能源管理中心在天鐵集團的應用

（天津天鐵冶金集團，河北 涉縣 056404）

能源管理中心在天鐵集團的應用

劉樹青

（天津天鐵冶金集團，河北 涉縣 056404）

天鐵集團通過建設能源管理中心（簡稱EMS），實現系統性節能降耗，提高企業競爭力，對同類型企業有很好的借鑒作用。

能源管理中心；節能減排；降耗

鋼鐵工業是耗能大戶，其所耗能量占我國總能耗的11%左右。我國鋼鐵企業的噸鋼能耗遠高于世界先進水平，重點鋼鐵企業的噸鋼能耗比國外先進水平高出10%。數據顯示，目前在鋼鐵生產總成本中，能耗費用占總成本的20%～35%。

當前，鋼鐵行業經營狀況嚴峻，傳統的粗放型發展模式已難以為繼，迫切要求企業以節能減排為抓手，積極轉變發展方式，利用高新技術和信息化技術改造、提升行業技術管理水平，走科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少的新型工業化道路。

企業能源管理中心（簡稱EMS）借助于完善的數據采集網絡獲取生產過程的重要參數和相關能源數據，經過處理、分析并結合對生產工藝過程評估，實時提供在線能源系統平衡信息，確保能源系統平衡調整的科學性、及時性和合理性，從而提高能源利用水平，實現生產工序用能的優化分配及供應，保證生產及動力工藝系統的穩定性和經濟性，并最終實現提高整體能源利用效率的目的。

一、天鐵能源管理中心介紹

天鐵是鋼鐵行業耗能大戶，以EMS為支撐，建立現代化的能源管理體系（能源中心），做好節能、減排工作既是天鐵自身發展的需要和國家環保的要求，同時也是天鐵所肩負的社會責任。

天鐵集團作為大型鋼鐵聯合企業，其能源系統非常龐大。能源系統包括供配電站點、動力站點、燃氣站點、水站點，負責供應全廠風、水、電 、汽（氣）。EMS采用高速工業以太網和千兆中央以太網的兩層結構、C/ S和B/S混合模式。

1．工業以太網

EMS工業網絡涉及全廠各個生產單元，點多面廣，實時監控全廠能源設施、能源介質的生產運行狀況，因此需遵循EMS環網單獨成網但可借主干路由的原則設計并新建EMS工業環網。其工業主環網按1 000M設計，分支網按100M設計。

EMS工業以太網采用工業級交換機，用于連接所有現場設備（PLC、通信管理機、RTU）及I/O服務器。

2．中央以太網

中央以太網用于連接I/O服務器、WEB服務器、實時數據庫服務器、數據庫服務器、應用服務器、備份服務器、操作站、工程師站、能源管理站、激光打印機、防火墻等。

3．EMS應用功能

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通過上述的兩級網絡，EMS能夠實現多種功能，總體上分為能源綜合監控系統（在線）和基礎能源管理系統（離線），如圖1所示。

圖1 能源管理系統應用功能

天鐵能源管理中心在建設的過程中，采用當今成熟并具有良好發展前景的新技術、新設備，使各子系統在較長的生命周期內，保持技術先進和安全穩定，既能滿足當前天鐵的需要，又能適應企業未來的發展需要。

二、通信網關在EMS中的應用

作為整個企業的能源管理系統，需要采集和能源相關的大量數據，包括各級能源計量數據、重要工序數據、環保信號等。這些信號通常分布在各個不同的控制系統中，EMS需要和它們分別通信。

以天鐵為例，按系統類型可分為PLC控制系統、DCS控制系統、傳統儀表盤控制系統及變電站綜保系統等。按數據傳輸類型可分為以太網、串口和各種總線。支持包括TCP/IP、OPC、Modbus、IEC104、DLT645等通用規約和大量廠家自有規約。在天鐵EMS項目實施的過程中，采用了一種新的通信方案：使用RTU網關采集各種控制系統的信號，再轉發給上位機。

1．RTU網關簡介

RTU網關的核心是一個脫離于具體硬件設備的接口通信服務平臺，依據其開放的實時數據庫，簡化系統中不同協議的轉換和系統聯網過程，不同協議可轉換為標準協議（如Modbus或OPC方式），并且轉發到網絡中。

2．RTU通信方案介紹

選用8網口8串口RTU網關，其中1個網口用來上聯，其他網口和串口都用來連接現場設備。該方案的架構如圖2所示。

圖2 RTU采集現場設備方案

現場各種設備接入RTU的網口或者串口，然后轉發至工業環網。該方案在天鐵EMS建設中大規模使用，一共使用了20余個RTU網關，完成了全廠數十個崗位設備的接入，包括高爐、轉爐、焦爐、TRT、除塵、鍋爐、風機房、空壓站、汽輪機、水站、制氧站等。

3．方案優點

(1)節約投資，最大限度地保留了現場原有控制系統架構。

(2)降低現場施工改造的工作量，編程調試方便，縮短工期。

(3)系統運行穩定可靠，故障率低，擴展性好，后期維護方便。

三、EMS建設中的變電站改造

天鐵電系統包括69個變電站，電壓等級有110kV、35kV、10kV和6kV，負責向全廠提供電力。變電站綜保和后臺的廠家很多，包括南自、南瑞、紫光、四方、中德等十幾個廠家。除少量地理位置過于偏遠的站點以外，其余站點按照區域集中的原則，設立15個集控站，集控站對下屬子站進行全面監控，集控站新增通信管理機，由國內知名廠家負責建設，子站新增或者利用原有通信管理機，通過光纜（或RJ45網線）接入集控站內后臺，集控站同時負責將需要的信號通過網絡傳輸至能源中心。集控站和子站的網絡連接如圖3、4所示。

圖3 電集控改造方案網絡連接圖

圖4 子站網絡連接圖

對每個站點進行改造：子站新增或升級通信管理機，計量回路新增或增加電度表，將四遙信號（遙測、遙信、遙控、遙脈）接入通信管理機；集控站新增后臺和客戶端；通信管理機和站內后臺、通信管理機和能源管理中心服務器都通過網絡連接，通信規約為IEC60870-5-104規約，遵循國家標準。

通過改造，實現了對變電站的集中控制，并且同時將數據上傳至EMS，滿足了企業能源管理的需要。而且這一改造具有擴展性，為今后變電站進一步集中做了準備。

四、結語

能源管理中心的建設，提高了現場基礎自動化的水平，而且實現了集中管理，值班站點大幅減少。通過減少值班站點的數量，實現勞動生產率的提高，節約了人力成本，增強了企業的競爭力。

[1]魏海明．冶金能源管理系統的發展[J]．寶鋼技術，2007(5):28-34．

[2]田莉．EMS助力鋼鐵企業的節能減排[J]．辦公自動化，2012（14）:36-37．

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2014-02-11）