安科瑞 陳聰

  摘要：銥鋼鐵企業是我國社會經濟發展的重要產業支柱，在鋼鐵企業日常管理中能源消耗問題較為嚴重，針對這方面問題采用現代化能源管理系統能夠有效提高能源利用效率、降低企業成本。論文主要以此為出發點對鋼鐵企業能源管理系統建設展開探討。

      關鍵詞：鋼鐵企業；能源管理；管理系統；系統建設；節能減排；數字化；智慧工廠

1、鋼鐵企業能源管理系統建設的重要性

     由于傳統的鋼鐵企業能源管理系統較為傳統落后，對企業節能減排發展工作的推動力較小，不符合當前可持續綠色發展的環保觀念，而目前的管理系統是借助各類新的技術手段，有效地將各個工業單元進行聯接整合，從而形成數據信息網，相關工作人員就可以在此基礎上根據自身業務需求，來將數據實時獲取，建立多元化的生產控制模型與管理模型，最后進行數據的計算展示及管理工作。這種形式可以通過不同的形態來展示企業、廠房等各區域的能源配置情況，這樣就使得用戶能夠更加立體地了解企業能源的使用以及設備運行等各方面的工作情況。

2、鋼鐵企業能源管理系統存在的問題

      結合我國大多數鋼鐵企業能源管理系統運行情況來看，在具體運行工作中仍然存在較多不足之處，主要體現在能源的利用率較低、各個部門之間的能源協調能力較差、相關設備較為傳統落后、系統工作人員經驗不夠豐富等方面。目前，我國鋼鐵工業能源消耗占全國總耗能的 15%左右，二氧化碳排放排放量占全國排放量的 12%，廢水排放量占工業廢水排放量的 15.65%。粉塵、煙塵、二氧化硫等各類有毒有害氣體物質的排放量占比也較高，為我國生態環境保護工作帶來了很大的挑戰，所以，鋼鐵企業能源管理系統的改進與優化工作就顯得至關重要。由于目前系統存在較多不足之處，這就使得在具體的工作時存在著計劃不足、相關管理人員的管理方式存在缺陷的問題，而且能源設備不夠新，在進行結果數據分析時也會產生一定的偏差，對整個能源管理工作質量水平的提升有著不利影響，對我國生態環境的保護工作產生了一定阻礙作用。

圖 1 能源管理系統建設結構圖

1. 鋼鐵企業能源管理系統建設與應用策略

3.1 構建和完善能源管理系統網絡

      只有構建完善的能源管理系統網絡，才能在技術上進一步利用各類能源，有效發揮管理系統的重要作用。在進行具體的能源管理系統網絡構建過程中，需要對現場自動化工業網絡的實際情況進行實地勘查，進一步了解狀況，確保數據采集的安全性。由于廠區的分布情況極為復雜，而且各類工業網絡設施較為冗雜，鋼鐵企業要想進一步構建合格的能源系統，就需要對現場的實際運行情況進行熟悉掌握，對管理方面的各類數據信息也要有效掌握，在此基礎上才能進行相應的系統構建工作。除此之外，在該過程中也需要注意整個數據信息的安全性，可以通過建立更加專業化的能源網絡來進一步保證數據傳輸的完整性及安全性。總而言之，該管理系統要想保持長久穩定運行的工作特點，必須要合理規劃前期的技術線路，為構建提供強有力的前期支持，與此同時也要對現場施工作業的設備進行科學合理的分布，保障工業網絡的安全性和保密性，降低各類病毒及非法信息闖入與傳輸所帶來的不良影響。

3.2 強化企業能源管理體系建設

      企業要對能源管理體系的建設引起足夠的重視。在整個能源管理工作中由于環節較多較復雜，且工作具有一定的難度，若某一環節出現問題，對整個能源管理工作都會產生極為不利的影響。而在當前企業能源管理體系建設工作中，不少工作人員缺乏責任意識，在數據的統計及計量過程中沒有認真負責，導致設備相關數據的記錄工作存在一定的錯誤，或者是其他的環節數據統計存在一定誤差，此類情況的存在會導致后續能源管理工作不能順利開展，而且也會嚴重影響企業設備能源消耗量的計算，在一定程度上對設備的使用質量及壽命產生不利影響。總而言之，以上問題對企業整體的運營成本都會產生負面影響，因此，為了進一步發揮能源管理體系的作用，企業就需要對流程化的管理模式引起足夠重視，使各環節工作人員在明確自己工作責任的同時，還要加強對各類信息技術的有效應用，例如，引進大數據平臺來強化能源管理體系的信息化建設。

3.3 能源中心的建立

      由于能源管理工作范圍較廣，對鋼鐵企業的各個部門都有一定程度的涉及，所以，能否合理對企業的能源進行有效管理，是整個鋼鐵工廠正常生產的關鍵部分。在今后的工作中，鋼鐵企業要建立健全相關能源管理機制體系，制定更加具體可靠的管理方案，才能有效開展各部門能源協調工作，提高各類資源的利用效率。目前，我國的現象技術水平較高，各類信息技術被廣泛應用于各行業的發展建設中，相關企業要加強對現代化數據網絡技術的有效應用，來提升企業的科技實力，提高整個能源管理系統的數字化、智能化水平。通過對新技術的有效應用，可以提升各類能源信息整合的效率及準確性，只有在此基礎上，相關工作人員才能合理利用這些數據信息對工廠的能源進行有效把控，在降低能源消耗的同時，提升企業的經濟效益，保護生態環境。

3.4 健全能源查詢分析統計

      具有完備的能源查詢分析統計報表對各類能源的合理利用及利潤率的提升都有幫助作用，由于統計報表涉及能源資源設備運行等各類數據，對廠區及核心部門的實時運行參數也有記錄，所以通過對能源查詢分析統計表的有效建立，可以對工廠的工作情況進行實時掌握。在進行分析統計表建設工作時，要注重對當前生產運行情況的體現，對各類能源的消耗量也可以進行逐時、逐日、逐月、逐年的統計。在具體的統計數據時可以采用餅圖、柱狀圖等各種圖形，以更加直觀的方式反映出數據的數值及趨勢和分布情況，幫助相關工作人員合理有效地利用數據信息來進行能源管理工作。

3.5 加強能源調度管理

      鋼鐵企業可以通過建立能源管控調度大廳的方式來提升能源管理系統建設工作的質量與水平，該管控大廳是由多模塊、高度集成、統一管理構成的調度平臺，在企業的日常生產及監控方面具有重要的作用，是管理系統建立的重要組成部分。在具體的管控大廳建設過程中要加強對多項技術（供配電技術、大屏顯示技術等新技術）的有效應用，這樣才能實現現場數據的有效采集，在此基礎上將各類數據進行科學合理地整理，以虛擬動態圖等多種方式直觀清晰展現出來。與此同時，也要結合企業能源的環保信息，達到數據統一監管的目的。

4、安科瑞企業能源管控系統概述

      安科瑞企業能源管控系統采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業加強能源管理，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。

5、應用場所

      鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業、木材、工業園區、醫院、學校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設備、電器產品、工器具制造等離散制造業。

6、系統結構

      現場通過廠區局域網和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網聯通的地方，通過有權限的賬號登陸網頁以及手機APP查看各處的運行情況。

      系統可分為三層：即現場設備層、網絡通訊層和平臺管理層。

      現場設備層：主要是連接于網絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電、耗水、耗氣系統必要的基本組成元素。肩負著采集數據的重任，這些設備可為本公司各系列帶通訊網絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。

      網絡通訊層：包含現場智能網關、網絡交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過網絡把數據上傳至搭建好的數據庫服務器，智能網關可在網絡故障時將數據存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。

      平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數據服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。

      平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：

7、系統功能

      平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理。實時監測企業各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業加強能源管理，提高能源利用效率和節能潛力，為節能改造提供數據依據。

7.1平臺登陸

      在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。

7.2大屏展示

      用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業及各區域的能耗折標、產值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區域展示該區域的分類能耗、產值等相關信息。

7.3首頁

     首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業級統計數據。

7.4數據監控

      對企業各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監控。以便企業用戶能夠實時的監測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業削峰填谷、調整負載等技改措施提供數據支撐。

• 能源實時監控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監測，確保用能環節的持續穩定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網絡圖、能源計量網絡圖等功能。

• 能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統彈窗報警提示等；

• 配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數、門禁水浸狀態及能耗數據。

• 實時統計：實時統計工廠、車間、工序、設備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

• 數據展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區域、不同設備的不同的能耗參數；

• 檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關處理操作，可以對報警參數進行在線設置，當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統彈窗等報警提示；

7.5視頻監控

      接入攝像頭，實時掌控企業內實際情況。

7.6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行科學合理的規劃。通過各種運行參數狀態下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

7.7儀表實時監控

      展示各個水電氣儀表的實時參數變化，以曲線圖的方式展示。

7.8能源中控

      將所有有關能源的能源參數集中在一個看板中，能從多個維度對比分析，實現各個產業線的對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

7.9用能統計

     從能源使用種類、監測區域、車間、生產工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業用能統計、同比、環比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

7.1成本分析

     統計各個監測節點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。

7.11產品單耗統計

      與企業MES系統對接，通過產品產量以及系統采集的能耗數據，在產品單耗中生成產品單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析。同時將產品單耗與行業/國家/國際指標對標，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

7.12績效分析

      對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、車間，產線、工段、設備等進行日、周、月、年、相應時段績效統計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業了解內部能效水平和節能潛力，評定能源消耗是否合理。

7.13運行監測

      系統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測設備及工藝運行狀態，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。可直接從動態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、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。

7.14自定義能耗報表

      用戶可通過自定義報表頭與列，靈活生產各種報表，查看企業各個節點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環比報表，支持導出報表。

7.15同比、環比

      提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時段（日、月、年）的同比、環比分析，分類、分時段、分項（地點、機構、設備）統計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

7.16分析報告

      以年、月、日對企業的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行仔細的統計分析，讓用戶更加了解系統的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶發現設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節能潛力。

7.17能耗設備用能

     監控耗能設備運行、停機及異常狀態，及時解決設備故障停運導致無法正常生產。

7.18線損分析

      根據節點、能源分類，查詢各個節點線路上的能源損耗數據，及時發現能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行干預。7.19碳排放管理

      按照區域對碳排放總量的變化趨勢進行統計，并進行同環比分析。對單位產值碳排放量進行計算，并結合減排指標實現超標預警，提升區域減排水平，促進碳達峰目標實現。

7.20電能質量檢測

      實時監測諧波含量、三相不平衡度、功率因數等，確保功率因數不低于供電局考核指標，避免被罰款和設備出現故障。

7.21運維管理

      系統支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、派工，巡檢人員執行巡檢、完成工單、巡檢發現問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養需要。

7.22報警管理

      針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實現電參量異常報警、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業提前預警，避免發生火災事故和被罰款導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發與閉環處理。

7.23能耗抄表

      可自定義時間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項。

7.24能耗分析自定義時間抄表

      可自定義時間段內各個拓撲節點的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項。

7.25容需量報表

     提供容需量報表，實時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業實現容改需，降低基本電費。

7.26復費率報表

     對尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統計分析，為企業分時用電，優化成本效益提供數據支持。

7.27文檔管理

      對國標、能源管理制度、能源指標體系等文件進行歸檔，可快速查詢相關文檔。對儀表臺賬進行系統管理，支持文件的上傳和下載。

7.283D可視化大屏

     對場景進行虛擬仿真，展示各區域運行及能源消耗情況，可實現分層預覽、轉場展示、風格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監測點位的自定義綁定。

7.293D子系統

      對各動力子系統進行虛擬仿真，展示子系統的動力管線、設備的實時狀態及能源消耗情況，可實現動態的能源流向效果。

7.30工業組態

      可通過圖形化的編輯方式自定義組態圖，展示設備運行狀態及能源消耗情況，可上傳自定義素材及綁定監測數據。

7.31自定義駕駛艙

      可通過圖形化的操作方式自定義駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數據及各類統計數據，數據源包括API、數據庫查詢、MQTT、Excel等方式。

7.32基礎數據管理

      對系統的項目、探測器、設備型號、電參量、節點、能源、公示、及相關參數進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權管理、合同管理。

7.33手機APP

      APP支持Android、iOS操作系統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業能源消耗、產線比對、效率分析、同環比分析、能耗折標、事件記錄、運行監視、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

8、硬件配置

9、結語

      總而言之，目前鋼鐵企業的能源管理系統在建設過程中仍存在較多不足之處，阻礙了鋼鐵能源利用率的提升，而且對企業的節能減排工作也產生了不利影響。因此，在今后的工作中，各企業要對能源管理系統網絡的構建和完善引起足夠的重視，與此同時，強化企業的能源管理體系建設，建立能源中心，健全能源查詢分析統計表，不斷提升能源調度管理工作的質量與水平，推動整個鋼鐵能源管理工作朝智能化、自動化的方向發展。希望論文上述有關鋼鐵企業的能源管理系統建設與應用工作的論述分析，能夠為日后鋼鐵企業在此方面工作的改革有所參考幫助。

參考文獻

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