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1.概述
    能源是企業(yè)生產(chǎn)的基本條件，能源系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定與否直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。能源測(cè)控與管理系統(tǒng)通過(guò)遍布全廠的能源測(cè)控站全面控制和管理能源管網(wǎng)和設(shè)備，為生產(chǎn)調(diào)度提供準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行，以及在企業(yè)內(nèi)預(yù)防性控制能耗和能耗設(shè)備，為企業(yè)管理、財(cái)務(wù)、工程、維護(hù)人員及時(shí)做出最佳決策提供信息和手段。

    對(duì)冶金工業(yè)而言，能源消耗的居高不下和環(huán)境質(zhì)量的不如人意，是長(zhǎng)期困擾冶金企業(yè)的難題，尤其是大中型冶金企業(yè)，電力、水、副產(chǎn)煤氣、蒸汽、氧、氮、氬等能源介質(zhì)輸配管網(wǎng)遍布全廠，線路長(zhǎng)，輸配要求高，確保連續(xù)、安全和經(jīng)濟(jì)的能源供應(yīng)，是冶金企業(yè)能源系統(tǒng)的重要而繁重的任務(wù)。采用信息技術(shù)作為平臺(tái)，綜合新技術(shù)、新工藝、配套技術(shù)和管理措施，減少能源消耗，形成安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)和高效的能源供給系統(tǒng)，對(duì)于降低鋼鐵生產(chǎn)成本，改善環(huán)境質(zhì)量，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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比例約20%-40%,不同的裝備水平,工藝流程,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和能源管理水平對(duì)能源消耗都會(huì)產(chǎn)生不同的影響。實(shí)用經(jīng)濟(jì)的節(jié)能技術(shù)、數(shù)字化的平衡輸配系統(tǒng)和基礎(chǔ)能源管理是現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的基礎(chǔ)技術(shù)措施。建設(shè)公司一體化的集中統(tǒng)一的能源管理系統(tǒng)是數(shù)字化能源管理的技術(shù)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(shù)裝備措施，應(yīng)從企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度認(rèn)識(shí)建設(shè)企業(yè)能源管理系統(tǒng)的必要性和迫切性。

2.能源管理系統(tǒng)的作用
    作為冶金企業(yè)自動(dòng)化和信息化的重要組成部分，EMS不僅對(duì)能源的統(tǒng)一調(diào)度、優(yōu)化煤氣平衡、減少煤氣放散、提高環(huán)保質(zhì)量、降低噸鋼能耗和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率有重要作用，而且對(duì)于事故預(yù)案的制定和執(zhí)行、事故原因的快速分析和及時(shí)判斷處理、能源供需的合理調(diào)整和平衡以及在客觀信息基礎(chǔ)上的能源實(shí)績(jī)分析、能源計(jì)劃編制、能源質(zhì)量管理、能源系統(tǒng)的預(yù)測(cè)等都是十分有效的。

2.1 完善能源信息的采集、存儲(chǔ)、管理和有效利用
    EMS對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和加工，能源調(diào)度人員和專(zhuān)業(yè)能源管理人員就能實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)狀態(tài)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的合理調(diào)整，確保系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。

2.2 在公司層面對(duì)能源系統(tǒng)采用分散控制和集中管理
    EMS將在公司全局的角度審視能源的基本管理需求,滿足能源工藝系統(tǒng)的分散特性和能源管理需要集中的客觀要求，以適應(yīng)鋼廠的戰(zhàn)略發(fā)展需要。

2.3 減少管理環(huán)節(jié)，優(yōu)化管理流程，建立客觀能源消耗評(píng)價(jià)體系 
    實(shí)現(xiàn)在信息分析基礎(chǔ)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(shè)備管理、運(yùn)行管理等的自動(dòng)化，建立客觀的以數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評(píng)價(jià)體系，向管理要效益。

2.4 減少能源系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率
    EMS的建設(shè)，對(duì)能源管理體制的改革將發(fā)揮重要作用。其基本目標(biāo)之一是可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化能源運(yùn)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(dòng)生產(chǎn)率。

2.5 加快系統(tǒng)的故障處理，提高對(duì)全廠性能源事故的反應(yīng)能力
    EMS能迅速?gòu)娜值慕嵌攘私庀到y(tǒng)的運(yùn)行狀況，故障的影響程度等，及時(shí)采取系統(tǒng)的措施，限制故障范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，并有效恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.6 通過(guò)優(yōu)化能源調(diào)度和平衡指揮系統(tǒng)，節(jié)約能源和改善環(huán)境
    EMS將通過(guò)優(yōu)化能源管理的方式和方法，改進(jìn)能源平衡的技術(shù)手段，實(shí)時(shí)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(zhuǎn)爐煤氣的回收率，采用綜合平衡和燃料轉(zhuǎn)換使用的系統(tǒng)方法，使能源的合理利用達(dá)到一個(gè)新的水平。

2.7 為進(jìn)一步對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析、加工和處理提供條件
    能源管理系統(tǒng)的建設(shè)，不僅可有效解決能源實(shí)時(shí)平衡管理和監(jiān)控管理，還可以通過(guò)對(duì)大量歷史數(shù)據(jù)的歸檔和管理，為進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析、加工和處理創(chuàng)造條件。

3.建設(shè)能源管理系統(tǒng)的基本技術(shù)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（如圖1）。公司級(jí)ERP或MES完成對(duì)包括能源管理系統(tǒng)在內(nèi)的信息集成和一貫制管理，以實(shí)現(xiàn)公司生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)的過(guò)程優(yōu)化和提高公司的總體效率，進(jìn)而提高公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

圖1、能源管理系統(tǒng)在信息化系統(tǒng)中的地位

 4.2.1信息處理子系統(tǒng)
    信息處理子系統(tǒng)的基本功能是數(shù)據(jù)采集和過(guò)程監(jiān)控。它是能源管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)子系統(tǒng)，包括了最基本的SCADA系統(tǒng)功能：
    ● 不同需求的數(shù)據(jù)采集（周期采集、中斷采集、SOE）；
    ● 分類(lèi)數(shù)據(jù)歸檔（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、短時(shí)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、記錄）；
    ● 實(shí)時(shí)閉環(huán)調(diào)節(jié) ；
    ● 邏輯分析處理 （條件聯(lián)鎖、越限報(bào)警等）；
    ● 人機(jī)界面（過(guò)程圖、過(guò)程曲線、設(shè)定和查詢等）；
    ● 管理報(bào)表（瞬時(shí)報(bào)、正點(diǎn)報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)等）；
    ● 基本數(shù)據(jù)處理等。

4.2.2故障處理子系統(tǒng)
    故障處理子系統(tǒng)主要包括：監(jiān)測(cè)；分級(jí)報(bào)警（按輕、重故障分類(lèi)）；信息記錄和歸檔（按類(lèi)別）；故障基本分析（時(shí)序記錄分析、在線查詢等） ；故障分析專(zhuān)家系統(tǒng)等。

4.2.3能源管理子系統(tǒng)
    能源管理子系統(tǒng)的基本功能包括：
    ● 能源計(jì)劃管理（計(jì)劃編制、跟蹤等）；
    ● 能源實(shí)績(jī)管理（實(shí)績(jī)分析、歸擋、查詢、平衡分析、成本分析、對(duì)標(biāo)分析等）；
    ● 能源質(zhì)量管理（質(zhì)量分析、質(zhì)量跟蹤、趨勢(shì)評(píng)估、越限警告 等）；
    ● 運(yùn)行技術(shù)支持（運(yùn)行方式管理、停復(fù)役管理、操作評(píng)估等）；
    ● 預(yù)測(cè)分析（在線預(yù)測(cè)決策、能耗預(yù)測(cè)分析、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)等）。

5.能源管理系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展
5.1 寶鋼能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用
    寶鋼股份公司作為能源管理系統(tǒng)技術(shù)成功應(yīng)用的先導(dǎo)型企業(yè)，不僅在提高運(yùn)行管理效率，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)無(wú)人值守和投產(chǎn)以來(lái)的連續(xù)不間斷穩(wěn)定安全運(yùn)行方面取得了很大的成績(jī)，也為寶鋼股份的節(jié)能降耗做出了極大的貢獻(xiàn)。

    寶鋼EMS是一個(gè)非常龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著全廠能源的綜合管理與調(diào)度。系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)約為20000點(diǎn)，通信光纜約70KM，共設(shè)遍布全廠的43個(gè)數(shù)據(jù)采集子站，共7個(gè)局網(wǎng)域。

    系統(tǒng)監(jiān)控管理范圍為全部公共能源設(shè)施共包括17種能源介質(zhì)，包括：
    ● 供配電系統(tǒng)：共23個(gè)變電所(室)；
    ● 給排水系統(tǒng)：2個(gè)中央水處理廠輸水系統(tǒng)、4個(gè)排水泵站、2個(gè)飲料水站、全廠消防系統(tǒng)等；
    ● 動(dòng)力系統(tǒng)：煤氣加壓站、煤氣混合站、煤氣柜、放散塔、燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、氧氮?dú)鍤廨斉湎到y(tǒng)。
圖4為寶鋼能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

圖4、寶鋼能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

    根據(jù)對(duì)寶鋼股份的初步分析,全廠能源管理系統(tǒng)的建設(shè)，可使能源系統(tǒng)的運(yùn)行管理效率提高約五倍，能源系統(tǒng)日常管理成本減少100%，能源實(shí)時(shí)平衡能力增加一倍以上，能源管理系統(tǒng)的綜合效益大約在4元/噸鋼左右。

5.2 能源管理系統(tǒng)的最新應(yīng)用成果
    近年來(lái)在能源管理、運(yùn)行決策支持、預(yù)測(cè)分析等方面進(jìn)行了探索，取得了較好的效果，為能源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和持續(xù)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了很好的支持；由寶信軟件負(fù)責(zé)軟件設(shè)計(jì)的、正在建設(shè)調(diào)試中的寶鋼集團(tuán)一鋼公司能源管理系統(tǒng)汲取了寶鋼股份公司的經(jīng)驗(yàn)，在系統(tǒng)的集成度和與ERP系統(tǒng)的信息整合方面進(jìn)行了探索，正在取得預(yù)期的結(jié)果；國(guó)內(nèi)大型民營(yíng)企業(yè)，如南鋼聯(lián)和寧波建龍，由寶信軟件負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)總成的能源管理系統(tǒng)在系統(tǒng)優(yōu)化、平臺(tái)選擇、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和降低綜合造價(jià)方面的努力正在取得成果。

5.3能源管理系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展展望
    一批集成有現(xiàn)代數(shù)據(jù)分析技術(shù)、預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)、地理信息技術(shù)、調(diào)度決策最優(yōu)化技術(shù)等的能源管理系統(tǒng)將應(yīng)允而生。

5.3.1數(shù)據(jù)分析技術(shù)
    數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)在不同條件下的應(yīng)用，向業(yè)務(wù)人員提供高端的綜合應(yīng)用和整合信息，協(xié)助能源管理人員提高他們的數(shù)據(jù)應(yīng)用能力，為能源系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、系統(tǒng)優(yōu)化服務(wù)。

5.3.2預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)
    SCADA系統(tǒng)能夠完成的數(shù)據(jù)采集是基本的測(cè)量數(shù)據(jù)，其完整性受許多條件的限制。利用預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)可以在有限的測(cè)量集下，了解系統(tǒng)（如消耗）的變化趨勢(shì)。如在電力系統(tǒng)中廣泛使用的中短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，對(duì)大型鋼鐵企業(yè)也是十分必要的。

5.3.3地理信息技術(shù)
    能源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和傳輸網(wǎng)絡(luò)遍布全廠的每一個(gè)角落,利用地理信息技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)(線路)地理信息與能源管理系統(tǒng)的無(wú)縫結(jié)合，對(duì)運(yùn)行管理人員及時(shí)準(zhǔn)確地掌握系統(tǒng)信息，指揮操作人員加快系統(tǒng)故障的分析和處理，提高能源工藝系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性有良好的指導(dǎo)作用。

5.3.4調(diào)度決策最優(yōu)化技術(shù)
    大中型冶金企業(yè)的能源工藝系統(tǒng)的復(fù)雜性，使在線能源平衡調(diào)度工作無(wú)法達(dá)到理想的狀態(tài)。優(yōu)化能源介質(zhì)的傳輸、合理安排能源介質(zhì)的轉(zhuǎn)換、綜合生產(chǎn)需要和經(jīng)濟(jì)要求的能源分配、動(dòng)態(tài)評(píng)估能源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，是解決能源系統(tǒng)的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必然要求。建立企業(yè)能源系統(tǒng)調(diào)度決策最優(yōu)化模型是達(dá)到上述要求的有效手段。

6.結(jié)束語(yǔ)
    建設(shè)公司級(jí)能源管理系統(tǒng)，是現(xiàn)代大中型冶金企業(yè)實(shí)施信息化工程的重要組成部分。可以改進(jìn)能源系統(tǒng)的運(yùn)行管理和安全管理水平，完善能源生產(chǎn)和使用的評(píng)價(jià)體制，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少能源消耗，增加能源回收，改善環(huán)境質(zhì)量，對(duì)提高公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。