在城市集中供热工程中建立能源管理系统

姚 杰

(太原市热力公司，山西太原 030001)

0 引言

随着社会能源需求的不断攀升和自然资源的日益枯竭，对能源供应商、企业以及消费者都提出了新的挑战，尽可能以高效和可持续的方式使用能源成为了当务之急。中国作为全球第二大集中供热市场，供热需求增速每年超过14%，由于大部分项目都没有有效的监控和管理手段，导致供热行业普遍存在高污染、高能耗、高二氧化碳排放的现象，节能潜力巨大。在城市集中供热工程中引入能源管理系统，可以帮助供热企业挖掘现有供热系统设施潜力，提高其利用效率;对供热能耗全程监控，制定相应的节能策略，有利于热能的高效生成、输送和分配，推进节能减排的持续发展。

1 能源管理系统简介

1.1 概念

能源管理系统是指以帮助工业生产企业在扩大生产的同时，合理计划和利用能源，降低单位产品能源消耗，提高经济效益为目的的信息化管控系统。

1.2 热网能源管理系统及其功能

热网能源管理中心以能源管理系统为核心，结合能耗实时监测子系统、热网资产管理子系统、能源分析子系统、供热管网能源平衡模拟子系统、财务管理及收费经营子系统等其他子系统的平台，将供热热量消耗、水耗等数据进行综合分析，在保证用户供热效果的前提下，有计划地合理利用热源，提供平衡管网热负荷决策依据，最大限度地降低单位能耗，以实现安全、高效、合理地应用能源的目的。同时对用户的资产进行有效管理，并结合用户的收费系统及财务管理系统数据进行更加全面的分析。

主要发挥以下方面的功能:

1)能源消耗统计与展示:统计展示与分析各种能源消耗的数量及质量。2)系统能耗关键指标评价:供热系统经济运行评价指标的评定功能。3)用能设备维护与管理计划:辅助制定用能设备台账及维护管理计划。4)供热管网经济运行与优化辅助决策。

2 热网能源管理系统组成

2.1 能源管理系统软件部分

2.1.1 能耗实时监测子系统

在热力站内安装测量温度、压力、流量、热量的远传仪表，通过就地监控系统远传至中控室，由此对热网的实时运行状况的各项参数进行监测。同时，对热网的实时能耗状况进行监测。包括供给负荷侧的热量，热网及热力站内的水耗，以及供热设备的电耗等。在此基础上，对热网的关键绩效指标进行监测。用以评价热网的各种经济运行指标，辅助能源调度管理及为相关决策提供支持。该系统包括数据采集、图形显示、趋势分析及超限报警等功能。

2.1.2 热网资产管理子系统:

1)数据管理。系统的地图数据涵盖地理背景地图、热网以及设备的数码图片、技术说明书以及热源、热力站、井室内部的设备信息都作为附件添加并显示在系统中。2)热网设备的规划与设计。系统根据用途将设备和管道分类并进行距离和角度的标注，图形保存到系统中便于检查信息的准确性。3)维护管理。系统记录了管道、设备、井室等的维护历史。根据系统中的故障记录，可以方便提出年度的检修计划和故障统计。4)热用户管理。系统可以显示热用户的温度记录、缴费情况等相关信息。5)负荷统计。基于管网、热力站以及设备的数据，系统可以检查和统计结果。根据已知的条件，很快查询到所需数据。6)工控系统数据显示。系统可以监测到关于热源、热力站和热力管道的运行数据，并将数据显示在地理信息的界面上。

2.1.3 能源分析子系统

1)能源分析子系统用来分析能源消耗情况及提出解决方案。

首先，测量和分解能耗。通过集成来自能源实时监测子系统的热网运行及能耗数据，针对热网及具体到各个热力站的热耗、水耗、电耗及单体能耗等能耗数据进行分析，建立能源状况表单来反映能耗状况，同时，识别可带来快速节能效果的地方。

第二步，对标和制定能耗目标。制定主要能源的能源强度指数(EII，能耗与总产出之比，用来衡量节能增效水平)，利用采集来的能耗数据与EII进行对标，发现其中的能耗异常点，记录并发出报警，以表格形式输出。同时，要与最佳供热单位进行横向对标，找到节能潜力以及现实的节能目标分别是什么。

第三步，系统根据对标结果，制定相对应的改进策略及实施路线图，计算每种解决方案的投资回报率，决定执行解决方案的优先顺序。然后将这些提供给管理人员。同时，对节能增效项目的效果进行追踪，通过能源管理咨询发现新的节能潜力。

2)能源分析子系统还可以通过集成来自收费子系统及模拟子系统的数据。对能源成本及费率进行分析管理。

2.1.4 供热管网能源平衡模拟子系统

系统根据热源供热信息以及关键热力站点的实时供热参数进行统计，并通过理论计算分析，制定出各类不同条件下供热的最佳理论曲线，从而辅助制定调度方案，指导调度运行，实现调度工作的量化考核。

其具备的基本功能包括:

1)数据采集模型功能。2)数据管理功能。3)辅助调度决策功能。4)负荷预测功能。5)后台管理功能。

2.1.5 财务管理及收费经营子系统

该系统能实现不同类型用户、不同供热方式、不同结算方式的综合性、多功能的收费要求。

1)财务管理:通过财务软件数据接口，直接通过财务软件生成记账凭证，确保营业和财务数据的一致性。

2)台账管理:按照不同的用户类别建立不同的台账信息，包括面积的住宅用户，公建用户;蒸汽用户，计量用户的各类信息以及合同，图纸等相关资料的内容。

3)费用管理:包括采暖期结算，账目调整(供暖日期调整，收费面积，实际应收等信息)，呆死账设置，停供恢复，拆网，核减，各种交费模式，退费等。

4)票据管理:涵盖票据从购买、逐级发放、返回的整个管理过程，以及各类发票的打印、补打、作废、预开。

5)生产任务管理:单户、批量用户的停供、供暖等指令的下达信息的管理。用户测温等生产相关信息服务。

6)用户稽查管理:根据用户的地址信息，面积信息，结合卫星影像图片，通过数据分析，示意图等多种方式进行用户档案分析，对可能漏户等情况提供稽查依据。

7)查询统计:包括四大方面的查询统计:单户信息的查询，固定报表图表，动态添加各种综合统计，数据库的自由组合查询。满足热力公司各个层面查询统计的要求。

2.2 能源管理中心硬件部分

2.2.1 室外温度湿度传感器

室外温度传感器安装在换热站的室外，以获得城市的气象信息信号，通过标准的模拟量信号在供热控制中心实时显示，为控制供热提供可靠的信息。

2.2.2 大屏幕投影显示系统

大屏幕拼接显示墙为3×4的46寸液晶屏，整个系统与计算机网络系统和其他独立计算机工作站相联，实现这些计算机图形和视频图像信息的综合显示，满足监控、指挥、调度等各种显示的需要，提供一个直观、交互式的灵活显示系统，以适应不断发展的工作需要。

能源管理中心结构拓扑图如图1所示。

图1 能源管理中心结构拓扑图

3 结语

在城市集中供热工程中引入能源管理系统，能确保供热系统的水力、热力平衡，缩短供热调节的滞后性;能够提升设备运行的效率，最大产出，优化运营成本，做到经营业绩的实时可见性;降低系统的平均能耗，减少二氧化碳的排放。供热企业通过能源管理系统的建立，完善了自身的生产、管理和服务体系，在一定程度上缓解了能源问题，使能源安全、可靠、有效、多产并且绿色，实现了可持续的节能降耗。

［1］ISO 50001，能源管理系统标准［S］.

［2］苏宏权，邵 伟.供热系统的计算机监控［A］.中国建筑学会热能动力分会十四届学术年会论文［C］.2003.