浅谈能源管理对电能数据的分析与应用

【摘要】能源已是当今世界经济发展受到关注的一个焦点问题，世界各国都在制订适合于自己发展的新能源开发计划，人们一方面在不断寻求新的能源，另一方面也在采取各种措施节约能源。我国能源更是面临着巨大的压力，因此，搞好能源管理，提高能源使用效率，刻不容缓。本文主要介绍能源管理系统的建设。描述了能源管理系统建设的意义和目的，分析了能源管理系统建设的目标和核心，指出能源管理的核心主要是能源价值的管理。

关键词：能源管理系统；核心；组织机构；数据采集

1、引言

国家部委要求“有条件的企业要建立能源管理中心，应用计算机对能源进行管理、调度，实行能源优化配置。”大中型企业建立能源中心，在贯彻产业政策、降低生产成本、减少事故损失、保证产品质量、资源能源利用以及节能减排方面具有积极作用，能够显著提升企业的内部管理水平和竞争实力。小型企业建立能源管理系统协助人员进行管理，对节约能源、节能减排也具有很积极的意义。

2、能源管理系统的功能

大型联合企业对水、电、氧气、氮气、氩气、各种煤气等能源介质的依赖度很高。一方面要求各种能源介质连续、稳定供给；另一方面，伴随着产品的生产，将产生大量不同热值的煤气（焦炉煤气、高炉煤气及转炉煤气等），还会因冷却过程中的热交换而产生大量的蒸汽。生产流程中绝大多数能源介质处于边生产、边使用的平衡状态。而不同的能源介质又可根据实际情况进行相互转换（如由焦炉煤气与高炉煤气合成转炉煤气、由煤气转换为蒸汽、由蒸汽转换为电能等），每一种能源介质的平衡变化将影响其他能源介质的生产。因此，数量庞大的能源介质如何平衡，如何经济合理地使用，成为企业面对的一个问题。另外，企业作为污染排放大户，能源的合理使用与平衡调配，对环境保护起着至关重要的作用。为了稳定供应、调配和产出各种能源介质，并通过能源的运用将能源成本降至低限，实现能源供应和生产合理化，基于分散控制、集中管理和优化分配理念及计算机技术的能源管理系统（EMS）应运而生。通过建设EMS，可达到如下目标：

1. 监控能源运行、使用与分配，实现能源数据采集、能效分析、负荷分担、负载均衡等功能，全局性优化能源供给，提升能源管理水平。
2. 实现能源应用可视化、直观化，图示能源运行状态、实时显示能源介质参数、历史和实时趋势，提供丰富的能源管理专业报表。
3. 提高能源系统运行能力，通过及时发现能源系统故障及对故障的快速响应，提高能源供应可靠性与安全性，扩大节能降耗的改善空间，降低吨钢能耗以及环保成本。
4. 实现能源使用追溯与预测，对各部门能源实绩进行集中管理，为节能增效提供追溯手段，并可辅助企业决策层对节能增效状况的预测，指导制定管理策略。

3、能源管理的组织机构

能源管理系统既然是一个信息化系统，就需要贯彻良好的组织思想，并有个机构能很好的执行这个思想和相关制度。目前大中型企业针对能源管理的组织机构设置，有成立能源环保部（纯管理机构）、能源部（能源管理和能源生产机构）、有成立能源管控中心（能源管理和能源生产机构）、有集中在生产中心（公司生产和能源管理机构）、有成立专门的能源管理科室（管理机构）等多种形式。不同的组织机构的管理职责差别不大，但管理权限，特别是处罚、纠偏、指导能源管理的组织权利有差别。另外，部分企业的能源管理机构兼具能源生产的职能，如果没有一个强有力的体系保障，运行的效果会有很大差别。小型企业可能是某个人能源管理，很大程度上取决于对生产和设备的熟悉程度，或者是个人责任，以及能源管理系统的优劣。没有哪一种能源管理的组织就是好的，关键在于是否能够好的贯彻公司的能源管理制度、贯彻能源价值管理的理念，将能源成本控制到很小。管理要有性，能源的管理部门应该是能源直接考核权的部门。

4、PLC采集电能数据的应用

根据能源管理系统的要求，需要对功率大于55kW的设备安装电能表以对电能数据进行采集。公司两条熟料生产线大于55kW的设备数量有：A、B线配料站4台；A线生料磨23台；A线窑尾4台；A线窑头煤磨47台；B线生料磨14台；B线窑尾4台；B线窑头煤磨36台，合计132台。两条熟料线需要读取的电能表数量远小于PLC所能携带电能表数量，出于技术可行性和节约成本考虑，只需要一台PLC即可实现A、B线所有电能表数据读取。A线窑头煤磨电能表数量多，因此把PLC放置于该电力室DCS柜内。数据采集需要组建一个通信网络，把PLC与各电力室电能表连接起来。公司A、B熟料线配置有一套DCS控制系统，网络结构为环网，各电力室DCS柜安装有一台带2光口和8电口的交换机，交换机间采用四芯多模光纤连接，电能采集与DCS系统不共用网络。组建电能采集环网，需要在各电力室DCS柜增加一个带2光口的RS485光电转换器，转换器需要支持冗余环网。RS485光电转换器电口A、B端与电能表A、B端连接，光口分为两组，1、2口为一组（1口为发送端，2口为接收端），3、4口为一组（3口为发送端，4口为接收端），两个电力室转换器间的连接遵循发送口连接接收口原则，如A线生料磨的4口和3口要分别和A线窑尾1口和2口连接。环网组建完成后，A线窑头煤磨电力室内的224XPPLCPORT0口和PORT1口、RS485转换器、电能表间采用DP接头按首尾相连方式连接，PORT0口、PORT1口、RS485转换器、电能表相当于并联在一起，连接PORT0口的DP接头需要带有编程口以便调试。CP243-1与数据采集服务器通过以太网连接。各电力室间电能表通过光纤连接可实现电气隔离，避免电能表间互相干扰。为合理分配PLC两个通信口资源，编写程序时需要对每个通信口读取电能表数量进行分配，PORT0口负责读取A线窑头煤磨、窑尾、生料磨共74台电能表电能数据，PORT1口负责读取B线窑头煤磨、窑尾、生料磨及A、B线配料站共58台电能表电能数据。PORT0口和PORT1口为MODBUSRTU主站接口，电能表均为从站。

5、安科瑞能源管理云平台

5.1 平台架构

5.2 平台功能

5.3 访问方式

5.4 硬件选型

6、结束语

大型联合企业建设能源管理系统，对能源生产分散控制，集中监视、管理，保证了企业能源供应的连续、稳定。能源管理系统建设是一个系统工程，不仅需要建立一套能源系统运行和基础管理体系，还需要建立一个符合冶金企业实际的管控一体化系统，更要建立一组以企业效益大化为目标的能源考核和管理标准。目前，能源管理系统的发展一方面按照以工序、产品品种为单位的能耗精细化管理方向，深入挖掘节能措施；另一方面，通过引入各种数学手段，进行深入的数据分析、建模、寻优，以期在能源优化平衡、预测及调度方面有所突破。另外，在能源管控中心建设方面，已由原先单一的能源管控中心逐步向综合性的管控中心方向发展。

【参考文献】

[1]杨洋，樊向东，施伟.某钢企能源管理系统设计与应用[J].工业控制计算机，2017，30（09）：109-110+112.

[2]修雨蔷，能源管理系统建设电能数据的采集.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.