关键词：能源管理中心系统；安全；行业分析诊断；节能降耗                                                                                                                               

Abstract: This paper mainly introduces the scheme design and construction application of WEMS energy management center system of a metal metallurgy Co., Ltd. in Hubei Province, discusses the energy management system of safety, economy, industry analysis and diagnosis, comprehensive energy saving and consumption reduction, and focuses on its design principle, monitoring point selection, structural features and functional features.

Key words: Energy management center system; Safety;Industry analysis diagnosis; Saving energy and reducing consumption

1  引言

当前，能源短缺和环境污染问题已成为全球性的问题，随着国民经济的持续高速增长及能源资源的日趋紧张，节能和环保已成为全社会日益关注的问题。近年来，国家不断调整升级工业产业政策、节能减排法律法规执行越来越严越细化，随着我国市场经济体制的不断完善，创建“资源节约型，环境友好型”社会等政策的实施，国内大多数企业面临全球化的市场竞争日益加剧，许多企业由于设备、工艺、管理等各方面原因，能源利用效率普遍偏低，节能潜力巨大，因此通过技术手段来降低用能费用支出、提高利润空间势在必行。

湖北某金属冶金有限是国家循环经济试点示范单位、湖北某地区“城市矿产”示范基地龙头企业，公司致力于发展循环经济，专业从事再生资源回收、废铅酸蓄电池处理、废铝综合利用、铅基合金及铝合金研制与生产，已形成年处理废铅酸蓄电池30万吨、年产铅及铅合金25万吨、铝合金10万吨的能力，成为中国再生有色金属行业骨干企业。

2 建设目标 

为满足该金属冶金有限是能源实时监测、全面监管；设备高效运转、及时预警、及时处理；达到安全稳定、经济平衡、优质环保、提高劳动生产率、精细化管理、节能降耗的目的，该金属冶金有限公司能源管理中心系统主要实现以下功能：

Ø 实现能源数据的集中采集与实时监测。

Ø 实现能源数据的统计与分析管理，促进管理者运用科学的能源调度方案，提高能源利用效率。

Ø 实现对主要能源消耗设备的运行监控、检修和故障管理,提高设备运转率，保障设备安全运行。

Ø 帮助企业建立科学的能耗经济指标考核体系，促进全员参与节能降耗。

Ø 实现和已有信息化系统数据的资源共享，将熔炼炉生产数据在系统中进行展示。

Ø 加强能源计划管理，达到能源管理事前预测，事中控制，事后分析的目的。

Ø 实现站所的集中值守，提高劳动生产效率。

3  能源管理中心系统硬件平台与网络结构设计

3.1  系统监测点设计标准

为满足该冶金有限公司能源管理中心系统的运行要求，实现基于客观过程数据的分析和管理，实现精细化能源管理与节能降耗需求，根据我公司在冶金行业施工过程中积累的技术经验，现对此冶金有限公司监测点设置遵循以下原则：

Ø 电源关口(指贵厂从供电局接入的进线、发电机等）位置（总降位置）100%安装电力能效监测终端。

Ø 用户变电站或开关站的变压器各出线回路100%安装监测终端（备用回路除外），对于支线直接接入用电设备的回路的监测终端安装在变电站或开关房的出线开关位置，对于支线接入设备动力柜（或控制柜的）监测终端安装在动力柜中。

Ø 用户的主要用电设备100%安装监测终端（高压设备、大功率用电设备、用户关注设备)。

Ø 能效项目关口（用户为提高能效而开展的技术改造项目所涉及的能源关口100%安装监测终端）。

3.2  网络结构设计

经现场工况调查与确认，全厂能源监测为114个（50个预留），扩容共计新增49个电力监测点，同时增加4台熔炼炉PLC数据获取以及4台熔炼炉用气量、1台烘模用气量、1个食堂天然气流量计、1个天然气总表流量计监测点数据获取、新增氮气流量计3台，压缩空气流量计1台；本次硬件组网设计在尽可能减少投资的情况下，从系统结构、网络结构、技术措施、设备选型等方面综合考虑。采用工业级以太网光纤星网和现场串行总线构建能源管理中心系统能源专网，搭建一个可靠性强、传输速率快、安全经济、易于扩展与维护的综合性网络平台，构建无障碍的线速交换网络。其系统拓扑图如图1所示。

                                                     图1  网络结构系统拓扑图

3.3  系统硬件平台构成

    此冶金有限公司能源管理中心系统的硬件平台主要包括：服务器系统、计算机系统、通讯网关等。对于硬件产品的选型采用当前主流厂商的产品，质量可靠，能提供全年 365 天，全天 24 小时的连续运行和售后服务；对于安装的服务器、终端设备、网络设备、控制设备，必须能适应严格的工作环境；系统具备反应快速，满足行业要求的性能，最终确保能源中心的高效、稳定、实时的运行；在充分考虑整个硬件平台的成熟、可靠、稳定性、可扩展性。最终系统硬件设计如下：

    ①服务器

    能源管理中心系统服务器主要包括综合监控服务器、Web服务器、应用服务器等。根据系统功能的不同，结合系统容量、系统负荷以及实时性的要求，系统服务器配置如下：

    采集服务器（1台）：用于能源系统的数据采集、监视和控制，主要功能包括能源数据的显示，能源设备的控制，参数报警，事件记录，能数据管理，历史数据归档和查询，以及系统监控诊断等。

Web服务器（1台）：Web服务器安装Windows 2012 Server操作系统和Web发布程序，主要用于Web发布。Web发布的主要内容包括基础能源管理系统的管理界面及综合监控系统画面web发布。

    应用服务器（1台）：应用服务器安装Windows 2012 Server操作系统、开发软件和基础能源管理应用软件，主要实现能源计划管理、实绩管理、调度运行支持、能源预测与优化平衡、能源质量管理、能源设备管理、统计分析报表、能源监察、能耗综合分析等。

    ②计算机系统

    操作站计算机：在能源大厅配置的调度人员监控客户机，作为整个系统的运行操作工作站，使运行人员对能源数据和设备进行监控。终端包括电力系统2台、压缩空气系统1台、天燃气系统1台、氮气系统1台、生产调度2台、预留工位1台等设备。这些操作站完成能源监视、设备状态显示、操作画面，信息显示、实时曲线、参数设定、语音报警等功能，在操作站上还可进行数据查询、报表查询、报表打印等工作。

    工程师站计算机：工程师站为系统维护人员对WEMS能源管理中心系统软件进行开发、组态和日常维护处理等。这些维护操作站可对应用软件，接口程序，数据库系统，操作日志，数据备份等进行系统级别的操作管理。共设计笔记本工程师站1台。

     以上工作站各自分工，各司其职，组成了能源管理中心系统的人机交互平台。

③大屏幕系统

根据现场实际需求，采取目前最先进的拼接技术，结合我公司以往能管中心的设计经验，选配设计1.5m*3m LED大屏，室内全彩，点间距3mm，其系统拓扑图如图2所示。

图2  大屏幕系统拓扑图

4  能源管理中心系统软件设计

本次方案针对电、氮气、压缩空气、天燃气进行监测分析，构建企业能源管理平台，在平台上运行WEMS能源管理中心系统软件，对企业实时用能进行监视、对重点用能设备的运行状况实时监控、对历史能源数据进行分析。

为了解决多样化数据采集与整合方案，满足应用系统安全性与高效性要求，能源管理中心软件采用最先进的C/S和B/S混合模式。其中C/S架构的软件主要负责能源过程监控，包括实时数据的采集、监控与报警、设备经济运行情况、能流图、设备参数的实时变化等；B/S架构的软件程序主要负责将采集的数据进行归纳、分析和整理，结合生产计划的数据，进行基础能源管理工作，主要包括：能源计划管理、能源实绩管理、能源库存管理、能源质量管理、能量平衡调度与能源效率分析计算、能耗统计及分析、能耗设备管理、计量设备管理、能源成本管理、能源优化与分析等。WEMS能源管理中心系统主要功能示意图如图3所示。

图3  WEMS能源管理中心系统主要功能

5  结束语

系统正常投运以来，依托万洲节能增效三层面技术（设备运行优化节能、工艺管控优化节能、管理策略优化节能），从电能质量（电压、负荷均衡、谐波治理）、合理调配配电资源方面，提高配电和系统运行效率；通过班组、区域的电量/电费分布和组成的综合分析，去调整生产用能、改善电费结构等层面，累计节能效益约100万元。

除此之外，该冶金有限公司建立能源管理中心系统存在的潜在增值效益如下：

（1）实现监控点的自动抄表功能，在减少统计人员工作量的同时，能够有效避免人工操作所带来的数据不准确、不准时现象，能够为企业管理者提供及时、准确的用能数据，同时系统能够自动生成用能报表，帮助管理层进行产量与用能量的分析。

（2）帮助企业建立设备管理体系，实现对系统监测范围内所有设备的电子化档案管理，记录设备维护过程及内容，包括设备维护记录输入和设备维护记录查询，实现日常设备的管理。

（3）实现对比分析、区域用能分析、能耗走势分析、负荷分析、班组用能分析、对标分析等多维度的分析诊断，查找负荷、产量、单耗变化的原因，帮助管理者采取措施降低消耗，促进生产班组之间加强人员培训和相互交流，提升人员的节能意识从而降低能耗。

（4）帮助企业建立合理的错峰用电制度，对生产电费结构（基本电费、电度电费、力调电费）组成进行综合对比与分析，指导生产均衡用电，实施错峰用电，最终可以减少电费开支。

（5）针对重要电机及重要的工艺设备设置预警条件，电气维护人员可以根据系统预警及时进行分析与故障排查检修，能够有效防止故障的发生和扩大。

（6）通过对不同班组和环节实施电能统计边界的划分，方便实现对不同班组或环节的单耗计算，实现能效对标。

作者简介：

周勇进：（1987.6--  ）男 汉族     万洲电气股份有限公司     工程师

主要研究方向：电力系统自动化及行业节能研究