浅谈能源管控信息化系统的应用实践

王绍运，赵荣磊，耿树鹏，刘 琦，夏 伟

（日照钢铁有限公司公用设施处，山东 日照 276800）

钢铁工业是重要的基础产业，能源消耗量大，约占全国工业总能耗的15%，废水和固体废弃物排放量分别占工业排放总量的14%和17%，是节能减排的重点行业。当前国家对节能和环保的管控力度越来越大，钢铁行业亟需转型，粗放型发展模式已难以为继，迫切要求行业企业转变发展方式，节能减排，积极利用自动化及信息化新技术进行改造提升，走绿色节能的新型工业化道路。能源管控信息系统是一项自动化和信息化技术融合的管控一体化节能新技术，通过系统实现对钢铁企业能源生产、输配和消耗动态监控和管理，优化能源平衡调度，实现系统性节能降耗。能源管控信息系统采集获取生产过程的工艺参数和相关能源数据，经过综合分析、评估、处理，实时提供能源优化平衡调整决策，保证生产及能源供应系统的稳定性和经济性，实现节能降耗的目的。在国家政策要求和企业自身发展需求的基础上日钢2013年投资建设了能源管控一体化系统，当时是按先进、成熟和实用，各项功能都要领先全国水平的要求建设的，运行近6年的时间，对日钢的能源调控及能源管理发挥了重要作用。

1 设计原则

日照钢铁建设的能源管控系统是集能源管理、过程监控、能源调度为一体的，集中一贯、扁平化、全局一体的综合管理系统。日钢能源管控中心系统建设时的设计原则考虑了以下几个方面。

（1）一体化设计。能源管控系统应与生产管理系统建立在线协同和互为依托的关系，达到实际上的得能源、生产、物流的一体化管控。

（2）先进性、成熟性和实用性。具有先进的设计思想和管理工具，系统要成熟和实用，采用成熟并具有良好业绩的技术、设备，平台，各项功能都要领先全国水平。

（3）可靠性。系统能提供全年365天全天24小时的高效稳定运作，以满足钢铁企业连续运转的特点。

（4）可操作性。系统要有先进且易于使用操作的人机交互画面系统，易于查看和查询。

（5）开放性。系统应该符合开放系统的有关标准，对于各种产品有良好的兼容性。

（6）可扩展性。能源管控系统要具有实现系统扩展的便利性和在线扩展的技术可行性，在规模和性能两个方面满足未来发展的需要，并最大程度的保护投资。

（7）可维护性。系统的设计、硬件设备的选型等方面要考虑通用性、开放性，系统发生故障时，维护人员能及时发现并处理。

2 能源管控系统结构

日钢能源管控系统包含动力监控系统、电力监控系统和基础能源管理系统（EMS）三部分，这三部分是三套软件系统，功能独立，数据之间有联系。能源管控系统整体结构如下图。

2.1 动力监控系统

动力监控系统使用的是GE的IFIX开发的，数据通过使用IGS直接采集现场PLC数据、经数采网关采集现场PLC数据、经数采网关采集DCS上位机数据（主要是发电数据）、部分偏远地方经无线数采网关直接采集仪表数据（使用移动无线信号的方式）的四种方式采集，满足现场各种情况，实现能源数据的全采集。数据采集后经IFIX画面组态后，实现各种功能，用户通过B/S、C/S两种模式使用，SCADA系统采集上来的数据存储在IH历史数据服务器中，供用户调用历史曲线和EMS调用数据。

图1 能源管控系统结构图

2.2 电力监控系统

电力监控系统使用的是国内某公司的CSGC-3000系统，数据是通过各个站点的远动通讯管理机采集现场遥测、遥信和遥脉信号上传电力服务器，采集的结算用电量数据经数据转发服务器转发给动力IH服务器，供EMS调用使用。

2.3 基础能源管理系统（EMS）

基础能源管理系统（EMS）是由国内某科技有限公司设计开发的，EMS调用IH服务器数据进行数据运算和分析，产生的运算数据存储在数据库服务器，用户通过WEB的形式访问使用EMS。

3 能源管控系统主要功能

日钢能源管理系统分为能源集中监控系统和基础能源管理系统（EMS）。具体系统功能图如下：

图2 能源管理系统功能图

3.1 能源监控系统

能源监控系统实现对能源介质管网、能源设备运行监控，对能源介质的发生量、使用量、转换量数据进行采集、处理、显示和报警等；对重要工艺设备、关键能源设备和重要能耗设备的工艺数据进行采集和处理。

能源应急预案管理功能帮助调度人员更好的进行重大异常和事故应急处理。系统要具有故障报警与应急预案的联动功能，帮助调度人员迅速获得应急预案，进行快速应急处理。发生重大事故时，应急系统发出事故报警信号，同时触发相应的应急预案，帮助调度人员进行事故处理操作。应急联动还包括视频联动、通讯联动功能。

能源预测与平衡调度模块对运行进行分析、模型设计、数据统计和优化预测，实现实时的能源动态平衡预测，实时进行能源介质动态平衡分配，各能源介质协同优化调整，达到经济用能、节约用能的目的。能源综合监控依据其生成能源系统运行调度优化方案，在确保生产安全的情况下对具备条件的站点实行远程操作控制，实现能源运行的优化调度。

3.2 基础能源管理系统（EMS）

基础能源管理系统将公司现有能源介质集中进行调配、考核和管理，最终实现能源一体化运作和集中管理，并将能源过程管理过程精细化。变分散的生产和运行管理体制为相对集中的、高效经济的管理体制。

基础能源管理系统通过对各监控系统采集的信息进行优化改善，提高能源管理系统的客观性、公正性和权威性。通过监控与分析能源管理系统的计划过程、平衡预测、各主要工序的能源生产和消耗情况，建立客观的以数据为依据的能源管理体系。

基础能源管理系统包括能源计划、能源实际、运行管理、考核管理、能源成本、质量管理、能效对标、统计报表、能效分析、接口管理、工厂模型、系统管理等13项一级功能，每项一级功能下又分几项二级功能，共有53项二级功能。

4 能源管控系统应用效益

日钢能源管理系统自2013年投运，投运以后实现了日钢能源集中一体化管控，借助系统能源调度能实时监控全公司电力、煤气、氧氮氩空气、水等能源介质供应和消耗情况，实时调控各用户用能品质（量和压力等），满足公司生产节奏变化快的用能需求。同时借助系统让能源调度从各能源系统全系统调控，经济调度用能，比系统投运前能源消耗至少降低1%以上，每年约节约6.16万吨标煤，减少二氧化碳排放约16万吨，减少二氧化硫排放约147.8万千克，减少氮氧化物排放约43.1万千克，可实现3080万元/年的直接经济效益和客观的环境保护效益[1]。

5 结语

日钢建设的能源管控系统是一个集过程监控、能源管理、能源调度为一体的公司级管控一体化系统。能源管控系统的建立对日钢能源系统的统一调度、优化能源平衡、减少浪费、降低吨钢能耗、提高劳动生产率和能源调度水平将起到十分显著的促进作用，效果十分明显，取得了良好的经济效益和社会效益。