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1 概述 冶金工業(yè)能耗居高不下和環(huán)境質(zhì)量不如人意是長(cháng)期困擾冶金企業(yè)的難題。采用信息技術(shù)作為平臺，綜合新技術(shù)、新工藝、配套技術(shù)和管理措施，減少消耗，形成安全、穩定、經(jīng)濟和高效的能源供給系統，對于降低鋼鐵生產(chǎn)成本，改善環(huán)境質(zhì)量，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力具有極為重要的意義。鋼鐵廠(chǎng)的能源消耗約占鋼鐵成本的20%～40%。不同的裝備水平，工藝流程，產(chǎn)品結構和能源管理水平對能源消耗都會(huì )產(chǎn)生不同的影響。實(shí)用經(jīng)濟的節能技術(shù)、數字化的平衡輸配系統和基礎能源管理是現代鋼鐵企業(yè)實(shí)現節能降耗的基礎技術(shù)措施。建設公司一體化的集中統一的能源管理系統是數字化能源管理的技術(shù)支持措施，也是大型鋼鐵企業(yè)提高節能效益的重大技術(shù)裝備措施，應從企業(yè)發(fā)展戰略的高度認識建設企業(yè)能源管理系統的必要性和迫切性。本文介紹了冶金企業(yè)能源管理系統的結構與功能，探討了其技術(shù)路線(xiàn)及發(fā)展。 2 能源管理系統的作用 作為冶金企業(yè)自動(dòng)化和信息化的重要組成部分，EMS不僅對能源的統一調度、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，而且對于事故預案的制定和執行、事故原因的快速分析和及時(shí)判斷處理、能源供需的合理調整和平衡以及在客觀(guān)信息基礎上的能源實(shí)績(jì)分析、能源計劃編制、能源質(zhì)量管理、能源系統的預測等都是十分有效的。 1）完善能源信息的采集、存儲、管理和能源的有效利用EMS對能源數據進(jìn)行分析、處理和加工，能源調度人員和專(zhuān)業(yè)能源管理人員就能實(shí)時(shí)掌握系統狀態(tài)，經(jīng)過(guò)系統的合理調整，確保系統運行在最佳狀態(tài)。 2）在公司層面對能源系統采用分散控制和集中管理EMS將在公司全局角度審視能源的基本管理需求，滿(mǎn)足能源工藝系統分散特性和能源管理需要集中的客觀(guān)要求，以適應鋼廠(chǎng)的戰略發(fā)展需要。 3）減少管理環(huán)節，優(yōu)化管理流程，建立客觀(guān)能源消耗評價(jià)體系實(shí)現在信息分析基礎上的能源監控和能源管理的流程優(yōu)化再造，滿(mǎn)足能源設備管理、運行管理等的自動(dòng)化，建立客觀(guān)的以數據為依據的能源消耗評價(jià)體系，向管理要效益。 4）減少能源系統運行成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率EMS的建設，對能源管理體制的改革將發(fā)揮重要作用。其基本目標之一是可以實(shí)現簡(jiǎn)化能源運行管理，減少日常管理的人力投入， 節約人力資源成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 5）加快系統的故障處理，提高對全廠(chǎng)性能源事故的反應能力EMS能迅速從全局的角度了解系統的運行狀況，故障的影響程度等，及時(shí)采取系統的措施，限制故障范圍的進(jìn)一步擴大，并有效恢復系統的正常運行。 6）通過(guò)優(yōu)化能源調度和平衡指揮系統，節約能源和改善環(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(chǎng)的能源需求和消耗的狀況，能有效地減少高爐煤氣的放散，提高轉爐煤氣的回收率，采用綜合平衡和燃料轉換使用的系統方法，使能源的合理利用達到一個(gè)新的水平。 7）為進(jìn)一步對能源數據進(jìn)行挖掘、分析、加工和處理提供條件能源管理系統的建設，不僅可有效解決能源實(shí)時(shí)平衡管理和監控管理，還可以通過(guò)對大量歷史數據的歸檔和管理，為進(jìn)一步對數據進(jìn)行挖掘、分析、加工和處理創(chuàng )造條件。 3 建設能源管理系統的基本技術(shù)路線(xiàn) 能源管理系統在企業(yè)信息化系統中具有重要的地位，公司級ERP或MES完成對包括能源管理系統在內的信息集成和一貫制管理，以實(shí)現公司生產(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)競爭力。為了實(shí)現上述目標，能源管理系統建設的基本技術(shù)路線(xiàn)是： 1）規劃先進(jìn)的能源SCADA系統 能源工藝系統分散，面廣量大。數據采集對象的選擇應按照工藝監控的實(shí)際要求、能源系統輸配和平衡的要求、能源管理的精度和粒度要求謹慎選擇。數據采集系統宜采用分散方式，以減少系統風(fēng)險和提高系統的安全性和可維護性。根據能源系統的特點(diǎn)和具體情況，綜合采用與之適應的基本技術(shù)：①行業(yè)標準監控和管理技術(shù)；②現代安全網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和數據通信技術(shù)；③數據庫及實(shí)時(shí)數據處理技術(shù)；④預測和平衡優(yōu)化技術(shù)；⑤集成式GIS（地理信息系統）技術(shù)；⑥數字化運行和調度技術(shù)；⑦異構系統無(wú)縫集成技術(shù)。 2）設計集中統一的“數字化”的能源輸配及平衡控制應用系統 “數字化”的能源輸配及平衡控制應用系統是指在上述基本技術(shù)基礎上，利用信息技術(shù)手段，實(shí)時(shí)地再現工藝系統的過(guò)程映象，使運行管理和調整決策建立在可靠的過(guò)程信息之上。調度人員能夠在能源控制中心對系統的動(dòng)態(tài)平衡進(jìn)行直接控制和調整，從而減少管理控制環(huán)節，提高工作效率，尤其在工藝系統故障時(shí)的處理指揮和即時(shí)系統調整方面，體現出了極大的優(yōu)越性。 3）建立系統化的能源成本中心管理平臺 EMS從成本控制的角度，優(yōu)化能源管理體制，合理定義能源系統的成本中心。EMS在系統規劃、架構設計、功能配置和應用集成等方面全面反映能源系統本質(zhì)的管理特征，根據效益最大化的原則配置能源管理要素，通過(guò)能源管理系統的計劃編制、實(shí)績(jì)分析、質(zhì)量管理、平衡預測、能耗評價(jià)等技術(shù)手段對能源生產(chǎn)過(guò)程和消耗過(guò)程進(jìn)行管理評價(jià)。 4）與ERP或MES系統的無(wú)縫集成能源管理 系統實(shí)現與ERP系統的無(wú)縫集成，是確保能源管理功能完整實(shí)現和ERP系統信息完整的重要技術(shù)保證。能源管理系統的基礎管理任務(wù)之一是實(shí)現按成本中心模式，向ERP系統提供完整的能源系統分析數據和分析結果，ERP也將按能源管理和預測分析的需要，向能源管理系統提供公司的生產(chǎn)計劃、檢修計劃和相關(guān)的生產(chǎn)實(shí)績(jì)信息。信息的交互作用能較好地解決能源系統評價(jià)中的不科學(xué)因素，在公司層面及時(shí)掌握能源消耗情況，并對環(huán)境狀況作出估計。 4 企業(yè)能源管理系統的解決方案 4.1 方案設計 安科瑞公司研發(fā)的企業(yè)能源管理系統，現場(chǎng)數據采集基于安科瑞自主研發(fā)的網(wǎng)絡(luò )電力儀表，在信息傳遞方面，基于A(yíng)crel-3000系統實(shí)現信息交換、分檢服務(wù)系統，這樣企業(yè)各應用程序得到的，都是各自訂閱的關(guān)鍵數據，可大幅度提高數據處理的效率。 能源數據包括三種：能源供給狀態(tài)數據、能源供給整點(diǎn)數據、能源供給累加數據，每種數據都有不同的應用范圍。而能源供給狀態(tài)數據是所有數據的基礎，其它兩種數據是通過(guò)儀器、儀表、手工錄入或計算程序得到，是其它應用系統需要的關(guān)鍵數據。因此，安科瑞的能源數據采集系統，就是在擷取能源供給狀態(tài)數據的同時(shí)，能將其它應用程序需要的關(guān)鍵數據分檢出來(lái)，主動(dòng)發(fā)送到各應用程序，滿(mǎn)足各部門(mén)的辦公、處理需要，在監測的同時(shí)，滿(mǎn)足結算、決策的需求。 4.2系統結構 安科瑞Acrel-3000電能管理組態(tài)軟件是上海安科瑞電氣股份有限公司總結多年的開(kāi)發(fā)、實(shí)踐經(jīng)驗和大量的用戶(hù)需求而設計開(kāi)發(fā)的高端產(chǎn)品。Acrel-3000電能管理系統拓撲結構圖見(jiàn)下圖。 系統拓撲結構圖 Acrel-3000型電能管理系統可對低壓設備消耗的電能進(jìn)行分項計量。其軟件運行于windows操作系統，包括windows2000、windows NT、windowsXP等windows系列操作系統。系統除了與本公司自主研發(fā)的儀表良好兼容外，還支持數百種硬件設備，包括目前流行的各種板卡、儀表、PLC等。支持各種常用電力通信規約，如部頒CDT規約、POLLING、1801、101、DNP等電力規約。 按照國家對電能計量的相關(guān)要求，本系統對耗電量進(jìn)行分項計量，包括： 1）照明插座用電：為建筑物主要功能區域的照明、插座等室內設備用電。主要包括建筑物內的照明和插座用電、應急照明用電、室外景觀(guān)照明用電等。 2）空調用電：主要包括冷熱站用電、空調末端用電。 3）動(dòng)力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機用電等。 4）特殊用電：主要包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房或者其他特殊用電。 4.3系統功能 能源管理系統，作為大中型鋼鐵企業(yè)ERP和MES的重要組成部分，在企業(yè)信息化系統中具有重要的地位，其基本功能劃分為三大部分： ①信息處理子系統 信息處理子系統的基本功能是數據采集和過(guò)程監控，它是能源管理系統的基礎子系統，包括了最基本的SCADA系統功能：a）不同需求的數據采集（周期采集、中斷采集、SOE）；b）分類(lèi)數據歸檔（實(shí)時(shí)數據、短時(shí)數據、統計數據、歷史數據、記錄）；c）實(shí)時(shí)閉環(huán)調節；d）邏輯分析處理（條件聯(lián)鎖、越限報警等）；e）人機界面（過(guò)程圖、過(guò)程曲線(xiàn)、設定和查詢(xún)等）；f）管理報表（瞬時(shí)報、正點(diǎn)報、日報、月報等）；g）基本數據處理等。 ②故障處理子系統 故障處理子系統主要包括：監測；分級報警（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(xiàn)查詢(xún)等）；故障分析專(zhuān)家系統等。 ③能源管理子系統 能源管理子系統的基本功能包括：a）能源計劃管理（計劃編制、跟蹤等）；b）能源實(shí)績(jì)管理（實(shí)績(jì)分析、歸檔、查詢(xún)、平衡分析、成本分析、對標分析等）；c）能源質(zhì)量管理（質(zhì)量分析、質(zhì)量跟蹤、趨勢評估、越限警告等）；d）運行技術(shù)支持（運行方式管理、停復役管理、操作評估等）；e）預測分析（在線(xiàn)預測決策、能耗預測分析、電力負荷預測等）。能源管理系統基本功能。 4.4主要監控與計量表計 （1）高壓回路或低壓進(jìn)線(xiàn)回路選ACR330ELH儀表 該表為電能質(zhì)量分析儀表，主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數、電話(huà)波形因子、電流K系數、電壓與電流不平衡度計算；電網(wǎng)電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規約。外形尺寸：120×120mm，開(kāi)孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進(jìn)線(xiàn)柜，見(jiàn)圖1。 圖1 ACR330ELH電力儀表 （2）低壓聯(lián)絡(luò )或出線(xiàn)回路選ACR220EL電力儀表 該表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸：96×96mm，開(kāi)孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯(lián)絡(luò )柜、出線(xiàn)柜，見(jiàn)圖2。 圖2 ACR220EL電力儀表 （3）動(dòng)力柜、照明箱選ACR120EL電力儀表或導軌式電表 ACR120EL電力儀表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸：開(kāi)孔尺寸80×80mm，開(kāi)孔尺寸72×72mm。適用于動(dòng)力柜，見(jiàn)圖3。 圖3 ACR120EL電力儀表 DTSD1352導軌式電表主要功能：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于動(dòng)力柜，見(jiàn)圖4。 圖4 DTSD1352導軌式電表 DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于照明箱的三相電能計量，見(jiàn)圖5。 圖5 DTSF1352導軌式電表 照明箱DDSF1352電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數。適用于照明箱的電流、電壓測量；單相電能計量，見(jiàn)圖6。 圖6 DDSF1352導軌式電表 5 能源管理系統技術(shù)的應用與發(fā)展 近年來(lái)在能源管理、運行決策支持、預測分析等方面進(jìn)行了探索，取得了較好的效果，為能源系統的安全穩定和持續經(jīng)濟運行提供了很好的支持。 一批集成有現代數據分析技術(shù)、預測評價(jià)技術(shù)、地理信息技術(shù)、調度決策最優(yōu)化技術(shù)等的能源管理系統將應運而生。①數據分析技術(shù)數據分析、統計、數據挖掘等技術(shù)在不同條件下的應用，向業(yè)務(wù)人員提供高端的綜合應用和整合信息，協(xié)助能源管理人員提高他們的數據應用能力，為能源系統的規劃、設計、系統優(yōu)化服務(wù)。②預測評價(jià)技術(shù)SCADA系統能夠完成的數據采集是基本的測量數據，其完整性受許多條件的限制。利用預測評價(jià)技術(shù)可以在有限的測量集下，了解系統（如消耗）的變化趨勢。如在電力系統中廣泛使用的中短期負荷預測，對大型鋼鐵企業(yè)也是十分必要的。③地理信息技術(shù)能源系統的數據采集設備和傳輸網(wǎng)絡(luò )遍布全廠(chǎng)的每一個(gè)角落，利用地理信息技術(shù)，能實(shí)現管網(wǎng)（線(xiàn)路）地理信息與能源管理系統的無(wú)縫結合，對運行管理人員及時(shí)準確地掌握系統信息，指揮操作人員加快系統故障的分析和處理，提高能源工藝系統的運行可靠性和穩定性有良好的指導作用。④調度決策最優(yōu)化技術(shù)大中型冶金企業(yè)的能源工藝系統的復雜性，使在線(xiàn)能源平衡調度工作無(wú)法達到理想的狀態(tài)。優(yōu)化能源介質(zhì)的傳輸、合理安排能源介質(zhì)的轉換、綜合生產(chǎn)需要和經(jīng)濟要求的能源分配、動(dòng)態(tài)評估能源系統的運行狀態(tài)，是解決能源系統的安全運行和經(jīng)濟運行的必然要求。建立企業(yè)能源系統調度決策最優(yōu)化模型是達到上述要求的有效手段。 6 結束語(yǔ) 建設公司級能源管理系統，是現代大中型冶金企業(yè)實(shí)施信息化工程的需要。它可以改進(jìn)能源系統的運行管理和安全管理水平，完善能源生產(chǎn)和使用的評價(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，對提高公司的市場(chǎng)競爭力具有重要意義。Acrel-3000能源管理系統技術(shù)不僅提高運行管理效率，而且實(shí)現全系統無(wú)人值守和投產(chǎn)以來(lái)的連續不間斷穩定安全運行方面取得了很大的成績(jì)，在節能降耗方面也取得了可喜成果。 參考文獻：[1]江蘇安科瑞電器制造有限公司產(chǎn)品手冊.2010.08版. 如需更多詳細資料，請聯(lián)系： 江蘇安科瑞電器制造有限公司 聯(lián)系人:徐玉麗 13771584106 Q Q：1759867226 MSN：xuyuli808284@hotmail.com 電話(huà)：0510-86179968 傳真：0510-86179975 郵箱：xuyuli808284@163.com 主頁(yè)：http://www.jyacrel.cn/ 地址：江蘇省江陰市南閘鎮東盟路5號 |
