能源管理中心在天铁集团的应用

（天津天铁冶金集团，河北 涉县 056404）

能源管理中心在天铁集团的应用

刘树青

（天津天铁冶金集团，河北 涉县 056404）

天铁集团通过建设能源管理中心（简称EMS），实现系统性节能降耗，提高企业竞争力，对同类型企业有很好的借鉴作用。

能源管理中心；节能减排；降耗

钢铁工业是耗能大户，其所耗能量占我国总能耗的11%左右。我国钢铁企业的吨钢能耗远高于世界先进水平，重点钢铁企业的吨钢能耗比国外先进水平高出10%。数据显示，目前在钢铁生产总成本中，能耗费用占总成本的20%～35%。

当前，钢铁行业经营状况严峻，传统的粗放型发展模式已难以为继，迫切要求企业以节能减排为抓手，积极转变发展方式，利用高新技术和信息化技术改造、提升行业技术管理水平，走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型工业化道路。

企业能源管理中心（简称EMS）借助于完善的数据采集网络获取生产过程的重要参数和相关能源数据，经过处理、分析并结合对生产工艺过程评估，实时提供在线能源系统平衡信息，确保能源系统平衡调整的科学性、及时性和合理性，从而提高能源利用水平，实现生产工序用能的优化分配及供应，保证生产及动力工艺系统的稳定性和经济性，并最终实现提高整体能源利用效率的目的。

一、天铁能源管理中心介绍

天铁是钢铁行业耗能大户，以EMS为支撑，建立现代化的能源管理体系（能源中心），做好节能、减排工作既是天铁自身发展的需要和国家环保的要求，同时也是天铁所肩负的社会责任。

天铁集团作为大型钢铁联合企业，其能源系统非常庞大。能源系统包括供配电站点、动力站点、燃气站点、水站点，负责供应全厂风、水、电 、汽（气）。EMS采用高速工业以太网和千兆中央以太网的两层结构、C/ S和B/S混合模式。

1．工业以太网

EMS工业网络涉及全厂各个生产单元，点多面广，实时监控全厂能源设施、能源介质的生产运行状况，因此需遵循EMS环网单独成网但可借主干路由的原则设计并新建EMS工业环网。其工业主环网按1 000M设计，分支网按100M设计。

EMS工业以太网采用工业级交换机，用于连接所有现场设备（PLC、通信管理机、RTU）及I/O服务器。

2．中央以太网

中央以太网用于连接I/O服务器、WEB服务器、实时数据库服务器、数据库服务器、应用服务器、备份服务器、操作站、工程师站、能源管理站、激光打印机、防火墙等。

3．EMS应用功能

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通过上述的两级网络，EMS能够实现多种功能，总体上分为能源综合监控系统（在线）和基础能源管理系统（离线），如图1所示。

图1 能源管理系统应用功能

天铁能源管理中心在建设的过程中，采用当今成熟并具有良好发展前景的新技术、新设备，使各子系统在较长的生命周期内，保持技术先进和安全稳定，既能满足当前天铁的需要，又能适应企业未来的发展需要。

二、通信网关在EMS中的应用

作为整个企业的能源管理系统，需要采集和能源相关的大量数据，包括各级能源计量数据、重要工序数据、环保信号等。这些信号通常分布在各个不同的控制系统中，EMS需要和它们分别通信。

以天铁为例，按系统类型可分为PLC控制系统、DCS控制系统、传统仪表盘控制系统及变电站综保系统等。按数据传输类型可分为以太网、串口和各种总线。支持包括TCP/IP、OPC、Modbus、IEC104、DLT645等通用规约和大量厂家自有规约。在天铁EMS项目实施的过程中，采用了一种新的通信方案：使用RTU网关采集各种控制系统的信号，再转发给上位机。

1．RTU网关简介

RTU网关的核心是一个脱离于具体硬件设备的接口通信服务平台，依据其开放的实时数据库，简化系统中不同协议的转换和系统联网过程，不同协议可转换为标准协议（如Modbus或OPC方式），并且转发到网络中。

2．RTU通信方案介绍

选用8网口8串口RTU网关，其中1个网口用来上联，其他网口和串口都用来连接现场设备。该方案的架构如图2所示。

图2 RTU采集现场设备方案

现场各种设备接入RTU的网口或者串口，然后转发至工业环网。该方案在天铁EMS建设中大规模使用，一共使用了20余个RTU网关，完成了全厂数十个岗位设备的接入，包括高炉、转炉、焦炉、TRT、除尘、锅炉、风机房、空压站、汽轮机、水站、制氧站等。

3．方案优点

(1)节约投资，最大限度地保留了现场原有控制系统架构。

(2)降低现场施工改造的工作量，编程调试方便，缩短工期。

(3)系统运行稳定可靠，故障率低，扩展性好，后期维护方便。

三、EMS建设中的变电站改造

天铁电系统包括69个变电站，电压等级有110kV、35kV、10kV和6kV，负责向全厂提供电力。变电站综保和后台的厂家很多，包括南自、南瑞、紫光、四方、中德等十几个厂家。除少量地理位置过于偏远的站点以外，其余站点按照区域集中的原则，设立15个集控站，集控站对下属子站进行全面监控，集控站新增通信管理机，由国内知名厂家负责建设，子站新增或者利用原有通信管理机，通过光缆（或RJ45网线）接入集控站内后台，集控站同时负责将需要的信号通过网络传输至能源中心。集控站和子站的网络连接如图3、4所示。

图3 电集控改造方案网络连接图

图4 子站网络连接图

对每个站点进行改造：子站新增或升级通信管理机，计量回路新增或增加电度表，将四遥信号（遥测、遥信、遥控、遥脉）接入通信管理机；集控站新增后台和客户端；通信管理机和站内后台、通信管理机和能源管理中心服务器都通过网络连接，通信规约为IEC60870-5-104规约，遵循国家标准。

通过改造，实现了对变电站的集中控制，并且同时将数据上传至EMS，满足了企业能源管理的需要。而且这一改造具有扩展性，为今后变电站进一步集中做了准备。

四、结语

能源管理中心的建设，提高了现场基础自动化的水平，而且实现了集中管理，值班站点大幅减少。通过减少值班站点的数量，实现劳动生产率的提高，节约了人力成本，增强了企业的竞争力。

[1]魏海明．冶金能源管理系统的发展[J]．宝钢技术，2007(5):28-34．

[2]田莉．EMS助力钢铁企业的节能减排[J]．办公自动化，2012（14）:36-37．

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