電解鋁企業能源管理

班劍鋒|文

本文結合電解鋁企業能源管理中心系統的建設實例，闡述了能源管理中心系統的主要建設內容和關鍵要素，探討了如何應用能源管理系統平臺，推動電解鋁企業能源管理意識的提高和能源的高效利用，最終實現節能減排目標。

電解鋁工業是我國重要的基礎產業，也是歷來被稱為“高耗能”的產業。在“十一五”期間雖然節約了數億噸標準煤的能源，減排了二氧化碳等溫室氣體和有害物質，但與完成“十一五”期間的節能減排目標任務還有很大的差距。電解鋁企業是國家宏觀調控重點對象之一。

能源管控中心建設的內容

電解鋁能源管理中心項目既是一個整合自動化和信息化技術的管控一體化節能技術項目，更是一個將先進的能源管理理念和管控思想推行到全員節能的一個管理項目。能源管理中心管控項目是指采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業能源系統的生產、輸配和消耗環節實施集中扁平化的動態監控和數字化管理，改進和優化能源平衡，實現系統性節能降耗的管控一體化系統。

能源管控中心系統項目包括如下重要組成部分：

能源調度中心大廳建設：調度中心大廳作為企業水、電、風、氣等公共能源設施的統一調度監控室，是調度人員進行集中調度、管控、協調的重要場所。調度大廳一般包括大屏幕、調度臺、電話與視頻監控系統等。

中心計算機系統與網絡系統建設：能源管理中心系統計算機系統，主要包括計量和工藝數據采集服務器和能源管理應用服務器以及其他輔助設備。同時要實現全廠范圍的計量數據采集和監控系統接入，需要建立全廠能源數據采集網絡。采集網絡的主要接入點為公共能源系統的監控室。數據采集網絡與其他信息化系統網絡通過防火墻進行隔離接入，保證各自系統的獨立性和安全性。

計量儀表的改造和接入以及現場自動化系統的接入：將現有具備通訊功能的計量儀表，接入能源管理系統中；對不具有通訊接口的機械表，進行換表接入，改變人工抄表的現狀，提高計量配置水平；對于暫且不能更換的計量表，提供人工錄入接口，同時支持人工手動抄表。對于現場能源和生產工藝的自動化控制系統，為了保持一級調度，兩級控制的管理模式，也需要接入到能源調度中心系統中，以便調度中心統一監控調度。

能源管理中心系統監控和管理應用軟件系統建設：能源管理中心應用軟件系統，包括計量數據采集、監控調度應急處理以及能源管理業務管理軟件幾部分。能源數據采集和監控調度軟件主要完成能源數據采集和處理，并通過對能源工藝的工藝圖、接線圖顯示，對報警給出聲、光指示、自動生成值班報表方式，對水、電、風、氣系統進行實時監控和調度處理和應急協調；能源管理軟件對能源的實績、CBS能效分析、成本進行統計計算，生成各種能源報表；對能源調度的交接班、值班、用能監察、事故分析等進行支持，對能源管理體系運行、節能指標跟蹤、對節能項目改造跟蹤等進行功能支持。

關鍵技術和關注重點

能源管控系統的關鍵技術，主要包括基于實時數據庫系統的能源監控調度平臺的選擇、計量儀表的改造接入和能源管理業務平臺功能的定位。

1.監控調度與能源管理平臺

監控調度平臺需要選用實時數據庫的SCAD平臺。實時數據庫系統適用于處理不斷更新的快速變化的數據及具有時間限制的事務處理。能源管理系統是實時數據庫系統應用的一個典型代表。能源管理系統需要與現場自控系統、儀器儀表等通信采集過程數據，其通信協議數量各類繁多，其采集標簽點數量依企業規模不同從數千點到數萬甚至十萬點不等，其采集頻率依應用的需要從毫秒級到分鐘級不等，其數據存儲的周期從幾個月至數年，而這些都需要依托實時數據庫來實現。

2.計量數據的完整性與準確性

中國鋁業連城分公司生產調度指揮中心

計量數據是能源管理系統最重要的數據基礎，數據的完整性和準確性，是體現能源管理系統可用性的前提。

對計量數據和控制系統接入，采用了網關方式接入，既保證了與底層原系統的物理隔離，也統一了上傳的通訊規約，同時通過網關，對原來不準確的數據進行了修正或補償，對于某些不能鋪設網絡的散點，也采用相應的無線數據采集方式。數據處理方面，針對某些計量數據無法自動采集的情況，保留了人工輸入的接口；對數據突變進行報警，對固有的計量數據的損耗或不平衡，提供多種方式進行平衡和分攤等，保證計量數據系統是一個可信和可用的數據系統。

3.能源規劃與計劃管理

能源規劃管理提供能源計劃輔助編制、重點用能設備能耗、重點用能工藝環節能源規劃管理功能。能源規劃是企業能源管理的核心業務，關系到企業能源管理的總體目標確定和宏偉藍圖設計，具有高度的前瞻性和能源管理指導作用。該業務主要由企業的管理高層，企業的能源管理委員會及其下屬機構共同完成。一般由能源管理委員會常設機構發起活動，各責任部門及單位參與并遵照執行。

根據生產系統提供的電解鋁生產計劃信息，設備檢修信息以及生產原料、能源介質的購入和庫存信息，結合從SCADA系統中采集處理的各能源介質的實績信息，計算能源單耗，根據對能耗歷史的分析，幫助制定能源計劃，對能源使用計劃給出指標指導。

4.能源實績與指標管理

能源實績管理功能主要完成：根據從過程監控SCADA系統獲取電、燃氣、水、蒸汽等各個能源介質的消耗量、發生量、回收量的實時計量數據，計算按工序，按成本中心等給出各個能源介質的每日或每月的消耗量/發生量/回收量的統計信息并形成日報或月報。

除自動抄表的數據之外，能源實績管理模塊還從生產和ERP及其他第三方系統中獲取數據以進行能耗指標的計算，例如鋁液交流電耗，鋁錠綜合交流電耗，萬元產值能耗，鋁產品綜合能耗，原鋁動力電耗等。

5.設備能效分析

系統能夠對重點工藝環節、耗能設備能耗水平進行設定值與差值趨勢分析。針對電解鋁的實際特點，能效分析重點提供以下能效分析工具：

設備負荷分析。按時間維度對公司計量點負荷趨勢進行分析，完成同一時段或不同時段相同耗能設備負荷分析對比分析、相同或類似條件下工藝環節負荷對比分析，同時提供與企業用能相關其他指標分析，同時支持最大需量分析并提供工作時段建議。

設備運行狀態分析。實時顯示用能設備狀態值，以不同時間維度分別統計，通過閥值判別用能設備狀態，按照時間維度計算不同狀態下能耗占比。設備狀態曲線顯示可提供負荷曲線，同時可針對設備配置對應的經濟運行曲線以便實時比較運行情況與經濟負荷的差距，提高設備運行效率。

電解槽能耗分析。電解工序電能消耗占全公司能耗90%以上，是電解鋁節能降耗工作的重點和難點，同時也是電解鋁行業能源管理區別于其他行業的重要特征。因此，電解槽能耗分析對電解槽的耗能以及效率情況的掌握和改善具有十分重要的指導意義。從電算站和動力系統取得各電解槽的電耗信息，對單個電解槽的用電情況進行分析。單臺槽出鋁計量精確性可滿足工藝要求的情況下，統計單臺槽的產能；通過分析準確地找出槽況較好的電解槽和較差的電解槽，通過調整出鋁計劃、調整工藝參數等優化電解槽的運行與出鋁，提高整個工序的能效。

空壓系統能耗分析。跟蹤分析各空壓機運行情況、能耗情況、供風總量等，從而確定各空壓機的經濟曲線并提供運行時的實時比對功能，使用運行人員可有依據地調整工作參數。對空壓系統的空壓站、各用能點的風量和風壓進行分析，檢查是否有欠供、過供的情況，同時對比所有運行空壓機組的能耗情況與運行效率，對常見的空壓系統運行模式進行分析，以確定不同負荷級別的最優調度模式。

總結

本文在技術層面上闡述了如何建設與應用能源管理中心實現企業能源管理，此外還需要在管理和理念層面上共同努力，才能真正實現電解鋁企業節能降耗的最終目標。