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安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：石化企業開展能耗在線監測系統建設既是國家節能法律法規政策基本要求，也是企業降本增效走可持續發展的必由之路。本文介紹了石化企業能耗在線監測系統國內外進展情況，提出應該從集團公司、工廠層級和設備層級考慮系統建設的問題，針對石化企業系統建設的定位模糊問題，提出了綜合考慮建用結合、內外監管和持續改進的原則，建設一個支撐企業可持續發展的有用的能源管理系統。
關鍵詞：能耗在線監測；能源管理；節能
1 引言
建設用能單位能耗在線監測系統是貫徹落實黨的精神、推進生態文明建設的具體體現，是部門加強節能管理、用能單位實現節約增效的需要。2017年9月25日國家發展改革委等2部門印發了《重要用能單位能耗在線監測系統推廣建設工作方案》，為加快用能單位能耗在線監測系統建設，要求到“十三五”末期，基本建成連接各省(區、市)、相關部門和行業數據共享的監測系統。2018年5月1日正式頒布實施的《用能單位節能管理辦法》規定“不按要求開展能耗在線監測系統建設和能耗在線監測工作的，責令限期整改，逾期不整改或沒有達到整改要求的，由管理節能工作的部門處一萬元以上三萬元以下的罰款”。2019年4月4日國家發展改革委等2部門印發的《關于加快推進用能單位能耗在線監測系統建設的通知》發改辦環資[2019]424號文，鼓勵企業建設覆蓋全部資源消耗的綜合監測管控系統建設，很大程度整合已有信息化管理系統或控制系統，為本單位節能挖潛、降本增效提供支撐。石油化工企業作為我國六大高耗能行業之一，開展能耗在線監測系統建設既是國家節能法律法規政策基本要求，也是企業降本增效走可持續發展的必由之路。隨著全國用能單位能耗在線監測系統正式上線運行，石化企業建設能耗在線監測系統并實現與國家平臺的對接已經刻不容緩。
2 在線監測系統現狀
國內外大型的石油化工企業通過能源管理信息化工具，提高了企業能源效率，支撐了自身能源管理業務的開展，實現了綠色可持續性發展。大型煉化一體化企業埃克森美孚公司，借助PDCA方法搭建了能源管理模型，通過建設實施能源管理系統(能耗在線監測系統)發現了200多個節能佳實踐和15%的節能提升潛力。瓦萊羅能源公司采用先進控制技術對公用工程系統進行優化處理，建立了公用工程優化模型，注重能源計量和能效管理對比，實施的ASPEN能量優化解決方案產生了270萬美元的經濟效益。阿克蘇諾貝爾公司注重能源管理，集成了現有系統中EMS、ERP 能源計量和統計數據建立了能源管理平臺，向內外綜合展示能源績效取得了不錯的節能減排效果。2017年中國石化在系統內的7家公司完成了能源管理系統推廣項目，建設了能源計劃、能源運行、能源統計、能源優化、評價分析等五大功能模塊的，實現了對能源產、存、轉、輸、耗的全流程協同管理，取得了良好的應用效果和經濟效益。
現階段國內石化企業開展在線監測系統建設存在的問題，一是對建設能源信息系統認識不清，管理人員不認為能夠帶來經濟效益，對能源的系統化管理缺乏足夠信心；二是系統建設基礎條件尚需完善，主要包括能源計量統計方面、部分能源流向方面不清；統計較多人為因素影響等等；三是重視系統建設，輕視系統應用；在能效對標、能源績效指標考核、能源預警預測等功能模塊的設計開放方面明顯不足；妨礙了系統的整體應用；四是決策者和使用者對在線監測系統在企業系統中的定位和作用不清楚，系統建設的目標和內容尚需進一步探討，集團層面、企業層面能源系統如何協調優化等。因此，正確認識在線監測系統在企業的定位，借助信息化手段開展能源管理工作，為企業高質量可持續發展注入活力帶來效益是一件非常有意義的事情。
3 在線監測系統的定位和功能
能源在線監測是原有信息系統的融合和升華。能源在線監測系統不是一個獨立于企業的單獨建立運行的系統，而是企業信息系統中的一個分系統，是企業生產計劃、制造和運營系統中的一個管理環節。如唐鋼能源管理中心定位為公司的三級能源管理系統，依托于現有的信息化系統，充分利用現有的資源，實現能源管理中心(EMS)、ERP 系統、PI系統的無縫連接。以能源管理中心系統的實時數據為基礎，同時提取 ERP、MES/DSS 系統的生產實績、生產計劃、財務數據等信息，經過系統的分析和處理，提供給能源管理人員、真實的數據，改善公司的信息化水平和能源管理水平。
能源在線監測系統數據來源于：能源計劃、能源計量數據、能源管理數據、公用工程數據、設備管理數據、能源質量管理數據、能源績效考核數據等等。數據來源途徑廣、跨部門和單元。因此需要整體考慮系統適應型和匹配性。
某化工企業能源在線監測系統建設也考慮了與原有系統的對接。重新考慮建設在線監測系統對二級統計、核算單元影響，盡量不對公司組織結構做大的調整，同時與公司財務核算單元盡可能保持一致，盡可能滿足化工行業生產實際及習慣要求。
石化企業在線監測系統大致包括：
數據采集、能源數據應用、營運管理3方面，包括能源計劃、能源運行、能源優化、能源統計、能源評價與能源績效等具體功能模塊。
集團公司：生產計劃、能源統計分析、能源調度指揮、能源考核等；
工廠企業：計劃執行、能源計量和統計、能源平衡、蒸汽動力系統優化等
圖 1 集團和企業在線監測系統整體功能架構圖
4 明晰系統定位的措施
4.1 建用結合的系統定位
通過能耗在線監測，開展數據挖掘、潛力分析和日常設備管理，在節能管理和運行方面發揮出系統建設的功效。開展用能優化，通過建立能源需求計劃優化模型，優化裝置用能計劃，提高用能計劃準確性，促進產耗平衡，減少能源備份冗余，降低用能成本。同時對管網進行在線監控，實時監測管網運行工況;輔助管網優化調度，增強管網安全優化運行。動力優化方面，利用熱動力模型和優化工具，優化公用工程生產計劃;與現場控制系統連接，按照離線的優動力生產計劃進行在線閉環控制；在線進行原料優化、設備負荷優化、產出優化。通過建用結合的定位，向建成的能源在線監測系統要效益。
4.2 內外兼顧的定位
按需建設。結合石化企業實際現況，如電力監控系統建設、蒸汽動力系統等自身生產和能源管理，有針對性監控用能區域的能有績效關鍵指標，而非僅監控到一、二級計量滿足上傳數據要求即可。監控結合。僅在線收集電、煤和天然氣等相關能源數據，頂多也就實現了簡單的抄表功能，還不是意義上的在線監測系統，系統需要和生產排班、企業ERP系統等結合起來使用，實現能源監控和反饋，讓企業整體能源管理不再收到冷落。企業在線監測系統需要基于企業能源管理、業務需求等內動力開展建設，同時兼顧外部對在線監測系統的基本要求。石化企業可基于企業現有平臺，充分發揮原基礎管理平臺作用，開放部分數據接口，數據按時與平臺對接，實現對企業日常監管要求，不需要另起爐灶重新建立新的系統或者平臺。
4.3 持續改進的定位
在線監測系統作為一個信息系統，需要不斷維護和升級以滿足工作需要，才能持續發揮作用和效益。系統持續改進可考慮新增業務實際需要，如現階段環保在線監測要求較多，可考慮同步完善在線環境監控系統。系統升級和維護可完善原有系統存在的能源計量的問題。對前期建設部分能源計量方面的不足，一方面定期對各工序的計量設備進行校準、鑒定，保證計量設備的準確性；另一方面按照相關能源計量標準要求分批次補齊計量短板。完善的能源在線監測平臺需要培養多層次的信息化管理人才，重視運維體系建設，建立完備的信息化運維體系，構建完備的基礎支撐，同時堅持持續改進 ，建立完善的能源管控體系。
5 安科瑞重要用能單位能耗在線監測系統
5.1系統概述
工業能耗在線監測系統是一個集成Intranet/Internet網絡技術、GPRS無線傳輸技術、Web Service軟件技術、數據庫技術等于一體的大型數據綜合管理系統。系統為管理者、各級能耗內部用戶、瀏覽者提供了一個訪問的網絡通道，搭建了一個合理、信息傳輸平臺和管理平臺。工業能耗在線監測系統的開發應用為管理部門、企業生產管理、計量管理、節能管理提高到一個新的高度，是我們對節能減排、節能降耗實現的一種行之有效的解決方案。
能源組成及監測內容：
圖2 能源組成
圖3 監測內容
用電類：采集采暖、鍋爐、空調、制冷、照明、辦公、電梯、水泵、風機、通風機等耗電設備的用電信息。主要監測其用電量，對于大耗電設備監測其電流、電壓及功率因數等信息。
配電類：采集6kv/10kv配電開關設備、變壓器，狀態信號、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、電能質量、電能量等。
用水：自來水和蒸汽；采集具有485通訊功能的智能熱量表、蒸汽流量計、水表等；
用氣：煤氣、天然氣；采集具有485通訊功能燃氣表；
環境參數：采集具有485通訊功能的溫度/濕度計；采暖空調供回水溫度；
5.2系統框架
圖4 系統框架
(1)能源消費管理系統：該系統可以對重要用能企業煤、電、油、氣、熱、水等能源和耗能工質進行定期錄入和實時采集，并將收集到的能耗數據進行整理存儲，為匯總分析和上報作數據支持。
(2)能源利用狀況信息報送系統
重要用能企業可通過該系統將企業本年度的《能源利用狀況報告》，報送至市節能監察中心，經初審核后，上傳至省節能監察總隊審核，而后上報國家有關部門。
(3)單位能耗水平識別評價系統
利用重要用能單位能耗數據，對企業用能狀況進行分析評價，查找問題。為節能管理部門掌握、分析信息和研究節能改造并制定相關政策措施提供科學的依據和平臺。
(4)決策服務和專家咨詢服務系統
系統提供直觀、簡明、快捷的數據信息查詢和決策支持服務。對重要用能企業的能耗進行科學、合理的咨詢指導，幫助重要用能企業做出及時、正確、可行、有效的解決方案。
(5)能耗預測、能源安全預警系統
通過系統掌握重要用能企業能源購置、使用、消耗及生產情況，對企業的用能情況進行綜合的評判和分析，對比同期值和限定值，對能耗超標情況予以預警提示。
在獲取能源使用的基礎上，進行數據挖掘分析，實現能耗的預測分析功能，為相關部門的宏觀決策提供支撐體系。
(6)節能監察及信息發布、法律法規知識培訓系統：
通過該系統平臺，可對省重要耗能企業做節能監察工作；發布節能法律法規標準以及能源基礎知識、能源統計知識、節能監測方法等資料；處理日常節能管理工作相關的公文、通知、公告等。
5.3系統網絡結構
系統把數據信息從各個企業的能源監控中心采集到后臺的數據庫系統，經分析與處理，提供分析預測和預警功能。同時通過門戶網站、無線終端等手段為省、市領導以及相關委辦局提供了多方位、可視化的便捷服務。
圖5 系統結構
5.4能耗監測系統產品選型
【參考文獻】
[1]中國石化能源管理系統(一期)可行性研究報告．
[2]李愛軍.石化企業能耗在線監測系統的定位[J].廣東化工，2019，46(14)：108-109)
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.
