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安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：石化企業(yè)開展能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)既是國家節(jié)能法律法規(guī)政策基本要求，也是企業(yè)降本增效走可持續(xù)發(fā)展的必由之路。本文介紹了石化企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)國內(nèi)外進展情況，提出應(yīng)該從集團公司、工廠層級和設(shè)備層級考慮系統(tǒng)建設(shè)的問題，針對石化企業(yè)系統(tǒng)建設(shè)的定位模糊問題，提出了綜合考慮建用結(jié)合、內(nèi)外監(jiān)管和持續(xù)改進的原則，建設(shè)一個支撐企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有用的能源管理系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：能耗在線監(jiān)測；能源管理；節(jié)能
1 引言
建設(shè)用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是貫徹落實黨的精神、推進生態(tài)文明建設(shè)的具體體現(xiàn)，是政府部門加強節(jié)能管理、用能單位實現(xiàn)節(jié)約增效的需要。2017年9月25日國家發(fā)展改革委等2部門印發(fā)了《重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣建設(shè)工作方案》，為加快用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，要求到“十三五”末期，基本建成連接各省(區(qū)、市)、相關(guān)部門和行業(yè)數(shù)據(jù)共享的監(jiān)測系統(tǒng)。2018年5月1日正式頒布實施的《用能單位節(jié)能管理辦法》規(guī)定“不按要求開展能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)和能耗在線監(jiān)測工作的，責(zé)令限期整改，逾期不整改或沒有達到整改要求的，由管理節(jié)能工作的部門處一萬元以上三萬元以下的罰款”。2019年4月4日國家發(fā)展改革委等2部門印發(fā)的《關(guān)于加快推進用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的通知》發(fā)改辦環(huán)資[2019]424號文，鼓勵企業(yè)建設(shè)覆蓋全部資源消耗的綜合監(jiān)測管控系統(tǒng)建設(shè)，很大程度整合已有信息化管理系統(tǒng)或控制系統(tǒng)，為本單位節(jié)能挖潛、降本增效提供支撐。石油化工企業(yè)作為我國六大高耗能行業(yè)之一，開展能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)既是國家節(jié)能法律法規(guī)政策基本要求，也是企業(yè)降本增效走可持續(xù)發(fā)展的必由之路。隨著全國用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)正式上線運行，石化企業(yè)建設(shè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)并實現(xiàn)與國家平臺的對接已經(jīng)刻不容緩。
2 在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀
國內(nèi)外大型的石油化工企業(yè)通過能源管理信息化工具，提高了企業(yè)能源效率，支撐了自身能源管理業(yè)務(wù)的開展，實現(xiàn)了綠色可持續(xù)性發(fā)展。大型煉化一體化企業(yè)埃克森美孚公司，借助PDCA方法搭建了能源管理模型，通過建設(shè)實施能源管理系統(tǒng)(能耗在線監(jiān)測系統(tǒng))發(fā)現(xiàn)了200多個節(jié)能佳實踐和15%的節(jié)能提升潛力。瓦萊羅能源公司采用先進控制技術(shù)對公用工程系統(tǒng)進行優(yōu)化處理，建立了公用工程優(yōu)化模型，注重能源計量和能效管理對比，實施的ASPEN能量優(yōu)化解決方案產(chǎn)生了270萬美元的經(jīng)濟效益。阿克蘇諾貝爾公司注重能源管理，集成了現(xiàn)有系統(tǒng)中EMS、ERP 能源計量和統(tǒng)計數(shù)據(jù)建立了能源管理平臺，向內(nèi)外綜合展示能源績效取得了不錯的節(jié)能減排效果。2017年中國石化在系統(tǒng)內(nèi)的7家公司完成了能源管理系統(tǒng)推廣項目，建設(shè)了能源計劃、能源運行、能源統(tǒng)計、能源優(yōu)化、評價分析等五大功能模塊的，實現(xiàn)了對能源產(chǎn)、存、轉(zhuǎn)、輸、耗的全流程協(xié)同管理，取得了良好的應(yīng)用效果和經(jīng)濟效益。
現(xiàn)階段國內(nèi)石化企業(yè)開展在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)存在的問題，一是對建設(shè)能源信息系統(tǒng)認(rèn)識不清，管理人員不認(rèn)為能夠帶來經(jīng)濟效益，對能源的系統(tǒng)化管理缺乏足夠信心；二是系統(tǒng)建設(shè)基礎(chǔ)條件尚需完善，主要包括能源計量統(tǒng)計方面、部分能源流向方面不清；統(tǒng)計較多人為因素影響等等；三是重視系統(tǒng)建設(shè)，輕視系統(tǒng)應(yīng)用；在能效對標(biāo)、能源績效指標(biāo)考核、能源預(yù)警預(yù)測等功能模塊的設(shè)計開放方面明顯不足；妨礙了系統(tǒng)的整體應(yīng)用；四是決策者和使用者對在線監(jiān)測系統(tǒng)在企業(yè)系統(tǒng)中的定位和作用不清楚，系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)和內(nèi)容尚需進一步探討，集團層面、企業(yè)層面能源系統(tǒng)如何協(xié)調(diào)優(yōu)化等。因此，正確認(rèn)識在線監(jiān)測系統(tǒng)在企業(yè)的定位，借助信息化手段開展能源管理工作，為企業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展注入活力帶來效益是一件非常有意義的事情。
3 在線監(jiān)測系統(tǒng)的定位和功能
能源在線監(jiān)測是原有信息系統(tǒng)的融合和升華。能源在線監(jiān)測系統(tǒng)不是一個獨立于企業(yè)的單獨建立運行的系統(tǒng)，而是企業(yè)信息系統(tǒng)中的一個分系統(tǒng)，是企業(yè)生產(chǎn)計劃、制造和運營系統(tǒng)中的一個管理環(huán)節(jié)。如唐鋼能源管理中心定位為公司的三級能源管理系統(tǒng)，依托于現(xiàn)有的信息化系統(tǒng)，充分利用現(xiàn)有的資源，實現(xiàn)能源管理中心(EMS)、ERP 系統(tǒng)、PI系統(tǒng)的無縫連接。以能源管理中心系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，同時提取 ERP、MES/DSS 系統(tǒng)的生產(chǎn)實績、生產(chǎn)計劃、財務(wù)數(shù)據(jù)等信息，經(jīng)過系統(tǒng)的分析和處理，提供給能源管理專業(yè)人員、真實的數(shù)據(jù)，改善公司的信息化水平和能源管理水平。
能源在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源于：能源計劃、能源計量數(shù)據(jù)、能源管理數(shù)據(jù)、公用工程數(shù)據(jù)、設(shè)備管理數(shù)據(jù)、能源質(zhì)量管理數(shù)據(jù)、能源績效考核數(shù)據(jù)等等。數(shù)據(jù)來源途徑廣、跨部門和單元。因此需要整體考慮系統(tǒng)適應(yīng)型和匹配性。
某化工企業(yè)能源在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)也考慮了與原有系統(tǒng)的對接。重新考慮建設(shè)在線監(jiān)測系統(tǒng)對二級統(tǒng)計、核算單元影響，盡量不對公司組織結(jié)構(gòu)做大的調(diào)整，同時與公司財務(wù)核算單元盡可能保持一致，盡可能滿足化工行業(yè)生產(chǎn)實際及習(xí)慣要求。
石化企業(yè)在線監(jiān)測系統(tǒng)大致包括：
數(shù)據(jù)采集、能源數(shù)據(jù)應(yīng)用、營運管理3方面，包括能源計劃、能源運行、能源優(yōu)化、能源統(tǒng)計、能源評價與能源績效等具體功能模塊。
集團公司：生產(chǎn)計劃、能源統(tǒng)計分析、能源調(diào)度指揮、能源考核等；
工廠企業(yè)：計劃執(zhí)行、能源計量和統(tǒng)計、能源平衡、蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化等
圖 1 集團和企業(yè)在線監(jiān)測系統(tǒng)整體功能架構(gòu)圖
4 明晰系統(tǒng)定位的措施
4.1 建用結(jié)合的系統(tǒng)定位
通過能耗在線監(jiān)測，開展數(shù)據(jù)挖掘、潛力分析和日常設(shè)備管理，在節(jié)能管理和運行方面發(fā)揮出系統(tǒng)建設(shè)的功效。開展用能優(yōu)化，通過建立能源需求計劃優(yōu)化模型，優(yōu)化裝置用能計劃，提高用能計劃準(zhǔn)確性，促進產(chǎn)耗平衡，減少能源備份冗余，降低用能成本。同時對管網(wǎng)進行在線監(jiān)控，實時監(jiān)測管網(wǎng)運行工況;輔助管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度，增強管網(wǎng)安全優(yōu)化運行。動力優(yōu)化方面，利用熱動力模型和優(yōu)化工具，優(yōu)化公用工程生產(chǎn)計劃;與現(xiàn)場控制系統(tǒng)連接，按照離線的優(yōu)動力生產(chǎn)計劃進行在線閉環(huán)控制；在線進行原料優(yōu)化、設(shè)備負(fù)荷優(yōu)化、產(chǎn)出優(yōu)化。通過建用結(jié)合的定位，向建成的能源在線監(jiān)測系統(tǒng)要效益。
4.2 內(nèi)外兼顧的定位
按需建設(shè)。結(jié)合石化企業(yè)實際現(xiàn)況，如電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)、蒸汽動力系統(tǒng)等自身生產(chǎn)和能源管理，有針對性監(jiān)控用能區(qū)域的能有績效關(guān)鍵指標(biāo)，而非僅監(jiān)控到一、二級計量滿足政府上傳數(shù)據(jù)要求即可。監(jiān)控結(jié)合。僅在線收集電、煤和天然氣等相關(guān)能源數(shù)據(jù)，頂多也就實現(xiàn)了簡單的抄表功能，還不是意義上的在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)需要和生產(chǎn)排班、企業(yè)ERP系統(tǒng)等結(jié)合起來使用，實現(xiàn)能源監(jiān)控和反饋，讓企業(yè)整體能源管理不再收到冷落。企業(yè)在線監(jiān)測系統(tǒng)需要基于企業(yè)能源管理、業(yè)務(wù)需求等內(nèi)動力開展建設(shè)，同時兼顧外部政府對在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本要求。石化企業(yè)可基于企業(yè)現(xiàn)有平臺，充分發(fā)揮原基礎(chǔ)管理平臺作用，開放部分?jǐn)?shù)據(jù)接口，數(shù)據(jù)按時與政府平臺對接，實現(xiàn)政府對企業(yè)日常監(jiān)管要求，不需要另起爐灶重新建立新的系統(tǒng)或者平臺。
4.3 持續(xù)改進的定位
在線監(jiān)測系統(tǒng)作為一個信息系統(tǒng)，需要不斷維護和升級以滿足工作需要，才能持續(xù)發(fā)揮作用和效益。系統(tǒng)持續(xù)改進可考慮新增業(yè)務(wù)實際需要，如現(xiàn)階段環(huán)保在線監(jiān)測要求較多，可考慮同步完善在線環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)升級和維護可完善原有系統(tǒng)存在的能源計量的問題。對前期建設(shè)部分能源計量方面的不足，一方面定期對各工序的計量設(shè)備進行校準(zhǔn)、鑒定，保證計量設(shè)備的準(zhǔn)確性；另一方面按照相關(guān)能源計量標(biāo)準(zhǔn)要求分批次補齊計量短板。完善的能源在線監(jiān)測平臺需要培養(yǎng)多層次的信息化管理人才，重視運維體系建設(shè)，建立完備的信息化運維體系，構(gòu)建完備的基礎(chǔ)支撐，同時堅持持續(xù)改進 ，建立完善的能源管控體系。
5 安科瑞重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)
5.1系統(tǒng)概述
工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是一個集成Intranet/Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPRS無線傳輸技術(shù)、Web Service軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等于一體的大型數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)。系統(tǒng)為管理者、各級能耗內(nèi)部用戶、瀏覽者提供了一個訪問的網(wǎng)絡(luò)通道，搭建了一個合理、信息傳輸平臺和管理平臺。工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用為政府管理部門、企業(yè)生產(chǎn)管理、計量管理、節(jié)能管理提高到一個新的高度，是我們對節(jié)能減排、節(jié)能降耗實現(xiàn)的一種行之有效的解決方案。
能源組成及監(jiān)測內(nèi)容：
圖2 能源組成
圖3 監(jiān)測內(nèi)容
用電類：采集采暖、鍋爐、空調(diào)、制冷、照明、辦公、電梯、水泵、風(fēng)機、通風(fēng)機等耗電設(shè)備的用電信息。主要監(jiān)測其用電量，對于大耗電設(shè)備監(jiān)測其電流、電壓及功率因數(shù)等信息。
配電類：采集6kv/10kv配電開關(guān)設(shè)備、變壓器，狀態(tài)信號、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電能質(zhì)量、電能量等。
用水：自來水和蒸汽；采集具有485通訊功能的智能熱量表、蒸汽流量計、水表等；
用氣：煤氣、天然氣；采集具有485通訊功能燃?xì)獗恚?/span>
環(huán)境參數(shù)：采集具有485通訊功能的溫度/濕度計；采暖空調(diào)供回水溫度；
5.2系統(tǒng)框架
圖4 系統(tǒng)框架
(1)能源消費管理系統(tǒng)：該系統(tǒng)可以對重要用能企業(yè)煤、電、油、氣、熱、水等能源和耗能工質(zhì)進行定期錄入和實時采集，并將收集到的能耗數(shù)據(jù)進行整理存儲，為匯總分析和上報作數(shù)據(jù)支持。
(2)能源利用狀況信息報送系統(tǒng)
重要用能企業(yè)可通過該系統(tǒng)將企業(yè)本年度的《能源利用狀況報告》，報送至市節(jié)能監(jiān)察中心，經(jīng)初審核后，上傳至省節(jié)能監(jiān)察總隊審核，而后上報國家有關(guān)部門。
(3)單位能耗水平識別評價系統(tǒng)
利用重要用能單位能耗數(shù)據(jù)，對企業(yè)用能狀況進行分析評價，查找問題。為政府節(jié)能管理部門掌握、分析信息和研究節(jié)能改造并制定相關(guān)政策措施提供科學(xué)的依據(jù)和平臺。
(4)決策服務(wù)和專家咨詢服務(wù)系統(tǒng)
系統(tǒng)提供直觀、簡明、快捷的數(shù)據(jù)信息查詢和決策支持服務(wù)。對重要用能企業(yè)的能耗進行科學(xué)、合理的咨詢指導(dǎo)，幫助重要用能企業(yè)做出及時、正確、可行、有效的解決方案。
(5)能耗預(yù)測、能源安全預(yù)警系統(tǒng)
通過系統(tǒng)掌握重要用能企業(yè)能源購置、使用、消耗及生產(chǎn)情況，對企業(yè)的用能情況進行綜合的評判和分析，對比同期值和限定值，對能耗超標(biāo)情況予以預(yù)警提示。
在獲取能源使用的基礎(chǔ)上，進行數(shù)據(jù)挖掘分析，實現(xiàn)能耗的預(yù)測分析功能，為政府相關(guān)部門的宏觀決策提供支撐體系。
(6)節(jié)能監(jiān)察及信息發(fā)布、法律法規(guī)知識培訓(xùn)系統(tǒng)：
通過該系統(tǒng)平臺，可對省重要耗能企業(yè)做節(jié)能監(jiān)察工作；發(fā)布節(jié)能法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)以及能源基礎(chǔ)知識、能源統(tǒng)計知識、節(jié)能監(jiān)測方法等資料；處理日常節(jié)能管理工作相關(guān)的公文、通知、公告等。
5.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)把數(shù)據(jù)信息從各個企業(yè)的能源監(jiān)控中心采集到后臺的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，經(jīng)分析與處理，提供分析預(yù)測和預(yù)警功能。同時通過門戶、無線終端等手段為省、市*以及相關(guān)委辦局提供了多方位、可視化的便捷服務(wù)。
圖5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5.4能耗監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品選型
