張國勝，杜保華，王智微

（1.山西國際能源集團有限公司，山西 太原 030002；2.西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710032）

山西國際能源集團能效綜合管理系統(tǒng)研發(fā)

張國勝1，杜保華2，王智微2

（1.山西國際能源集團有限公司，山西 太原 030002；2.西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710032）

針對山西國際能源集團生產(chǎn)特點，基于對能效數(shù)據(jù)實時采集、能流圖分析、循環(huán)流化床鍋爐物料平衡分析、對標管理等關鍵技術的研究，提出了一種能效管理系統(tǒng)設計方案，可較好滿足集團能源管理中心建設的需求，為集團能源管理決策提供科學量化的依據(jù)。

能源管理；能效管理系統(tǒng)；能流圖；物料平衡；對標管理

0 引言

為了達到節(jié)能減排的目標及實現(xiàn)科學發(fā)展的戰(zhàn)略,我國提出在工業(yè)領域開展能源管理中心建設示范工作，通過工業(yè)化和信息化融合，提高工業(yè)企業(yè)能源管理水平和能源利用效率，推動工業(yè)企業(yè)節(jié)能減排[1,2]。能源管理中心，是指采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)能源系統(tǒng)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實施集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化管理，改進和優(yōu)化能源平衡，實現(xiàn)系統(tǒng)性節(jié)能降耗的管控一體化系統(tǒng)。

山西國際能源集團是集電力、煤炭、煤層氣、清潔能源、水務等能源類型的綜合型能源集團。為了在新形勢下進一步提高集團對各類能源的綜合管理和利用水平，優(yōu)化能源消耗指標，加強集團能源管控能力，山西國際能源集團積極開展能源管理中心建設，本文提出一種能效管理系統(tǒng)設計方案以滿足集團能源管理的需求。

1 能效綜合管理系統(tǒng)架構

能效綜合管理系統(tǒng)核心內(nèi)容包括企業(yè)側數(shù)據(jù)采集、集團側生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫構建、企業(yè)測點標準化編碼、傳輸、存儲[3]、能效對標管理模型，循環(huán)流化床CFB（Circulating Fluidized Bed）鍋爐物料平衡及啟動點火指導模型，供電煤耗曲線分析模型，企業(yè)能流圖管理模型等。能效管理系統(tǒng)由集團本部側主站系統(tǒng)和下屬各產(chǎn)業(yè)公司側子站系統(tǒng)兩大部分組成。主站系統(tǒng)與各子站系統(tǒng)通過集團內(nèi)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)的總體架構如圖1所示。

集團側部署多臺服務器分別負責專項工作，數(shù)據(jù)接收服務器負責在線接收下屬企業(yè)的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，并對各企業(yè)的數(shù)據(jù)采集軟件、點表進行監(jiān)控和遠程管理。網(wǎng)絡管理服務器負責對網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫服務器進行管理、維護和故障診斷，對網(wǎng)絡訪問用戶權限及安全進行管理和監(jiān)視。性能計算服務器實現(xiàn)所有的后臺在線數(shù)據(jù)計算、分析、統(tǒng)計。WEB發(fā)布服務器實現(xiàn)基于B/S結構的經(jīng)濟技術數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的發(fā)布，是用戶直接訪問瀏覽的服務器。

實時數(shù)據(jù)庫服務器以群集的方式實現(xiàn)集團所有企業(yè)實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及性能計算結果數(shù)據(jù)的存儲，性能優(yōu)良且可靠性高。

圖1 能效綜合管理系統(tǒng)架構

2 能效綜合管理系統(tǒng)關鍵技術

2.1 能效數(shù)據(jù)實時采集

山西國際能源集團下屬29家企業(yè)，涵蓋業(yè)務類型多，業(yè)務特點差別較大，不同類型企業(yè)其生產(chǎn)設備、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、關鍵指標及工藝流程完全不同，并且信息化程度、網(wǎng)絡建設、生產(chǎn)控制系統(tǒng)、人員技術素質(zhì)等均有較大差別。因此，通過優(yōu)化設計實現(xiàn)集團生產(chǎn)數(shù)據(jù)的持續(xù)可靠采集，是本系統(tǒng)的一項關鍵技術。

本方案設計了一套遠程數(shù)據(jù)采集平臺RDCS（Remote Data Collecting System），RDCS采用分布式結構，包括服務器端（集團側）和采集端（企業(yè)側）采集發(fā)送軟件兩大部分，通過異步通訊中間件技術，可實現(xiàn)高效可靠的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)秒級采集存儲，能夠保證每秒峰值15 000點（每個點17 b），平均10 000點的數(shù)據(jù)傳輸量。通訊狀態(tài)實時監(jiān)控，在網(wǎng)絡通信異常時，系統(tǒng)自動進行初始化及重連，確保通訊穩(wěn)定可靠。RDCS還設計有強大的數(shù)據(jù)緩存功能，當網(wǎng)絡通訊異常時保存實時數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫恢復后及時回補，很好地解決了綜合能源集團企業(yè)接口形式多樣、網(wǎng)絡水平參差不齊的實際問題。

2.2 基于能效管理的能流圖分析

針對火力發(fā)電機組的能源利用過程，依據(jù)機組性能計算數(shù)據(jù)，通過對從入爐煤燃燒發(fā)熱至電廠上網(wǎng)送電的整個能源利用流程的損耗和效率進行分析，包括鍋爐能量輸入、鍋爐能量損失、汽機能量輸入、汽機能量損失、發(fā)電機能量輸出、供電能量輸出、廠用電量等能效指標的計算，以此完成對發(fā)電主要環(huán)節(jié)的節(jié)能潛力的分析。此外，系統(tǒng)還提供耗差分析指出影響機組能效的因素以及程度。通過構建直觀能流圖，為集團提高發(fā)電企業(yè)的能源利用效率指明方向。同時，對部分機組可以在線計算機組的入爐煤熱值，為電廠的燃料管理提供基礎數(shù)據(jù)。能流圖分析流程如圖2所示。

圖2 能流圖分析

2.3 物料平衡分析

針對集團循環(huán)流化床鍋爐較多的實際情況，設計了物料平衡分析功能，循環(huán)物料平衡、熱量平衡和高的燃燒效率是循環(huán)流化床鍋爐正常運行的基礎，物料平衡是循環(huán)流化床鍋爐正常運行的基本條件。循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的物料可分為底渣、飛灰、內(nèi)循環(huán)物料和外循環(huán)物料，實現(xiàn)能夠進入爐膛上部的內(nèi)循環(huán)物料的平衡是循環(huán)流化床鍋爐物料平衡的核心，對鍋爐內(nèi)循環(huán)物料量多少的判斷對實際運行有重要意義，可為企業(yè)的運行提供參考和指導意見。

鍋爐循環(huán)物料系統(tǒng)分析通過如下參數(shù)的計算進行展示。

a）爐膛靜止料層高度、立管靜止料層高度、爐膛物料量、爐膛物料濃度分布。

b）布風板壓降、爐膛壓力分布、分離器壓降；利用物料平衡分析可以掌握循環(huán)流化床鍋爐的最佳物料濃度，廠用電率平均降低約0.2%，降低煤耗0.6～0.8g/（kW·h）。

2.4 對標管理

對標管理主要通過將本機組與標桿機組的主要能效指標等相關參數(shù)進行對比分析從而尋找和學習標桿機組最佳管理經(jīng)驗及其運行方式的過程與方法，便于管理層找出不足和明確改進方向。對標數(shù)據(jù)來源為采集或處理后的各企業(yè)能效指標。對標類型分為實時數(shù)據(jù)對標和填報數(shù)據(jù)對標兩種。對標級別主要分為機組級對標、電廠級對標、公司級對標。

對標過程主要由基本信息對標、主要經(jīng)濟指標對標、主要運行數(shù)據(jù)對標、節(jié)能技改措施對標、節(jié)能管理工作對標、節(jié)能評分等環(huán)節(jié)構成。

通過對標管理可提高電廠管理水平，機組效率平均提高約0.1%，降低煤耗0.3～0.35 g/（kW·h）。

3 系統(tǒng)功能

能效管理系統(tǒng)設計了集團能效總貌、數(shù)字地圖、板塊指標分析、運行監(jiān)視圖、數(shù)據(jù)查詢、報警管理、生產(chǎn)報表、數(shù)據(jù)填報、手機短信、文檔管理、系統(tǒng)管理等功能。系統(tǒng)實現(xiàn)集團各板塊關鍵能效指標的實時采集、計算和分析，提供強大專業(yè)分析工具的同時，輔以報表管理、手機短信報警等管理功能，使集團的能效管理工作實時、自動、可靠和規(guī)范統(tǒng)一，成為集團能源管理中心建設工作的重要支撐。

4 結論

山西國際能源集團通過采用信息化、自動化技術，結合科學的能耗計算評價模型、數(shù)據(jù)挖掘模型，針對不同的能源特點，建立山西國際能源集團有限公司的能源管理中心，對下屬企業(yè)能源利用效率、物料消耗、能流圖等進行監(jiān)控，對節(jié)能技術的結果提供歷史數(shù)據(jù)和分析評價手段，最終構建山西國際能源集團的能效綜合管理系統(tǒng)，為集團能源管理中心提供技術支撐。集團能源管理中心建設同時是支撐企業(yè)主營業(yè)務的重大信息化項目，該系統(tǒng)立足于山西國際能源集團有限公司的實際需求，對集團能效管理和生產(chǎn)決策提供了有力支持。

［1］ 趙立永，馬婕.發(fā)電廠能源管理中心監(jiān)控系統(tǒng)的設計與研究［J］.華北科技學院學報，2006（02）：75-77.

［2］ 陳杰.能源管理中心在鋼鐵行業(yè)中的應用［J］.自動化應用，2013（03）：14-15，18.

［3］ 葛新，楊東，王毅，等.面向電力企業(yè)的實時/歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究與開發(fā)［J］.熱力發(fā)電，2010（04）：91-94.

Development of Energy Efficiency M anagement System for Shanxi International Energy Group

ZHANG Guosheng1，DU Baohua2，WANG Zhiwei2
（1.Shanxi International Energy Group Co.，Ltd.，Taiyuan，Shanxi 030002，China；2.Xi’an Thermal Power Research Institute Co.，Ltd.，Xi’an，Shaanxi 710032，China）

According to the operation characteristics of Shanxi International Energy Group,a designing scheme ofenergy efficiency management system was presented，using a series of key technologies including real-time data collecting，power-flow diagram，CFB materialsbalance analyzing，and benchmarkingmanagement，the requirementofenergymanagement forgroup waseffectivelymet，which providesa scientific and quantitativebasis forgroup energymanagementdecision.

energymanagement；energy efficiencymanagement system；power-flow diagram；materials balance；benchmarking management

TK018

A

1671-0320（2015）01-0066-03

2014-11-28，

2015-01-08

2013年山西省信息化發(fā)展專項資金資助項目（晉經(jīng)信信息化函[2013]246號）

張國勝（1975），男，山西懷仁人，1997年畢業(yè)于太原理工大學熱能動力工程專業(yè)，高級工程師，從事發(fā)電企業(yè)安全生產(chǎn)和信息化管理工作；

杜保華（1979），男，河南焦作人，2004年畢業(yè)于西安交通大學機械工程專業(yè)，高級工程師，從事電站生產(chǎn)信息監(jiān)控技術研究；

王智微（1970），男，四川自貢人，1999年畢業(yè)于清華大學熱能動力專業(yè)，研究員，從事清潔能源利用技術和電站信息化技術的研究。