在城市集中供熱工程中建立能源管理系統(tǒng)

姚 杰

(太原市熱力公司，山西太原 030001)

0 引言

隨著社會能源需求的不斷攀升和自然資源的日益枯竭，對能源供應(yīng)商、企業(yè)以及消費(fèi)者都提出了新的挑戰(zhàn)，盡可能以高效和可持續(xù)的方式使用能源成為了當(dāng)務(wù)之急。中國作為全球第二大集中供熱市場，供熱需求增速每年超過14%，由于大部分項目都沒有有效的監(jiān)控和管理手段，導(dǎo)致供熱行業(yè)普遍存在高污染、高能耗、高二氧化碳排放的現(xiàn)象，節(jié)能潛力巨大。在城市集中供熱工程中引入能源管理系統(tǒng)，可以幫助供熱企業(yè)挖掘現(xiàn)有供熱系統(tǒng)設(shè)施潛力，提高其利用效率;對供熱能耗全程監(jiān)控，制定相應(yīng)的節(jié)能策略，有利于熱能的高效生成、輸送和分配，推進(jìn)節(jié)能減排的持續(xù)發(fā)展。

1 能源管理系統(tǒng)簡介

1.1 概念

能源管理系統(tǒng)是指以幫助工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)在擴(kuò)大生產(chǎn)的同時，合理計劃和利用能源，降低單位產(chǎn)品能源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益為目的的信息化管控系統(tǒng)。

1.2 熱網(wǎng)能源管理系統(tǒng)及其功能

熱網(wǎng)能源管理中心以能源管理系統(tǒng)為核心，結(jié)合能耗實(shí)時監(jiān)測子系統(tǒng)、熱網(wǎng)資產(chǎn)管理子系統(tǒng)、能源分析子系統(tǒng)、供熱管網(wǎng)能源平衡模擬子系統(tǒng)、財務(wù)管理及收費(fèi)經(jīng)營子系統(tǒng)等其他子系統(tǒng)的平臺，將供熱熱量消耗、水耗等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，在保證用戶供熱效果的前提下，有計劃地合理利用熱源，提供平衡管網(wǎng)熱負(fù)荷決策依據(jù)，最大限度地降低單位能耗，以實(shí)現(xiàn)安全、高效、合理地應(yīng)用能源的目的。同時對用戶的資產(chǎn)進(jìn)行有效管理，并結(jié)合用戶的收費(fèi)系統(tǒng)及財務(wù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行更加全面的分析。

主要發(fā)揮以下方面的功能:

1)能源消耗統(tǒng)計與展示:統(tǒng)計展示與分析各種能源消耗的數(shù)量及質(zhì)量。2)系統(tǒng)能耗關(guān)鍵指標(biāo)評價:供熱系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評價指標(biāo)的評定功能。3)用能設(shè)備維護(hù)與管理計劃:輔助制定用能設(shè)備臺賬及維護(hù)管理計劃。4)供熱管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化輔助決策。

2 熱網(wǎng)能源管理系統(tǒng)組成

2.1 能源管理系統(tǒng)軟件部分

2.1.1 能耗實(shí)時監(jiān)測子系統(tǒng)

在熱力站內(nèi)安裝測量溫度、壓力、流量、熱量的遠(yuǎn)傳儀表，通過就地監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)傳至中控室，由此對熱網(wǎng)的實(shí)時運(yùn)行狀況的各項參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。同時，對熱網(wǎng)的實(shí)時能耗狀況進(jìn)行監(jiān)測。包括供給負(fù)荷側(cè)的熱量，熱網(wǎng)及熱力站內(nèi)的水耗，以及供熱設(shè)備的電耗等。在此基礎(chǔ)上，對熱網(wǎng)的關(guān)鍵績效指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測。用以評價熱網(wǎng)的各種經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)，輔助能源調(diào)度管理及為相關(guān)決策提供支持。該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、圖形顯示、趨勢分析及超限報警等功能。

2.1.2 熱網(wǎng)資產(chǎn)管理子系統(tǒng):

1)數(shù)據(jù)管理。系統(tǒng)的地圖數(shù)據(jù)涵蓋地理背景地圖、熱網(wǎng)以及設(shè)備的數(shù)碼圖片、技術(shù)說明書以及熱源、熱力站、井室內(nèi)部的設(shè)備信息都作為附件添加并顯示在系統(tǒng)中。2)熱網(wǎng)設(shè)備的規(guī)劃與設(shè)計。系統(tǒng)根據(jù)用途將設(shè)備和管道分類并進(jìn)行距離和角度的標(biāo)注，圖形保存到系統(tǒng)中便于檢查信息的準(zhǔn)確性。3)維護(hù)管理。系統(tǒng)記錄了管道、設(shè)備、井室等的維護(hù)歷史。根據(jù)系統(tǒng)中的故障記錄，可以方便提出年度的檢修計劃和故障統(tǒng)計。4)熱用戶管理。系統(tǒng)可以顯示熱用戶的溫度記錄、繳費(fèi)情況等相關(guān)信息。5)負(fù)荷統(tǒng)計?；诠芫W(wǎng)、熱力站以及設(shè)備的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以檢查和統(tǒng)計結(jié)果。根據(jù)已知的條件，很快查詢到所需數(shù)據(jù)。6)工控系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示。系統(tǒng)可以監(jiān)測到關(guān)于熱源、熱力站和熱力管道的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示在地理信息的界面上。

2.1.3 能源分析子系統(tǒng)

1)能源分析子系統(tǒng)用來分析能源消耗情況及提出解決方案。

首先，測量和分解能耗。通過集成來自能源實(shí)時監(jiān)測子系統(tǒng)的熱網(wǎng)運(yùn)行及能耗數(shù)據(jù)，針對熱網(wǎng)及具體到各個熱力站的熱耗、水耗、電耗及單體能耗等能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立能源狀況表單來反映能耗狀況，同時，識別可帶來快速節(jié)能效果的地方。

第二步，對標(biāo)和制定能耗目標(biāo)。制定主要能源的能源強(qiáng)度指數(shù)(EII，能耗與總產(chǎn)出之比，用來衡量節(jié)能增效水平)，利用采集來的能耗數(shù)據(jù)與EII進(jìn)行對標(biāo)，發(fā)現(xiàn)其中的能耗異常點(diǎn)，記錄并發(fā)出報警，以表格形式輸出。同時，要與最佳供熱單位進(jìn)行橫向?qū)?biāo)，找到節(jié)能潛力以及現(xiàn)實(shí)的節(jié)能目標(biāo)分別是什么。

第三步，系統(tǒng)根據(jù)對標(biāo)結(jié)果，制定相對應(yīng)的改進(jìn)策略及實(shí)施路線圖，計算每種解決方案的投資回報率，決定執(zhí)行解決方案的優(yōu)先順序。然后將這些提供給管理人員。同時，對節(jié)能增效項目的效果進(jìn)行追蹤，通過能源管理咨詢發(fā)現(xiàn)新的節(jié)能潛力。

2)能源分析子系統(tǒng)還可以通過集成來自收費(fèi)子系統(tǒng)及模擬子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。對能源成本及費(fèi)率進(jìn)行分析管理。

2.1.4 供熱管網(wǎng)能源平衡模擬子系統(tǒng)

系統(tǒng)根據(jù)熱源供熱信息以及關(guān)鍵熱力站點(diǎn)的實(shí)時供熱參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，并通過理論計算分析，制定出各類不同條件下供熱的最佳理論曲線，從而輔助制定調(diào)度方案，指導(dǎo)調(diào)度運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)調(diào)度工作的量化考核。

其具備的基本功能包括:

1)數(shù)據(jù)采集模型功能。2)數(shù)據(jù)管理功能。3)輔助調(diào)度決策功能。4)負(fù)荷預(yù)測功能。5)后臺管理功能。

2.1.5 財務(wù)管理及收費(fèi)經(jīng)營子系統(tǒng)

該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)不同類型用戶、不同供熱方式、不同結(jié)算方式的綜合性、多功能的收費(fèi)要求。

1)財務(wù)管理:通過財務(wù)軟件數(shù)據(jù)接口，直接通過財務(wù)軟件生成記賬憑證，確保營業(yè)和財務(wù)數(shù)據(jù)的一致性。

2)臺賬管理:按照不同的用戶類別建立不同的臺賬信息，包括面積的住宅用戶，公建用戶;蒸汽用戶，計量用戶的各類信息以及合同，圖紙等相關(guān)資料的內(nèi)容。

3)費(fèi)用管理:包括采暖期結(jié)算，賬目調(diào)整(供暖日期調(diào)整，收費(fèi)面積，實(shí)際應(yīng)收等信息)，呆死賬設(shè)置，停供恢復(fù)，拆網(wǎng)，核減，各種交費(fèi)模式，退費(fèi)等。

4)票據(jù)管理:涵蓋票據(jù)從購買、逐級發(fā)放、返回的整個管理過程，以及各類發(fā)票的打印、補(bǔ)打、作廢、預(yù)開。

5)生產(chǎn)任務(wù)管理:單戶、批量用戶的停供、供暖等指令的下達(dá)信息的管理。用戶測溫等生產(chǎn)相關(guān)信息服務(wù)。

6)用戶稽查管理:根據(jù)用戶的地址信息，面積信息，結(jié)合衛(wèi)星影像圖片，通過數(shù)據(jù)分析，示意圖等多種方式進(jìn)行用戶檔案分析，對可能漏戶等情況提供稽查依據(jù)。

7)查詢統(tǒng)計:包括四大方面的查詢統(tǒng)計:單戶信息的查詢，固定報表圖表，動態(tài)添加各種綜合統(tǒng)計，數(shù)據(jù)庫的自由組合查詢。滿足熱力公司各個層面查詢統(tǒng)計的要求。

2.2 能源管理中心硬件部分

2.2.1 室外溫度濕度傳感器

室外溫度傳感器安裝在換熱站的室外，以獲得城市的氣象信息信號，通過標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號在供熱控制中心實(shí)時顯示，為控制供熱提供可靠的信息。

2.2.2 大屏幕投影顯示系統(tǒng)

大屏幕拼接顯示墻為3×4的46寸液晶屏，整個系統(tǒng)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和其他獨(dú)立計算機(jī)工作站相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)這些計算機(jī)圖形和視頻圖像信息的綜合顯示，滿足監(jiān)控、指揮、調(diào)度等各種顯示的需要，提供一個直觀、交互式的靈活顯示系統(tǒng)，以適應(yīng)不斷發(fā)展的工作需要。

能源管理中心結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 能源管理中心結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

3 結(jié)語

在城市集中供熱工程中引入能源管理系統(tǒng)，能確保供熱系統(tǒng)的水力、熱力平衡，縮短供熱調(diào)節(jié)的滯后性;能夠提升設(shè)備運(yùn)行的效率，最大產(chǎn)出，優(yōu)化運(yùn)營成本，做到經(jīng)營業(yè)績的實(shí)時可見性;降低系統(tǒng)的平均能耗，減少二氧化碳的排放。供熱企業(yè)通過能源管理系統(tǒng)的建立，完善了自身的生產(chǎn)、管理和服務(wù)體系，在一定程度上緩解了能源問題，使能源安全、可靠、有效、多產(chǎn)并且綠色，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)的節(jié)能降耗。

［1］ISO 50001，能源管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］蘇宏權(quán)，邵 偉.供熱系統(tǒng)的計算機(jī)監(jiān)控［A］.中國建筑學(xué)會熱能動力分會十四屆學(xué)術(shù)年會論文［C］.2003.