首鋼長鋼公司能源管控中心項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)行效果實(shí)踐

秦建新

摘要：通過實(shí)施能源管控中心項(xiàng)目，首鋼長鋼公司全面監(jiān)測能源系統(tǒng)發(fā)生、使用和回收等環(huán)節(jié)，實(shí)時集成和優(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。

Abstract： Through the implementation of the Energy Management and Control Center project， Shougang Changzhi Steel & Iron Steel Co.， Ltd. comprehensively monitors the occurrence， use and recycling of energy systems， and integrates and optimizes the management and control of energy media in real time to ensure efficient， safe and economic use of energy media AND Achieve energy saving and consumption reduction.

關(guān)鍵詞：能源管控;集成監(jiān)控;高效利用

Key words： energy management;integrated monitoring;efficient use

中圖分類號：F426? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）33-0266-02

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

首鋼長治鋼鐵有限公司（簡稱首鋼長鋼公司）始建于1946年，是中國共產(chǎn)黨創(chuàng)建的第一個鋼鐵企業(yè)，經(jīng)過多年發(fā)展，已成為年產(chǎn)鋼400萬噸左右的典型鋼鐵長流程企業(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能源消耗的影響也不同。建立一個集成、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《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》的出臺，顯然傳統(tǒng)的能源管理模式已無法滿足鋼鐵生產(chǎn)大規(guī)模、高速、激烈的競爭需求，也無法滿足中長期國家發(fā)展規(guī)劃的要求。

能源管控中心項(xiàng)目是國家強(qiáng)力推進(jìn)的節(jié)能減排重點(diǎn)項(xiàng)目，并被列入國家發(fā)改委《國家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄（2017年）》，采用信息技術(shù)對企業(yè)能源系統(tǒng)實(shí)時全廠監(jiān)控，可降低企業(yè)年能源消費(fèi)總量的1-3%。

1.2 適應(yīng)國家節(jié)能減排形勢要求的需要

為貫徹落實(shí)國家節(jié)能減排政策，順應(yīng)鋼鐵業(yè)市場競爭和發(fā)展趨勢，同時實(shí)現(xiàn)對能源系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理，首鋼長鋼公司迫切需要一個整合，優(yōu)化和調(diào)節(jié)能源子系統(tǒng)的綜合部門，以確保對生產(chǎn)，使用和回收的全面監(jiān)控。并對能源媒介進(jìn)行實(shí)時的集成優(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，立足既有產(chǎn)能設(shè)施對具備條件的能源系統(tǒng)（動力系統(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?、配電設(shè)施和能源消耗的信息通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(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生產(chǎn)過程進(jìn)行全面優(yōu)化、宏觀預(yù)測和咨詢的功能。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，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所。

②工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：現(xiàn)場設(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)場設(shè)備（PLC、通信計算機(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ems工業(yè)網(wǎng)按一種方式設(shè)計。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能源計量設(shè)施完善及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：按照能滿足對生產(chǎn)工序獨(dú)立核算以及對重要用能設(shè)施重點(diǎn)監(jiān)測的原則，對公司水、電、煤氣、蒸汽、氮?dú)?、壓縮空氣等能源介質(zhì)補(bǔ)充完善計量設(shè)施，同時對不具備數(shù)據(jù)采集上傳功能的表計進(jìn)行改造完善。

④數(shù)據(jù)集成、現(xiàn)場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)，對動力、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，能源動力系統(tǒng)總設(shè)置計量采集點(diǎn)位1146個（其中：電力計量采集點(diǎn)位976個，氮?dú)庥嬃坎杉c(diǎn)位21個，煤氣計量采集點(diǎn)位32個，用水計量采集點(diǎn)位107個，蒸汽計量采集點(diǎn)位10個），滿足了公司能源供用預(yù)測與能源平衡調(diào)度的功能需求;另外，建設(shè)完成工業(yè)級管理網(wǎng)絡(luò)并對生產(chǎn)現(xiàn)場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值、累計值等數(shù)據(jù)的采集和上傳。②綜合監(jiān)測功能：主要包括電、煤氣，氮?dú)?、蒸汽、水等能源系統(tǒng)以及重要能源產(chǎn)供設(shè)施實(shí)時監(jiān)測，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：包括能源消耗計劃編制、能耗統(tǒng)計、報表生成、能耗趨勢、能耗核算等。④大屏幕系統(tǒng)顯示功能：通過大屏幕顯示系統(tǒng)對能源系統(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)行中存在的問題，有效提高處置效率和水平。另外，首鋼長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，下一步首鋼長鋼公司還計劃將能源管理中心平臺與企業(yè)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)完成對接，實(shí)現(xiàn)環(huán)境系統(tǒng)的全面監(jiān)測功能;與生產(chǎn)物流系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)對接，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m3，按0.08元/m3計，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益1267萬元。

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m3，按0.4元/m3計，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益813萬元。合計創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益2080萬元。

3.2 管理效益

首鋼長鋼公司通過建設(shè)能源管控中心后，一方面能夠及時從能源管理平臺獲取生產(chǎn)過程的重要參數(shù)和相關(guān)能源數(shù)據(jù)，并結(jié)合生產(chǎn)工藝信息及時進(jìn)行分析診斷，提供能源系統(tǒng)實(shí)時平衡和調(diào)整決策系統(tǒng)信息，確保能源系統(tǒng)平衡的科學(xué)、及時、合理調(diào)整，確保生產(chǎn)系統(tǒng)和能源利用過程的穩(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，并通過對能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)管，預(yù)測和分析企業(yè)用能，極大促進(jìn)了企業(yè)節(jié)能降耗工作的深入開展。

3.3 社會或生態(tài)效益

能源管控中心項(xiàng)目的建成，成為首鋼長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，減少煤氣放散，也對減少排放和改善環(huán)境有較大作用，社會效益明顯。

下一步，首鋼長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化水平提高到一個新的水平，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，將首鋼長鋼公司建設(shè)成為低碳環(huán)保綠色生產(chǎn)企業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]范鹍.濟(jì)鋼能源管控中心架構(gòu)及功能實(shí)現(xiàn)[J].冶金自動化.

[2]劉海燕.鋼鐵企業(yè)能源管控中心建設(shè)與能源管控體系的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].社科論壇.

[3]張曉星.風(fēng)險分級管控和隱患排查治理雙重預(yù)防體系在地鐵施工階段的應(yīng)用分析[J].價值工程，2019，38（18）：291-294.