淺談能源管理信息化建設的實踐與實現

摘要：文章對企業(ye) 能源管理信息化建設的主要內(nei) 容進行了較為(wei) 詳細的闡述，在此基礎上，探討了企業(ye) 能源管理信息化係統的組成結構以及其與(yu) 其他企業(ye) 信息化係統（如ERP、MES、PCS）的關(guan) 係。

關(guan) 鍵詞：能源管理；信息化；管理係統

1.背景

        能源是支撐整個(ge) 世界運行、發展的重要物質基礎。隨著我國社會(hui) 經濟的飛速發展，能源消耗日益增多，能源需求不斷增長。可以說，能源供給與(yu) 需求之間的矛盾已經成為(wei) 製約我國社會(hui) 經濟穩定、健康發展的重要因素。也正因此，節能減排目前已經成為(wei) 我國一項國策，在各個(ge) 能源消費領域深入開展。工業(ye) 企業(ye) 是我國能源消費的大戶，也是我國節能減排的重點領域。一直以來，我國工業(ye) 企業(ye) 的能源管理較為(wei) 粗放，能源利用率不高，浪費現象較為(wei) 嚴(yan) 重，實現能源的精細化管理是當前我國企業(ye) 落實節能減排任務較為(wei) 迫切的一項工作內(nei) 容。以計算機技術、網絡技術、現代電子通信技術為(wei) 基礎的信息化建設是當前我國企業(ye) 實現能源精細化管理的重要舉(ju) 措，企業(ye) 能源管理信息化建設水平正成為(wei) 衡量企業(ye) 能源管理成效的重要指標。本文理論聯係實際，就企業(ye) 能源管理信息化建設的實踐策略進行探討，以期能夠為(wei) 相關(guan) 研究提供一些參考與(yu) 借鑒。

2.企業能源管理信息化建設的主要內容

        企業(ye) 能源管理信息化建設的目的是通過信息化技術和手段將企業(ye) 的能源消費情況進行綜合監控與(yu) 管理，使企業(ye) 能夠對自身的能源消費情況做到心中有數，並依據能源消費數據進行科學合理的能源結構及使用的優(you) 化，從(cong) 而實現節約能源的最終目的。

        從(cong) 企業(ye) 能源管理信息化建設的目的可以看出，其建設的主要內(nei) 容包括企業(ye) 用能的計量統計、企業(ye) 主要能耗設備的實時狀況監控、企業(ye) 能源管理信息化數據中心的建立、企業(ye) 能源管理信息化係統的建立等。

        利用信息化技術與(yu) 手段實時收集、監測企業(ye) 的用能數據是企業(ye) 能源管理信息化建設的基礎工作，在此方麵，企業(ye) 首先要建立的是完善的能源計量以及能耗設備監控終端網絡。隻有采用具有數據傳(chuan) 輸功能的計量儀(yi) 表以及設備監控終端設備，建立起完善的信息化終端網絡，企業(ye) 能源的信息化管理才能具備最基本的條件。

        在具備企業(ye) 能源數據信息的采集功能之後，企業(ye) 應建立完善的能源管理信息化數據中心，將企業(ye) 的用能數據、主要設備的實時運行參數等匯集到統一的數據中心。數據中心不僅(jin) 具備企業(ye) 能源數據的存儲(chu) 、查詢功能，還包括數據的分析、處理、二次開發等功能。

        企業(ye) 能源管理信息化係統的建立是在匯集企業(ye) 能源數據的基礎上，通過對能源數據的分析、處理，實現對能源計劃、能源使用以及能源調度等的信息化管理，深入挖掘企業(ye) 的能源節約潛力；通過對企業(ye) 曆史能源消耗數據進行分析、處理，準確預測企業(ye) 能源係統的存耗變化趨勢，並在此基礎上，建立企業(ye) 能源係統的優(you) 化調度模型並生成能源優(you) 化調度方案，實現對企業(ye) 能源係統的事前管理；通過對企業(ye) 能源係統運行的綜合分析，深入挖掘企業(ye) 能源管網和係統設備的安全上限，在確保係統安全、穩定運行的前提下，提高能源係統的二次能源回收率及使用率，實現企業(ye) 能源係統安全穩定、經濟合理的運行管理目標。

3.企業能源管理信息化係統的組成結構

        企業(ye) 能源管理信息化係統的建設和實施是一個(ge) 比較複雜的係統化工程，需要根據企業(ye) 所處的行業(ye) 特點及自身的實際情況進行針對性的設計。但從(cong) 規範化和標準化的角度來說，企業(ye) 能源管理信息化係統的基本組成結構包括3部分，即企業(ye) 能源監控係統、基礎能源管理係統及能源平衡調度係統，基本構成了企業(ye) 能源管理集監控、管理、分析和優(you) 化為(wei) 一體(ti) 的信息化係統，是企業(ye) 能源管理實現自動化、智能化的重要組成部分，其關(guan) 係如圖1所示。

圖1企業(ye) 能源管理係統的組成結構

3.1企業(ye) 能源監控係統

        監控係統是企業(ye) 能源管理係統的重要組成部分，也是最基礎的管理子係統。企業(ye) 的能源係統是一個(ge) 複雜的、動態變化的係統，而掌握能源係統的實時用能狀況以及用能設備的狀態變化則是企業(ye) 能源監控係統的主要任務，其目的是通過對企業(ye) 能源係統運行的狀態進行全過程的實時監測、分析及處理，掌握企業(ye) 能源係統的運行變化狀況，及時發現能源係統出現的異常情況如能耗設備的運轉異常、能源質量的異常變化以及係統穩定性破壞等，進而確保在可控範圍內(nei) ，將能源係統可能遭受的破壞損失降到水平。

        企業(ye) 能源監控係統的建設內(nei) 容及程序主要為(wei) ：①確定對企業(ye) 能源係統的數據采集項目，以此作為(wei) 能源監管的基本支撐；②采集企業(ye) 電力、動力及水係統等各類用能係統的實時運行數據，以及企業(ye) 電力、動力以及水處理設備的實時運行數據；③對采集到的企業(ye) 用能係統相關(guan) 數據及耗能設備運行數據進行整理分類、存儲(chu) ，並運用特定數據分析處理技術對這些數據進行分析、處理，並將處理結果進行歸檔；④以采集到的企業(ye) 用能係統及能耗設備數據為(wei) 基礎，對企業(ye) 能源係統進行狀態異常及故障分析、處理；⑤企業(ye) 能源係統如出現異常狀態或發生故障，則依據事先設定好的處理程序或預案進行異常狀態或是故障處理；⑥根據處理預案優(you) 化調整企業(ye) 用能係統，並進行控製輸出；⑦確保優(you) 化調整後的企業(ye) 用能係統達到穩定運行的平衡狀態。

3.2基礎能源管理係統

        基礎能源管理係統實質是屬於(yu) 企業(ye) 能源管理信息化係統的應用層，主要是為(wei) 企業(ye) 的能源管理職能提供一個(ge) 信息化平台，其功能和作用主要體(ti) 現在以下3個(ge) 方麵：①以企業(ye) 能源監控係統為(wei) 基礎支撐，建立以企業(ye) 成本控製為(wei) 核心的數據分析和處理模型，以監控層采集到的各類用能數據為(wei) 源數據，構建起企業(ye) 能耗評估指標體(ti) 係，為(wei) 企業(ye) 的生產(chan) 運行和管理決(jue) 策提供準確的能源數據支持；②以信息化的技術、手段和方法構建完善的企業(ye) 能源管理職能體(ti) 係，提高企業(ye) 能源管理的效率；③以信息化的技術手段對企業(ye) 能源係統的相關(guan) 資產(chan) 、設備進行管理與(yu) 維護，提高企業(ye) 資產(chan) 管理水平。

        基礎能源管理係統主要由計劃實績分析、分析支持、運行支持以及能源質量管理等功能模塊組成。

        計劃實績分析模塊的主要功能是分析管理企業(ye) 能源管理係統中的能源實際消耗以及能源計劃，分析過程為(wei) ：通過自動及人工的方式收集企業(ye) 生產(chan) 計劃信息、生產(chan) 實績信息以及能源實績信息；分析、計算企業(ye) 能源實績信息數據，包括能源成本、綜合能耗、過程消耗等；以企業(ye) 能源曆史信息數據以及能源實績分析計算結果為(wei) 依據，結合企業(ye) 生產(chan) 計劃、生產(chan) 實績信息，製定企業(ye) 能源供需計劃及考核計劃等。

        分析支持模塊主要是指對企業(ye) 用能係統能源消耗的預測與(yu) 分析，內(nei) 容包括企業(ye) 能源供需計劃分析及實績分析、企業(ye) 綜合能耗和工序能耗的以及技術經濟指標的分析等。過程為(wei) ：①以企業(ye) 生產(chan) 係統各工序的曆史能耗數據為(wei) 依據，通過工序能耗預測算法進行數據分析處理，得到企業(ye) 工序能耗預測結果；②以企業(ye) 生產(chan) 係統綜合能耗曆史數據為(wei) 依據，通過綜合能耗預測算法進行數據計算、分析及處理，得到企業(ye) 綜合能耗預測結果；③通過實時數據采集分析，得到企業(ye) 的能耗實績信息，並將之與(yu) 企業(ye) 的工序能耗、綜合能耗預測信息進行對比分析；④輸出並記錄各類數據分析結果。

        運行支持模塊是指通過信息化的手段與(yu) 方法，對企業(ye) 能源係統的運行管理提供支持。運行支持的核心是實現企業(ye) 能源係統運行管理的標準化、流程化及信息化，即通過計算機技術、信息技術將企業(ye) 能源係統的運行管理要素標準化、流程化，提高企業(ye) 能源係統的運行管理效率。運行支持模塊的主要內(nei) 容包括運行調度日誌管理、能源係統運行單據管理等。

        能源質量管理是基礎能源管理係統的重要管理模塊，主要是對企業(ye) 生產(chan) 所需要的各類能源如電能、水資源、天然氣、煤焦油等的供應質量進行管理，確保能源質量能夠滿足企業(ye) 生產(chan) 及工藝要求。能源質量數據對企業(ye) 生產(chan) 質量具有至關(guan) 重要的作用，是企業(ye) 產(chan) 品穩定性的關(guan) 鍵性指標，且是企業(ye) 能源成本管理的重要基礎數據，根據企業(ye) 各類能源質量的變化規律、趨勢，企業(ye) 能源管理部門、成本管理部門能夠更為(wei) 科學地製定能源采購策略，最大限度地以低成本獲得高質量的能源。企業(ye) 能源質量管理的主要內(nei) 容包括：①確定企業(ye) 能源質量監測的介質類型；②確定企業(ye) 能源質量監測內(nei) 容；③根據能源介質類型確定企業(ye) 能源質量監測指標；④收集能源質量監測數據並與(yu) 預先設定的質量標準值進行對比分析；⑤統計能源質量的對比分析結果。

3.3能源平衡調度係統

        能源平衡調度係統是以能源係統的安全穩定運行為(wei) 前提，以能源係統曆史數據和實時數據為(wei) 基礎，通過建立能源係統綜合平衡模型，對企業(ye) 能源係統的能源供給、消耗進行，並根據結果生成能源平衡調度方案，作為(wei) 企業(ye) 能源調度管理人員的參考依據。能源平衡調度係統的主要運作流程為(wei) ：①確定企業(ye) 能源係統的用能類型以及主要管網；②建立能耗預測模型及能源係統綜合平衡分析模型；③確定能源係統調度的優(you) 化目標，根據係統綜合平衡分析結果生成係統平衡調度方案。

4.企業能源管理信息化係統與其他信息係統之間的關係

        能源管理信息化係統是企業(ye) 自動化以及信息化係統建設的重要組成部分，是企業(ye) 實現管理信息化、智能化的重要基礎。企業(ye) 能源管理信息化係統與(yu) 企業(ye) 其他信息化係統之間具有密切的聯係，如能源管理信息化係統對接公司信息化係統（ERP、MES），後者可為(wei) 前者提供能源統計信息、質量信息、生產(chan) 及檢修計劃等，是實現能耗分析、預測的重要數據源；而能源管理信息化係統則向ERP、MES係統提供詳細的能源分析數據，是進行成本分析和管理的重要依據。與(yu) PCS係統對接，則可以自動獲取企業(ye) 主工藝單元的在線生產(chan) 信息。能源管理信息化係統與(yu) ERP、MES和主工藝控製係統（PCS）的關(guan) 係如圖2所示。

圖2 企業(ye) 能源管理信息化係統與(yu) 其他信息係統關(guan) 係圖

5安科瑞企業能源管理平台

5.1 平台概述

        安科瑞企業(ye) 能源管理平台采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(ye) 的生產(chan) 、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業(ye) 電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(ye) 針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產(chan) 品能源單耗、各工序能耗、重大能耗設備的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、用能預測、碳排分析，為(wei) 企業(ye) 加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

5.2應用場所

        鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫藥、水泥、煤炭、物流、鐵路、航空工業(ye) 、木材、化學原料以及機電設備、電器產(chan) 品、工器具製造等。

5.3平台結構

圖3 平台結構

5.4平台主要功能

5.4.1首頁

        首頁通過展示企業(ye) 各類能耗總量、折標值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區域能源消耗對比,並三維展示企業(ye) 重要工藝或設備的能源消耗動態，可直觀了解企業(ye) 當前用能。

5.4.2運行監控

        能源管理係統的動態顯示對企業(ye) 使用的各種能源（電、水、蒸汽）進行實時監控，並提供從(cong) 概貌到具體(ti) 的動態圖形顯示，並提供區域數據監控，在工廠平麵圖或者某個(ge) 車間的平麵圖快速瀏覽到所管理的能耗數據。係統提供對能源管理係統運行狀態的實時監視功能，實現對能源係統運行過程中關(guan) 鍵的用能狀態參數的變化趨勢、耗能設備的運行狀態以及係統運行報警事件進行實時監視，確保整個(ge) 能源供給、轉換和消耗過程的安全、可靠和穩定。係統提供圖形化工具，不僅(jin) 可以組態出數字化的監控界麵，還具有實時趨勢顯示。

        （1）變配電係統的電氣主接線圖展示，實現對全電量參數以及開關(guan) 斷路器狀態的實時監視，如電壓、電流、頻率、功率、功率因數、三相不平衡度、諧波等參數。

        （2） 水、燃氣、壓縮空氣等係統各分支管道分布示意圖以及流量、壓力、溫度等參數狀態的實時監視；

        （3）重點用能設備係統（如壓機等)的運行狀態以及用能參數的實時監視；

        （4）過壓、過流、欠壓等保護信號報警、係統通信中斷、電量、非電量參數越限、能耗超標預警等實時事件報警監視。

        （5）工藝流程圖展示重點關(guan) 注工藝各設備運行參量以及能耗情況

5.4.3變壓器監控

        展示各變壓器負載情況，從(cong) 而可以為(wei) 變壓器配備情況進行科學合理的規劃。通過各種運行參數狀態下用電效能的對比，測算變壓器損耗，找出變壓器經濟運行區間。根據變壓器經濟運行區間，調整負載，從(cong) 而降低變壓器損耗，節約電量。

5.4.4用能統計

        係統支持為(wei) 企業(ye) 不同的計量監測對象，提供快速查詢顯示日、周、月、季、年的企業(ye) 用能情況同比環比、產(chan) 品單耗、產(chan) 品折標對比、能耗排名等。數據通過棒圖，餅圖，直方圖等形式，實現對係統中耗電量、耗水量、耗氣量等能耗數據的統計分析。大到整個(ge) 企業(ye) ，小到單個(ge) 設備或車間，通過對這些區域的計量節點能耗數據查詢分析，實現整個(ge) 企業(ye) 能耗數據的統計分析，滿足用戶實現對任意時段內(nei) 區域、車間、工藝和設備類型等的能耗數據查詢要求。通過對比不同區域等的能耗數據情況，了解不同對象區域等的能耗規律，自動對這些對象進行能耗排名，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從(cong) 而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

5.4.5分項用能

        係統提供對企業(ye) 分項用能的分項統計。根據分項，用柱狀圖以及餅圖，展示各分項用能情況，直觀，清晰。通過用能趨勢，及時掌握企業(ye) 分項用能趨勢情況。對於(yu) 分項用能異常，能即時發現，調整策略，改善用能，節約能源。

5.4.6產(chan) 品/產(chan) 值單耗

        係統可以與(yu) 企業(ye) MES係統對接，導入產(chan) 品產(chan) 量。對不能導入的數據提供人工錄入功能。通過係統采集的能耗數據，結合產(chan) 品產(chan) 量，計算產(chan) 品單耗，生成產(chan) 品單耗趨勢圖，並進行同比和環比分析。以便企業(ye) 能夠根據產(chan) 品單耗情況來調整生產(chan) 工藝，從(cong) 而降低能耗。

5.4.7用能成本分析

        係統支持為(wei) 企業(ye) 整體(ti) 以及車間等各個(ge) 需要單獨進行能耗考核的對象提供各種能源消耗的總費用成本的統計對比功能。可提供電、水、氣等各種能源類型在統計周期中的消耗量以及對應的費用數據，並且可以將各種能源的費用進行百分比占比統計和對比，以了解整個(ge) 企業(ye) 能源費用成本的詳細分布情況。同時支持對單位成本費用進行分析。用戶可選擇多個(ge) 考核區域進行耗能成本的對比分析，為(wei) 用戶建立有效的績效獎懲機製和日常管理提供真實、可靠的數據依據。

5.4.8用能成本

        係統支持為(wei) 企業(ye) 以及需要單獨考核計量的區域提供能源成本預算管理功能，允許用戶錄入能源成本的詳細預算計劃，通過對比能源實際費用和預算費用進行預算執行管理，可以直觀的了解到每月或者每年能源成本是否超出預算，方便用戶及時的進行預算的調整和幹預。此外，係統還支持按照的預測算法進行能源成本的成本預測，根據曆史的預算執行情況和實際耗能的數據預測後續的幾個(ge) 月的能源成本費用，幫助用戶進行有效的成本計劃管理。

5.4.9績效分析

        對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、車間，產(chan) 線、工段、設備等進行日、周、月、年、時段績效統計按照能源計劃或定額製定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業(ye) 了解內(nei) 部能效水平和節能潛力。

5.4.10能耗預測

        通過對企業(ye) 車間、生產(chan) 工藝、生產(chan) 設備等的能耗使用情況進行分析，建立能耗計算模型，根據人工智能算法對數據和模型進行修正，對未來企業(ye) 能耗趨勢進行，為(wei) 節能提供有效的決(jue) 策依據。

5.4.11運行監測

        係統的設備運行監測功能專(zhuan) 門針對重點耗能設備提供的管理，主要包括設備運行狀態及關(guan) 鍵參數監視、設備台賬管理、設備能耗統計分析以及設備維護管理。通過對設備工作狀態參數以及工況參數的實時采集和監視可及時判斷設備的運行工況是否正常；設備能耗統計分析可提供針對設備對象的實時耗能量以及曆史耗能趨勢的分析和對比；設備台賬管理以及維護管理可建立全麵的設備基本信息檔案，可快速實現對於(yu) 設備各種特性參數的查詢和統計分類，對設備及其主要零配件的檢修、更換曆史記錄進行信息化管理，並可提供設備計劃檢修到期提醒以及逾期檢修告警等功能，便於(yu) 為(wei) 每一個(ge) 重要設備建立經濟運行檔案，確保設備的安全、穩定、經濟運行。

5.4.12能源平衡及損耗分析

        能源平衡及損耗統計分析主要為(wei) 企業(ye) 的電、水、氣等能源在轉換、運輸、使用過程中的各個(ge) 環節提供能量平衡分析，及時的發現能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行幹預。通過分別統計重要用能環節的能源供給量和能源消耗量並計算兩(liang) 者之間的差值損耗量，來評估個(ge) 各環節的用能損耗程度。比如對用水係統的幹管計量和各個(ge) 車間支管的計量消耗量之和進行損耗分析，有利於(yu) 及時發現是否存在水管漏水或者違規用水的情況；對用電係統的低壓進線計量和各饋線回路的計量消耗量之和進行損耗分析，來評估判斷是否存在違規用電、竊電等異常用電現場，幫助用戶發現並糾正能源使用過程中的能源浪費問題，降低能源綜合運行成本。

5.4.13節能分析

        節能分析主要是為(wei) 企業(ye) 在實施節能措施後，具體(ti) 節能效果的分析，通過錄入節能措施，對比分析實施節能措施前與(yu) 實施節能措施後的用能情況，以此來評判節能措施的實施效果，為(wei) 企業(ye) 節能提供幫助，提高經濟效益。

5.4.14分析報告

        係統提供的用戶分析報告主要是為(wei) 企業(ye) 的中、高層管理人員提供有關(guan) 企業(ye) 的能耗數據統計結果匯總和分析結論展示，注重整體(ti) 能耗狀況和變化趨勢的說明。一般包括企業(ye) 的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況，用能趨勢排名，重點能耗排名，綜合能耗排名等。通過豐(feng) 富多樣的圖形化組件組態成為(wei) 一份用戶分析報告，讓用戶全麵了解係統的運行情況，方便用戶發現設備異常，從(cong) 而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節能潛力。

5.4.15事件記錄

        事件報警分析主要是為(wei) 係統的異常運行狀態或故障原因診斷分析提供依據和分析手段。係統運行過程中所產(chan) 生的各種報警時間均會(hui) 被自動記錄和存儲(chu) ，通過對事件的發生時間、範圍對象、事件的類型、事件的等級以及事件描述關(guan) 鍵字搜索查詢，即可快速的實現對目標事件的查詢和分類。

5.4.16自定義(yi) 報表

        用戶可通過自定義(yi) 報表頭與(yu) 列，靈活生成各種報表，從(cong) 各種能耗數據及費用比較，到電力峰穀平報表；從(cong) 碳排放報告到係統能耗評估，從(cong) 能耗指標到能耗預算等等，使用者無需繁瑣的編輯，隻需要簡單操作就能生成精美的報表。

5.4.17移動端支持

        APP支持androids、ioses操作係統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業(ye) 能源消耗、效率分析、同環比分析、能耗折標、用能預測、運行監視、異常報警等。

5.4.18運行環境

        (1)瀏覽器運行設備

        (2)台式電腦，手機、平板等移動端設備

        (3)瀏覽器運行環境

        (4)支持、火狐、搜狗、360等主流瀏覽器訪問

        (5)客戶端運行設備

        (6)安卓係統移動設備（androids 5.0以上），蘋果ioses係統

5.5推薦現場設備選型（根據實際需求選配）

【參考文獻】

[1]李碩.企業(ye) 能源管理現狀及問題分析[J].中國氯堿,2020(10):37-38.

[2]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.06版

作者簡介：侯文莉，女，本科，現就職於(yu) 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為(wei) 建築能耗監測係統。