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)境質量不如人意是長期困擾冶金企業(yè)的難題。采用信息技術作為平臺，綜合新技術、新工藝、配套技術和管理措施，減少消耗，形成安全、穩(wěn)定、經濟和高效的能源供給系統(tǒng)，對于降低鋼鐵生產成本，改善環(huán)境質量，提高產品的市場競爭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，產品結構和能源管理水平對能源消耗都會產生不同的影響。實用經濟的節(jié)能技術、數字化的平衡輸配系統(tǒng)和基礎能源管理是現代鋼鐵企業(yè)實現節(jié)能降耗的基礎技術措施。建設公司一體化的集中統(tǒng)一的能源管理系統(tǒng)是數字化能源管理的技術支持措施，也是大型鋼鐵企業(yè)提高節(jié)能效益的重大技術裝備措施，應從企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度認識建設企業(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)的架構與功能，探討了其技術路線及發(fā)展。

2 能源管理系統(tǒng)的作用

作為冶金企業(yè)自動化和信息化的重要組成部分，EMS不僅對能源的統(tǒng)一調度、優(yōu)化煤氣平衡、減少煤氣放散、提高環(huán)保質量、降低噸鋼能耗和提高勞動生產率有重要作用，而且對于事故預案的制定和執(zhí)行、事故原因的快速分析和及時判斷處理、能源供需的合理調整和平衡以及在客觀信息基礎上的能源實績分析、能源計劃編制、能源質量管理、能源系統(tǒng)的預測等都是十分有效的。

1）完善能源信息的采集、存儲、管理和能源的有效利用

EMS對能源數據進行分析、處理和加工，能源調度人員和專業(yè)能源管理人員就能實時掌握系統(tǒng)狀態(tài)，經過系統(tǒng)的合理調整，確保系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)。

2）在公司層面對能源系統(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價體系

實現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，滿足能源設備管理、運行管理等的自動化，建立客觀的以數據為依據的能源消耗評價體系，向管理要效益。

4）減少能源系統(tǒng)運行成本，提高勞動生產率

EMS的建設，對能源管理體制的改革將發(fā)揮重要作用。其基本目標之一是可以實現簡化能源運行管理，減少日常管理的人力投入， 節(jié)約人力資源成本，提高勞動生產率。

5）加快系統(tǒng)的故障處理，提高對全廠性能源事故的反應能力

EMS能迅速從全局的角度了解系統(tǒng)的運行狀況，故障的影響程度等，及時采取系統(tǒng)的措施，限制故障范圍的進一步擴大，并有效恢復系統(tǒng)的正常運行。

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

EMS將通過優(yōu)化能源管理的方式和方法，改進能源平衡的技術手段，實時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，提高轉爐煤氣的回收率，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。

7）為進一步對能源數據進行挖掘、分析、加工和處理提供條件

能源管理系統(tǒng)的建設，不僅可有效解決能源實時平衡管理和監(jiān)控管理，還可以通過對大量歷史數據的歸檔和管理，為進一步對數據進行挖掘、分析、加工和處理創(chuàng)造條件。

3 建設能源管理系統(tǒng)的基本技術路線

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ERP或MES完成對包括能源管理系統(tǒng)在內的信息集成和一貫制管理， 以實現公司生產、經營的過程優(yōu)化和提高公司的總體效率，進而提高公司的市場競爭力。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

為了實現上述目標，能源管理系統(tǒng)建設的基本技術路線是：

1）規(guī)劃先進的能源SCADA系統(tǒng)

能源工藝系統(tǒng)分散，面廣量大。數據采集對象的選擇應按照工藝監(jiān)控的實際要求、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慎選擇。數據采集系統(tǒng)宜采用分散方式，以減少系統(tǒng)風險和提高系統(tǒng)的安全性和可維護性。根據能源系統(tǒng)的特點和具體情況，綜合采用與之適應的基本技術：

①行業(yè)標準監(jiān)控和管理技術；②現代安全網絡技術和數據通信技術；③數據庫及實時數據處理技術；④預測和平衡優(yōu)化技術；⑤集成式GIS（地理信息系統(tǒng)）技術；⑥數字化運行和調度技術；⑦異構系統(tǒng)無縫集成技術。

2）設計集中統(tǒng)一的“數字化” 的能源輸配及平衡控制應用系統(tǒng)

“數字化”的能源輸配及平衡控制應用系統(tǒng)是指在上述基本技術基礎上，利用信息技術手段，實時地再現工藝系統(tǒng)的過程映象，使運行管理和調整決策建立在可靠的過程信息之上。調度人員能夠在能源控制中心對系統(tǒng)的動態(tài)平衡進行直接控制和調整，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)故障時的處理指揮和即時系統(tǒng)調整方面，體現出了極大的優(yōu)越性。

3）建立系統(tǒng)化的能源成本中心管理平臺

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、架構設計、功能配置和應用集成等方面全面反映能源系統(tǒng)本質的管理特征，根據效益最大化的原則配置能源管理要素，通過能源管理系統(tǒng)的計劃編制、實績分析、質量管理、平衡預測、能耗評價等技術手段對能源生產過程和消耗過程進行管理評價。

4）與ERP或MES系統(tǒng)的無縫集成能源管理

系統(tǒng)實現與erp系統(tǒng)的無縫集成，是確保能源管理功能完整實現和ERP系統(tǒng)信息完整的重要技術保證。能源管理系統(tǒng)的基礎管理任務之一是實現按成本中心模式，向ERP系統(tǒng)提供完整的能源系統(tǒng)分析數據和分析結果，ERP也將按能源管理和預測分析的需要，向能源管理系統(tǒng)提供公司的生產計劃、檢修計劃和相關的生產實績信息。信息的交互作用能較好地解決能源系統(tǒng)評價中的不科學因素，在公司層面及時掌握能源消耗情況，并對環(huán)境狀況作出估計。