基于信息化平臺的企業(yè)能源管理系統(tǒng)研究

李燦

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基于信息化平臺的企業(yè)能源管理系統(tǒng)研究

李燦

云南機(jī)場集團(tuán)有限責(zé)任公司，云南 昆明 650211

根據(jù)國家提倡的企業(yè)節(jié)能減排要求及企業(yè)對能源優(yōu)化和節(jié)能增效的迫切需求，研究了企業(yè)如何基于信息化平臺構(gòu)建能源管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)有效的能源管理，以降低企業(yè)的能源消耗，提升企業(yè)的能源綜合利用效率。

節(jié)能減排信息化；能源管理；能耗分析；綜合監(jiān)控

引言

企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營離不開能源供應(yīng)。常見的企業(yè)能源有水、電、氣、熱媒、冷媒等各類能源介質(zhì)，同時，能源消耗占據(jù)了企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營成本的較大比例。因此，如何幫助企業(yè)提升能源使用效率，優(yōu)化能源應(yīng)用，達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)，是目前企業(yè)廣泛思考和改進(jìn)的重點(diǎn)課題。

基于信息化平臺建設(shè)的能源管理系統(tǒng)，旨在實(shí)時采集和動態(tài)監(jiān)控企業(yè)的真實(shí)能耗情況，對企業(yè)能源在“產(chǎn)、供、用、耗、計劃”等重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行客觀的監(jiān)測和分析，盡可能地發(fā)現(xiàn)企業(yè)用能過程中不合理和不優(yōu)化的方面，深度挖掘設(shè)備、生產(chǎn)和管理等方面的節(jié)能潛力，明確企業(yè)的節(jié)能方向，為改進(jìn)能源管理、優(yōu)化能源使用，為企業(yè)節(jié)能降耗增效提供科學(xué)依據(jù)。

1 能源數(shù)據(jù)采集與綜合監(jiān)控

能源管理綜合監(jiān)控，目的在于實(shí)現(xiàn)對企業(yè)整個能源生產(chǎn)過程的全面監(jiān)測。只有真實(shí)地了解企業(yè)的用能狀況和能耗分布狀況，才能在此基礎(chǔ)上尋找潛在的節(jié)能空間和優(yōu)化機(jī)會。

能源管理的綜合監(jiān)控，從能源信息監(jiān)控的對象來看，主要包含主要生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)、采暖/冷卻（空調(diào)）、照明、運(yùn)輸、倉儲六大部分。六大部分的用能單元所使用各種能源和能源介質(zhì)的消耗，占據(jù)了企業(yè)絕大部分用能，并通過對企業(yè)綜合能耗、單位產(chǎn)值綜合能耗、產(chǎn)品單位產(chǎn)量綜合能耗進(jìn)行統(tǒng)計和計算，實(shí)現(xiàn)對企業(yè)的能耗狀態(tài)綜合監(jiān)控和全面感知[1]。

從能源管理綜合監(jiān)控的信息化平臺應(yīng)用角度來看，主要包含能耗數(shù)據(jù)的信息采集、加工運(yùn)算及轉(zhuǎn)換、實(shí)時展示、存儲及分析四個層面，分別對應(yīng)著能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)運(yùn)算及處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)及信息展示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲及分析系統(tǒng)四個子系統(tǒng)部分。各個子系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)功能可以規(guī)劃為：

（1）能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

廣泛的能源數(shù)據(jù)采集是系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)?？紤]到企業(yè)能源數(shù)據(jù)分布于生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)和區(qū)域，能源數(shù)據(jù)可能來自于生產(chǎn)系統(tǒng)的PLC、智能控制器、智能計量儀表以及一部分手工輸入或需要進(jìn)行智能改造的傳統(tǒng)儀表。要實(shí)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的全面采集，要求數(shù)據(jù)采集軟件具備強(qiáng)大的通信能力和接口能力，能夠滿足各個廠家PLC、控制器的數(shù)據(jù)采集，同時需要支持各類標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)全面廣泛的數(shù)據(jù)采集[2]。

（2）能源數(shù)據(jù)處理運(yùn)算

經(jīng)過廣泛采集的能源數(shù)據(jù)，在進(jìn)行處理、運(yùn)算及轉(zhuǎn)換后，形成有效的能源信息，輔助相關(guān)管理人員進(jìn)行判斷和決策，因此，在能源數(shù)據(jù)處理運(yùn)算部分，要求數(shù)據(jù)處理軟件具備以設(shè)備、工藝為核心的能源模型應(yīng)用，將能源數(shù)據(jù)與設(shè)備、工藝段、產(chǎn)品等關(guān)聯(lián)起來，進(jìn)行綜合運(yùn)算，為多視角的用能分析和能源利用率分析提供基礎(chǔ)。

比如，對風(fēng)機(jī)的監(jiān)控，其主體監(jiān)控設(shè)備是風(fēng)機(jī)，則可以在系統(tǒng)中建立一個風(fēng)機(jī)模板對象與之對應(yīng)，這個風(fēng)機(jī)模板對象封裝了風(fēng)機(jī)的所有相關(guān)屬性：數(shù)據(jù)輸入輸出、報警、事件、邏輯運(yùn)算、能源屬性、安全模式等。由于能源管理系統(tǒng)還對能源數(shù)據(jù)及設(shè)備在管理方面有更多要求，如總能耗、各種狀態(tài)下的獨(dú)立能耗、計量儀表、能源費(fèi)率、設(shè)備檢修、設(shè)備能耗效率等[3]。

同時，根據(jù)企業(yè)能源數(shù)據(jù)和主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)的規(guī)模，能源數(shù)據(jù)處理應(yīng)該支持分布式應(yīng)用，滿足各類規(guī)模不同的企業(yè)級不同數(shù)據(jù)量級別的數(shù)據(jù)處理運(yùn)算。

（3）能源數(shù)據(jù)及信息的實(shí)時展示

經(jīng)過采集、運(yùn)算處理后的能源數(shù)據(jù)及能源信息，能夠以直觀、友好的方式展示給生產(chǎn)管理人員或能源管理人員，實(shí)現(xiàn)全面的能源信息實(shí)時監(jiān)控，能夠從全廠、車間、生產(chǎn)線、設(shè)備等不同層面進(jìn)行能源監(jiān)控和監(jiān)測，這要求能源信息展示軟件具備強(qiáng)大的生產(chǎn)組態(tài)能力，不同的企業(yè)或生產(chǎn)過程能夠很好地在該軟件基礎(chǔ)上建立生產(chǎn)過程仿真監(jiān)控系統(tǒng)，同時融入能源信息，實(shí)現(xiàn)能源信息的綜合監(jiān)測和實(shí)時展示[4]。

（4）能源數(shù)據(jù)及信息的存儲和分析

能源數(shù)據(jù)及信息的存儲至關(guān)重要，是后續(xù)進(jìn)行能源分析、優(yōu)化和調(diào)整的關(guān)鍵支撐。因此，能源數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)軟件需要具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲能力和標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)開放接口。考慮到能源計量數(shù)據(jù)的實(shí)時性和持續(xù)性，為了精確計量和累計運(yùn)算，需要實(shí)時、不間斷地對能源數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，這要求能源數(shù)據(jù)及信息存儲軟件為實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的實(shí)時性、高速率、高穩(wěn)定性、時序性等特點(diǎn)，為后續(xù)精準(zhǔn)的能源計量和多維度能源數(shù)據(jù)分析提供支撐。

2 企業(yè)能耗統(tǒng)計分析

要節(jié)能，首先要知道哪里耗能，要精確能源消耗和成本計算。不僅要考慮與費(fèi)率變化掛鉤，還與主要的能耗設(shè)備和生產(chǎn)運(yùn)營過程中各種狀態(tài)密切相關(guān)。信息化平臺應(yīng)支持各種自定義事件和狀態(tài)。這些事件和狀態(tài)也是能源對象的屬性，系統(tǒng)能夠計算出每種事件/狀態(tài)下的能源消耗狀況和成本狀況，讓用戶能夠直觀地看到關(guān)鍵區(qū)域、關(guān)鍵能耗設(shè)備的能源消耗在哪些環(huán)節(jié)和過程，實(shí)現(xiàn)清晰、直觀的用能耗能監(jiān)測分析。

用戶可以對符合自身管理需要的事件或狀態(tài)進(jìn)行靈活設(shè)置。以主要能耗設(shè)備為例，主要能源設(shè)備類狀態(tài)包括設(shè)備空轉(zhuǎn)/待機(jī)，設(shè)備正常運(yùn)行，設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)，設(shè)備開停機(jī)，設(shè)備故障等；生產(chǎn)事件類包括設(shè)定值超限，運(yùn)營管理命令，人工觸發(fā)，班次班組輪換等[5]。

通過上述方式，不但能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中主要的能耗區(qū)域和設(shè)備的能耗計量數(shù)據(jù)，還能準(zhǔn)確地了解到在不同狀態(tài)下的能耗狀況。在此基礎(chǔ)上，通過對設(shè)備運(yùn)行過程中的運(yùn)行效率和能耗狀況進(jìn)行績效分析，找到設(shè)備最佳性能和最佳能耗的平衡點(diǎn)，讓這些主要的能耗區(qū)域和設(shè)施設(shè)備處于最佳的能效運(yùn)行狀態(tài)。

3 企業(yè)能源管理及優(yōu)化

3.1 能源平衡

企業(yè)能源平衡就是通過對能源數(shù)據(jù)的聚集和分析，計量和統(tǒng)計是進(jìn)行企業(yè)能源平衡的基礎(chǔ)，旨在準(zhǔn)確掌握企業(yè)能耗狀態(tài)和用能水平。能源平衡表應(yīng)反映出企業(yè)能源購入、能源加工轉(zhuǎn)換與消耗、單位產(chǎn)品能耗、主要耗能設(shè)備和工藝能耗，并由此能分析能源利用效率、能源管理節(jié)能措施和節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益、預(yù)測能源消費(fèi)量等，為企業(yè)尋找節(jié)能機(jī)會提供信息支撐。

以某種常見的能源介質(zhì)為例，通用的能源平衡管理包括：（1）首先確定能耗測量點(diǎn)，采集必要的和相關(guān)的能源數(shù)據(jù)；（2）選擇能耗測量時間。選取有代表性的正常負(fù)荷、高峰負(fù)荷、平均負(fù)荷以及正常工作日能耗、正常月能耗，便于進(jìn)行有代表性的更接近實(shí)際的分析；（3）按預(yù)定的能耗測量方法進(jìn)行測試，記錄、整理、統(tǒng)計測量的能耗數(shù)據(jù)；（4）按能源傳輸路徑和工藝流程，根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，一步一步地進(jìn)行能源利用率計算；（5）繪制能源平衡圖表，列出能源所有收支項目；（6）進(jìn)行能源分析，分清有效消耗和無效損耗，找出能耗不合理現(xiàn)象和浪費(fèi)問題[6]。

3.2 能源對標(biāo)

能源管理或統(tǒng)計分析中的許多問題往往是通過對標(biāo)才發(fā)現(xiàn)的，能源對標(biāo)的目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備、工藝段、車間、工廠的能源消耗內(nèi)部與外部同比、環(huán)比等分析，以實(shí)時了解當(dāng)前的能耗狀況和水平，不斷修正、優(yōu)化和改進(jìn)能源利用率。在能源統(tǒng)計分析中常作如下對標(biāo)。

（1）實(shí)際水平與計劃水平比，即實(shí)際能耗與計劃能耗的對標(biāo)。

（2）能耗的動態(tài)對標(biāo)。常用的有與去年同期對標(biāo)，與分析期的前期對標(biāo)，與歷史最好水平對標(biāo)以及同類指標(biāo)按時間順序排列對標(biāo)等方法。

（3）企業(yè)內(nèi)部對標(biāo)，即相同車間相同班次，相同機(jī)臺的指標(biāo)對標(biāo)。通過這種比較，可以看出企業(yè)內(nèi)部電能消耗的差別，便于發(fā)現(xiàn)先進(jìn)、幫助后進(jìn)、推動增產(chǎn)節(jié)電。

（4）國內(nèi)外同行業(yè)對標(biāo)。為趕超國內(nèi)外行進(jìn)水平，應(yīng)收集整理出同行業(yè)國內(nèi)外先進(jìn)水平的資料，然后經(jīng)常對標(biāo)宣傳，激發(fā)企業(yè)努力趕超和持續(xù)改進(jìn)的積極性[7]。

3.3 能源優(yōu)化

企業(yè)應(yīng)用基于信息化平臺的能源管理系統(tǒng)，能夠便捷地實(shí)現(xiàn)對能源數(shù)據(jù)和信息的綜合監(jiān)控、存儲和分析。結(jié)合能源平衡和能源對標(biāo)等統(tǒng)計分析方法，準(zhǔn)確掌握企業(yè)的用能耗能狀況，尋找能耗改進(jìn)機(jī)會，提升企業(yè)能源應(yīng)用效率，實(shí)現(xiàn)能源管理的優(yōu)化和持續(xù)的改進(jìn)完善。

4 結(jié)束語

在企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營管理中，節(jié)能降耗已經(jīng)成為企業(yè)必不可少的工作。傳統(tǒng)的節(jié)能降耗管理，主要通過對關(guān)鍵能耗設(shè)備的技術(shù)改造、變頻改造等硬件層面的物理節(jié)能。這種節(jié)能方式能夠一次性帶來顯著的節(jié)能效果。本文著重強(qiáng)調(diào)通過信息化的軟件平臺，實(shí)現(xiàn)對企業(yè)整體的能源管理，從系統(tǒng)、流程、方法層面進(jìn)行軟體的節(jié)能降耗，幫助企業(yè)進(jìn)行持續(xù)和完善的節(jié)能指導(dǎo)，這也是目前企業(yè)在能源管理中非常重要的部分。

[1]趙旭東.能源管理體系[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014：7.

[2]王淑敏.工廠成本費(fèi)用控制精細(xì)化管理手冊[M].北京：人民郵電出版社，2014：34.

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[4]劉振亞.全球能源互聯(lián)網(wǎng)[M].北京：中國電力出版社，2015：31.

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[6]趙志軍.節(jié)能在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)指南[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014：26.

[7]馬有江.現(xiàn)代節(jié)能減排技術(shù)與應(yīng)用[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2013：102.

Research on Enterprise Energy Management System Based on Informatization Platform of Energy Conservation and Emission Reduction

Li Can

Yunnan Airport Group Co., Ltd., Yunnan Kunming 650211

According to the requirements of enterprises and enterprise energy-saving emission reduction countries to promote the urgent demand for energy efficiency and energy optimization, studies how enterprises based on the information platform construction and energy management system to achieve effective energy management, to reduce the energy consumption of enterprises, enhance the overall efficiency of the energy utilization.

energy saving and emission reduction informatization; energy resource Management; energy consumption analysis; comprehensive monitoring

TK01+8

A

李燦，男，研究生學(xué)歷，職稱為中級職稱，研究方向?yàn)闄C(jī)場相關(guān)動力能源、節(jié)能減排、弱電及信息系統(tǒng)管理開發(fā)相關(guān)工作。