王晶晶

安科瑞電氣股份有限公司

前 言： 

       根據(jù)鋼鐵行業(yè)能源管理現(xiàn)狀，分析了鋼鐵企業(yè)能源管理存在的問題，從能源管控平臺(tái)建設(shè)與行業(yè)高能耗設(shè)備節(jié)能分析，對(duì)現(xiàn)代鋼鐵行業(yè)能源管控制進(jìn)行推進(jìn)。關(guān)鍵詞：節(jié)能降耗；能源計(jì)量；節(jié)能診斷；碳排放；能耗強(qiáng)度；鋼鐵；

1.背景分析

       在能源消費(fèi)強(qiáng)度和消費(fèi)總量的“雙控"背景下，企業(yè)需要考慮如何應(yīng)對(duì)能耗雙控以保障正常生產(chǎn)?，F(xiàn)有大部分企業(yè)依然采用電、水、氣、冷、熱等各種能源供應(yīng)系統(tǒng)“單獨(dú)規(guī)劃、單獨(dú)設(shè)計(jì)、獨(dú)立運(yùn)行"的模式。普遍存在計(jì)量檢測(cè)到配備不足；計(jì)量設(shè)備計(jì)量精度不高、計(jì)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；人工抄表可靠性低；難以有效監(jiān)測(cè)和評(píng)估主要耗能設(shè)備的用能效率；缺少?zèng)Q策數(shù)據(jù)支持，對(duì)于節(jié)能評(píng)估無(wú)法提供可靠參考數(shù)據(jù)；缺乏有效的企業(yè)能效評(píng)估指標(biāo)體系，能耗管理措施難以落地等情況。本文介紹的企業(yè)能源管控平臺(tái)，采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過(guò)程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng)化、高效化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過(guò)程有機(jī)結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、很大限度地高效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

2.鋼鐵行業(yè)能源管理現(xiàn)狀

       目前，鋼鐵行業(yè)企業(yè)在安全、質(zhì)量、技術(shù)、環(huán)保等方面的管理已得到逐步加強(qiáng)與規(guī)范，但在能源管理方面仍較為粗放，比如大多鋼鐵企業(yè)仍采用人工 “月底抄表、月初分析"的管理模式，這勢(shì)必給企業(yè) 成本核算造成諸多不便。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展壯大，其能源成本卻越來(lái)越高，尤其在2021年限產(chǎn)限電的情況下，經(jīng)濟(jì)效益明顯下滑，究其原因主要是能源分配不合理，存在嚴(yán)重浪費(fèi)能源的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本不斷上升，企業(yè)能源管理水平亟待提高。 

2.1 計(jì)量裝備落后 

        目前，大多鋼鐵企業(yè)配備的能源計(jì)量裝置較為落后，如水、電表大多采用機(jī)械式，不具有信號(hào)采集功能。 

2.2 計(jì)量方式落后

        因計(jì)量裝置配備落后，只能實(shí)行人工抄表方式，導(dǎo)致計(jì)量效率低下。 

2.3 計(jì)量信息滯后 

        因人工抄表后還需進(jìn)行大量的手工記錄填報(bào)、 匯總及數(shù)據(jù)分析，同時(shí)抄表還需要時(shí)間，有些地方還存在安全隱患，時(shí)效性差。 

2.4 計(jì)量調(diào)度時(shí)效性不強(qiáng) 

        因管理層獲得的計(jì)量信息滯后，導(dǎo)致調(diào)度決策不具有時(shí)效性，能源分配調(diào)度較為困難。 

2.5 高能耗設(shè)備較多 

        因大多企業(yè)建設(shè)較早，設(shè)備選型較為落后，同時(shí)因?yàn)榍捌谝?guī)劃不足，企業(yè)大多都會(huì)選擇大功率設(shè)備以滿足生產(chǎn)，能耗較大，因此還有較大節(jié)能改造空間。 

2.6 能源計(jì)劃粗放 

        大多企業(yè)能源計(jì)劃只有年、月的能源生產(chǎn)、消 耗計(jì)劃，且未形成閉環(huán)管理，僅對(duì)能耗指標(biāo)計(jì)劃進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析和評(píng)價(jià)，能源消耗預(yù)測(cè)全憑人工經(jīng)驗(yàn)判斷。 

2.7 能源控制自動(dòng)化水平較低

        能源控制自動(dòng)化水平低主要表現(xiàn)在：（1)三級(jí)計(jì)量各種能源報(bào)表信息量較大，人工處理費(fèi)工、費(fèi)時(shí)；（2)缺乏完整、客觀的能源消耗數(shù)據(jù)體系；（3)缺乏以客觀數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源績(jī)效評(píng)價(jià)考核體系，實(shí)績(jī)分析缺乏系統(tǒng)性；（4 )能源數(shù)據(jù)采集平衡流程不完整，執(zhí)行有偏差；（5)條塊分割的能源監(jiān)控和調(diào)度 利于集中管控，造成執(zhí)行有偏差；（6 )以電話為主要手段的能源調(diào)度方式單一落后；（7)經(jīng)驗(yàn)型調(diào)度 平衡方式，導(dǎo)致能源利用效率低欠缺預(yù)警系，調(diào)度人員不能迅速掌握能源產(chǎn)、輸 、配 、耗過(guò)程中的異常情況，對(duì)突發(fā)事件反應(yīng)不及時(shí)；

3.企業(yè)能源管控平臺(tái)的構(gòu)建

圖1

        依據(jù)GB  17167-2006《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理要求》，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)采集各類能源數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至平臺(tái)前置采集服務(wù)器，平臺(tái)搭建在客戶自己配置的服務(wù)器或云服務(wù)器上。平臺(tái)也可以將企業(yè)原有的PLC、DCS等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，還可以對(duì)接企業(yè)內(nèi)部的ERP、MES等信息化系統(tǒng)，結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)品單耗、萬(wàn)元產(chǎn)值能耗等數(shù)據(jù)分析。搭建完成之后，企業(yè)用戶可以通過(guò)有權(quán)限的賬號(hào)登陸網(wǎng)頁(yè)以及手機(jī)APP查看整個(gè)廠區(qū)的能源數(shù)據(jù)。

圖2

(1)能源管控平臺(tái)功能架構(gòu)

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方向涵蓋了企業(yè)能源管理的四大方向：

能源供應(yīng)，從變電所到分支回路的能源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并提供運(yùn)維和巡檢功能。

能源管理，對(duì)各個(gè)回路進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和分析，對(duì)用電安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警；并同時(shí)對(duì)三級(jí)能源體系進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析。

設(shè)備管理，對(duì)主要生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程、照明、空調(diào)、電梯等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并分析設(shè)備能效。

能耗分析，所有的監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，進(jìn)行節(jié)能分析、能耗預(yù)測(cè)、能效分析等，為節(jié)能診斷服務(wù)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.1 三級(jí)計(jì)量各種能源報(bào)表 

       企業(yè)能源管控平臺(tái)將多功能儀表安裝在企業(yè)進(jìn)線端、關(guān)鍵工序、工藝、重點(diǎn)用能設(shè)備上，助力企業(yè)形成能源的多級(jí)計(jì)量體系，配合多種報(bào)表，能實(shí)時(shí)展示企業(yè)的能源消耗情況，助力企業(yè)強(qiáng)化能源管理，提高能源管理效率。

 3.2 輔助設(shè)備能效分析

       企業(yè)能源管控平臺(tái)采集壓縮空氣末端壓力，采集空壓機(jī)出氣量，循環(huán)水末端壓力等信息，判斷鋼鐵企業(yè)輔助生產(chǎn)設(shè)備功率是否合理，為企業(yè)節(jié)能分析報(bào)告。

3.3 生產(chǎn)設(shè)備能效評(píng)估

計(jì)算生產(chǎn)單位產(chǎn)品所需要的電單耗，水單耗，結(jié)合生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，分析哪種生產(chǎn)參數(shù)下，生產(chǎn)設(shè)備能效較高，為節(jié)能提供依據(jù)。

3.4 第三方對(duì)接接口

        企業(yè)能源管控平臺(tái)具有開放性，可擴(kuò)展，提供標(biāo)準(zhǔn)的第三方運(yùn)用接口。隨著企業(yè)的發(fā)展，能源管理系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)的功能將不斷增強(qiáng)，功能模塊也將不斷增加，所以，系統(tǒng)具有較好的開放性，為今后系統(tǒng)的擴(kuò)展留下接口。

3.5 節(jié)能診斷

        企業(yè)能源管控平臺(tái)歸一化各種影響能耗因數(shù)，計(jì)算節(jié)能實(shí)施前，實(shí)施后的能耗差值，評(píng)估節(jié)能措施實(shí)際節(jié)能效果，為企業(yè)節(jié)能診斷提供依據(jù)。

圖8

3.6 秒級(jí)數(shù)據(jù)診斷

對(duì)于加裝的節(jié)能裝置，系統(tǒng)提供秒級(jí)數(shù)據(jù)，為診斷節(jié)能設(shè)備效果提供支持。

 3.7 工業(yè)組態(tài)

        系統(tǒng)集成了工業(yè)組態(tài)編輯平臺(tái)，企業(yè)可根據(jù)自身行業(yè)特性和主要工藝設(shè)備，繪制自身的工藝流程圖，達(dá)到設(shè)備能效數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警的目的，例如空壓器系統(tǒng)、工藝?yán)鋮s水循環(huán)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等。

3.8 3D大屏展示

        3D可視化技術(shù)的應(yīng)用，幫助企業(yè)建設(shè)可定制化的駕駛艙，直觀展示企業(yè)的能源數(shù)據(jù)。

 3.9報(bào)警管理

        針對(duì)于限電和能耗雙控，實(shí)現(xiàn)能耗超標(biāo)報(bào)警、限電報(bào)警、碳排放超標(biāo)報(bào)警等，幫助企業(yè)提前預(yù)警，避免發(fā)生用能異常導(dǎo)致用能成本過(guò)高。支持分級(jí)分類報(bào)警，可對(duì)報(bào)警進(jìn)行派發(fā)與閉環(huán)處理。

2、產(chǎn)品選型方案

4 結(jié)語(yǔ)

        企業(yè)能源管控平臺(tái)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)行集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測(cè)企業(yè)電、水、燃?xì)?、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，幫助企業(yè)加強(qiáng)能源管理、提高設(shè)備運(yùn)行效率和能源利用效率、保證設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、挖掘節(jié)能潛力，成本低，回收期短，經(jīng)濟(jì)效益明顯，不僅可以提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)是保護(hù)環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和源泉，積極響應(yīng)國(guó)家對(duì)于節(jié)能降耗的政策，為鋼鐵行業(yè)能源管理提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙世運(yùn), 付學(xué)強(qiáng), 唐文浩,等. 一種工業(yè)智能優(yōu)化節(jié)能系統(tǒng):, CN109426205A[P]. 2019.

[2]GB/T 40063-2021《工業(yè)企業(yè)能源管控中心建設(shè)指南》.

[3]畢克剛, 吳嵐, 蔡玲,等. 基于工業(yè)節(jié)能診斷提升企業(yè)能效水平的運(yùn)用[J]. 節(jié)能, 2021, 40(9):3.

[4]李寧, 田偉健, 何天,等. 基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析的工業(yè)鍋爐節(jié)能診斷模型[J]. 工業(yè)爐, 2020, 42(1):8.

[5]張偉, 金文成, 龔春明,等. 一種工業(yè)冷端循環(huán)水優(yōu)化節(jié)能控制系統(tǒng):, CN204203757U[P]. 2015.

[6]劉寧宇,張玉軍能源管理中心平臺(tái)在現(xiàn)代制藥企業(yè)能源 管理中的應(yīng)用;

[7]張建堂. 工業(yè)節(jié)能診斷現(xiàn)狀——以甘肅某耗能企業(yè)為例[J]. 廣西節(jié)能, 2021(3):3.