鋼鐵能源集中管治研究范文

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摘要：文章根據(jù)工業(yè)和信息化部的要求，主要針對(duì)津西鋼鐵建立能源中心，實(shí)施能源集中管理的工作進(jìn)行了闡述。從能源管理系統(tǒng)的起源著眼，詳細(xì)介紹了能源管理的概念、構(gòu)成、管轄范圍以及津西鋼鐵實(shí)施過(guò)程中的一系列問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：能源管理信息化

0引言

研究的背景：

能源作為經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，其供需矛盾在全球范圍內(nèi)將長(zhǎng)期存在。我國(guó)持續(xù)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)成為過(guò)去幾年中全球經(jīng)濟(jì)的最大亮點(diǎn)，但同時(shí)也引發(fā)了能源供應(yīng)危機(jī)及環(huán)境保護(hù)的巨大壓力。為此國(guó)家將資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)作為基本國(guó)策。無(wú)論企業(yè)還是個(gè)人都對(duì)落實(shí)這一國(guó)策責(zé)無(wú)旁貸。

根據(jù)工業(yè)和信息化部下發(fā)“關(guān)于印發(fā)《鋼鐵企業(yè)能源管理中心建設(shè)實(shí)施方案》的通知”（工信部節(jié)[2009]365號(hào)）文件精神，計(jì)劃在年產(chǎn)300萬(wàn)噸以上鋼鐵企業(yè)推廣企業(yè)能源管理中心建設(shè)的實(shí)施要求，津西鋼鐵計(jì)劃啟動(dòng)企業(yè)能源管理中心建設(shè)項(xiàng)目。

研究的現(xiàn)狀：

津西鋼鐵作為大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，所需要的能源品種多、數(shù)量大，生產(chǎn)過(guò)程中伴隨著大量二次能源的產(chǎn)生。在目前的基礎(chǔ)上，為降低生產(chǎn)成本，提高競(jìng)爭(zhēng)能力，進(jìn)一步提高節(jié)能和環(huán)保指標(biāo)，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先和國(guó)際先進(jìn)水平，需要做大量的工作。津西鋼鐵2009年自耗能源總量394.4萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，噸鋼綜合能耗為577.5kgce/t。盡管津西鋼鐵近年來(lái)進(jìn)行了大規(guī)模的技術(shù)改造，在能源環(huán)保方面投入大量資金，但在能源管理、綜合利用，能耗指標(biāo)等方面依然存在潛力可挖，還需要抓緊進(jìn)行技術(shù)改造。

1能源管理系統(tǒng)的起源與內(nèi)容

1.1能源管理系統(tǒng)的起源從六十年代中期開(kāi)始，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的一些鋼鐵企業(yè)就開(kāi)始根據(jù)二次能源的不同種類設(shè)置了一些能源管理信息系統(tǒng)，分門別類地對(duì)各種能源介質(zhì)進(jìn)行監(jiān)視和控制。日本是最早開(kāi)發(fā)能源管理中心的國(guó)家，八幡制鐵所設(shè)計(jì)了第一個(gè)能源管理中心。

1.2能源管理系統(tǒng)的概念能源管理系統(tǒng)又稱EMS，是集控制技術(shù)、信息技術(shù)、通訊技術(shù)等多種現(xiàn)代化技術(shù)構(gòu)建的信息平臺(tái)，其涉及自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、通訊等多個(gè)專業(yè)，涵蓋內(nèi)容多，涉及范圍廣。

1.3能源管理系統(tǒng)的構(gòu)成EMS的構(gòu)成：所以按子系統(tǒng)劃分，EMS主要由基礎(chǔ)系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成，基礎(chǔ)系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)軟硬件子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、自動(dòng)化控制子系統(tǒng)等；輔助系統(tǒng)則包括大屏幕子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、指令電話子系統(tǒng)等。

1.4能源管理系統(tǒng)的管轄范圍EMS的管轄范圍：EMS主要負(fù)責(zé)管理煤氣、壓縮空氣、蒸汽、氧氣、氮?dú)狻鍤狻⒚簹狻⑺㈦娏Φ冉橘|(zhì)系統(tǒng)的能源公輔單元，要實(shí)現(xiàn)分散控制、集中管理與調(diào)度，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，需要對(duì)這些能源公輔單元進(jìn)行自動(dòng)化改造，使其達(dá)到監(jiān)視、監(jiān)控或無(wú)人值守的目標(biāo)；而EMS的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、大屏幕、視頻監(jiān)控、指令電話等子系統(tǒng)也將主要以這些能源公輔單元作為設(shè)計(jì)約束。

2津西鋼鐵能源集中管理研究的主要問(wèn)題

2.1能源分散管理的主要問(wèn)題由于沒(méi)有建立起一個(gè)綜合的完善的能源管理系統(tǒng)。基礎(chǔ)自動(dòng)化、信息化水平高低不一，在能源計(jì)量、平衡調(diào)度及管理上還較落后，這很難適應(yīng)津西鋼鐵可持續(xù)發(fā)展需要，主要問(wèn)題表現(xiàn)在：

①二次能源利用率有待提高，管網(wǎng)壓力波動(dòng)比較大，部分用能設(shè)備的利用效率較低。②部分能源計(jì)量?jī)x表落后，數(shù)據(jù)停留在原地，缺少范圍更廣的聯(lián)網(wǎng)功能；部分計(jì)量點(diǎn)缺失，需要進(jìn)一步補(bǔ)充完善。③能源系統(tǒng)中，水、電、風(fēng)等各系統(tǒng)發(fā)展不平衡，能源設(shè)備自動(dòng)化程度高低不一，部分系統(tǒng)仍為手動(dòng)操作。離津西鋼鐵自動(dòng)化、信息化的要求有一定差距。④各能源介質(zhì)的分散能源管理，造成能源管控的信息孤立，缺乏對(duì)企業(yè)能源產(chǎn)生與利用的集中統(tǒng)一調(diào)度管理，不利于能源優(yōu)化。⑤在出現(xiàn)能源事故時(shí)，缺乏多系統(tǒng)統(tǒng)一的指揮調(diào)度，快速形成處理方案的能力。⑥隨著設(shè)備改造更新、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化，生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，能源生產(chǎn)與循環(huán)利用的管理工作越來(lái)越重，產(chǎn)品生產(chǎn)與能源生產(chǎn)的計(jì)劃匹配越來(lái)越迫切。⑦分散的、多層次的管理使權(quán)利分散、效率降低，難以適應(yīng)大規(guī)模、多介質(zhì)消耗的生產(chǎn)需求。

2.2津西鋼鐵對(duì)能源集中管理的需求目前的現(xiàn)狀使企業(yè)對(duì)能源的集中管理與統(tǒng)一調(diào)度提出了強(qiáng)烈的需求，要求廢棄粗放的能源管理模式，在信息技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的能源管理，達(dá)到向管理要效益的目標(biāo)。能源管理中心作為企業(yè)管理的重要組成部分將越來(lái)越被重視，并成為企業(yè)低成本戰(zhàn)略的重要途徑。

鋼鐵生產(chǎn)和能源生產(chǎn)的連續(xù)性決定了生產(chǎn)流程過(guò)程中任意一個(gè)環(huán)節(jié)的變化都會(huì)對(duì)能流與供需平衡產(chǎn)生重大影響，因此節(jié)能環(huán)保工作是全局性、系統(tǒng)性的，涉及各個(gè)生產(chǎn)和管理環(huán)節(jié)，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。能源管理不能光針對(duì)某一設(shè)備、工序進(jìn)行，而應(yīng)把能源管理作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，尋求最佳的經(jīng)濟(jì)點(diǎn)（節(jié)能點(diǎn)）。因此，津西鋼鐵需要在強(qiáng)化能源生產(chǎn)、管理合一的管理體系，健全經(jīng)濟(jì)責(zé)任制的同時(shí)，充分運(yùn)用現(xiàn)代控制技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能模型技術(shù)等，建設(shè)一個(gè)具有分布控制、集中調(diào)度與管理功能的現(xiàn)代能源管理中心系統(tǒng)，對(duì)用能設(shè)備實(shí)現(xiàn)在線集中監(jiān)控，并在實(shí)時(shí)能源信息的基礎(chǔ)上，做到能源科學(xué)管理與調(diào)配，充分回收利用企業(yè)的二次能源及余壓、余熱資源，在進(jìn)行全廠能源介質(zhì)平衡基礎(chǔ)上，搞好各種能源介質(zhì)的綜合利用，進(jìn)而優(yōu)化企業(yè)的能源結(jié)構(gòu)。綠色經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)是企業(yè)的發(fā)展方向，為大力推進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高資源的綜合利用率，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型企業(yè)，建立能源管理系統(tǒng)十分必要。

2.3津西鋼鐵能源管理系統(tǒng)的系統(tǒng)分類根據(jù)津西鋼鐵的實(shí)際現(xiàn)狀，將其分為七大系統(tǒng)：①電力系統(tǒng)：3座110KV變電站，6座35KV變電站，1座余熱發(fā)電，5座TRT發(fā)電；②煤氣系統(tǒng)：3座高爐煤氣放散塔、5座豎爐加壓站、3座轉(zhuǎn)爐加壓站及1座煤氣柜；③水系統(tǒng)：污水處理廠，7座循環(huán)泵站，4座沖渣泵站，軟水站；④壓縮空氣系統(tǒng)：5座空壓站；⑤蒸汽系統(tǒng)：2座蒸汽站；⑥氧氮?dú)逑到y(tǒng)：6套制氧機(jī)組；⑦環(huán)保系統(tǒng)：4套燒結(jié)機(jī)頭/機(jī)尾電除塵，1套脫硫進(jìn)/出口。

2.4津西能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用功能

從應(yīng)用層次上分為三大應(yīng)用中心

能源監(jiān)控與調(diào)度：主要完成能源數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視、控制與調(diào)整操作、能源平衡，支持調(diào)度人員完成日常調(diào)度、點(diǎn)巡檢工作。

能源信息管理：主要完成能源信息的基本管理功能，支持管理人員實(shí)現(xiàn)能源計(jì)劃編制、平衡管理、能源運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)分析等管理業(yè)務(wù)。

能源優(yōu)化與決策支持：包括能源預(yù)測(cè)、優(yōu)化調(diào)度、數(shù)據(jù)挖掘與分析等功能，為調(diào)度人員、管理人員提供調(diào)度和管理決策支持，同時(shí)支持能源業(yè)務(wù)處理的辦公自動(dòng)化。

2.5系統(tǒng)集成方案能源管理中心的系統(tǒng)設(shè)備主要包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，服務(wù)器、操作站、大屏幕，采集站、GPS時(shí)鐘等。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三個(gè)層次。底層為信息采集層，中層為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理層，上層為應(yīng)用管理層。信息采集層由PLC、RTU、遠(yuǎn)程I/O等組成，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和連鎖控制，中層設(shè)備是I/O服務(wù)器，主要完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和短時(shí)歸檔，上層設(shè)備有應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、操作員站等，主要完成人機(jī)接口和管理等功能。在相關(guān)軟件支持下組成功能完整的能源管理系統(tǒng)。

2.6基礎(chǔ)自動(dòng)化的銜接在全廠各主要能源設(shè)備區(qū)和能源數(shù)據(jù)相對(duì)集中區(qū)設(shè)置采集/監(jiān)控站。采集/監(jiān)控站是實(shí)現(xiàn)能源信息采集、過(guò)程監(jiān)控的現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)備。采集站主要以數(shù)據(jù)采集為主，不進(jìn)行控制。監(jiān)控站可以進(jìn)控制。

需依數(shù)據(jù)依賴度不同設(shè)置采集或監(jiān)控站。由于原有數(shù)采點(diǎn)精度不夠或缺失，需進(jìn)行現(xiàn)代化改造，改造根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行，涉及到網(wǎng)絡(luò)接口、控制系統(tǒng)、儀表、閥門等的改造。

2.7其它配套系統(tǒng)通訊系統(tǒng)需達(dá)到互備冗余目的，應(yīng)設(shè)置市話、指令電話、無(wú)線通訊及直線電話（電力調(diào)度與省調(diào)、區(qū)調(diào)聯(lián)系專用）。在需要無(wú)人值守的站所及其他重要場(chǎng)所配置電子巡檢設(shè)備及門禁系統(tǒng)。并將該系統(tǒng)接入EMS。巡檢人員或其他相關(guān)人員需要根據(jù)權(quán)限進(jìn)入工作場(chǎng)所及進(jìn)行有關(guān)的作業(yè)。在能源調(diào)度大廳設(shè)置能源調(diào)度用大屏幕，做為輔助生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)視。可以進(jìn)行能源系統(tǒng)全景展示。在煤氣柜、變電所等重要場(chǎng)所配置工業(yè)電視攝像機(jī)，數(shù)據(jù)傳輸采用模擬方式或數(shù)字方式，充分利用公司現(xiàn)有的視頻網(wǎng)絡(luò)，在能源中心管控大樓內(nèi)設(shè)分中心，將信號(hào)傳送到能源管控大廳。通過(guò)視頻矩陣投射到大屏上，對(duì)上述區(qū)域進(jìn)行全天候遠(yuǎn)程監(jiān)視并進(jìn)行錄像。

3能源集中管理的效果與影響

節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境是我國(guó)的基本國(guó)策。在中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十一五”規(guī)劃中明確提出，落實(shí)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策，建設(shè)低投入、高產(chǎn)出、低消耗、少排放、能循環(huán)、可持續(xù)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)體系和資源節(jié)約型社會(huì)。能源管理為資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)類項(xiàng)目。符合國(guó)家“十一五”鼓勵(lì)的發(fā)展方向。能源管理系統(tǒng)能使企業(yè)和社會(huì)構(gòu)成產(chǎn)業(yè)鏈、物流網(wǎng)，可形成共生互動(dòng)的生態(tài)產(chǎn)業(yè)，可推進(jìn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)的和諧發(fā)展。不僅對(duì)本企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的支持作用，而且會(huì)給相關(guān)產(chǎn)業(yè)及全社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。