摘要: 環(huán)境問(wèn)題已成為制約經(jīng)濟發(fā)展的主要因素，為此我國提出了節能減排的目標。但目前我國節能減排形勢依然嚴峻。截至2015年，全國能源消費總量達到了約4O億噸標準煤。嚴峻的能源短缺與資源矛盾浪費日益激烈，對于企業(yè)，尤其是高能耗的工礦企業(yè)，須以科技手段實(shí)現能源的實(shí)時(shí)監測與合理配置。

關(guān)鍵詞:企業(yè)；能耗監測與能源管理系統；設計；實(shí)現

1 引言

隨著(zhù)改革開(kāi)放進(jìn)入深水區，我國的經(jīng)濟總量已躍居世界前列，但是目前的發(fā)展依然是建立在傳統的高能耗、低效率的模式上，而目前環(huán)境問(wèn)題愈發(fā)嚴峻，對經(jīng)濟發(fā)展的制約也越來(lái)越嚴重，因此，我們須采取科學(xué)技術(shù)，加強對能源的控制，建立完善的企業(yè)能耗監測與能源管理系統。

2 企業(yè)能耗監測與能源管理系統的設計

2.1 企業(yè)能耗監測與能源管理系統設計的目標

企業(yè)建立能耗監測與能源管理系統主要是為了對一些重要的耗能設備以及能源介質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和監控，進(jìn)而了解和掌握各種能耗設備的運行情況和耗能情況，為做出科學(xué)合理的決策提供依據，終達到能源系統有效、安全地運行的目標 。

設計能耗監測與能源管理系統的主要內容包含以下幾點(diǎn)：(1)采集能源相關(guān)的數據和信息，對其進(jìn)行實(shí)時(shí)監控；(2)完善網(wǎng)絡(luò )系統及自動(dòng)化系統；(3)盡量挖掘企業(yè)的節能潛力，從能源的計劃 、統計到終的考核形成多方位的能源管理；(4)建立能源調度模型，從而給出優(yōu)化能源調度的可行性意見(jiàn)和建議 。

2.2  企業(yè)能耗監測與能源管理系統的主要架構

2.2.1采集能源數據網(wǎng)絡(luò )

能源數據采集網(wǎng)絡(luò )可以在現有的基礎上，按照可行性、冗余性和可靠性將工礦企業(yè)的三級能源數據采集平臺進(jìn)一步完善，進(jìn)而建立更加實(shí)用的能源數據采集網(wǎng)絡(luò )，以此來(lái)適應未來(lái)能流高度集成的需要。

2.2.2能源監測控制中心

能源監測控制中心主要包含了和節能減排緊密相關(guān)的各種信息，比如重點(diǎn)的耗電設備和耗能設備、生產(chǎn)關(guān)鍵信息、質(zhì)量安全環(huán)保信息、能源質(zhì)量信息等，并且相關(guān)信息還涉及一些關(guān)鍵數據。能源監測中心具備不同的功能，比如狀態(tài)監視功能、查詢(xún)歷史趨勢、監控實(shí)時(shí)報表、集成實(shí)時(shí)監控等功能，再與生產(chǎn)管理系統進(jìn)行集成，后達到管控—體化的目的。

2.2.3能源管理平臺

能耗監測與能源管理系統對整個(gè)計劃、調度和操作、考核等過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)管理，從事前、事中和事后進(jìn)行多方位的考核田。

1)事前管理。能源管理系統與生產(chǎn)管理系統實(shí)現集成之后可以獲取相關(guān)的生產(chǎn)信息，然后再針對各個(gè)能源建立耗能模型，并給出各工序能源介質(zhì)的消耗以及生產(chǎn)計劃，在事前做好靜態(tài)管理。另外，能源管理系統與能源調度系統進(jìn)行集成，可以對能耗信息進(jìn)行一定的預測，然后再獲取相關(guān)的能源優(yōu)化調度建議。

2)事中監督。能耗監測與能源管理系統包含調度運行管理和質(zhì)量環(huán)保管理對系統現場(chǎng)的運行狀況進(jìn)行的實(shí)時(shí)跟蹤，還可以對能源設備進(jìn)行在線(xiàn)監督，利用強大的數據分析和挖掘工具分析影響系統運行的不同因素，并對能源的調度和調整進(jìn)行準確的指導，進(jìn)而實(shí)現節能的目的 。

3)事后考核。能耗監測與能源管理系統需要對能源進(jìn)行控制和管理，因此，需要使本系統的計量結算功能、考核功能、報表功能、統計分析功能等得到實(shí)現。只有這些功能都得到實(shí)現才能獲取能源的計劃以及定額的執行情況、能源設備運行情況、環(huán)境與安全情況等。對一些超額現象要進(jìn)行處罰，節能現象要給予獎勵。在系統的運行過(guò)程中要嚴格執行相關(guān)的考核制度，改善當前的高能耗、低效益發(fā)展模式。

2.2.4 預測、調度能源模型

能耗監測與能源管理系統通過(guò)能流數據進(jìn)行采集、監控和分析，建立起能源的調度與預測模型。此模型可以對能耗情況進(jìn)行準確的預測，還可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬計算，進(jìn)而根據實(shí)際情況給出優(yōu)化調度方案，通過(guò)對能源進(jìn)行合理的調度，使能源的利用效率得到提高，繼而實(shí)現節能減排的目的。

3 企業(yè)能耗監測與能源管理系統的實(shí)現

3.1監測和管理能源功能的實(shí)現

監測和管理功能的實(shí)現主要是依據系統使用的綜合集成平臺，進(jìn)而建立對能源進(jìn)行綜合監控的系統。本系統可以對相關(guān)信息進(jìn)行覆蓋，比如質(zhì)量安全環(huán)保信息、重點(diǎn)耗能和耗電設備信息等。能源管理平臺對搜集到的三級能源數據以及關(guān)鍵的耗能設備的運行數據 、相關(guān)生產(chǎn)數據 、質(zhì)量環(huán)保數據等進(jìn)行進(jìn)一步的集成和管理。

能源管理系統還可以對收集到的能源數據進(jìn)行校正和診斷，對各個(gè)耗能設備進(jìn)行實(shí)時(shí)監視、故障診斷與應急聯(lián)動(dòng)等功能，在實(shí)際的運行過(guò)程中可以結合能源優(yōu)化調度系統實(shí)現能源的預測與優(yōu)化調度等，進(jìn)而實(shí)現能源管控的—體化。

3.2數據采集與自動(dòng)化功能的實(shí)現

本系統數據采集功能的實(shí)現主要是結合企業(yè)當前的網(wǎng)絡(luò )架構，利用三層交換技術(shù)實(shí)現局域網(wǎng)的劃分。核心層一般采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)設計，圖1為數據采集的網(wǎng)絡(luò )示意圖。

另外，為了滿(mǎn)足本系統的要求，需要采集的能源數據包含了一些重點(diǎn)的耗能耗電設備運行數據、質(zhì)量環(huán)保安全數據，以及與能源相關(guān)的一些生產(chǎn)數據等。在系統的具體運行過(guò)程中需要結合企業(yè)的實(shí)際情況設置相應的計量?jì)x表，并且還需要改造沒(méi)有通訊接口的計量?jì)x表，這樣不但可以提高能源儀表的配備率，而且也為能源系統的監控與管理提供了堅實(shí)的保證。

3.3平衡和調度能源功能的實(shí)現

本系統中能源的調度與平衡功能的實(shí)現需要在對能源數據的采集和分析的基礎上進(jìn)行，通過(guò)建立相關(guān)的優(yōu)化調度模型，實(shí)現對能源生產(chǎn)與消耗的預測。另外，可以借助在線(xiàn)系統對能源進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬計算，還可以在預測和模擬的基礎上對未來(lái)一段時(shí)間內的能源消耗成本進(jìn)行簡(jiǎn)要的預測，給出更優(yōu)化的具體調度方案和意見(jiàn)，進(jìn)而實(shí)現節能減排的目標。

4 安科瑞工業(yè)能源管理系統介紹

安科瑞工業(yè)能源管理系統采用自動(dòng)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)節實(shí)行集中扁平化的動(dòng)態(tài)監控和數據化管理，監測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類(lèi)能源的消耗情況，通過(guò)數據分析、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、重大能耗設備的能源利用情況等進(jìn)行能耗統計、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、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

4.1 系統結構

4.2 應用場(chǎng)所

鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫藥、水泥、煤炭、物流、鐵路、航空工業(yè)、木材、化學(xué)原料以及機電設備、電器產(chǎn)品、工器具制造等。

4.3 系統功能

4.3.1 可視化展示

展示企業(yè)各類(lèi)能耗總量、折標值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區域能源消耗對比,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(dòng)態(tài)。

4.3.2 實(shí)時(shí)監控

對企業(yè)各點(diǎn)位的能源使用、報警等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監控。以便企業(yè)用戶(hù)能夠實(shí)時(shí)的監測各個(gè)點(diǎn)位的運作情況，同時(shí)能更快速有效的掌握點(diǎn)位的報警。

4.3.3 變壓器監控

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

4.3.4 用能統計

從能源使用種類(lèi)、監測區域、生產(chǎn)工藝/工段時(shí)間、分項等維度，采用曲線(xiàn)、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業(yè)用能統計、同比、環(huán)比分析、實(shí)績(jì)分析，折標對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統計，找出能源使用過(guò)程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過(guò)程中的浪費。

4.3.5 產(chǎn)品/產(chǎn)值單耗

與企業(yè)MES系統對接，通過(guò)產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統采集的能耗數據，在產(chǎn)品單耗中生成產(chǎn)品單耗趨勢圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析。以便企業(yè)能夠根據產(chǎn)品單耗情況來(lái)調整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

4.3.6 績(jì)效分析

對各類(lèi)能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、產(chǎn)線(xiàn)、工段等進(jìn)行日、周、月、年、時(shí)段績(jì)效統計按照能源計劃或定額制定的績(jì)效指標進(jìn)行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內部能效水平和節能潛力。

4.3.7 能耗預測

通過(guò)對企業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設備等的能耗使用情況進(jìn)行分析，建立能耗計算模型，根據人工智能算法對數據和模型進(jìn)行修正，對未來(lái)企業(yè)能耗趨勢進(jìn)行預測分析，為節能提供有效的決策依據。

4.3.8 運行監測

系統對區域、工段、設備能源消耗進(jìn)行數據采集，監測設備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統一次運行監視?？芍苯訌膭?dòng)態(tài)監測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類(lèi)、車(chē)間、工段、時(shí)間等維度查詢(xún)相關(guān)能源用量。

4.3.9 分析報告

以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線(xiàn)路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進(jìn)行多方面的統計分析，讓用戶(hù)多方面了解系統的運行情況，并為用戶(hù)提供數據基礎，方便用戶(hù)發(fā)現設備異常，從而找出改善點(diǎn)，以及針對用能情況挖掘節能潛力。

4.3.10 事件報警

持續監測設備和系統運行，對通訊失敗、數據異常、定額超限、工藝參數異常越限、設備異?；蚬收线M(jìn)行報警，提醒企業(yè)注意和查找問(wèn)題，并形成報警日志。

4.3.11 移動(dòng)端支持

APP支持Android、iOS操作系統，方便用戶(hù)按能源分類(lèi)、區域、車(chē)間、工序、班組、設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、運行監視、異常報警等。

4.4 現場(chǎng)設備選型

5 結語(yǔ)

在國外，很多公司已經(jīng)開(kāi)始應用能耗監測和能源管理系統，歐洲專(zhuān)門(mén)有一項研究工程致力于為中小企業(yè)中的制造型企業(yè)開(kāi)發(fā)具體提高能效的方法。目前，能源管理過(guò)程中應用的新方法主要有 ：(1)將現有的能源管理軟件與AMI～MOSES平臺進(jìn)行整合；(2)為收集能耗數據、數據分析和運行平臺提供新的硬件。

對我國而言，能耗管理起步較晚，因此，目前能耗監測與管理系統尚不完善，但有很大的發(fā)展空間。無(wú)論政府還是企業(yè)管理者都要認識到計算機技術(shù)對現代化管理起到的重要作用 ，它不但可以使企業(yè)的運行成本不斷降低，而且使企業(yè)實(shí)現了信息化的管理。目前，我國國內不少研究機構已致力于這方面的工作 ，也提出了相關(guān)的建議，旨在改變我國工礦企業(yè)當前高能耗、低收益的發(fā)展模式。企業(yè)建立起能耗監測與能源管理系統，可以對企業(yè)中的一些耗能設備、質(zhì)量環(huán)境數據等進(jìn)行分析整理，進(jìn)而充分發(fā)揮系統的能源調度與平衡功能，為未來(lái)一段時(shí)間內的能源消耗成本進(jìn)行分析，并給出可行的能源調度方案。

參考文獻

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