卷煙企業(yè)能源管理運行實踐

紅云紅河煙草（集團）有限責(zé)任公司新疆卷煙廠 雒莎

對生產(chǎn)制造業(yè)來說，清楚了解企業(yè)通過何種手段可以達到提高能源利用效率、降低能源消耗、減少碳排放的目的是十分必要的。本文以某卷煙制造企業(yè)為例，通過企業(yè)具體實施的能源管理工作，以及在新的行業(yè)要求下如何持續(xù)深入地開展能源管理工作，來闡述能源管理工作的運行與實踐過程。

一、節(jié)能工作的瓶頸

“十三五”期間，在生產(chǎn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級改造的大背景下，卷煙制造企業(yè)也相繼開展了技改工作，本文舉例的企業(yè)于2014年完成易地技改工作，工廠生產(chǎn)在經(jīng)歷了工房及設(shè)備的全面生產(chǎn)運行調(diào)試之后，綜合能耗在2014年達到歷史峰值后開始呈現(xiàn)逐年下降趨勢，非常具有代表性。

（一）綜合能耗下降幅度逐年減小

2016年是企業(yè)完成易地技改搬遷并復(fù)產(chǎn)的第三年，新的生產(chǎn)廠區(qū)經(jīng)過兩年的磨合運行，可以說2016年單箱卷煙綜合能耗比較客觀真實地反映了新廠區(qū)的能源消費情況。

從該項指標(biāo)近7年完成情況看（詳見圖1），每年都呈現(xiàn)下降的態(tài)勢（詳見圖2），在2017年至2019年，企業(yè)單箱卷煙綜合能耗變化幅度不大，基本處在同一水平，在2020年，由于疫情影響，按照疫情期間公共場所通風(fēng)要求，對空調(diào)系統(tǒng)進行了較大調(diào)整，當(dāng)年綜合能耗大幅升高。

圖1 企業(yè)單箱卷煙綜合能耗年度完成值

圖2 企業(yè)單箱卷煙綜合能耗增幅

這說明在2016年以后，企業(yè)節(jié)能量較小，且應(yīng)對風(fēng)險能力較差。

（二）節(jié)能空間不足

單箱卷煙綜合能耗是衡量企業(yè)能源消耗水平的重要指標(biāo)，計算公式如下：

單箱卷煙綜合能耗=一段時間綜合能耗÷一段時間產(chǎn)品產(chǎn)量

從公式可以看出，作為基數(shù)的產(chǎn)品產(chǎn)量越大，對比所得出的單箱綜合能耗數(shù)值就越小，在往年由于年產(chǎn)量不斷上升，單箱卷煙綜合能耗數(shù)值不斷下降，使之成為高產(chǎn)量造就的低消耗。

受行業(yè)發(fā)展規(guī)劃影響，企業(yè)產(chǎn)量在2015年達到峰值之后呈現(xiàn)逐年下降趨勢，而隨著產(chǎn)量逐年下降，單箱卷煙綜合能耗反而有逐年上升的趨勢。

這表明，在以往高產(chǎn)量掩蓋下的高耗能問題隨著產(chǎn)量的下降而暴露出來。企業(yè)節(jié)能量隨著產(chǎn)量縮減而明顯下降，同時隨著設(shè)備使用年限的增加，企業(yè)節(jié)能空間也明顯不足。

二、對策

正如開篇提到的，能源管理是對能源的生產(chǎn)、分配、轉(zhuǎn)換和消耗的全過程進行科學(xué)地計劃、組織、檢查、控制和監(jiān)督。對于生產(chǎn)制造業(yè)來說，一個工廠的能源管理從縱向來看，涵蓋了企業(yè)整個生產(chǎn)過程中的能源生產(chǎn)、傳輸和消耗，從橫向來看，涵蓋了企業(yè)所有部門，包括主體生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)和附屬生產(chǎn)。

（一）能源管理體系建設(shè)

能源管理體系是企業(yè)能源管理工作的重要組成部分。整個能源管理體系運行過程嚴(yán)格遵循PDCA循環(huán)，大致包含四個部分，分別是能源管理的策劃階段、實施階段、檢查階段和改進階段，按照上述四個步驟進行系統(tǒng)化的運行，就是能源管理體系，它的建立依據(jù)是GB/T23331《能源管理體系要求》。

1.能源評審對日常能源工作的指導(dǎo)作用

能源管理體系運行當(dāng)中的一項重要工作就是能源評審，通過能源評審可以識別工廠當(dāng)前的能源種類和來源，評價過去和現(xiàn)在的能源使用情況和能源消費水平，識別出影響能源使用的主要設(shè)備、設(shè)施以及關(guān)鍵系統(tǒng)過程。能源評審的目的即幫助我們找出能源管理的重心和關(guān)鍵點，使能源管理工作做到有的放矢。

以蒸汽鍋爐設(shè)備為例，作為天然氣消耗的主要設(shè)備，在能源評審過程中可被識別為主要用能設(shè)備。通過對鍋爐設(shè)備進行能源監(jiān)控，根據(jù)對不同生產(chǎn)時段的能源數(shù)據(jù)加以追蹤，便可以協(xié)助我們總結(jié)摸索出鍋爐設(shè)備的經(jīng)濟運行方式。

以此方法對能源評審出的主要用能設(shè)備、設(shè)施以及關(guān)鍵系統(tǒng)進行全面的節(jié)能運行規(guī)范制度的編寫及建立，從而使整個工廠處于節(jié)能、規(guī)范、經(jīng)濟運行的狀態(tài)。

2.能源基準(zhǔn)建立的途徑

能源管理體系作為一個完整的體系，僅僅完成能源評審、主要用能設(shè)備設(shè)施以及關(guān)鍵系統(tǒng)過程的節(jié)能運行要求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。以上工作的完成以及執(zhí)行情況需要有一個合理的判斷標(biāo)準(zhǔn)，那就是能源基準(zhǔn)的建立。

能源基準(zhǔn)的建立是基于分布于工廠關(guān)鍵節(jié)點及設(shè)備的水表、流量計以及電表等能源計量儀表，源源不斷地采集各類用能信息，并將這些能源數(shù)據(jù)信息加以收集整理，通過數(shù)據(jù)描繪出工廠能源概況。根據(jù)對不同生產(chǎn)時段的能源數(shù)據(jù)加以追蹤，特別是主要用能設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)控，便可以得知設(shè)備或是工序是否處在最節(jié)約的狀態(tài)。根據(jù)設(shè)備或是工序的用能規(guī)律，結(jié)合以往的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，通過計算便可制定出能源基準(zhǔn)。

有了能源基準(zhǔn)做對比，一旦設(shè)備或是工序的用能消耗數(shù)據(jù)偏離了基準(zhǔn)，便可對該設(shè)備或是工序進行分析，查找原因、不斷改善，確保節(jié)能運行規(guī)范落實到位，從而保證整個工廠處于節(jié)能、規(guī)范、經(jīng)濟運行的狀態(tài)。需要說明的是，能源基準(zhǔn)不是一成不變的，一旦進行設(shè)備改造或是工序改善等情況，使耗能發(fā)生變化，就要重新進行能源評審以及能源基準(zhǔn)的制定工作，保證能源工作的靈敏性。

（二）新時期能源管理系統(tǒng)建設(shè)及能效對標(biāo)工作的開展

國家“十四五”規(guī)劃明確加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型，全面提高資源利用效率，加快能效提升。行業(yè)“十四五”規(guī)劃也將能效對標(biāo)提到了重要的位置。新時期，企業(yè)可以借助能源管理系統(tǒng)科學(xué)有效地進行能效對標(biāo)。

1.新時期能源管理系統(tǒng)的建設(shè)與升級

“十三五”時期，行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)已基本完成能源管理系統(tǒng)平臺的開發(fā)與建設(shè)，能源計量水平最低也達到了二級，但企業(yè)對于能源管理系統(tǒng)的認(rèn)識和定位還基本處在能源監(jiān)控、數(shù)據(jù)報送階段，對于工廠巨大的各類能源數(shù)據(jù)并未真正重視和挖掘。

同時，隨著計量要求的提升，需要在能源系統(tǒng)新增數(shù)采點位來滿足數(shù)據(jù)采集報送需求，在實際能源消耗數(shù)據(jù)采集時，如果每個地方都布設(shè)信號線，會因用能點分散、距離遙遠(yuǎn)等情況增加過量的成本和工作量。為此，在數(shù)據(jù)采集端設(shè)計了總線信號轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號的數(shù)字電路，能源數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)協(xié)議傳輸?shù)接嬎銠C。在沒有以太網(wǎng)的地方，用無線信號發(fā)射和接收的方式采集信號，圖3給出了采集系統(tǒng)的原理框圖。

圖3 能源管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理框圖

能源數(shù)據(jù)經(jīng)本地的采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后，由以太網(wǎng)上傳到計算系統(tǒng)，由于現(xiàn)場每一類儀表都有各自的通訊協(xié)議和規(guī)約，比如，流量計算儀和水表采用Modbus通訊協(xié)議，智能電表采用DLT645通訊協(xié)議，西門子PLC系統(tǒng)采用Profibus通訊協(xié)議，通過在SCADA計算機設(shè)置OPC Server數(shù)據(jù)交換層，現(xiàn)場不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)制為OPC數(shù)據(jù)格式，SCADA服務(wù)器只需要取得OPC Server中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)即可，隨后，數(shù)據(jù)存儲到歷史實時數(shù)據(jù)庫中。圖4是能源計量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向圖，給出了能源數(shù)據(jù)計量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計模塊。

圖4 能源管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向圖

2.能效對標(biāo)

企業(yè)將能效對標(biāo)分為內(nèi)部對標(biāo)及外部對標(biāo)，內(nèi)部對標(biāo)即針對兩臺以上同等機型設(shè)備進行能效摸底，根據(jù)能效摸底情況設(shè)定能效基準(zhǔn)值，達到能效基準(zhǔn)值的設(shè)備則視為達標(biāo)。通過內(nèi)部對標(biāo)，工廠可以真實掌握各類設(shè)備的運行狀況及運行效率。企業(yè)還可根據(jù)設(shè)備能效的波動情況，分析出影響設(shè)備能效的原因，實現(xiàn)設(shè)備能效的動態(tài)管理。

外部對標(biāo)即與企業(yè)外部（一般指行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）進行對標(biāo)，外部對標(biāo)可以反映企業(yè)設(shè)備能效在行業(yè)中所處位置及優(yōu)劣情況，同時為企業(yè)設(shè)定目標(biāo)提供了數(shù)據(jù)支撐。

對標(biāo)內(nèi)容的選擇，對于通用設(shè)備，可以參考國家標(biāo)準(zhǔn)，提取企業(yè)適用的數(shù)據(jù)指標(biāo)。對于行業(yè)專有設(shè)備，可以參考行業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)或是行業(yè)統(tǒng)一對標(biāo)內(nèi)容。

同時，充分利用各類系統(tǒng)平臺采集的各類數(shù)據(jù)，包含能耗、溫度、壓力等，通過能源管理系統(tǒng)來實現(xiàn)設(shè)備實時的能效摸底情況，通過曲線、柱形圖等方式展現(xiàn)設(shè)備實時的能效狀態(tài)。還可以通過預(yù)警模塊的建立，實現(xiàn)能效的實時監(jiān)控以及設(shè)備的多維評價。

立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局，推動煙草行業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展，助力碳達峰、碳中和，加快建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型行業(yè)，是國家及行業(yè)“十四五”時期提出的目標(biāo)任務(wù)。

通過能源管理工作的實施及系統(tǒng)化的運行，規(guī)范能源運行，加強能源管理，加強生產(chǎn)制造全過程節(jié)約管理，大幅提高資源利用綜合效益，減少污染物排放總量，這不僅是企業(yè)自身需要，更是全面建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型煙草行業(yè)，實現(xiàn)煙草行業(yè)綠色健康發(fā)展的必經(jīng)之路。