與源平衡的不確定性。因為缺乏相關標準或規(guī)范,很多企業(yè)的能源計量管理系統(tǒng)輸出政府能源監(jiān)管部門的需要的各類申報報表(企業(yè)耗能設備一覽表、企業(yè)能源計量器具一覽表、能源工業(yè)企業(yè)能源購銷存表、能源消耗統(tǒng)計及分析報表、生產(chǎn)信息報表),誤報和漏報的情況時有發(fā)生。這種政企不一致的狀況,使得政府能源監(jiān)管部門較難統(tǒng)一管理企業(yè)的能源統(tǒng)計與審計工作。本文就結合當前中國用能行業(yè)能源計量信息管理系統(tǒng)的特點,對系統(tǒng)的設計規(guī)范做一些淺層次的探討與研究。
二、能源計量信息管理系統(tǒng)建設的一般要求和設計原則
1.系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境設計要求
在設計能源計量信息管理系統(tǒng)時,對設計硬件上要考慮企業(yè)的經(jīng)濟承受能力,逐步完善。同時,配備的計量器具必須要能在線檢定或校準;軟件設計要考慮全面,給予必要的完善及升級的空間。
2.確定現(xiàn)場能源計量檢測點設置與計量器具配置要求
(1)現(xiàn)場能源檢測點確定。用能單位能源計量信息管理系統(tǒng),應能采集行業(yè)不同種類能源的數(shù)據(jù)。所稱能源數(shù)據(jù),指煤炭、原油、電力、天然氣、焦炭、水、蒸汽等和其他直接或者通過加工、轉換、回收而取得有用能的各種資源 [2]。
能源計量信息管理系統(tǒng)采集點的設置原則是以能夠準確和實時采集數(shù)據(jù)的作為計量檢測點,并且要考慮能滿足能源平衡、能源統(tǒng)計與審計要求 [3]。具體數(shù)據(jù)采集范圍包括:
a)輸入用能單位、次級用能單位和用能設備的能源及載能工質(zhì);b)輸出用能單位、次級用能單位和用能設備的能源及載能工質(zhì);c)用能單位、次級用能單位和用能設備使用(消耗)的能源及載能工質(zhì);d)用能單位、次級用能單位和用能設備自產(chǎn)的能源及載能工質(zhì);e)用能單位、次級用能單位和用能設備科回收利用的余能資源。
(2)計量器具配備率要求。根據(jù)GB/T 17167―2006標準要求,能源計量信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集點的能源計量器具配備率不低于表1的規(guī)定(見下頁表1)。
3.合理選用現(xiàn)場能源計量器具
根據(jù)GB/T 17167―2006標準要求,能源計量信息管理系統(tǒng)所選用的能源計量器具,要依據(jù)不同用能設備所耗的能源類型不同,而選用相應的計量器具。所選用的計量器具必須要能提供數(shù)計量據(jù)輸出接口。選用的計量器具除了保證精度要求,也要根據(jù)生產(chǎn)工藝、使用環(huán)境等條件的要求,進行選擇相適應的計量器具。
能源計量信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的計量器具準確度不低于表2的規(guī)定(見下頁表2)。
4.能源管理信息系統(tǒng)主要功能模塊設計原則
(1)計量器具系統(tǒng)模塊。計量器具系統(tǒng)模塊的功能是能源計量管理系統(tǒng)與能源供應部門收費端計量數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng),實時監(jiān)控一級計量和二級計量能源數(shù)據(jù)偏差,并將所采集計量數(shù)據(jù)形成對比圖,出現(xiàn)不合理偏差系統(tǒng)立即報警。系統(tǒng)對電能供應質(zhì)量進行實時監(jiān)控,并有報警提示和報警記錄。
(2)能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊。能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊的功能是自動采集各類能源計量點的實時瞬時量和累計量,采集周期在1分鐘~24小時范圍內(nèi)可調(diào)。采集數(shù)據(jù)項目完全符合能源統(tǒng)計和能源計量管理部門的要求。
(3)采集數(shù)據(jù)傳輸、存儲、查詢系統(tǒng)模塊。采集數(shù)據(jù)傳輸、存儲、查詢系統(tǒng)模塊應滿足實時傳輸?shù)囊?考慮到數(shù)據(jù)傳送速度,有線傳輸200米以內(nèi)可采用雙絞線串口傳送,超過200米宜采用光纖以太網(wǎng)傳送,也可采用無線傳輸;各采集點數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺藱C交互界面的時間不應超過1秒。數(shù)據(jù)輸出應滿足集中化管理的需要,可通過人機交互界面查詢到所有的能源計量數(shù)據(jù)輸出。能源數(shù)據(jù)中心服務器實時監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)一般要求保存不少于60天。
(4)數(shù)據(jù)匯總和計算分析系統(tǒng)模塊。數(shù)據(jù)匯總和計算分析系統(tǒng)模的功能是對能源消耗計量數(shù)據(jù)進行匯總,并按照系統(tǒng)設定各種能耗定額指標和節(jié)能量化指標計算分析,并自動形成對比分析圖表。超過指標系統(tǒng)立即報警提示。通過報警提示,企業(yè)能夠及時發(fā)現(xiàn)能源浪費現(xiàn)象和能源消耗異常情況,及時進行糾正與改進,及時有效控制能源消耗和能源成本開支。能耗定額指標和節(jié)能量化指標主要包括企業(yè)單位產(chǎn)值綜合能耗、單位產(chǎn)品綜合能耗、企業(yè)工業(yè)增加值綜合能耗、企業(yè)和車間能源消耗定額及用能設備單耗等。數(shù)據(jù)匯總和計算分析系統(tǒng)模塊功能能夠?qū)γ總€產(chǎn)品能源成本、每個車間能源成本和企業(yè)能源成本進行監(jiān)控和分析,并自動形成對比分析圖表,用能成本超過預定費用,系統(tǒng)立即報警提示。
(5)報表統(tǒng)計系統(tǒng)模塊。報表統(tǒng)計系統(tǒng)模塊功能是能夠根據(jù)政府、各級公司及分公司需要,自動導出所有的各類滿足政府能源統(tǒng)計與審計要求的用源申報報表(企業(yè)耗能設備一覽表、企業(yè)能源計量器具一覽表、能源工業(yè)企業(yè)能源購銷存表、能源消耗統(tǒng)計及分析報表、生產(chǎn)信息報表等),能源統(tǒng)計報表數(shù)據(jù)均能追溯到系統(tǒng)計量檢測記錄。
(6)企業(yè)、車間、設備能源管理系統(tǒng)模塊。企業(yè)、車間、設備能源管理系統(tǒng)模塊功能是實時監(jiān)控企業(yè)、車間、設備能源實時消耗量,監(jiān)控各項用能指標不超過定額指標。超過定額指標經(jīng)報警提示查找原因,及時進行改進。設備管理系統(tǒng)功能能對重點用能設備能耗狀況、負荷率、有效利用時間、開啟、停止時間等影響能源消耗的各項參數(shù)進行實時監(jiān)控,確保設備的高效、經(jīng)濟運行,減少設備的空載時間和能源浪費的地方。
5.能源管理信息系統(tǒng)的安全設計和維護原則
信息系統(tǒng)應做好防電磁干擾,采集信號線應采用屏蔽線,并禁止與強電信號線混敷;與信息系統(tǒng)相連的外網(wǎng)系統(tǒng)應做好防火墻等病毒隔離措施。用能單位應設系統(tǒng)維護人員負責能源計量信息系統(tǒng)的整體維護;各車間也應有專人負責每天不少于一次的儀表值和信息系統(tǒng)反饋值的一致性檢查,發(fā)現(xiàn)問題應及時通知系統(tǒng)維護人員。
三、能源計量信息管理系統(tǒng)規(guī)范化工作成效
在上述研究的基礎上,2009年3月,浙江省標準化研究院聯(lián)合上虞新和成生物化工有限公司、上虞市質(zhì)量技術監(jiān)督局,聯(lián)合制定了《醫(yī)藥化工行業(yè)能源計量信息系統(tǒng)》聯(lián)盟標準,建立了能源計量信息管理系統(tǒng)的統(tǒng)一的管理模式,實現(xiàn)能源計量管理標準化。通過近一年的標準實施表明,統(tǒng)一規(guī)范的能源計量管理系統(tǒng)進一步提高了工藝過程中的能源計量數(shù)據(jù)的分析和研究的正確必可靠性,為改進生產(chǎn)工藝,提高技改節(jié)能效益提供了科學的依據(jù),真正發(fā)揮了能源計量數(shù)據(jù)的功效。其次應用能源管理的科學方法,結合計算機信息網(wǎng)絡技術,通過精確計量,自動采集能源量值數(shù)據(jù)信息,對能耗數(shù)據(jù)進行計算匯總、圖形對比、經(jīng)濟分析、量化評價,控制能源消耗,節(jié)約了能源成本開支,提升企業(yè)能源管理水平。例如,浙江省重點試點企業(yè)上虞新和成生物化工有限公司發(fā)酵車間經(jīng)過對蒸汽消耗數(shù)據(jù)的分析,將滅菌工藝由原來的間歇消毒改為連續(xù)消毒,使車間每月蒸汽消耗量下降30%。精餾車間強化循環(huán)水溫差管理,優(yōu)化了操作參數(shù),耗汽量從原來6噸/小時下降為4.5噸/小時,循環(huán)水用量從910 噸/小時下降到450 噸/小時,使該車間每噸產(chǎn)品能源成本下降15%。通過考核,公司萬元增加值能耗同比下降14.6%。
為了扎實推進企業(yè)能源計量工作,將節(jié)能工作落到實處,我們對企業(yè)能源計量信息管理系統(tǒng)相關的設計規(guī)范和標準進行了初步的研究。規(guī)范、有效、科學的能源計量信息管理系統(tǒng)不僅能規(guī)范企業(yè)能源計量與管理,也將進一步推動國家依法實施節(jié)能減排監(jiān)督管理。
參考文獻:
[1]楊濤.能源管理系統(tǒng)的應用[J].黑龍江科技信息,2009,(17):274.
關鍵詞:能源管理中心;建陶企業(yè);節(jié)能減排
1 背景
建材工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎產(chǎn)業(yè),其能源消耗總量在全國工業(yè)部門中位于電力、冶金、石化之后,居第四位。近年來,隨著社會資源與環(huán)境問題日益突出,國家和社會對節(jié)能減排、環(huán)境保護的大力倡導和支持,建材行業(yè)結構調(diào)整、節(jié)能減排效果日益凸顯。建材行業(yè)水泥、平板玻璃、石灰制造、建筑陶瓷、磚瓦和輕質(zhì)建材等主要產(chǎn)品單位綜合能耗大幅降低。2010年,建材行業(yè)單位工業(yè)增加值綜合能耗比2005年降低52%,其中,建筑陶瓷單位工業(yè)增加值綜合能耗累計下降25%。主要污染物排放總量呈明顯下降趨勢,其中,煙氣粉塵排放量、二氧化硫排放量分別比2005年明顯減少,建材工業(yè)利用各類工業(yè)固體廢棄物超過6億t。當前,我國建材工業(yè)發(fā)展面臨嚴峻挑戰(zhàn)和新的發(fā)展機遇,傳統(tǒng)的粗放型發(fā)展模式已難以為繼。迫切要求陶瓷企業(yè)積極推進節(jié)能減排,進行產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整、轉變發(fā)展方式,利用高新技術和信息化技術改造、提升行業(yè)技術管理水平,走科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的新型工業(yè)化道路。
國家“十二五規(guī)劃”提出,到2015年,全國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降到0.869噸標準煤(按2005年價格計算),比2010年的1.034噸標準煤下降16%,比2005年的1.276噸標準煤下降32%;“十二五”期間,實現(xiàn)節(jié)約能源6.7億噸標準煤。國務院“十二五節(jié)能減排綜合性工作方案”要求強化重點用能單位節(jié)能管理。依法加強年耗能萬噸標準煤以上用能單位節(jié)能管理,開展萬家企業(yè)節(jié)能低碳行動,實現(xiàn)節(jié)能2.5億噸標準煤,加強工業(yè)節(jié)能減排。重點推進電力、煤炭、鋼鐵、有色金屬、石油石化、化工、建材、造紙、紡織、印染、食品加工等行業(yè)節(jié)能減排,并要求廣東省十二五期間單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低18%(約束性指標),陶瓷產(chǎn)業(yè)作為典型的高耗能產(chǎn)業(yè),能源成本往往達到全部成本的50%以上。而據(jù)德國節(jié)能研究部門的研究結論,通過加強企業(yè)的能源管理可為企業(yè)減少15%~20%的能源消耗,即節(jié)約能源又節(jié)約成本,故作為國家調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構、產(chǎn)品結構、降低高能耗產(chǎn)品的重點行業(yè),推行能源管理體系,開展能源的有效管理、提高能源的利用效率,并實施必要的認證,已成為調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構、產(chǎn)品結構、逐步淘汰高能耗產(chǎn)品的一種手段。
2 能源管理中心的架構及模式
2.1 能源管理中心組織架構
企業(yè)能源管理中心主要是通過綜合運用信息技術、網(wǎng)絡技術、自動化技術;結合陶瓷生產(chǎn)特點;利用生產(chǎn)過程能量系統(tǒng)建模技術、能量綜合優(yōu)化方法、能量梯級利用技術、工藝裝備優(yōu)化集成技術等,建立以企業(yè)建模與信息系統(tǒng)集成為核心的能量系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度管理信息平臺。通過合理的管理模式和精確的生產(chǎn)模型,對陶瓷企業(yè)的能量流、物料流、信息流進行綜合、透明、實時的監(jiān)控與優(yōu)化調(diào)度,旨在實現(xiàn)陶瓷企業(yè)的高效生產(chǎn),提高陶瓷企業(yè)的資源利用率,降低陶瓷企業(yè)的單位產(chǎn)品綜合能耗、綜合水耗。
該平臺的建設需要企業(yè)決策層的高度重視并參與,其體系架構的組建大體上由公司、科室部門和車間三級能源管理體系組成。公司決策者(董事長或總經(jīng)理)任能源管理小組組長,主要統(tǒng)籌全局;生產(chǎn)負責人任能源管理小組副組長,負責全公司節(jié)能方案、節(jié)能措施的制定,密切聯(lián)系市、區(qū)經(jīng)貿(mào)委等政府部門,傳達國家政策和節(jié)能要求??剖也块T主要指設備科、人力資源部、財務部、研發(fā)技術中心、質(zhì)管部、PMC科等,其中,設備科是主要的能源管理部門,具體負責各項能源管理工作,而其它科室部門起協(xié)調(diào)能源管理作用。車間部門主要指各個生產(chǎn)車間及生產(chǎn)輔助車間,主要職責就是執(zhí)行能源管理制度,盡最大能力完成公司的能源目標與方針。公司的能源管理架構如圖1所示。
2.2 能源管理中心監(jiān)督及運行模式
企業(yè)能源管理中心平臺是一項政府對重點耗能企業(yè)監(jiān)測的系統(tǒng)工程。除了對節(jié)能設備的監(jiān)測外,還提供具體的耗能設備數(shù)據(jù)以便于針對性的管理。陶瓷企業(yè)通過對耗能數(shù)據(jù)的掌握、分析,從而加強節(jié)能管理,視不同企業(yè)的生產(chǎn)模式預計可減少5%~20%的能源消耗。同時,政府相關部門也可以在能源管理平臺上監(jiān)測到陶瓷企業(yè)最新的耗能數(shù)據(jù)。
能源管理中心監(jiān)督管理模式如圖2所示。
2.3 能源管理中心網(wǎng)絡架構
建陶企業(yè)的耗能主要為電能、水煤漿、天然氣、柴油、水,配電房和用電設備已配置的計量儀表大多為機械式電度表。為建立在線監(jiān)測系統(tǒng),須更換為三相多功能電力參數(shù)計量儀,配以MiniFC,將MiniFC接入企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)絡,通過本地構建的服務器實現(xiàn)遠程監(jiān)控。自來水的采集通過超聲波流量計采集數(shù)據(jù),配以無線PCC通訊,將數(shù)據(jù)傳至MiniFC,再將MiniFC接入企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡;用戶可以實現(xiàn)web方式的本地服務器的登錄查看實時數(shù)據(jù)。
本地服務器的建設采用B/S 設計結構與分布式管理。系統(tǒng)服務器由數(shù)據(jù)服務器、通訊服務器雙機熱備份組成,并配置正版的服務器軟件系統(tǒng),包括SQL server 數(shù)據(jù)庫,Windows Server 2008 中文企業(yè)版,IBM24服務器。能源管理中心平臺架構層次結構示意圖如圖3所示。
最底層的是基于計量智能傳感網(wǎng)絡的能源監(jiān)控平臺,采用物聯(lián)網(wǎng)技術,將所有能源形式的計量儀表通過通訊設備按照智能傳感網(wǎng)絡的技術進行組網(wǎng),對陶瓷企業(yè)內(nèi)部的各站點用能設備、各車間的能源消耗狀態(tài)進行網(wǎng)絡化自動采集,一方面為陶瓷企業(yè)內(nèi)部管理節(jié)能提供準實時的信息;另一方面,借助企業(yè)的Internet出口,將相關信息遞交到相關的管理單位。
第二層為協(xié)議轉換接口層。智能傳感網(wǎng)絡將企業(yè)內(nèi)部所有的監(jiān)測設備的信息與數(shù)據(jù)采用自定義的通信規(guī)約和數(shù)據(jù)轉換形式,設備通過RS-485 總線或者無線方式將數(shù)據(jù)傳至MiniFC 現(xiàn)場控制器。由MiniFC實現(xiàn)規(guī)約轉換和高速數(shù)據(jù)傳輸。
第三層為數(shù)據(jù)管理層。采集的數(shù)據(jù)在MiniFC層分類管理、保存以提供后臺系統(tǒng)實時訪問和歷史數(shù)據(jù)的提取。針對不同的智能監(jiān)測設備在數(shù)據(jù)管理層提供唯一的數(shù)據(jù)庫鏈接和實時狀態(tài)查詢訪問功能。作為系統(tǒng)監(jiān)測中心的后臺軟件,將為用戶提供數(shù)據(jù)的顯示、統(tǒng)計、分類管理和建檔。對節(jié)能措施的方案制定、能源統(tǒng)計、能耗分析與預測、用能質(zhì)量的評估,以及能源進行審計。能源管理中心拓撲結構如圖4所示。
圖4中SCADA、IFIX CLIENT為計算機,HISTORIAN 和PORTAL為服務器。SCADA節(jié)點用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù),HISTORIAN作為歷史數(shù)據(jù)庫服務器,PORTAL服務器用于WEB。
3 能源管理中心的意義及存在的問題
3.1 建立企業(yè)能源管理中心的必要性
開展企業(yè)能源管理中心建設,是建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的需要;是落實國家節(jié)能減排目標、實現(xiàn)兩化融合的重要舉措;也是企業(yè)管理增效、提高競爭力、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。
3.1.1社會和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要
我國陶瓷行業(yè)經(jīng)過三十多年的迅猛發(fā)展,已成為世界上傳統(tǒng)陶瓷磚最大生產(chǎn)國(年產(chǎn)量達90億m2以上)、消費國和出口國。每年要耗用1.7億t不可再生的天然礦物原料,耗用能源達5000萬t標煤,對自然環(huán)境造成一定的損害和污染,資源、能源和環(huán)境問題已經(jīng)成為陶瓷行業(yè)發(fā)展的瓶頸。同時,陶瓷行業(yè)存在生產(chǎn)資源消耗大、能耗高、污染嚴重等主要問題,成為我國能源消費大戶,因此,是一個存在巨大節(jié)能潛力的產(chǎn)業(yè)。隨著相關生產(chǎn)原料和能源的成本不斷上升,企業(yè)整體經(jīng)濟效益日益下降,節(jié)能減排既是國家可持續(xù)發(fā)展的需要,也是企業(yè)生存和發(fā)展的需要。
3.1.2踐行國家產(chǎn)業(yè)政策需要
國家產(chǎn)業(yè)政策也鼓勵和支持建材企業(yè)建立能源管理中心。2009年工信部與財政部在聯(lián)合下發(fā)的《工業(yè)企業(yè)能源管理中心建設示范項目財政補助資金管理的暫行辦法》中提出,為提高工業(yè)企業(yè)能源管理水平和能源利用效率,將在鋼鐵、有色、化工、建材等重點用能行業(yè)逐步開展能源管理中心建設的示范工作。在大中型建材企業(yè)建立能源管理中心,推進合同能源管理,提升能效水平,最大限度實現(xiàn)能源梯級利用。
建設能源管理中心是國家節(jié)能降耗的要求,也是推進兩化融合的要求。我國提出以信息化帶動工業(yè)化,以工業(yè)化促進信息化,走新型工業(yè)化道路。兩化融合的核心就是信息化支撐,追求可持續(xù)發(fā)展模式。我國在工業(yè)領域尤其是重點用能行業(yè)中推廣企業(yè)能源管理中心項目建設,是信息化和工業(yè)化融合的表現(xiàn)之一,是促進“兩化”融合的重要內(nèi)容。
3.1.3企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展需要
隨著“兩型”社會建設步伐的加快,國家從嚴從緊的節(jié)能減排政策的陸續(xù)出臺,作為高能耗、高排放和依賴能源資源的建材企業(yè)面臨著進一步提高能源利用效率,降低單位能耗和二氧化碳排放量,進一步削減氮氧化物和二氧化硫排放總量等多重挑戰(zhàn)。建材企業(yè)要提高發(fā)展質(zhì)量和效益,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,就必須加強能源使用管控。
3.2 能源管理中心對企業(yè)的現(xiàn)實意義
隨著計算機技術、控制技術的發(fā)展,能源中心管理技術也突飛猛進,數(shù)據(jù)庫管理、集散控制技術、網(wǎng)絡技術、分析決策系統(tǒng)、智能系統(tǒng)和智能管理等已經(jīng)應用于工業(yè)企業(yè),成為企業(yè)能源管理現(xiàn)代化的基本支撐。通過建立企業(yè)能源管理中心,可為企業(yè)帶來顯著的效益,如:
(1) 通過建立企業(yè)能源管理中心,運用信息化手段,可提高企業(yè)對用能情況監(jiān)督管理的能力;
(2) 通過建立企業(yè)能源管理中心,建立一套有效的自動化能源數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng),對能源供應進行監(jiān)測,以便企業(yè)實時掌握能源狀況,為實現(xiàn)能源自動化調(diào)控打下堅實的數(shù)據(jù)基礎,同時方便企業(yè)的計量和成本核算工作。
(3) 通過建立企業(yè)能源管理中心,利用能源數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng),對各重點耗能設備的能源利用狀況實時監(jiān)控,了解和掌握各重點耗能設備實時能源利用情況。
(4) 通過建立企業(yè)能源管理中心,運用數(shù)學模式進行比較分析,對重點耗能設備進行能效評價,分析各耗能設備的能源利用狀況,采用先進適用的節(jié)能技術、設備,降低能源消費,對原有工藝系統(tǒng)進行自動化改造。使能源數(shù)據(jù)更標準化、專業(yè)化、科學化、時效化,從而提高能源管理水平。
3.3 建陶企業(yè)能源管理中心存在的問題
通過調(diào)研,筆者認為目前陶瓷企業(yè)的能源系統(tǒng)現(xiàn)狀已難于適應新的管理要求,從企業(yè)能源管理信息化角度講,雖然一些公司信息化技術的運用近年來取得了一定的成績,但是其僅限于ERP等生產(chǎn)經(jīng)營信息化方面。而能源管理的模式以及能源調(diào)度和管控自動化水平,仍然落后于生產(chǎn)經(jīng)營信息化步伐,僅在能源管理的某些專業(yè)領域建立了局部的采集、監(jiān)視和控制自動化系統(tǒng)。就整體而言,陶瓷能源管理的手段、人力資源和信息化水平不高,主要表現(xiàn)在:
(1) 能源從輸入到使用的各個環(huán)節(jié)使用效率不高,能源綜合利用水平有待提升。
(2) 能源平衡調(diào)度信息缺乏,能源的產(chǎn)生和使用過程綜合利用效率低。
(3) 能源系統(tǒng)運行穩(wěn)定性有待提高,異常情況下的調(diào)度手段單一,反應速度慢。
(4) 能源設備裝備水平低,與公司所需安全、穩(wěn)定、快捷的生產(chǎn)格局不相匹配。
(5) 關注局部工藝技術節(jié)能,工序間聯(lián)系較少,沒有“系統(tǒng)節(jié)能”的科學的技術評價和節(jié)能效益評價平臺體系,不能達到最終的節(jié)能效果。
(6) 綜合能耗和可比能耗與國內(nèi)外同行先進水平相比,仍有差距。
4 能源管理中心的籌建措施
能源管理中心建設是一項全面系統(tǒng)的能源管理提升工程,主要包括“三個系統(tǒng)”,即現(xiàn)場控制系統(tǒng)改造、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設和信息管理系統(tǒng)建設。實現(xiàn)能源計劃、能源計量管理、能源監(jiān)控、能耗分析、數(shù)據(jù)報送、重點設備能耗管理等功能。
4.1 現(xiàn)場控制系統(tǒng)改造
現(xiàn)場控制系統(tǒng)是能源管理中心建設的基礎。主要是通過企業(yè)對能源輸送、生產(chǎn)、應用控制系統(tǒng)進行改造,為能源管理中心的采集、傳輸、調(diào)控提供用能現(xiàn)場數(shù)據(jù)支撐。其中,包括能源輸送控制系統(tǒng)改造、能源生產(chǎn)控制系統(tǒng)改造、關鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)現(xiàn)場改造等。
4.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是能源管理中心建設的保障。企業(yè)各能源介質(zhì)存在于工業(yè)現(xiàn)場的不同環(huán)境中,因性質(zhì)不同,計量設備的計量方式差異較大。針對不同介質(zhì)和不同計量方式,結合現(xiàn)場實際情況,采用不同采集方式建設數(shù)據(jù)系統(tǒng)。
4.2.1配備能源計量器具
對重點用能設備加裝或改造能源計量器具,實現(xiàn)用能數(shù)據(jù)的數(shù)字化讀取及傳輸,計量準確度等級應達到GB 17167-2006的要求。鋼鐵、有色、化工等有國家或省產(chǎn)品能耗限額標準要求的企業(yè),應根據(jù)限額標準中規(guī)定的統(tǒng)計范圍及計算方法,配備滿足測量要求的能源計量器具。
4.2.2定期檢定計量儀表
編制檢定、校準計劃,對計量器具進行定期檢定、校準。根據(jù)計量類型不同,分別由質(zhì)監(jiān)部門或自行檢定,確保能源計量器具的準確性,提高能源管理中心能源供需平衡調(diào)度精度。
4.2.3健全能源計量管理制度
建立完善的計量管理體系,明確崗位工作職責,組織能耗限額管理、能源計量器具檢定等培訓,提高能源計量數(shù)據(jù)基礎管理能力,規(guī)范能源計量管理制度。
4.3 信息管理系統(tǒng)建設
信息管理系統(tǒng)是能源管理中心建設的核心。通過基礎軟件、控制系統(tǒng)、基礎硬件、現(xiàn)場視頻監(jiān)控和能源管理中心大廳建設,實現(xiàn)企業(yè)能源管理的集中控制。
4.3.1基礎軟件建設
軟件建設是能源管理中心數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲的基礎,是完成系統(tǒng)監(jiān)控、進行數(shù)據(jù)分析、處理和加工的先決條件。重點開發(fā)網(wǎng)絡監(jiān)管軟件、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具軟件、備份軟件、遠程運行維護軟件、實時數(shù)據(jù)庫、操作站監(jiān)控軟件、服務器平臺軟件、服務器驅(qū)動、WEB客戶端授權、現(xiàn)場操作站軟件、實時庫客戶端授權軟件以及與省節(jié)能信息系統(tǒng)互聯(lián)互通的接口軟件等。
4.3.2控制系統(tǒng)建設
控制系統(tǒng)是對基礎軟件功能的開發(fā)應用,企業(yè)根據(jù)行業(yè)特點采用不同的控制系統(tǒng)。一是監(jiān)控系統(tǒng)。對采集的不同能源介質(zhì)實時數(shù)據(jù)進行集中監(jiān)控,呈現(xiàn)實時調(diào)配的“人機界面”。二是基礎能源管理系統(tǒng)。進行能源計劃管理、能源調(diào)度管理、用能過程管理、能源計量管理、能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、能源指標績效管理考核、能源成本結算等。三是運行維護系統(tǒng)。能源管理中心的數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡支撐、軟件系統(tǒng)是同步運行的整體,依靠運行維護系統(tǒng)保障整體的持續(xù)穩(wěn)定運行。
4.3.3基礎硬件建設
硬件建設是構筑能源管理中心實時數(shù)據(jù)采集、交換的平臺,包括工業(yè)以太網(wǎng)交換機、一體化以太網(wǎng)交換機、核心交換機、匯聚交換機、光纖線路以及其它建設安裝材料和設備等。
4.3.4現(xiàn)場視頻監(jiān)控建設
視頻監(jiān)控是通過監(jiān)控裝置實現(xiàn)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)和用能環(huán)節(jié)的現(xiàn)場實景展示,是保證調(diào)控可靠性的直接反映。主要是在生產(chǎn)、水電油氣(汽)各主要控制點安裝視頻,通過遠程監(jiān)控實施協(xié)調(diào)調(diào)度,進行扁平化的故障監(jiān)測及分析處理等。
4.3.5能源管理中心大廳建設
能源管理中心大廳是企業(yè)能源調(diào)度指揮中心,是實現(xiàn)能源調(diào)度、分析、調(diào)控的核心組成。包括能源管理中心機房、大屏幕顯示系統(tǒng)、空調(diào)和電源系統(tǒng)、通信和安防系統(tǒng)等基礎設施建設。
5 結論
企業(yè)能源管理中心的能源平衡調(diào)度過程,是將采集的能源工藝系統(tǒng)數(shù)據(jù)(發(fā)生和消耗量等)傳送能源管理系統(tǒng),經(jīng)系統(tǒng)分析和處理,獲得能源平衡及其預測模型需要的信息,并將平衡預測結果以數(shù)據(jù)和圖示方式展示。調(diào)度可根據(jù)能源平衡預測結果發(fā)出調(diào)度指令。企業(yè)能源管理中心系統(tǒng)采用的基礎技術包括系統(tǒng)集成和應用集成技術、現(xiàn)代計算機和網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫技術、數(shù)據(jù)分析和預測技術等。
目前,企業(yè)能源管理中心技術的發(fā)展已從單純設備監(jiān)控轉向過程和系統(tǒng)綜合監(jiān)控,并繼續(xù)向管控一體化方向發(fā)展;部分陶瓷企業(yè)著手開展優(yōu)化節(jié)能調(diào)度和綜合平衡方法的研究,在應用功能上,成功引入預測模型和平衡模型等技術。由于能源利用與環(huán)境保護的高度關聯(lián)性,企業(yè)能源管理中心系統(tǒng)將逐步與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)融合,以實現(xiàn)相互促進、協(xié)同管理,這將是未來企業(yè)能源管理中心系統(tǒng)的發(fā)展方向。
參考文獻
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