冶金企業(yè)能源管理系統(tǒng)剖析

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1 引 言

冶金工業(yè)能耗居高不下和環(huán)境質(zhì)量不如人意是長(zhǎng)期困擾冶金企業(yè)的難題。采用信息技術(shù)作為平臺(tái)，綜合新技術(shù)、新工藝、配套技術(shù)和管理措施，減少消耗，形成安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)和高效的能源供給系統(tǒng)，對(duì)于降低鋼鐵生產(chǎn)成本，改善環(huán)境質(zhì)量，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有極為重要的意義。

鋼鐵廠的能源消耗約占鋼鐵成本的20%～40%。不同的裝備水平，工藝流程，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和能源管理水平對(duì)能源消耗都會(huì)產(chǎn)生不同的影響。實(shí)用經(jīng)濟(jì)的節(jié)能技術(shù)、數(shù)字化的平衡輸配系統(tǒng)和基礎(chǔ)能源管理是現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的基礎(chǔ)技術(shù)措施。建設(shè)公司一體化的集中統(tǒng)一的能源管理系統(tǒng)是數(shù)字化能源管理的技術(shù)支持措施，也是大型鋼鐵企業(yè)提高節(jié)能效益的重大技術(shù)裝備措施，應(yīng)從企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度認(rèn)識(shí)建設(shè)企業(yè)能源管理系統(tǒng)的必要性和迫切性。本文介紹了冶金企業(yè)能源管理系統(tǒng)的架構(gòu)與功能，探討了其技術(shù)路線及發(fā)展。

2 能源管理系統(tǒng)的作用

作為冶金企業(yè)自動(dòng)化和信息化的重要組成部分，EMS不僅對(duì)能源的統(tǒng)一調(diào)度、優(yōu)化煤氣平衡、減少煤氣放散、提高環(huán)保質(zhì)量、降低噸鋼能耗和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率有重要作用，而且對(duì)于事故預(yù)案的制定和執(zhí)行、事故原因的快速分析和及時(shí)判斷處理、能源供需的合理調(diào)整和平衡以及在客觀信息基礎(chǔ)上的能源實(shí)績(jī)分析、能源計(jì)劃編制、能源質(zhì)量管理、能源系統(tǒng)的預(yù)測(cè)等都是十分有效的。

1）完善能源信息的采集、存儲(chǔ)、管理和能源的有效利用

EMS對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和加工，能源調(diào)度人員和專(zhuān)業(yè)能源管理人員就能實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)狀態(tài)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的合理調(diào)整，確保系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。

2）在公司層面對(duì)能源系統(tǒng)采用分散控制和集中管理

EMS將在公司全局角度審視能源的基本管理需求，滿足能源工藝系統(tǒng)分散特性和能源管理需要集中的客觀要求，以適應(yīng)鋼廠的戰(zhàn)略發(fā)展需要。

3）減少管理環(huán)節(jié)，優(yōu)化管理流程，建立客觀能源消耗評(píng)價(jià)體系

實(shí)現(xiàn)在信息分析基礎(chǔ)上的能源監(jiān)控和能源管理的流程優(yōu)化再造，滿足能源設(shè)備管理、運(yùn)行管理等的自動(dòng)化，建立客觀的以數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評(píng)價(jià)體系，向管理要效益。

4）減少能源系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率

EMS的建設(shè)，對(duì)能源管理體制的改革將發(fā)揮重要作用。其基本目標(biāo)之一是可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化能源運(yùn)行管理，減少日常管理的人力投入， 節(jié)約人力資源成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

5）加快系統(tǒng)的故障處理，提高對(duì)全廠性能源事故的反應(yīng)能力

EMS能迅速?gòu)娜值慕嵌攘私庀到y(tǒng)的運(yùn)行狀況，故障的影響程度等，及時(shí)采取系統(tǒng)的措施，限制故障范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，并有效恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

6）通過(guò)優(yōu)化能源調(diào)度和平衡指揮系統(tǒng)，節(jié)約能源和改善環(huán)境

EMS將通過(guò)優(yōu)化能源管理的方式和方法，改進(jìn)能源平衡的技術(shù)手段，實(shí)時(shí)了解鋼廠的能源需求和消耗的狀況，能有效地減少高爐煤氣的放散，提高轉(zhuǎn)爐煤氣的回收率，采用綜合平衡和燃料轉(zhuǎn)換使用的系統(tǒng)方法，使能源的合理利用達(dá)到一個(gè)新的水平。

7）為進(jìn)一步對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析、加工和處理提供條件

能源管理系統(tǒng)的建設(shè)，不僅可有效解決能源實(shí)時(shí)平衡管理和監(jiān)控管理，還可以通過(guò)對(duì)大量歷史數(shù)據(jù)的歸檔和管理，為進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析、加工和處理創(chuàng)造條件。

3 建設(shè)能源管理系統(tǒng)的基本技術(shù)路線

能源管理系統(tǒng)在企業(yè)信息化系統(tǒng)中具有重要的地位，公司級(jí)ERP或MES完成對(duì)包括能源管理系統(tǒng)在內(nèi)的信息集成和一貫制管理， 以實(shí)現(xiàn)公司生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)的過(guò)程優(yōu)化和提高公司的總體效率，進(jìn)而提高公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。如圖1所示。

圖1 能源管理系統(tǒng)在信息化系統(tǒng)中的地位

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，能源管理系統(tǒng)建設(shè)的基本技術(shù)路線是：

1）規(guī)劃先進(jìn)的能源SCADA系統(tǒng)

能源工藝系統(tǒng)分散，面廣量大。數(shù)據(jù)采集對(duì)象的選擇應(yīng)按照工藝監(jiān)控的實(shí)際要求、能源系統(tǒng)輸配和平衡的要求、能源管理的精度和粒度要求謹(jǐn)慎選擇。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)宜采用分散方式，以減少系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)和提高系統(tǒng)的安全性和可維護(hù)性。根據(jù)能源系統(tǒng)的特點(diǎn)和具體情況，綜合采用與之適應(yīng)的基本技術(shù)：

①行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控和管理技術(shù)；②現(xiàn)代安全網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)；③數(shù)據(jù)庫(kù)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理技術(shù)；④預(yù)測(cè)和平衡優(yōu)化技術(shù)；⑤集成式GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)；⑥數(shù)字化運(yùn)行和調(diào)度技術(shù)；⑦異構(gòu)系統(tǒng)無(wú)縫集成技術(shù)。

2）設(shè)計(jì)集中統(tǒng)一的“數(shù)字化” 的能源輸配及平衡控制應(yīng)用系統(tǒng)

“數(shù)字化”的能源輸配及平衡控制應(yīng)用系統(tǒng)是指在上述基本技術(shù)基礎(chǔ)上，利用信息技術(shù)手段，實(shí)時(shí)地再現(xiàn)工藝系統(tǒng)的過(guò)程映象，使運(yùn)行管理和調(diào)整決策建立在可靠的過(guò)程信息之上。調(diào)度人員能夠在能源控制中心對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡進(jìn)行直接控制和調(diào)整，從而減少管理控制環(huán)節(jié)，提高工作效率，尤其在工藝系統(tǒng)故障時(shí)的處理指揮和即時(shí)系統(tǒng)調(diào)整方面，體現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性。

3）建立系統(tǒng)化的能源成本中心管理平臺(tái)

EMS從成本控制的角度，優(yōu)化能源管理體制，合理定義能源系統(tǒng)的成本中心。EMS在系統(tǒng)規(guī)劃、架構(gòu)設(shè)計(jì)、功能配置和應(yīng)用集成等方面全面反映能源系統(tǒng)本質(zhì)的管理特征，根據(jù)效益最大化的原則配置能源管理要素，通過(guò)能源管理系統(tǒng)的計(jì)劃編制、實(shí)績(jī)分析、質(zhì)量管理、平衡預(yù)測(cè)、能耗評(píng)價(jià)等技術(shù)手段對(duì)能源生產(chǎn)過(guò)程和消耗過(guò)程進(jìn)行管理評(píng)價(jià)。

4）與ERP或MES系統(tǒng)的無(wú)縫集成能源管理

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與erp系統(tǒng)的無(wú)縫集成，是確保能源管理功能完整實(shí)現(xiàn)和ERP系統(tǒng)信息完整的重要技術(shù)保證。能源管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)管理任務(wù)之一是實(shí)現(xiàn)按成本中心模式，向ERP系統(tǒng)提供完整的能源系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，ERP也將按能源管理和預(yù)測(cè)分析的需要，向能源管理系統(tǒng)提供公司的生產(chǎn)計(jì)劃、檢修計(jì)劃和相關(guān)的生產(chǎn)實(shí)績(jī)信息。信息的交互作用能較好地解決能源系統(tǒng)評(píng)價(jià)中的不科學(xué)因素，在公司層面及時(shí)掌握能源消耗情況，并對(duì)環(huán)境狀況作出估計(jì)。