冶金企业能源管理系统剖析

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1 引 言

冶金工业能耗居高不下和环境质量不如人意是长期困扰冶金企业的难题。采用信息技术作为平台，综合新技术、新工艺、配套技术和管理措施，减少消耗，形成安全、稳定、经济和高效的能源供给系统，对于降低钢铁生产成本，改善环境质量，提高产品的市场竞争力具有极为重要的意义。

钢铁厂的能源消耗约占钢铁成本的20%～40%。不同的装备水平，工艺流程，产品结构和能源管理水平对能源消耗都会产生不同的影响。实用经济的节能技术、数字化的平衡输配系统和基础能源管理是现代钢铁企业实现节能降耗的基础技术措施。建设公司一体化的集中统一的能源管理系统是数字化能源管理的技术支持措施，也是大型钢铁企业提高节能效益的重大技术装备措施，应从企业发展战略的高度认识建设企业能源管理系统的必要性和迫切性。本文介绍了冶金企业能源管理系统的架构与功能，探讨了其技术路线及发展。

2 能源管理系统的作用

作为冶金企业自动化和信息化的重要组成部分，EMS不仅对能源的统一调度、优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗和提高劳动生产率有重要作用，而且对于事故预案的制定和执行、事故原因的快速分析和及时判断处理、能源供需的合理调整和平衡以及在客观信息基础上的能源实绩分析、能源计划编制、能源质量管理、能源系统的预测等都是十分有效的。

1）完善能源信息的采集、存储、管理和能源的有效利用

EMS对能源数据进行分析、处理和加工，能源调度人员和专业能源管理人员就能实时掌握系统状态，经过系统的合理调整，确保系统运行在最佳状态。

2）在公司层面对能源系统采用分散控制和集中管理

EMS将在公司全局角度审视能源的基本管理需求，满足能源工艺系统分散特性和能源管理需要集中的客观要求，以适应钢厂的战略发展需要。

3）减少管理环节，优化管理流程，建立客观能源消耗评价体系

实现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，满足能源设备管理、运行管理等的自动化，建立客观的以数据为依据的能源消耗评价体系，向管理要效益。

4）减少能源系统运行成本，提高劳动生产率

EMS的建设，对能源管理体制的改革将发挥重要作用。其基本目标之一是可以实现简化能源运行管理，减少日常管理的人力投入， 节约人力资源成本，提高劳动生产率。

5）加快系统的故障处理，提高对全厂性能源事故的反应能力

EMS能迅速从全局的角度了解系统的运行状况，故障的影响程度等，及时采取系统的措施，限制故障范围的进一步扩大，并有效恢复系统的正常运行。

6）通过优化能源调度和平衡指挥系统，节约能源和改善环境

EMS将通过优化能源管理的方式和方法，改进能源平衡的技术手段，实时了解钢厂的能源需求和消耗的状况，能有效地减少高炉煤气的放散，提高转炉煤气的回收率，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。

7）为进一步对能源数据进行挖掘、分析、加工和处理提供条件

能源管理系统的建设，不仅可有效解决能源实时平衡管理和监控管理，还可以通过对大量历史数据的归档和管理，为进一步对数据进行挖掘、分析、加工和处理创造条件。

3 建设能源管理系统的基本技术路线

能源管理系统在企业信息化系统中具有重要的地位，公司级ERP或MES完成对包括能源管理系统在内的信息集成和一贯制管理， 以实现公司生产、经营的过程优化和提高公司的总体效率，进而提高公司的市场竞争力。如图1所示。

图1 能源管理系统在信息化系统中的地位

为了实现上述目标，能源管理系统建设的基本技术路线是：

1）规划先进的能源SCADA系统

能源工艺系统分散，面广量大。数据采集对象的选择应按照工艺监控的实际要求、能源系统输配和平衡的要求、能源管理的精度和粒度要求谨慎选择。数据采集系统宜采用分散方式，以减少系统风险和提高系统的安全性和可维护性。根据能源系统的特点和具体情况，综合采用与之适应的基本技术：

①行业标准监控和管理技术；②现代安全网络技术和数据通信技术；③数据库及实时数据处理技术；④预测和平衡优化技术；⑤集成式GIS（地理信息系统）技术；⑥数字化运行和调度技术；⑦异构系统无缝集成技术。

2）设计集中统一的“数字化” 的能源输配及平衡控制应用系统

“数字化”的能源输配及平衡控制应用系统是指在上述基本技术基础上，利用信息技术手段，实时地再现工艺系统的过程映象，使运行管理和调整决策建立在可靠的过程信息之上。调度人员能够在能源控制中心对系统的动态平衡进行直接控制和调整，从而减少管理控制环节，提高工作效率，尤其在工艺系统故障时的处理指挥和即时系统调整方面，体现出了极大的优越性。

3）建立系统化的能源成本中心管理平台

EMS从成本控制的角度，优化能源管理体制，合理定义能源系统的成本中心。EMS在系统规划、架构设计、功能配置和应用集成等方面全面反映能源系统本质的管理特征，根据效益最大化的原则配置能源管理要素，通过能源管理系统的计划编制、实绩分析、质量管理、平衡预测、能耗评价等技术手段对能源生产过程和消耗过程进行管理评价。

4）与ERP或MES系统的无缝集成能源管理

系统实现与erp系统的无缝集成，是确保能源管理功能完整实现和ERP系统信息完整的重要技术保证。能源管理系统的基础管理任务之一是实现按成本中心模式，向ERP系统提供完整的能源系统分析数据和分析结果，ERP也将按能源管理和预测分析的需要，向能源管理系统提供公司的生产计划、检修计划和相关的生产实绩信息。信息的交互作用能较好地解决能源系统评价中的不科学因素，在公司层面及时掌握能源消耗情况，并对环境状况作出估计。