摘要:能源管理係統在鋼鐵行業(ye) 中的應用是鋼鐵行業(ye) 信息化、數據化、智能化發展的重要表現,也是鋼鐵行業(ye) 實現智能製造與(yu) 精細化管理的重要舉(ju) 措。鑒於(yu) 此,從(cong) 能源管理係統在鋼鐵行業(ye) 中的應用意義(yi) 出發,就能源管理係統應用現狀進行了簡要分析,並結合鋼鐵行業(ye) 特征與(yu) 智能創造目標,設計一種能源管理係統。通過係統架構與(yu) 功能分析,確定該係統能夠與(yu) 智能化配電係統、自動化管理係統、資源計劃係統等互聯互通,實現對鋼鐵公司能源運營狀況全麵化、精細化、智能化管控,利於(yu) 企業(ye) 高質量、可持續發展。

關(guan) 鍵詞:智能化配電係統;能源管理;鋼鐵;智能化;信息化

0、引言

鋼鐵工業(ye) 是我國工業(ye) 體(ti) 係中的重要組成部分，在促進社會(hui) 進步、經濟發展、技術繁榮等方麵發揮著至關(guan) 重要的作用。基於(yu) 近些年鋼鐵工業(ye) 的高速發展，鋼鐵生產(chan) 製造的自動化水平、數字化水平、信息化水平不斷提高，在一定程度上導致鋼鐵能源供需匹配、鋼鐵製造工藝方法使用、鋼鐵生產(chan) 流程銜接、鋼鐵各種流調度流通等發生巨大改變，能源資源智能化配置管控成為(wei) 鋼鐵工業(ye) 新時期建設與(yu) 發展的客觀需求與(yu) 必然趨勢。智能化配電係統及智能化能源管理係統能夠對多種能源介質進行精細化管控，能夠實現鋼鐵工業(ye) 全流程各種流的等科學調度，切實提高企業(ye) 管理水平，推動企業(ye) 高效、安全、環保、穩定、長久發展。

1、鋼鐵行業(ye) 中能源管理的應用意義(yi) 分析

(1)智能化配電係統應用意義(yi)

基於(yu) 近些年鋼鐵工業(ye) 的高速發展，鋼鐵企業(ye) 生產(chan) 規模不斷擴大，導致鋼鐵企業(ye) 生產(chan) 裝置增多，為(wei) 滿足生產(chan) 用電需求，供配電網內(nei) 中低壓變配電所數量增多。加之在智能製造進程的不斷推進下，鋼鐵企業(ye) 供配電網絡自動化、信息化水平不斷提高，對供配電管理提出了更高要求，如何實現鋼鐵企業(ye) 供配電係統管理有效性、安全性，促進供配電係統管理智能化、集約化、透明化、精細化發展成為(wei) 相關(guan) 人員關(guan) 注與(yu) 思考的重要問題。而智能化配電係統的有效設計與(yu) 科學應用，能夠滿足鋼鐵企業(ye) 供配電係統管理需求。鋼鐵企業(ye) 通過使用智能化配電係統(圖1)可對電力參數、環境參數、運行參數等進行全麵監測，並根據監測結果預測負荷用能，指導企業(ye) 節能減排；預警電氣設備或係統過載、過壓、過溫等危險情況，降低這些危險行為(wei) 發生與(yu) 發展對企業(ye) 安全生產(chan) 的不利影響；監視設備運行故障與(yu) 電能質量問題，以便運維人員及時發現和處理故障，防止事故擴散，從(cong) 而將事故影響降至*低。鋼鐵企業(ye) 通過使用智能化配電係統可實現對資產(chan) 管理(如資產(chan) 存檔快查、評估等)、運維管理(如流程規範、運維追蹤、案例存儲(chu) 等)、能源管理(如能源使用監測、能耗統計、能耗評估等)的集成化、精細化管控。

(2)能源管理係統應用意義(yi)

能源短缺與(yu) 環境汙染是我國各領域建設與(yu) 發展過程中關(guan) 注的重點問題。鋼鐵行業(ye) 不僅(jin) 是能耗大戶，也是汙染物排放大戶。從(cong) 生產(chan) 工藝角度來看，多數鋼鐵企業(ye) 采用“燒結——煉鐵——煉鋼——軋製"工藝流程進行生產(chan) ，涉及原料廠、燒結廠、焦化廠、煉鐵廠、煉鋼廠、軋製廠等諸多生產(chan) 設施。據統計燒結工序能耗可達到48kgce/t左右，焦化工序能耗可達到103kgce/t左右，煉鐵工序能耗可達到386kgce/t左右，煉鋼工序能耗可達到54kgce/t左右、噸鋼電耗可達到456~462kWh/t，噸鋼新水消耗可達到2.45~2.56m3/t等，綜合能耗約為(wei) 545~552kgce/t。從(cong) 生產(chan) 排放角度來看，鋼鐵行業(ye) 碳排放量僅(jin) 次於(yu) 電力行業(ye) ，占全國碳總排放量的13%~15%，此外二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵、廢水等排放量也位居工業(ye) 。因此，在新時期發展中，如何在保證生產(chan) 質量，提高生產(chan) 效率的同時，降低資源能源消耗，減少環境生態負荷，實現能源精細化管理成為(wei) 企業(ye) 以及相關(guan) 人員關(guan) 注與(yu) 思考的重點問題。能源管理係統作為(wei) 鋼鐵企業(ye) 信息化係統重要組成部分，其在資源能源數據采集、分析、整理、存儲(chu) 、利用等方麵的優(you) 勢為(wei) 鋼鐵企業(ye) 能源管理智能化、精細化發展提供了支持。目前，鋼鐵企業(ye) 應用的能源管理係統能夠對多種能源介質(各種氣、各種水、采暖熱網、電力等)信息，如壓力、溫度、濃度、流量、運行狀態、開閉信號等進行監視管控，也能夠對汙染物信息，如濃度、流量、排放總量、汙染指數等進行監視管控，從(cong) 而為(wei) 能源分配利用、設備維修養(yang) 護、汙染預防控製等提供指導。與(yu) 此同時，能源管理係統能夠與(yu) 其他信息化管理係統互聯互通，進一步提高企業(ye) 管理水平。促進鋼鐵企業(ye) 高效化、環保化、節能化、專(zhuan) 業(ye) 化、科技化、創新化發展。

2、鋼鐵行業(ye) 中能源管理係統應用現狀及存在的問題分析

鋼鐵企業(ye) 能源管理係統是一種集製造過程監控、能源資產(chan) 管理、能源資產(chan) 調度等功能為(wei) 一體(ti) 的管理係統，其有效應用對企業(ye) 能源利用率提高、企業(ye) 能源管理質量提高存在積極影響，是新時期企業(ye) 實現綠色化、信息化、創新化發展的重要手段。縱觀鋼鐵企業(ye) 能源管理係統應用現狀，發現能源管控係統的應用仍存在諸多問題，有待在後續研究發展中改進、完善、優(you) 化。例如，能源數據采集缺乏準確性、全麵性；能源管理係統與(yu) 其他係統之間融合有限，易產(chan) 生信息孤島問題；現場裝備集成度不夠高，設備監管的離散性較高；係統通訊存在一定滯後性，事後管理現象屢見不鮮等。

3、鋼鐵企業(ye) 能源管理係統優(you) 化設計分析

隨著“互聯網+"理念以及“加快建設製造強國與(yu) 網絡強國"任務的提出，鋼鐵企業(ye) 應促進鋼鐵製造管理與(yu) 信息技術的深度融合，積極優(you) 化能源管理係統，實現物質流、信息流、能源流一體(ti) 化智能調度與(yu) 管控，從(cong) 而有效解決(jue) 傳(chuan) 統能源管理係統應用問題，促進能源管理係統應用作用*大化發揮，實現鋼鐵企業(ye) 能源精細化管理，推動鋼鐵企業(ye) 綠色化、自動化、創新化、智能化發展。

(1)智能化能源管理係統主要架構

根據鋼鐵企業(ye) 特征結合“智能製造"對鋼鐵企業(ye) 建設與(yu) 管理的要求，鋼鐵企業(ye) 應以係統安全運行、製造節能減排、全流程能源協同優(you) 化控製為(wei) 目標，以計算機技術、互聯網技術、大數據技術、雲(yun) 技術、物聯網技術、信

息通訊技術等為(wei) 支撐，搭建智能化能源管理係統。根據智能化能源管理係統功能對其架構進行劃分，可分為(wei) 數據中心層側(ce) 重於(yu) 鋼鐵企業(ye) 各種流的調度管控，包括生產(chan) 原料、燃料、材料等物質流調度管控；電能、水能、氣能、熱能、機械能等能量流調度管控；生產(chan) 製造、運營管理等過程中產(chan) 生各種信息的信息流調度管控。協同管控層則是根據各種信息對能源資產(chan) 進行高效高質量匹配，切實提高企業(ye) 生產(chan) 、管理質量和效率，*大程度提高對各種能源、資產(chan) 的利用率。智能管控層進一步提高能源管理係統智能化水平，實現對企業(ye) 全流程的智能化監測、調度、管控。

(2)智能化能源管理係統設計要點

1）明確係統之間的關(guan) 係，提高係統交互性

提高智能化能源管理係統與(yu) 其他信息化管理係統的交互能力，對智能化能源管理係統作用充分發揮存在重要影響。故在係統設計與(yu) 建設過程中需要綜合考慮能源管理係統與(yu) 鋼鐵企業(ye) 其他信息化管理係統，如基礎自動化係統、過程控製係統、生產(chan) 執行係統、企業(ye) 資源計劃係統等關(guan) 係，從(cong) 而準確確定能源管理係統在企業(ye) 信息化管理係統架構中的位置。通常情況下，能源管理係統主要麵向企業(ye) 及業(ye) 務管理層人員服務，對數據信息的可控性、關(guan) 聯性具有較高要求。能源管理係統需要為(wei) 企業(ye) 運營提供準確、全麵信息，以滿足企業(ye) 生產(chan) 計劃、采購計劃、資本計劃、能源計劃等需求，故能源管理係統應具備較強的物質流(圖2)、信息流、能源流、資金流等協調控製能力。基礎自動化係統與(yu) 過程控製管理係統側(ce) 重於(yu) 設備運行狀態等基礎數據管控，對數據信息準確性、時效性具有較高要求。生產(chan) 執行係統側(ce) 重於(yu) 鋼鐵企業(ye) 生產(chan) 管理，包括生產(chan) 計劃執行管控、生產(chan) 能源消耗管控等，該係統可將過程控製管理係統與(yu) 能源管理係統有效銜接，進一步提高鋼鐵企業(ye) 生產(chan) 運營管控水平，消除鋼鐵企業(ye) 生產(chan) 過程中的各種不確定性問題。故在鋼鐵企業(ye) 信息化管理係統中在鋼鐵企業(ye) 信息化管理係統中，基礎自動化係統與(yu) 過程控製管理係統位於(yu) 架構底層，生產(chan) 執行係統位於(yu) 信息化管理係統架構底層，能源管理係統位於(yu) 架構頂層。

2）根據鋼鐵企業(ye) 特征，給予係統設計綜合考慮

鋼鐵企業(ye) 能源介質管網分布廣泛，對能源介質輸送具有較高要求，如何提高能源介質輸送連續性、持久性、安全性、快速性、經濟性，成為(wei) 鋼鐵企業(ye) 能源管理思考的重點問題之一。對此，智能化能源管理係統在鋼鐵企業(ye) 中的應用，需要具備較強的能源動態調節平衡能力。這就需要從(cong) 能源介質輸送監控能力、能源動態調節能力、能源介質信心采集處理能力、能源介質輸送故障分析處理能力、能源計劃調整能力、能源平衡預測能力等方麵對智能化能源管理係統設計進行綜合考慮，以保證企業(ye) 在係統支持下對能源介質輸送管理做出科學決(jue) 策。

3）根據企業(ye) 能源管理要求，科學規劃係統功能

鋼鐵企業(ye) 應用能源管理係統的主要目的是提高能源利用率，保證能源生產(chan) 、轉換、消費平衡，促進企業(ye) 生產(chan) 健康、穩定、長久發展。因此，鋼鐵企業(ye) 的智能化能源管理係統一方麵需要對能源使用進行管理，另一方麵需要對能源成本進行管理。其中能源使用管理側(ce) 重於(yu) 物質流管控，能源成本管理側(ce) 重於(yu) 資金流管控。且滿足企業(ye) 能源管理需求，智能化能源管理係統需要具備能源設備監管、能源計劃監管、能源平衡監管、能耗實績監管、能源預測監管等功能。就能耗實際管理而言，鋼鐵企業(ye) 通過智能化能源管理係統能夠根據企業(ye) 實際情況建立能源消耗預測模型，並在能耗曆史信息、生產(chan) 計劃信息、能源供需計劃信息等支持下，完成能耗預測，從(cong) 而為(wei) 企業(ye) 能源管理計劃製定提供依據，提高能源利用率。就能源平衡監管而言，鋼鐵企業(ye) 通過智能化能源管理係統能夠係統、準確、全麵、動態掌握電能源、水能源、氣能源等購入情況、存儲(chu) 情況、利用情況、輸送分配情況、終端使用情況等，並對其進行監視、調度、控製，保證能源介質在各環節安全、可用。與(yu) 此同時，企業(ye) 借助係統能夠將能源數據轉換為(wei) 碳排放數據，實現各分廠或各業(ye) 務汙染排放智能分析，讓企業(ye) 管理人員更加直觀了解各分廠或各業(ye) 務汙染狀況，便於(yu) 企業(ye) 管理人員發展汙染排放管理問題，從(cong) 而針對性製定科學、合理、有效減排降汙方案。

4）合理選擇係統實現技術，保證係統功能有效發揮

係統的實現離不開各類技術支持。對此，在係統設計開發過程中應給予係統實現技術高度重視。由於(yu) 鋼鐵企業(ye) 能管管理範圍為(wei) 全鋼鐵廠，故將係統設計為(wei) 多層分布式結構，確保係統運行安全、可靠的同時，提高係統維修簡便性。選擇客戶/服務器網絡通信模式，並引入以太網通信技術、現場總線通信技術、無線傳(chuan) 感技術以及Modbus-RTU、IEC61850、ModbusTCP/IP等多種通信協議，滿足係統內(nei) 部通信需求、係統與(yu) 係統之間通信需求。采用模塊化設計法，根據係統主要功能將其劃分為(wei) 多個(ge) 子係統，以滿足不同用戶管理需求。同時子係統設計中，能源介質按類型歸類，工作人員能夠針對某種介質查閱曆史信息。為(wei) 提高信息利用效率，係統依托數據挖掘技術、數據庫技術、專(zhuan) 家知識係統技術等，能夠自動生產(chan) 各類報表，並以多種形式進行可視化顯示，同時係統具備信息追蹤能力，便於(yu) 溯源管理。係統依托雲(yun) 技術不僅(jin) 能夠通過互聯網登錄，也可以通過移動終端登錄，實現對能源的遠程管控。

4、Acrel-EIOT能源物聯網雲(yun) 平台

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯網開放平台是一套基於(yu) 物聯網數據中台，建立統一的上下行數據標準，為(wei) 互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平台。用戶僅(jin) 需購買(mai) 安科瑞物聯網傳(chuan) 感器，選配網關(guan) ，自行安裝後掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(ye) 數據服務。

該平台提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，並支持多平台、多語言、多終端數據訪問。

（2）應用場所

本平台適用於(yu) 公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管係統集成商、小型物業(ye) 、智慧城市、變配電站、建築樓宇、通信基站、工業(ye) 能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平台結構

（4）平台功能

• 電力集抄

電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方麵實現供配電監控係統的遙測'、遙信、遙控控製，對係統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方麵，可以顯示或查詢供配電室內(nei) 各設備運行（包括曆史和實時參數，並根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

配電圖

• 能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現從(cong) 能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產(chan) 以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數據處理與(yu) 分析技術，進行離線生產(chan) 分析與(yu) 管理，實現全廠能源係統的統一調度，優(you) 化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體(ti) 能源管理水平的目的。

能耗概況

• 預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看係統日誌等功能；

2）係統配置：對建築、通訊管理機、儀(yi) 表及默認參數進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、衝(chong) 正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報表中心：提供售電、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本係統所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出。

預付費看板

• 充電樁管理

通過物聯網技術，對接入係統的充電樁站點和各個(ge) 充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一係列故障進行預警。雲(yun) 平台包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監控、運營分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

• 智能照明

智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域的室內(nei) 照明、城市路燈等照明回路的用電狀態進行不間斷地數據監測，也可以實現定時開關(guan) 策略配置及後台遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，並達到一定節能減掛的效果。

監控頁麵

• 安全用電

安全用電采用第一時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現“防患於(yu) 未然"的目的。

• 智慧消防

通過雲(yun) 平台進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。原先針對“九小場所"和危化品生產(chan) 企業(ye) 無法有效監控的空白，適應於(yu) 所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“係統化"、用電管理“精細化"的實際需求。

（5）係統硬件配置

5、結束語

智能化配電係統與(yu) 智能化能源管理係統是基於(yu) 雲(yun) 技術、大數據技術、物聯網技術、人工智能技術、移動通信技術等推廣應用下形成的管理係統。在鋼鐵製造中，智能化配電係統應用的關(guan) 鍵在於(yu) 對鋼鐵企業(ye) 電力設備進行自動化、智能化管理，以*大程度保證電力設備運行安全、穩定；智能化能源管理係統應用的關(guan) 鍵在於(yu) 整合鋼鐵製造全流程各種能源介質，實現能源統籌管理與(yu) 動態調度，提高企業(ye) 能源資源利用率。基於(yu) 智能化配電係統及能源管理係統的有效應用，可促進鋼鐵企業(ye) 綠色化、信息化、智能化、創新化發展，保障鋼鐵企業(ye) 長期安全、穩定、健康運行。

安科瑞侯文莉