王晶晶

安科瑞電氣股份有限公司

前 言： 

       根據(jù)鋼鐵行業(yè)能源管理現(xiàn)狀，分析了鋼鐵企業(yè)能源管理存在的問題，從能源管控平臺建設與行業(yè)高能耗設備節(jié)能分析，對現(xiàn)代鋼鐵行業(yè)能源管控制進行推進。關鍵詞：節(jié)能降耗；能源計量；節(jié)能診斷；碳排放；能耗強度；鋼鐵；

1.背景分析

       在能源消費強度和消費總量的“雙控"背景下，企業(yè)需要考慮如何應對能耗雙控以保障正常生產(chǎn)?，F(xiàn)有大部分企業(yè)依然采用電、水、氣、冷、熱等各種能源供應系統(tǒng)“單獨規(guī)劃、單獨設計、獨立運行"的模式。普遍存在計量檢測到配備不足；計量設備計量精度不高、計量數(shù)據(jù)不準確；人工抄表可靠性低；難以有效監(jiān)測和評估主要耗能設備的用能效率；缺少決策數(shù)據(jù)支持，對于節(jié)能評估無法提供可靠參考數(shù)據(jù)；缺乏有效的企業(yè)能效評估指標體系，能耗管理措施難以落地等情況。本文介紹的企業(yè)能源管控平臺，采用自動化、信息化技術，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、高效化、科學化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數(shù)據(jù)處理與分析技術，進行離線生產(chǎn)分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調度，優(yōu)化能源介質平衡、很大限度地高效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

2.鋼鐵行業(yè)能源管理現(xiàn)狀

       目前，鋼鐵行業(yè)企業(yè)在安全、質量、技術、環(huán)保等方面的管理已得到逐步加強與規(guī)范，但在能源管理方面仍較為粗放，比如大多鋼鐵企業(yè)仍采用人工 “月底抄表、月初分析"的管理模式，這勢必給企業(yè) 成本核算造成諸多不便。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展壯大，其能源成本卻越來越高，尤其在2021年限產(chǎn)限電的情況下，經(jīng)濟效益明顯下滑，究其原因主要是能源分配不合理，存在嚴重浪費能源的現(xiàn)象，從而導致生產(chǎn)成本不斷上升，企業(yè)能源管理水平亟待提高。 

2.1 計量裝備落后 

        目前，大多鋼鐵企業(yè)配備的能源計量裝置較為落后，如水、電表大多采用機械式，不具有信號采集功能。 

2.2 計量方式落后

        因計量裝置配備落后，只能實行人工抄表方式，導致計量效率低下。 

2.3 計量信息滯后 

        因人工抄表后還需進行大量的手工記錄填報、 匯總及數(shù)據(jù)分析，同時抄表還需要時間，有些地方還存在安全隱患，時效性差。 

2.4 計量調度時效性不強 

        因管理層獲得的計量信息滯后，導致調度決策不具有時效性，能源分配調度較為困難。 

2.5 高能耗設備較多 

        因大多企業(yè)建設較早，設備選型較為落后，同時因為前期規(guī)劃不足，企業(yè)大多都會選擇大功率設備以滿足生產(chǎn)，能耗較大，因此還有較大節(jié)能改造空間。 

2.6 能源計劃粗放 

        大多企業(yè)能源計劃只有年、月的能源生產(chǎn)、消 耗計劃，且未形成閉環(huán)管理，僅對能耗指標計劃進行了統(tǒng)計分析和評價，能源消耗預測全憑人工經(jīng)驗判斷。 

2.7 能源控制自動化水平較低

        能源控制自動化水平低主要表現(xiàn)在：（1)三級計量各種能源報表信息量較大，人工處理費工、費時；（2)缺乏完整、客觀的能源消耗數(shù)據(jù)體系；（3)缺乏以客觀數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源績效評價考核體系，實績分析缺乏系統(tǒng)性；（4 )能源數(shù)據(jù)采集平衡流程不完整，執(zhí)行有偏差；（5)條塊分割的能源監(jiān)控和調度 利于集中管控，造成執(zhí)行有偏差；（6 )以電話為主要手段的能源調度方式單一落后；（7)經(jīng)驗型調度 平衡方式，導致能源利用效率低欠缺預警系，調度人員不能迅速掌握能源產(chǎn)、輸 、配 、耗過程中的異常情況，對突發(fā)事件反應不及時；

3.企業(yè)能源管控平臺的構建

圖1

        依據(jù)GB  17167-2006《用能單位能源計量器具配備和管理要求》，現(xiàn)場通過邊緣計算網(wǎng)關采集各類能源數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至平臺前置采集服務器，平臺搭建在客戶自己配置的服務器或云服務器上。平臺也可以將企業(yè)原有的PLC、DCS等數(shù)據(jù)進行采集，還可以對接企業(yè)內部的ERP、MES等信息化系統(tǒng)，結合生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行產(chǎn)品單耗、萬元產(chǎn)值能耗等數(shù)據(jù)分析。搭建完成之后，企業(yè)用戶可以通過有權限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看整個廠區(qū)的能源數(shù)據(jù)。

圖2

(1)能源管控平臺功能架構

系統(tǒng)的設計方向涵蓋了企業(yè)能源管理的四大方向：

能源供應，從變電所到分支回路的能源進行實時監(jiān)控，并提供運維和巡檢功能。

能源管理，對各個回路進行電能質量監(jiān)測和分析，對用電安全進行實時監(jiān)測和預警；并同時對三級能源體系進行實時的監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析。

設備管理，對主要生產(chǎn)設備、工藝流程、照明、空調、電梯等進行實時的監(jiān)控，并分析設備能效。

能耗分析，所有的監(jiān)測分析數(shù)據(jù)進行匯總，進行節(jié)能分析、能耗預測、能效分析等，為節(jié)能診斷服務提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.1 三級計量各種能源報表 

       企業(yè)能源管控平臺將多功能儀表安裝在企業(yè)進線端、關鍵工序、工藝、重點用能設備上，助力企業(yè)形成能源的多級計量體系，配合多種報表，能實時展示企業(yè)的能源消耗情況，助力企業(yè)強化能源管理，提高能源管理效率。

 3.2 輔助設備能效分析

       企業(yè)能源管控平臺采集壓縮空氣末端壓力，采集空壓機出氣量，循環(huán)水末端壓力等信息，判斷鋼鐵企業(yè)輔助生產(chǎn)設備功率是否合理，為企業(yè)節(jié)能分析報告。

3.3 生產(chǎn)設備能效評估

計算生產(chǎn)單位產(chǎn)品所需要的電單耗，水單耗，結合生產(chǎn)設備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，分析哪種生產(chǎn)參數(shù)下，生產(chǎn)設備能效較高，為節(jié)能提供依據(jù)。

3.4 第三方對接接口

        企業(yè)能源管控平臺具有開放性，可擴展，提供標準的第三方運用接口。隨著企業(yè)的發(fā)展，能源管理系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的功能將不斷增強，功能模塊也將不斷增加，所以，系統(tǒng)具有較好的開放性，為今后系統(tǒng)的擴展留下接口。

3.5 節(jié)能診斷

        企業(yè)能源管控平臺歸一化各種影響能耗因數(shù)，計算節(jié)能實施前，實施后的能耗差值，評估節(jié)能措施實際節(jié)能效果，為企業(yè)節(jié)能診斷提供依據(jù)。

圖8

3.6 秒級數(shù)據(jù)診斷

對于加裝的節(jié)能裝置，系統(tǒng)提供秒級數(shù)據(jù)，為診斷節(jié)能設備效果提供支持。

 3.7 工業(yè)組態(tài)

        系統(tǒng)集成了工業(yè)組態(tài)編輯平臺，企業(yè)可根據(jù)自身行業(yè)特性和主要工藝設備，繪制自身的工藝流程圖，達到設備能效數(shù)據(jù)實時監(jiān)控和預警的目的，例如空壓器系統(tǒng)、工藝冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等。

3.8 3D大屏展示

        3D可視化技術的應用，幫助企業(yè)建設可定制化的駕駛艙，直觀展示企業(yè)的能源數(shù)據(jù)。

 3.9報警管理

        針對于限電和能耗雙控，實現(xiàn)能耗超標報警、限電報警、碳排放超標報警等，幫助企業(yè)提前預警，避免發(fā)生用能異常導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發(fā)與閉環(huán)處理。

2、產(chǎn)品選型方案

4 結語

        企業(yè)能源管控平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，幫助企業(yè)加強能源管理、提高設備運行效率和能源利用效率、保證設備經(jīng)濟運行、挖掘節(jié)能潛力，成本低，回收期短，經(jīng)濟效益明顯，不僅可以提高企業(yè)的核心競爭力，同時是保護環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的基礎和源泉，積極響應國家對于節(jié)能降耗的政策，為鋼鐵行業(yè)能源管理提供堅實的基礎。

參考文獻

[1]趙世運, 付學強, 唐文浩,等. 一種工業(yè)智能優(yōu)化節(jié)能系統(tǒng):, CN109426205A[P]. 2019.

[2]GB/T 40063-2021《工業(yè)企業(yè)能源管控中心建設指南》.

[3]畢克剛, 吳嵐, 蔡玲,等. 基于工業(yè)節(jié)能診斷提升企業(yè)能效水平的運用[J]. 節(jié)能, 2021, 40(9):3.

[4]李寧, 田偉健, 何天,等. 基于動態(tài)數(shù)據(jù)分析的工業(yè)鍋爐節(jié)能診斷模型[J]. 工業(yè)爐, 2020, 42(1):8.

[5]張偉, 金文成, 龔春明,等. 一種工業(yè)冷端循環(huán)水優(yōu)化節(jié)能控制系統(tǒng):, CN204203757U[P]. 2015.

[6]劉寧宇,張玉軍能源管理中心平臺在現(xiàn)代制藥企業(yè)能源 管理中的應用;

[7]張建堂. 工業(yè)節(jié)能診斷現(xiàn)狀——以甘肅某耗能企業(yè)為例[J]. 廣西節(jié)能, 2021(3):3.