淺談能源管理對電能數據的分析與應用

【摘要】能源已是當今世界經(jīng)濟發(fā)展受到關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題，世界各國都在制訂適合于自己發(fā)展的新能源開(kāi)發(fā)計劃，人們一方面在不斷尋求新的能源，另一方面也在采取各種措施節約能源。我國能源更是面臨著(zhù)巨大的壓力，因此，搞好能源管理，提高能源使用效率，刻不容緩。本文主要介紹能源管理系統的建設。描述了能源管理系統建設的意義和目的，分析了能源管理系統建設的目標和核心，指出能源管理的核心主要是能源價(jià)值的管理。

關(guān)鍵詞：能源管理系統；核心；組織機構；數據采集

1、引言

國家部委要求“有條件的企業(yè)要建立能源管理中心，應用計算機對能源進(jìn)行管理、調度，實(shí)行能源優(yōu)化配置。”大中型企業(yè)建立能源中心，在貫徹產(chǎn)業(yè)政策、降低生產(chǎn)成本、減少事故損失、保證產(chǎn)品質(zhì)量、資源能源利用以及節能減排方面具有積極作用，能夠顯著(zhù)提升企業(yè)的內部管理水平和競爭實(shí)力。小型企業(yè)建立能源管理系統協(xié)助人員進(jìn)行管理，對節約能源、節能減排也具有很積極的意義。

2、能源管理系統的功能

大型聯(lián)合企業(yè)對水、電、氧氣、氮氣、氬氣、各種煤氣等能源介質(zhì)的依賴(lài)度很高。一方面要求各種能源介質(zhì)連續、穩定供給；另一方面，伴隨著(zhù)產(chǎn)品的生產(chǎn)，將產(chǎn)生大量不同熱值的煤氣（焦爐煤氣、高爐煤氣及轉爐煤氣等），還會(huì )因冷卻過(guò)程中的熱交換而產(chǎn)生大量的蒸汽。生產(chǎn)流程中絕大多數能源介質(zhì)處于邊生產(chǎn)、邊使用的平衡狀態(tài)。而不同的能源介質(zhì)又可根據實(shí)際情況進(jìn)行相互轉換（如由焦爐煤氣與高爐煤氣合成轉爐煤氣、由煤氣轉換為蒸汽、由蒸汽轉換為電能等），每一種能源介質(zhì)的平衡變化將影響其他能源介質(zhì)的生產(chǎn)。因此，數量龐大的能源介質(zhì)如何平衡，如何經(jīng)濟合理地使用，成為企業(yè)面對的一個(gè)問(wèn)題。另外，企業(yè)作為污染排放大戶(hù)，能源的合理使用與平衡調配，對環(huán)境保護起著(zhù)至關(guān)重要的作用。為了穩定供應、調配和產(chǎn)出各種能源介質(zhì)，并通過(guò)能源的運用將能源成本降至低限，實(shí)現能源供應和生產(chǎn)合理化，基于分散控制、集中管理和優(yōu)化分配理念及計算機技術(shù)的能源管理系統（EMS）應運而生。通過(guò)建設EMS，可達到如下目標：

1. 監控能源運行、使用與分配，實(shí)現能源數據采集、能效分析、負荷分擔、負載均衡等功能，全局性?xún)?yōu)化能源供給，提升能源管理水平。
2. 實(shí)現能源應用可視化、直觀(guān)化，圖示能源運行狀態(tài)、實(shí)時(shí)顯示能源介質(zhì)參數、歷史和實(shí)時(shí)趨勢，提供豐富的能源管理專(zhuān)業(yè)報表。
3. 提高能源系統運行能力，通過(guò)及時(shí)發(fā)現能源系統故障及對故障的快速響應，提高能源供應可靠性與安全性，擴大節能降耗的改善空間，降低噸鋼能耗以及環(huán)保成本。
4. 實(shí)現能源使用追溯與預測，對各部門(mén)能源實(shí)績(jì)進(jìn)行集中管理，為節能增效提供追溯手段，并可輔助企業(yè)決策層對節能增效狀況的預測，指導制定管理策略。

3、能源管理的組織機構

能源管理系統既然是一個(gè)信息化系統，就需要貫徹良好的組織思想，并有個(gè)機構能很好的執行這個(gè)思想和相關(guān)制度。目前大中型企業(yè)針對能源管理的組織機構設置，有成立能源環(huán)保部（純管理機構）、能源部（能源管理和能源生產(chǎn)機構）、有成立能源管控中心（能源管理和能源生產(chǎn)機構）、有集中在生產(chǎn)中心（公司生產(chǎn)和能源管理機構）、有成立專(zhuān)門(mén)的能源管理科室（管理機構）等多種形式。不同的組織機構的管理職責差別不大，但管理權限，特別是處罰、糾偏、指導能源管理的組織權利有差別。另外，部分企業(yè)的能源管理機構兼具能源生產(chǎn)的職能，如果沒(méi)有一個(gè)強有力的體系保障，運行的效果會(huì )有很大差別。小型企業(yè)可能是某個(gè)人能源管理，很大程度上取決于對生產(chǎn)和設備的熟悉程度，或者是個(gè)人責任，以及能源管理系統的優(yōu)劣。沒(méi)有哪一種能源管理的組織就是好的，關(guān)鍵在于是否能夠好的貫徹公司的能源管理制度、貫徹能源價(jià)值管理的理念，將能源成本控制到很小。管理要有性，能源的管理部門(mén)應該是能源直接考核權的部門(mén)。

4、PLC采集電能數據的應用

根據能源管理系統的要求，需要對功率大于55kW的設備安裝電能表以對電能數據進(jìn)行采集。公司兩條熟料生產(chǎn)線(xiàn)大于55kW的設備數量有：A、B線(xiàn)配料站4臺；A線(xiàn)生料磨23臺；A線(xiàn)窯尾4臺；A線(xiàn)窯頭煤磨47臺；B線(xiàn)生料磨14臺；B線(xiàn)窯尾4臺；B線(xiàn)窯頭煤磨36臺，合計132臺。兩條熟料線(xiàn)需要讀取的電能表數量遠小于PLC所能攜帶電能表數量，出于技術(shù)可行性和節約成本考慮，只需要一臺PLC即可實(shí)現A、B線(xiàn)所有電能表數據讀取。A線(xiàn)窯頭煤磨電能表數量多，因此把PLC放置于該電力室DCS柜內。數據采集需要組建一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )，把PLC與各電力室電能表連接起來(lái)。公司A、B熟料線(xiàn)配置有一套DCS控制系統，網(wǎng)絡(luò )結構為環(huán)網(wǎng)，各電力室DCS柜安裝有一臺帶2光口和8電口的交換機，交換機間采用四芯多模光纖連接，電能采集與DCS系統不共用網(wǎng)絡(luò )。組建電能采集環(huán)網(wǎng)，需要在各電力室DCS柜增加一個(gè)帶2光口的RS485光電轉換器，轉換器需要支持冗余環(huán)網(wǎng)。RS485光電轉換器電口A(yíng)、B端與電能表A、B端連接，光口分為兩組，1、2口為一組（1口為發(fā)送端，2口為接收端），3、4口為一組（3口為發(fā)送端，4口為接收端），兩個(gè)電力室轉換器間的連接遵循發(fā)送口連接接收口原則，如A線(xiàn)生料磨的4口和3口要分別和A線(xiàn)窯尾1口和2口連接。環(huán)網(wǎng)組建完成后，A線(xiàn)窯頭煤磨電力室內的224XPPLCPORT0口和PORT1口、RS485轉換器、電能表間采用DP接頭按首尾相連方式連接，PORT0口、PORT1口、RS485轉換器、電能表相當于并聯(lián)在一起，連接PORT0口的DP接頭需要帶有編程口以便調試。CP243-1與數據采集服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)連接。各電力室間電能表通過(guò)光纖連接可實(shí)現電氣隔離，避免電能表間互相干擾。為合理分配PLC兩個(gè)通信口資源，編寫(xiě)程序時(shí)需要對每個(gè)通信口讀取電能表數量進(jìn)行分配，PORT0口負責讀取A線(xiàn)窯頭煤磨、窯尾、生料磨共74臺電能表電能數據，PORT1口負責讀取B線(xiàn)窯頭煤磨、窯尾、生料磨及A、B線(xiàn)配料站共58臺電能表電能數據。PORT0口和PORT1口為MODBUSRTU主站接口，電能表均為從站。

5、安科瑞能源管理云平臺

5.1 平臺架構

5.2 平臺功能

5.3 訪(fǎng)問(wèn)方式

5.4 硬件選型

6、結束語(yǔ)

大型聯(lián)合企業(yè)建設能源管理系統，對能源生產(chǎn)分散控制，集中監視、管理，保證了企業(yè)能源供應的連續、穩定。能源管理系統建設是一個(gè)系統工程，不僅需要建立一套能源系統運行和基礎管理體系，還需要建立一個(gè)符合冶金企業(yè)實(shí)際的管控一體化系統，更要建立一組以企業(yè)效益大化為目標的能源考核和管理標準。目前，能源管理系統的發(fā)展一方面按照以工序、產(chǎn)品品種為單位的能耗精細化管理方向，深入挖掘節能措施；另一方面，通過(guò)引入各種數學(xué)手段，進(jìn)行深入的數據分析、建模、尋優(yōu)，以期在能源優(yōu)化平衡、預測及調度方面有所突破。另外，在能源管控中心建設方面，已由原先單一的能源管控中心逐步向綜合性的管控中心方向發(fā)展。

【參考文獻】

[1]楊洋，樊向東，施偉.某鋼企能源管理系統設計與應用[J].工業(yè)控制計算機，2017，30（09）：109-110+112.

[2]修雨薔，能源管理系統建設電能數據的采集.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.