摘要：从能源消耗的角度对企业能源管理系统进行研究，详细介绍了系统设计原则、系统功能、系统总体架构，探讨了实现企业节能降耗的方法。并通过应用实例对文中提出的方法进行了论证和检验。
关键词：能源管理数据采集能源平衡
引言
能源管理系统是指采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业能源系统的生产、输配和消耗环节实施集中扁平化的动态监控和数字化管理，改进和优化能源平衡，实现系统性节能降耗的管控一体化系统。系统从企业的实际出发，对企业的能耗现状调研基础上，对企业的重点能耗－电、水、煤、气（汽）的使用过程数据，监测、记录、分析、指导，实时监控企业各种能源的详细使用情况，为节能降耗提供直观科学的依据，全面提高公司核心竞争力和可持续发展能力。
1、能源管理系统方案
1.1设计的基本原则
系统设计主要遵循以下原则：
* 安全性原则：能源管理系统采集的数据基于企业的现有DCS系统、智能仪表以及其他调度系统，数据的重要性及安全性对其来说至关重要，无论在系统、网络等各个方面都需要加强安全措施，保证系统安全运行。
* 专业性原则：本系统是针对能源的管理系统，充分结合国家能源相关政策文件、企业用能情况和企业行业专业知识，创立能源管理和节能标准图表、专业能源系统分析模型、专业能源系统分析图表。
* 先进性原则：采用面向对象的系统设计，采用B/S三层结构模式和C/S结构混合应用，选用大型数据库平台和工作流引擎，Windows和web技术、基于先进自动化软件平台。
* 开放性原则：系统遵循国际标准和工业标准，采用数据交换平台，适应统一的服务接口规范，提高系统的开放可连接性。
* 易扩展原则：软件架构采用模块化设计，支持现有的管理系统及以后扩充的系统。既能满足当前业务的需求，又为今后的扩充留有空间。
1.2总体结构
（一）系统架构
能源管理系统应用架构主要分为三个层次。底层为信息采集层，中层为实时数据处理层，上层为应用管理层。系统架构如下图所示：
（二）网络结构
系统在网络层次上分为标准以太网和工业以太网两层结构，即能源采集网和能源监控网。采集网采用支持千兆的交换机，冗余配置,分别接入能源监控网。能源监控网采用环形网络拓扑，采用具有网管功能的工业级以太网交换机，通过环形拓扑结构实现网络链路的冗余连接以保证工业网络的可靠性与稳定性，组成一个逻辑上的环形以太网的冗余结构。
1.3系统功能
根据系统架构，采用模块化设计实现三个层次的功能：
（1） 能源信息监控
* 能源潮流监视
对能源介质（电、水、煤、蒸汽、压缩空气）在各关键节点的流入量、输出量及其重点设备的压力温度等重要运行参数进行周期扫描，以便进行能源潮流监视。包括：电力系统的电量、电压、频率等，动力系统的流量、压力、柜位等，均纳入能源管理系统监视范围；对一些重要能源设备运行状态进行监控，对设备异常给出报警，并对重要设备异常提供必要保护。
* 故障报警
能源管理系统报警信息包括分级报警和多媒体报警。对重要现场设备的故障信号、能源介质报警参数超限、与能源生产相关的重要生产单元运行状态、生产现场无人值守电气室的门开、火灾等进行报警，根据故障程度、重要性，将报警信号进行多级分类，提供人工确认与复归功能。对于以上报警与复归，均提供终端信息显示。
* 趋势曲线
能源管理系统对采集的有关能源系统运行潮流实时数据进行按时序，保存在系统的短时/长时数据库中，计算最小/大、平均、累计值，借助系统的用户查询界面，对于短时归档数据，提供过程曲线或棒图显示；对于长时归档数据，可按信号内容、时间粒度、数值类型进行历史数据查询，并可进行曲线或棒图显示。
* 能源信息归档
根据能源管理的生产实际需求，能源管理系统对各种能源介质数据，采取不同的信号采集周期和归档保存时间，对所采集的实时数据按类型、名称及站点等分类，按时序依次存档，计算最小值、最大值、平均值、累计值、准点值等结果并保存。
* 基于WEB的能源信息发布
对于企业没有配置能源管理系统终端的用户及企业的上级集团，系统提供基于浏览器方式的信息发布渠道，管理人员可以在异地查询即时的能源统计信息以及一些关键运行参数的实时趋势，可通过Web方式发布信息，主要包括：所有的能源统计报表、系统运行的趋势曲线和统计图形、能源质量/设备的历史和统计信息等。
（2） 基础能源管理
* 能源实绩管理
以能流图或趋势图的形式实时展现各种能源介质的发生、储存、消耗情况，在设定的时间段内自动分析能源介质的平衡状况，并对出现的不平衡状况依据其量是否超过总量的一定比例例如5%分别进行平衡认证，或提出报警并给出调度原则。以实现经济高效、循环利用的能源动态平衡。
* 能源计划管理
主要实现基于生产计划、能源预测结果、检修计划等因素制定合理的用能计划，以及以电、水、蒸汽、压缩空气为最优利用为目标的能源调度决策支持功能。
* 能源成本管理
能源成本管理主要实现以成本中心为单位，对各种能源消耗量进行统计计算，合理确定能耗考核指标。以实现精细管理、节能减排的整体优化目标。通过能源成本管理可以方便的支持企业以后工艺状况的变化，使企业方便的进行能源管理。
* 能源质量管理
能源质量管理主要实现对煤、水质、氮气等能源介质和环保检测的检化验数据的集中管理，并分析介质及环境质量的变化趋势。最终为能源安全及时、保质保量的稳定供应提供支持。
* 重点能耗设备管理
能源设备管理主要对关键的大型能源设备实行集中管理，并建立检修、使用档案，辅助制订设备检修计划。最终为能源安全及时、保质保量的稳定供应提供支持。
* 能源审计辅助管理
利用能源管理系统的大量能源数据，按照能源审计流程，对企业一年的各种与能源审计有关的参数和数据进行分析，按照能源审计特定的表格格式，自动输出相关的报表，辅助企业进行能源审计。
（3） 能耗综合优化分析
* 能源供需预测：主要利用能源实时数据和生产过程数据，根据预测类型不同采用对应的能源预测方法对能源发生量和消耗量进行预测，为合理制定能源计划及能源动态调度提供决策支持。
* 能源平衡分析：利用能源数据仓库，进行以月、旬、周为单位的能源计划与能源实绩的对比分析；对各工序的能源产生量与消耗量的预测值进行平衡分析；关键能源计量仪表运行的置信度分析，计算各仪表的计量准确性置信度。
* 能耗分析：利用运行的能源数据，对不同时期的能源消耗数据进行对比分析，评价企业能耗水平的变化；对重点能耗工序的产量数据和能耗数据进行对比分析；对各工序能耗进行影响因素分析，找到影响能耗的关键性工艺条件，建立工艺能耗模型，并以此模型为基础分析降低能耗的工艺改进途径。
* 设备故障分析：利用能源数据仓库，对不同时间段的设备故障原因的分类统计对比，找出不同时期每个设备的主要故障原因；利用时间序列分析进行设备故障时间间隔预测，为制定设备的检修计划提供参考。
2、应用实例
能源管理系统经过在化工行业成功试点，取得了良好的效果。能源管理系统在柳化建立和投入运行后，优化了能源管理流程，建立客观的有数据依据的能源消耗评价体系；实现了在信息分析基础上的能源监控和能源管理的流程优化再造，有效实施客观的以数据为依据的能源消耗评价体系，减少能源系统运行管理成本，提高劳动生产率；特别是柳化的能源系统规模较大，结构复杂，运行值班和检修及其管理的工作量大，成本高，系统运行后简化了能源运行管理，能源数据自动采集，减少日常管理的人力投入。通过优化改进能源平衡的技术手段，实时了解企业的能源需求和消耗的状况，采用综合平衡和燃料转换使用的系统方法，使能源的合理利用达到一个新的水平；通过能耗与生产控制管理的关系分析形成一套柳化利用能源管理系统进行节能操作控制解决方案，有效地降低了车间和工艺设备能源消耗，产生较好的节能降耗效益。
3、结论
能源管理系统投入运行后，系统运行稳定可靠，能源的分配情况、消耗情况可及时的反馈给有关部门，为生产决策提供了科学数据。使能源的调度更加及时、合理，由原来的事后统计变为现在的计划管理与动态调控，大大减少了各环节的能源消耗，降低了能源成本，经济效益极为可观。同时也为能源计量提供了重要依据，避免了能源供需之间的纠纷，提高了工作效率，对提高公司的竞争力具有重要意义。
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