1.引言

1.1. 概述

       在我国的能源消耗中，工业是我国能源消耗的大户，能源消耗量占全国能源消耗总量的70%左右，而不同类型工业企业的工艺流程、装置情况、产品类型、能源管理水平对能源消耗都会产生不同的影响。建设一个全厂级集中统一的能源管理系统可以在线采集、计算、分析及处理能源数据，对能源物料平衡、调度与优化、能源设备运行与管理等方面发挥重要作用。

       能源管理系统（简称EMS）是企业信息化系统的一个重要组成部分，因此在企业信息化系统的架构中，把能源管理作为MES系统中的一个基本应用构件，成为大型企业自动化和信息化的重要组成部分。

1.2 整体需求分析

       企业希望能够采用先进的自动化、信息化技术建立能源管理调度中心，实现从能源数据采集——过程监控——能源介质消耗分析——能耗管理等全过程的自动化、高效化、科学化管理。把能源管理、能源生产以及使用的全过程有机结合起来，运用先进的数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理。其中包括能源生产管理统计报表、平衡分析、实绩管理、预测分析等。实现统一调度全厂能源系统。优化能源介质平衡、高效利用能源，提高环保质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。

2. 设计内容与原则

2.1设计内容

★自动化系统

能源管控中心网络系统及设备系统

能源管控中心软硬件平台系统

能源系统各站点的数据采集系统

调度及操作人员所需的人机界面系统

设备冗余，安全监测系统

历史数据海量存储及分析系统

★辅助系统

能源系统视频安全监控

能源系统配套报警系统

能源系统大屏幕显示系统

2.2设计原则

★完善能源信息的采集、存储、管理和利用

★规范能源系统的自动化系统设计

★实现对能源系统采用分散控制和集中管理

★减少能源管理环节，优化能源管理流程，建立客观能源消耗评价体系

★减少能源系统运行成本，提高劳动生产率

★加快能源系统的故障和异常处理，提高对全厂性能源事故的反应能力

★通过优化能源调度和平衡指挥系统，节约能源和改善环境

★为进一步对能源数据进行挖掘、分析、加工和处理提供条件

3. 系统架构

       典型能源系统架构包括能源调度管理中心、通讯网络、远程数据采集单元等三级物理结构（如下图示）。

4.力控企业能源管理系统综合解决方案

       力控科技为企业EMS能源管理系统提供了综合解决方案，典型能源系统架构包括能源调度管理中心、通讯网络、远程数据采集单元等三级物理结构，其中信息采集与防护特点如下：

       能源“死角”信息采集：力控数据采集管理器可现场安装，并且遵循低功耗设计原则，具备远程管理功能，方便部署与升级。

       信息安全防护：力控可以充分保证企业生产信息的安全，不但能完成工业标准协议透传，还能防止非法入侵等网络攻击。

       能源信息管理：力控能源管理系统可以充分、有效地管理能源信息，建立合理的能源策略。

       力控企业能源管理系统通过对耗能设备的特性进行分析，加装合适的改造设备,提高设备的性能，提高用电设备的效率，降低原料损耗。根据设备运行历史记录合理安排检修，能够有效地提高设备安全运行时间，降低维护成本。设置报警参数，设备运行不稳定及时报警，保障安全运行。对企业能源进行集中监视、测量、控制和管理，实现能源实时及历史数据存储、查询、分析、统计、分析功能，实现了能源管理的自动化。充分利用真实数据，作为节能运转分析的依据，避免了人为判断的失误，帮助企业强化能源消耗、能源核算管理，使企业管理更加科学化。

4.1能源管理调度中心

       能源管理调度中心由实时数据库服务器、历史数据库服务器、Web发布服务器、操作站及数字大屏显示系统等组成。

       设计采用实时数据库实现采集现场能源数据和控制能源设备，并对采集的数据进行计算、分析、统计。系统共配置2台互为冗余的实时数据/数据采集服务器，实现采集和控制整个能源系统的数据，并兼作应用服务器。

实时数据库采用基于Linux平台的力控实时数据库pSpace，pSpace是由力控科技开发的具有自主知识产权的大型实时数据库软件，已经广泛应用于多个大型能源调度系统。其可靠性、稳定性、数据压缩比、响应速度等主要技术指标都与国际知名品牌产品相同或接近。

SCADA/HMI软件采用力控科技开发的eForceCon组态软件，该产品与力控pSpace具有很好的兼容性，可实现无缝接入，其开放性和稳定性也在长期的应用中得到了证实。

4.2能源管理调度中心系统主要功能

1）数据采集功能

       通过力控企业能源管理系统获取企业各项能源数据，并可实现对企业运行数据实时监视、报警、分析、计算、统计等功能。

2）监控功能

       对各个子系统进行监控和实时调整。实现能源生产潮流监视、系统故障报警与分析、系统优化调度。作为能源生产调度指挥控制中心的支撑系统，负责日常的能源生产调度，保证主作业线正常有序的生产，并在突发事件期间实施能源应急调度策略，确保能源供应安全稳定，达到节能增效。

3）基础能源管理功能

       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，包括能源实绩分析管理、能源质量管理、能源平衡管理、能源预测分析、能源系统运行支持管理（包括任务单管理和潮流分析）等。

4）大屏幕监视功能

       在能源管理调度中心设置能源系统信息显示大屏，实现远程监视能源系统重点现场工况视频信息，并综合监视各个子系统能源管理数据信息和状态信息。

4.3能源管控中心管控内容

       能源管控中心控制系统是一个集过程监控、能源设施管理、能源调度平衡及分析优化为一体的系统。

       能源管理调度中心的主要管控内容如下：

1）能源控制

       能源数据（包括统计数据和预测数据）被周期性地集中和报告，实际能源消耗与根据实际生产参数计算出的预期能耗进行比较。提高能源数据测量和计算的可靠性，作为提供给企业领导或管理部门进行计划、观测和控制的依据，为节能项目做出规划。

2）能源协调

       对于连续的生产系统，须具备一个强大的能源管理调度中心来协调各单一能源介质系统的动态平衡，并在所有介质之间进行综合动态平衡。同时支持系统正常运行就要有多样灵活的调节技术手段，根据生产计划和能源预测，协调能源供应和控制，即满足生产过程的能量需求，又能合理避免负荷高峰。

3）能源质量

       通过一定的检化验手段，例如：质量分析、质量跟踪、趋势评估、越线警告等，对外供的各种能源介质进行质量控制，平衡能源介质品质与产品成本的矛盾。

4）能源实绩

       各能源消耗数据通过服务器处理后，以能源网络图的直观形式，显示能源量在各个工位的分布情况，并给出各种能源消耗的统计结果。

5）能源指标

       根据系统统计的能源计量数据，结合产品的生产数据，计算出各生产能耗，在此基础上给出能源控制指标，以便对能源绩效进行考核管理。

6）能源预测

       能源管理调度中心实时接收能量流和特征生产数据，并将数据进行处理。通过对比前一时刻的数据，同时查询数据库中已有的历史数据，对于各工序能源用户，针对不同的生产和运行状态，采用能源信息流模型或统计的方法，计算出能源预测结果，并给出能源消耗的发展趋势。

7）生产管理及设备分析

       通过系统模型及时调整能源设备的运行，并根据单台设备运行数据积累设备运行规律曲线，一旦发现设备运行不正常及时发出报警信息；在积累大量设备运行数据前提下，对设备的运行状态及设备使用寿命等进行分析，为设备的计划检修提供依据。

5.结语

       力控企业能源管理系统平台通过合理的节能策略，配以能耗监控系统可以有效地降低企业公用设施的能耗。对公用设施数据进行分析，建立能耗模型，得出企业本身的能耗改进空间；通过对各项数据的综合监管，消除信息孤岛和节能死角，帮助企业实现可持续发展。