班劍鋒|文

本文結(jié)合電解鋁企業(yè)能源管理中心系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)例，闡述了能源管理中心系統(tǒng)的主要建設(shè)內(nèi)容和關(guān)鍵要素，探討了如何應(yīng)用能源管理系統(tǒng)平臺(tái)，推動(dòng)電解鋁企業(yè)能源管理意識(shí)的提高和能源的高效利用，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。

電解鋁工業(yè)是我國(guó)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是歷來(lái)被稱為“高耗能”的產(chǎn)業(yè)。在“十一五”期間雖然節(jié)約了數(shù)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能源，減排了二氧化碳等溫室氣體和有害物質(zhì)，但與完成“十一五”期間的節(jié)能減排目標(biāo)任務(wù)還有很大的差距。電解鋁企業(yè)是國(guó)家宏觀調(diào)控重點(diǎn)對(duì)象之一。

能源管控中心建設(shè)的內(nèi)容

電解鋁能源管理中心項(xiàng)目既是一個(gè)整合自動(dòng)化和信息化技術(shù)的管控一體化節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目，更是一個(gè)將先進(jìn)的能源管理理念和管控思想推行到全員節(jié)能的一個(gè)管理項(xiàng)目。能源管理中心管控項(xiàng)目是指采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)企業(yè)能源系統(tǒng)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)施集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化管理，改進(jìn)和優(yōu)化能源平衡，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性節(jié)能降耗的管控一體化系統(tǒng)。

能源管控中心系統(tǒng)項(xiàng)目包括如下重要組成部分：

能源調(diào)度中心大廳建設(shè)：調(diào)度中心大廳作為企業(yè)水、電、風(fēng)、氣等公共能源設(shè)施的統(tǒng)一調(diào)度監(jiān)控室，是調(diào)度人員進(jìn)行集中調(diào)度、管控、協(xié)調(diào)的重要場(chǎng)所。調(diào)度大廳一般包括大屏幕、調(diào)度臺(tái)、電話與視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。

中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)：能源管理中心系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要包括計(jì)量和工藝數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和能源管理應(yīng)用服務(wù)器以及其他輔助設(shè)備。同時(shí)要實(shí)現(xiàn)全廠范圍的計(jì)量數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)接入，需要建立全廠能源數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。采集網(wǎng)絡(luò)的主要接入點(diǎn)為公共能源系統(tǒng)的監(jiān)控室。數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)與其他信息化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)防火墻進(jìn)行隔離接入，保證各自系統(tǒng)的獨(dú)立性和安全性。

計(jì)量?jī)x表的改造和接入以及現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的接入：將現(xiàn)有具備通訊功能的計(jì)量?jī)x表，接入能源管理系統(tǒng)中；對(duì)不具有通訊接口的機(jī)械表，進(jìn)行換表接入，改變?nèi)斯こ淼默F(xiàn)狀，提高計(jì)量配置水平；對(duì)于暫且不能更換的計(jì)量表，提供人工錄入接口，同時(shí)支持人工手動(dòng)抄表。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)能源和生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，為了保持一級(jí)調(diào)度，兩級(jí)控制的管理模式，也需要接入到能源調(diào)度中心系統(tǒng)中，以便調(diào)度中心統(tǒng)一監(jiān)控調(diào)度。

能源管理中心系統(tǒng)監(jiān)控和管理應(yīng)用軟件系統(tǒng)建設(shè)：能源管理中心應(yīng)用軟件系統(tǒng)，包括計(jì)量數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控調(diào)度應(yīng)急處理以及能源管理業(yè)務(wù)管理軟件幾部分。能源數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控調(diào)度軟件主要完成能源數(shù)據(jù)采集和處理，并通過(guò)對(duì)能源工藝的工藝圖、接線圖顯示，對(duì)報(bào)警給出聲、光指示、自動(dòng)生成值班報(bào)表方式，對(duì)水、電、風(fēng)、氣系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度處理和應(yīng)急協(xié)調(diào)；能源管理軟件對(duì)能源的實(shí)績(jī)、CBS能效分析、成本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，生成各種能源報(bào)表；對(duì)能源調(diào)度的交接班、值班、用能監(jiān)察、事故分析等進(jìn)行支持，對(duì)能源管理體系運(yùn)行、節(jié)能指標(biāo)跟蹤、對(duì)節(jié)能項(xiàng)目改造跟蹤等進(jìn)行功能支持。

關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)注重點(diǎn)

能源管控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的能源監(jiān)控調(diào)度平臺(tái)的選擇、計(jì)量?jī)x表的改造接入和能源管理業(yè)務(wù)平臺(tái)功能的定位。

1.監(jiān)控調(diào)度與能源管理平臺(tái)

監(jiān)控調(diào)度平臺(tái)需要選用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的SCAD平臺(tái)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)適用于處理不斷更新的快速變化的數(shù)據(jù)及具有時(shí)間限制的事務(wù)處理。能源管理系統(tǒng)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)典型代表。能源管理系統(tǒng)需要與現(xiàn)場(chǎng)自控系統(tǒng)、儀器儀表等通信采集過(guò)程數(shù)據(jù)，其通信協(xié)議數(shù)量各類繁多，其采集標(biāo)簽點(diǎn)數(shù)量依企業(yè)規(guī)模不同從數(shù)千點(diǎn)到數(shù)萬(wàn)甚至十萬(wàn)點(diǎn)不等，其采集頻率依應(yīng)用的需要從毫秒級(jí)到分鐘級(jí)不等，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的周期從幾個(gè)月至數(shù)年，而這些都需要依托實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.計(jì)量數(shù)據(jù)的完整性與準(zhǔn)確性

中國(guó)鋁業(yè)連城分公司生產(chǎn)調(diào)度指揮中心

計(jì)量數(shù)據(jù)是能源管理系統(tǒng)最重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，是體現(xiàn)能源管理系統(tǒng)可用性的前提。

對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)和控制系統(tǒng)接入，采用了網(wǎng)關(guān)方式接入，既保證了與底層原系統(tǒng)的物理隔離，也統(tǒng)一了上傳的通訊規(guī)約，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)關(guān)，對(duì)原來(lái)不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)進(jìn)行了修正或補(bǔ)償，對(duì)于某些不能鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)的散點(diǎn)，也采用相應(yīng)的無(wú)線數(shù)據(jù)采集方式。數(shù)據(jù)處理方面，針對(duì)某些計(jì)量數(shù)據(jù)無(wú)法自動(dòng)采集的情況，保留了人工輸入的接口；對(duì)數(shù)據(jù)突變進(jìn)行報(bào)警，對(duì)固有的計(jì)量數(shù)據(jù)的損耗或不平衡，提供多種方式進(jìn)行平衡和分?jǐn)偟龋ＷC計(jì)量數(shù)據(jù)系統(tǒng)是一個(gè)可信和可用的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

3.能源規(guī)劃與計(jì)劃管理

能源規(guī)劃管理提供能源計(jì)劃輔助編制、重點(diǎn)用能設(shè)備能耗、重點(diǎn)用能工藝環(huán)節(jié)能源規(guī)劃管理功能。能源規(guī)劃是企業(yè)能源管理的核心業(yè)務(wù)，關(guān)系到企業(yè)能源管理的總體目標(biāo)確定和宏偉藍(lán)圖設(shè)計(jì)，具有高度的前瞻性和能源管理指導(dǎo)作用。該業(yè)務(wù)主要由企業(yè)的管理高層，企業(yè)的能源管理委員會(huì)及其下屬機(jī)構(gòu)共同完成。一般由能源管理委員會(huì)常設(shè)機(jī)構(gòu)發(fā)起活動(dòng)，各責(zé)任部門及單位參與并遵照?qǐng)?zhí)行。

根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)提供的電解鋁生產(chǎn)計(jì)劃信息，設(shè)備檢修信息以及生產(chǎn)原料、能源介質(zhì)的購(gòu)入和庫(kù)存信息，結(jié)合從SCADA系統(tǒng)中采集處理的各能源介質(zhì)的實(shí)績(jī)信息，計(jì)算能源單耗，根據(jù)對(duì)能耗歷史的分析，幫助制定能源計(jì)劃，對(duì)能源使用計(jì)劃給出指標(biāo)指導(dǎo)。

4.能源實(shí)績(jī)與指標(biāo)管理

能源實(shí)績(jī)管理功能主要完成：根據(jù)從過(guò)程監(jiān)控SCADA系統(tǒng)獲取電、燃?xì)狻⑺?、蒸汽等各個(gè)能源介質(zhì)的消耗量、發(fā)生量、回收量的實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)，計(jì)算按工序，按成本中心等給出各個(gè)能源介質(zhì)的每日或每月的消耗量/發(fā)生量/回收量的統(tǒng)計(jì)信息并形成日?qǐng)?bào)或月報(bào)。

除自動(dòng)抄表的數(shù)據(jù)之外，能源實(shí)績(jī)管理模塊還從生產(chǎn)和ERP及其他第三方系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)以進(jìn)行能耗指標(biāo)的計(jì)算，例如鋁液交流電耗，鋁錠綜合交流電耗，萬(wàn)元產(chǎn)值能耗，鋁產(chǎn)品綜合能耗，原鋁動(dòng)力電耗等。

5.設(shè)備能效分析

系統(tǒng)能夠?qū)χ攸c(diǎn)工藝環(huán)節(jié)、耗能設(shè)備能耗水平進(jìn)行設(shè)定值與差值趨勢(shì)分析。針對(duì)電解鋁的實(shí)際特點(diǎn)，能效分析重點(diǎn)提供以下能效分析工具：

設(shè)備負(fù)荷分析。按時(shí)間維度對(duì)公司計(jì)量點(diǎn)負(fù)荷趨勢(shì)進(jìn)行分析，完成同一時(shí)段或不同時(shí)段相同耗能設(shè)備負(fù)荷分析對(duì)比分析、相同或類似條件下工藝環(huán)節(jié)負(fù)荷對(duì)比分析，同時(shí)提供與企業(yè)用能相關(guān)其他指標(biāo)分析，同時(shí)支持最大需量分析并提供工作時(shí)段建議。

設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析。實(shí)時(shí)顯示用能設(shè)備狀態(tài)值，以不同時(shí)間維度分別統(tǒng)計(jì)，通過(guò)閥值判別用能設(shè)備狀態(tài)，按照時(shí)間維度計(jì)算不同狀態(tài)下能耗占比。設(shè)備狀態(tài)曲線顯示可提供負(fù)荷曲線，同時(shí)可針對(duì)設(shè)備配置對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行曲線以便實(shí)時(shí)比較運(yùn)行情況與經(jīng)濟(jì)負(fù)荷的差距，提高設(shè)備運(yùn)行效率。

電解槽能耗分析。電解工序電能消耗占全公司能耗90%以上，是電解鋁節(jié)能降耗工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，同時(shí)也是電解鋁行業(yè)能源管理區(qū)別于其他行業(yè)的重要特征。因此，電解槽能耗分析對(duì)電解槽的耗能以及效率情況的掌握和改善具有十分重要的指導(dǎo)意義。從電算站和動(dòng)力系統(tǒng)取得各電解槽的電耗信息，對(duì)單個(gè)電解槽的用電情況進(jìn)行分析。單臺(tái)槽出鋁計(jì)量精確性可滿足工藝要求的情況下，統(tǒng)計(jì)單臺(tái)槽的產(chǎn)能；通過(guò)分析準(zhǔn)確地找出槽況較好的電解槽和較差的電解槽，通過(guò)調(diào)整出鋁計(jì)劃、調(diào)整工藝參數(shù)等優(yōu)化電解槽的運(yùn)行與出鋁，提高整個(gè)工序的能效。

空壓系統(tǒng)能耗分析。跟蹤分析各空壓機(jī)運(yùn)行情況、能耗情況、供風(fēng)總量等，從而確定各空壓機(jī)的經(jīng)濟(jì)曲線并提供運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)比對(duì)功能，使用運(yùn)行人員可有依據(jù)地調(diào)整工作參數(shù)。對(duì)空壓系統(tǒng)的空壓站、各用能點(diǎn)的風(fēng)量和風(fēng)壓進(jìn)行分析，檢查是否有欠供、過(guò)供的情況，同時(shí)對(duì)比所有運(yùn)行空壓機(jī)組的能耗情況與運(yùn)行效率，對(duì)常見(jiàn)的空壓系統(tǒng)運(yùn)行模式進(jìn)行分析，以確定不同負(fù)荷級(jí)別的最優(yōu)調(diào)度模式。

總結(jié)

本文在技術(shù)層面上闡述了如何建設(shè)與應(yīng)用能源管理中心實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源管理，此外還需要在管理和理念層面上共同努力，才能真正實(shí)現(xiàn)電解鋁企業(yè)節(jié)能降耗的最終目標(biāo)。