能源管控中心項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)行效果

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摘要：通過(guò)實(shí)施能源管控中心項(xiàng)目，首鋼長(zhǎng)鋼公司全面監(jiān)測(cè)能源系統(tǒng)發(fā)生、使用和回收等環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)集成和優(yōu)化能源媒介的管理與控制，以確保能源媒介的高效，安全和經(jīng)濟(jì)使用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

關(guān)鍵詞：能源管控；集成監(jiān)控；高效利用

1以行業(yè)引領(lǐng)為目標(biāo)的鋼企智慧能源管理體系的構(gòu)建與實(shí)施背景

首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司（簡(jiǎn)稱首鋼長(zhǎng)鋼公司）始建于1946年，是中國(guó)共產(chǎn)黨創(chuàng)建的第一個(gè)鋼鐵企業(yè)，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已成為年產(chǎn)鋼400萬(wàn)噸左右的典型鋼鐵長(zhǎng)流程企業(yè)，主體生產(chǎn)工序包括焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼、熔劑、動(dòng)力以及相關(guān)輔產(chǎn)設(shè)施。1.1適應(yīng)鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗新變化的需要。目前，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)的能耗占鋼材成本的20％至40％，其設(shè)備、工藝流程、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和能源管理水平的不同對(duì)能源消耗的影響也不同。建立一個(gè)集成、集中、統(tǒng)一的企業(yè)能源管理系統(tǒng)和控制中心，是數(shù)字化能源管理的技術(shù)支持措施，也是鋼鐵企業(yè)提高能源利用效率的一大重要舉措。隨著《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》的出臺(tái)，顯然傳統(tǒng)的能源管理模式已無(wú)法滿足鋼鐵生產(chǎn)大規(guī)模、高速、激烈的競(jìng)爭(zhēng)需求，也無(wú)法滿足中長(zhǎng)期國(guó)家發(fā)展規(guī)劃的要求。能源管控中心項(xiàng)目是國(guó)家強(qiáng)力推進(jìn)的節(jié)能減排重點(diǎn)項(xiàng)目，并被列入國(guó)家發(fā)改委《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄（2017年）》，采用信息技術(shù)對(duì)企業(yè)能源系統(tǒng)實(shí)時(shí)全廠監(jiān)控，可降低企業(yè)年能源消費(fèi)總量的1-3%。1.2適應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排形勢(shì)要求的需要。為貫徹落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排政策，順應(yīng)鋼鐵業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)能源系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理，首鋼長(zhǎng)鋼公司迫切需要一個(gè)整合，優(yōu)化和調(diào)節(jié)能源子系統(tǒng)的綜合部門(mén)，以確保對(duì)生產(chǎn)，使用和回收的全面監(jiān)控。并對(duì)能源媒介進(jìn)行實(shí)時(shí)的集成優(yōu)化和管理，以確保這些媒介的效率，安全性和經(jīng)濟(jì)性。鑒于上述需求，建設(shè)能源管控中心系統(tǒng)項(xiàng)目，并按“統(tǒng)一規(guī)劃，分期實(shí)施”的步驟完成項(xiàng)目建設(shè)，建立能源管理中心系統(tǒng)，構(gòu)建系統(tǒng)架構(gòu)，搭建系統(tǒng)平臺(tái)，立足既有產(chǎn)能設(shè)施對(duì)具備條件的能源系統(tǒng)（動(dòng)力系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)）子站數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)采集上傳功能。立足既有產(chǎn)能設(shè)施開(kāi)展能源管控中心系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)，并采用分步、分系統(tǒng)、少量、多批次的投資方式積極推進(jìn)能源管控中心系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)。

2首鋼長(zhǎng)鋼公司能源管控中心項(xiàng)目的構(gòu)建與主要內(nèi)容

2.1主要內(nèi)容。首鋼長(zhǎng)鋼公司能源管控中心系統(tǒng)項(xiàng)目主要是將公司內(nèi)分布的配電系統(tǒng)、發(fā)電廠、燃?xì)鈮毫φ尽⑴潆娫O(shè)施和能源消耗的信息通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和分散控制，能源系統(tǒng)的集中管理和優(yōu)化配置。能源管理中心具有對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面優(yōu)化、宏觀預(yù)測(cè)和咨詢的功能。它不僅是規(guī)范和控制公司能源生產(chǎn)和使用的業(yè)務(wù)單位，也是公司能源管理的職能部門(mén)，其在整合公司能源管理方面發(fā)揮著重要作用。項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容具體包括：①能源管理中心辦公樓：除了能源管理中心大廳、計(jì)算機(jī)/控制設(shè)備機(jī)房，還包括能源中心管理、技術(shù)、設(shè)備、運(yùn)行操作、設(shè)備點(diǎn)檢維護(hù)人員辦公室以及配電室等場(chǎng)所。②工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一套以太網(wǎng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)控制網(wǎng)由工業(yè)交換機(jī)和光纜連接。用于連接所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（PLC、通信計(jì)算機(jī)、RTU）、I/O服務(wù)器等。主控制站位于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，其他站點(diǎn)根據(jù)情況按連接星接入環(huán)網(wǎng)，基本上整個(gè)ems工業(yè)網(wǎng)按一種方式設(shè)計(jì)。環(huán)網(wǎng)主站采用光口直接連接，其余線路采用光電發(fā)射機(jī)連接。③能源計(jì)量設(shè)施完善及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：按照能滿足對(duì)生產(chǎn)工序獨(dú)立核算以及對(duì)重要用能設(shè)施重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的原則，對(duì)公司水、電、煤氣、蒸汽、氮?dú)狻嚎s空氣等能源介質(zhì)補(bǔ)充完善計(jì)量設(shè)施，同時(shí)對(duì)不具備數(shù)據(jù)采集上傳功能的表計(jì)進(jìn)行改造完善。④數(shù)據(jù)集成、現(xiàn)場(chǎng)DCS系統(tǒng)改造及信息系統(tǒng)：為實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)采集和集中管理，對(duì)能源生產(chǎn)及供用系統(tǒng)已有的PLC系統(tǒng)及DCS系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性改造；對(duì)傳統(tǒng)繼電器控制的工藝站點(diǎn)進(jìn)行改造，采用I/0方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。⑤工作站及大屏幕顯示系統(tǒng)：配套完善工作站軟、硬件設(shè)備，滿足能源管控中心能源基礎(chǔ)管理工作需求；在能源中心調(diào)度大廳，設(shè)置能源生產(chǎn)系統(tǒng)大屏幕系統(tǒng)，對(duì)動(dòng)力、電力、煤氣等系統(tǒng)及重要能源產(chǎn)供設(shè)施進(jìn)行重要內(nèi)容的全局監(jiān)視，顯示內(nèi)容包括重要的能源潮流參數(shù)、與能源生產(chǎn)相關(guān)的主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。⑥能源系統(tǒng)質(zhì)量控制及能量系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化工程：針對(duì)水質(zhì)、煤氣質(zhì)量調(diào)控手段缺失的狀況，增設(shè)相關(guān)處理設(shè)施滿足質(zhì)量調(diào)控需求，實(shí)現(xiàn)分質(zhì)供水、提高水循環(huán)利用率以及降低煤氣因管網(wǎng)腐蝕造成的漏損提高煤氣利用率。另外，通過(guò)實(shí)施變頻調(diào)速控制、余能余熱利用等工藝改造工程，進(jìn)一步對(duì)能量系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化，提高能源利用效率。2.2運(yùn)行情況。首鋼長(zhǎng)鋼公司能源管控中心系統(tǒng)項(xiàng)目2018年1月整體上線運(yùn)行。生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)水、電、煤氣、氮?dú)狻嚎s空氣等能源介質(zhì)系統(tǒng)的計(jì)量設(shè)施已完善并采用GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳，能源動(dòng)力系統(tǒng)總設(shè)置計(jì)量采集點(diǎn)位1146個(gè)（其中：電力計(jì)量采集點(diǎn)位976個(gè)，氮?dú)庥?jì)量采集點(diǎn)位21個(gè)，煤氣計(jì)量采集點(diǎn)位32個(gè)，用水計(jì)量采集點(diǎn)位107個(gè)，蒸汽計(jì)量采集點(diǎn)位10個(gè)），滿足了公司能源供用預(yù)測(cè)與能源平衡調(diào)度的功能需求；另外，建設(shè)完成工業(yè)級(jí)管理網(wǎng)絡(luò)并對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)20余處重點(diǎn)能源供用設(shè)施及控制系統(tǒng)完成相關(guān)改造，實(shí)現(xiàn)了綜合過(guò)程監(jiān)控功能。2.3實(shí)現(xiàn)的功能。建設(shè)能源管控中心系統(tǒng)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)的功能包括：①能源數(shù)據(jù)采集功能：遠(yuǎn)程采集和上傳功能，各類能源消耗的瞬時(shí)值、累計(jì)值等數(shù)據(jù)的采集和上傳。②綜合監(jiān)測(cè)功能：主要包括電、煤氣，氮?dú)狻⒄羝⑺饶茉聪到y(tǒng)以及重要能源產(chǎn)供設(shè)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在線管理和調(diào)整，滿足扁平化能源管理需求。③基礎(chǔ)能源管理功能：包括能源消耗計(jì)劃編制、能耗統(tǒng)計(jì)、報(bào)表生成、能耗趨勢(shì)、能耗核算等。④大屏幕系統(tǒng)顯示功能：通過(guò)大屏幕顯示系統(tǒng)對(duì)能源系統(tǒng)及重要產(chǎn)供能源設(shè)施的平衡狀況、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行圖形化、可視化呈現(xiàn)，可以直觀明了發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)及設(shè)施運(yùn)行中存在的問(wèn)題，有效提高處置效率和水平。另外，首鋼長(zhǎng)鋼公司能源管控中心系統(tǒng)與其他信息化系統(tǒng)預(yù)留信息交換的接口，下一步首鋼長(zhǎng)鋼公司還計(jì)劃將能源管理中心平臺(tái)與企業(yè)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完成對(duì)接，實(shí)現(xiàn)環(huán)境系統(tǒng)的全面監(jiān)測(cè)功能；與生產(chǎn)物流系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能源、原料、產(chǎn)品（包括半成品）等全流程監(jiān)控。

3實(shí)施效果

3.1經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)現(xiàn)能源集中監(jiān)控后，通過(guò)能源資源合理經(jīng)濟(jì)調(diào)配，二次能源利用率大幅提升，其中：高爐煤氣放散率同比降低4.10%，減少高爐煤氣放散15840萬(wàn)m3，按0.08元/m3計(jì)，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益1267萬(wàn)元。焦?fàn)t煤氣放散率同比降低4.28%，減少焦?fàn)t煤氣放散2033萬(wàn)m3，按0.4元/m3計(jì)，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益813萬(wàn)元。合計(jì)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益2080萬(wàn)元。3.2管理效益。首鋼長(zhǎng)鋼公司通過(guò)建設(shè)能源管控中心后，一方面能夠及時(shí)從能源管理平臺(tái)獲取生產(chǎn)過(guò)程的重要參數(shù)和相關(guān)能源數(shù)據(jù)，并結(jié)合生產(chǎn)工藝信息及時(shí)進(jìn)行分析診斷，提供能源系統(tǒng)實(shí)時(shí)平衡和調(diào)整決策系統(tǒng)信息，確保能源系統(tǒng)平衡的科學(xué)、及時(shí)、合理調(diào)整，確保生產(chǎn)系統(tǒng)和能源利用過(guò)程的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)。最終達(dá)到提高能源綜合利用效率的目的；另一方面，能源管理上線后，企業(yè)的能源管理現(xiàn)狀得到了有效提升，首先是明確了工序之間的能源消費(fèi)，有利于企業(yè)進(jìn)行工序間各動(dòng)力能源的能耗考核，有利于加強(qiáng)工序能耗的監(jiān)管，并通過(guò)對(duì)能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)管，預(yù)測(cè)和分析企業(yè)用能，極大促進(jìn)了企業(yè)節(jié)能降耗工作的深入開(kāi)展。3.3社會(huì)或生態(tài)效益。能源管控中心項(xiàng)目的建成，成為首鋼長(zhǎng)鋼公司一張亮麗的名片，也成為公司節(jié)能降耗的重要標(biāo)志。同時(shí)，減少煤氣放散，也對(duì)減少排放和改善環(huán)境有較大作用，社會(huì)效益明顯。下一步，首鋼長(zhǎng)鋼公司將以能源管控中心項(xiàng)目建設(shè)投運(yùn)為新的契機(jī)，充分發(fā)揮能管中心項(xiàng)目作用，并進(jìn)一步拓展其功能和定位，重點(diǎn)在實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、提高能源生產(chǎn)效率、能源綜合利用和能源系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化等方面狠下功夫，將能源管理公司自動(dòng)化水平提高到一個(gè)新的水平，實(shí)行綜合監(jiān)控、配置和電源管理，以整體實(shí)現(xiàn)能源管控功能，提升企業(yè)能源管理水平，將首鋼長(zhǎng)鋼公司建設(shè)成為低碳環(huán)保綠色生產(chǎn)企業(yè)。

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作者:秦建新 單位:首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司