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浅谈能源管理对电能数据的分析与应用

发布时间:2020-08-25   点击次数:199次

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

序号

设备名称

规格型号

1

智能仪表

AEW100

2

智能仪表

APM810

3

智能仪表

AEM96

4

智能仪表

ACR120EL

5

智能仪表

DTSD1352

6

工业通讯网关

ANet-1B2S1 -网两串,1个8G存储卡,导轨式,供电DC12V~36V电压

7

工业通讯网关

ANet-2B4S1 4 路RS485光耦隔离,2路10M/100M以太网口,1个8G存储卡,导轨式安装, AC/DC220V

8

工业通讯网关

ANet-2E8S1 8 路RS485光耦隔离,2路10M/100M以太网口,1个8G存储卡,导轨式安装, AC/DC220V

9

工业开关电源

KDYA-DG75-24KF

10

4G路由器

ZLAN8303-7 1串口, 1个网口,4G全网通.

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.

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