淺析建陶企業能源管理中心的建立

陳賢偉　林　偉　范新暉

(佛山石灣鷹牌陶瓷有限公司　廣東 佛山　528031)

淺析建陶企業能源管理中心的建立

陳賢偉林偉范新暉

(佛山石灣鷹牌陶瓷有限公司廣東 佛山528031)

摘要建筑陶瓷是我國能源消耗大戶，節能減排、低碳環保是陶瓷行業永遠的追求，技術節能蘊含著廣闊的空間。筆者從節能減排的角度出發介紹了陶瓷企業能源管理中心的構建模式、主要架構、功能，闡述了建設能源管理中心的意義，并對其在建設中存在的問題進行了分析，為建筑陶瓷企業能源管理中心的建設提供了借鑒和參考。

關鍵詞能源管理中心建陶企業節能減排

前言

建材工業是國民經濟的重要基礎產業，其能源消耗總量在全國工業部門中位于電力、冶金、石化之后，居第四位。近年來，伴隨著社會資源與環境問題日益突出，國家和社會對節能減排、環境保護的大力倡導和支持，建材行業結構調整、節能減排效果日益凸顯。建材行業水泥、平板玻璃、石灰制造、建筑陶瓷、磚瓦和輕質建材等主要產品單位綜合能耗大幅降低。2010年建材行業單位工業增加值綜合能耗比2005年降低52%，其中建筑陶瓷單位工業增加值綜合能耗累計下降25%。主要污染物排放總量呈明顯下降趨勢，其中煙氣粉塵排放量、二氧化硫排放量分別比2005年明顯減少，建材工業利用各類工業固體廢棄物超過6億t。當前，我國建材工業發展面臨嚴峻挑戰和新的發展機遇。傳統的粗放型發展模式已難以為繼，迫切要求本行業企業積極推進節能減排，進行產業結構調整、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。

國家“十二五規劃”提出，到2015年，全國萬元國內生產總值能耗下降到0.869 t標準煤(按2005年價格計算)，比2010年的1.034 t標準煤下降16%，比2005年的1.276 t標準煤下降32%；“十二五”期間，實現節約能源6.7億t標準煤。國務院“十二五節能減排綜合性工作方案”要求強化重點用能單位節能管理。依法加強年耗能萬噸標準煤以上用能單位節能管理，開展萬家企業節能低碳行動，實現節能2.5億t標準煤，加強工業節能減排。重點推進電力、煤炭、鋼鐵、有色金屬、石油石化、化工、建材、造紙、紡織、印染、食品加工等行業節能減排，并要求廣東省十二五期間單位國內生產總值能耗降低18%(約束性指標)，陶瓷產業作為典型的高耗能產業，能源成本往往達到全部成本的50%以上，而據德國節能研究部門的研究結論，通過加強企業的能源管理可為企業減少15%~20%的能源消耗，節約能源即節約成本，故作為國家調整產業結構、產品結構、降低高能耗產品的重點行業，推行能源管理體系，開展能源的有效管理、提高能源的利用效率，并實施必要的認證，已成為調整產業結構、產品結構、逐步淘汰高能耗產品的一種手段。

1能源管理中心的架構及模式

1.1　能源管理中心組織架構

企業能源管理中心主要是通過綜合運用信息技術、網絡技術、自動化技術，結合陶瓷生產特點，利用生產過程能量系統建模技術、能量綜合優化方法、能量梯級利用技術、工藝裝備優化集成技術等，建立以企業建模與信息系統集成為核心的能量系統優化調度管理信息平臺，通過合理的管理模式和精確的生產模型，對陶瓷企業的能量流、物料流、信息流進行綜合、透明、實時的監控與優化調度，旨在實現陶瓷企業的高效生產，提高陶瓷企業的資源利用率，降低陶瓷企業的單位產品綜合能耗、綜合水耗。

該平臺的建設需要企業決策層的高度重視及參與，其體系架構的組建大體上由公司、科室部門和車間三級能源管理體系組成。公司決策者(董事長或總經理)任能源管理小組組長，主要統籌全局；生產負責人任能源管理小組副組長，負責全公司節能方案、節能措施的制定，密切聯系市、區經貿委等政府部門，傳達國家政策和節能要求。科室部門主要指設備科、人力資源部、財務部、研發技術中心、質管部、PMC科等，其中設備科是主要的能源管理部門，具體負責各項能源管理工作，而其它科室部門起協調能源管理作用。車間主要指各個生產車間及生產輔助車間，主要職責就是執行能源管理制度，盡最大能力完成公司的能源目標與方針。公司的能源管理組織架構如圖1所示。

圖1　企業能源管理組織結構圖

1.2　能源管理中心監督及運行模式

企業能源管理中心平臺是對一項政府對重點耗能企業監測的系統工程。除了對節能設備的監測外，還提供具體的耗能設備數據以便于針對性的管理。陶瓷企業通過對耗能數據的掌握、分析，從而加強節能管理，視不同企業的生產模式預計可減少5%～20%的能源消耗。同時，政府相關部門也可以在能源管理平臺上監測到陶瓷企業最新的耗能數據。

能源管理中心監督管理模式：

1.3　能源管理中心網絡架構

建筑陶瓷企業的耗能主要為電能、水煤漿、天然氣、柴油、水，配電房和用電設備已經配置的計量儀表大多為機械式電度表，為建立在線監測系統，須更換為三相多功能電力參數計量儀配以MiniFC，再將MiniFC接入企業內部局域網絡，通過本地構建的服務器實現遠程監控。自來水的采集通過超聲波流量計采集數據，配以無線PCC通訊，將數據傳至MiniFC，再將MiniFC接入企業內部網絡；用戶可以實現web方式的本地服務器的登錄查看實時數據。

圖2　能源管理中心平臺架構層次結構圖

本地服務器的建設采用B/S設計結構與分布式管理。系統服務器由數據服務器、通訊服務器雙機熱備份組成并且配置正版的服務器軟件系統，包括SQL server數據庫，Windows Server 2008中文企業版，IBM24服務器。

最底層的是基于計量智能傳感網絡的能源監控平臺。它采用物聯網技術，將所有能源形式的計量儀表通過通訊設備按照智能傳感網絡的技術進行組網，對陶瓷企業內部的各站點用能設備、各車間的能源消耗狀態進行網絡化自動采集，一方面為陶瓷企業內部管理節能提供準實時的信息；另一方面，借助企業的Internet出口，將相關信息遞交到相關的管理單位。

第二層為協議轉換接口層。智能傳感網絡將企業內部所有的監測設備的信息與數據采用自定義的通信規約和數據轉換形式，設備通過RS-485總線或者無線方式將數據傳至MiniFC現場控制器。由MiniFC實現規約轉換和高速數據傳輸。

圖3　能源管理中心拓撲結構圖

第三層為數據管理層。采集的數據在MiniFC層分類管理、保存以提供后臺系統實時訪問和歷史數據的提取。針對不同的智能監測設備在數據管理層提供唯一的數據庫鏈接和實時狀態查詢訪問功能。作為系統監測中心的后臺軟件，將為用戶提供數據的顯示、統計、分類管理和建檔。對節能措施的方案制定、能源統計、能耗分析與預測、用能質量的評估以及能源審計。

圖3中SCADA、IFIX CLIENT為計算機，HISTORIAN和PORTAL為服務器。SCADA節點用于采集現場數據，HISTORIAN作為歷史數據庫服務器，PORTAL服務器用于WEB發布。

2能源管理中心的意義及存在的問題

2.1　建立企業能源管理中心的必要性

開展企業能源管理中心建設，是建設資源節約型、環境友好型社會的需要，是落實國家節能減排目標、實現兩化融合的重要舉措，也是企業管理增效、提高競爭力、實現可持續發展的有效途徑。

2.1.1社會和產業發展需要

我國陶瓷行業經過30多年的迅猛發展，已成為世界上傳統陶瓷磚最大生產國(年產量達90億m2以上)、消費國和出口國。每年要耗用1.7億t不可再生的天然礦物原料，耗用能源達5 000萬t標煤，對自然環境造成一定的損害和污染，資源、能源和環境問題已經成為陶瓷行業發展的瓶頸。同時，陶瓷行業存在生產資源消耗大、能耗高、污染嚴重、厚而重等主要問題，成為我國能源消費大戶，是有著巨大節能潛力的產業。隨著相關生產原料和能源的成本不斷上升，企業整體經濟效益日益下降，節能減排既是國家可持續發展的需要，也是企業生存和發展的需要。

2.1.2踐行國家產業政策需要

國家產業政策也鼓勵和支持建材企業建立能源管理中心。2009 年工信部與財政部在聯合下發的《工業企業能源管理中心建設示范項目財政補助資金管理的暫行辦法》中提出，為提高工業企業能源管理水平和能源利用效率，將在鋼鐵、有色、化工、建材等重點用能行業逐步開展能源管理中心建設的示范工作。在大中型建材企業建立能源管理中心，推進合同能源管理，提升能效水平，最大限度實現能源梯級利用。

建設能源管理中心是國家節能降耗的要求，也是推進兩化融合的要求。我國提出以信息化帶動工業化、以工業化促進信息化，走新型工業化道路。兩化融合的核心就是信息化支撐，追求可持續發展模式。我國在工業領域尤其是重點用能行業中推廣企業能源管理中心項目建設，是信息化和工業化融合的表現之一，是促進“兩化”融合的重要內容。

2.1.3企業實現可持續發展需要

隨著“兩型”社會建設步伐的加快，國家從嚴從緊的節能減排政策的陸續出臺，作為高能耗、高排放和依賴能源資源的建材企業面臨著進一步提高能源利用效率，降低單位能耗和二氧化碳排放量，進一步削減氮氧化物和二氧化硫排放總量等多重挑戰。建材企業要提高發展質量和效益，實現可持續發展，就必須加強能源使用管控。

2.2　能源管理中心對企業的現實意義

隨著計算機技術、控制技術的發展，能源中心管理技術也突飛猛進，數據庫管理、集散控制技術、網絡技術、分析決策系統、智能系統和智能管理等已經應用于工業企業，成為企業能源管理現代化的基本支撐。通過建立企業能源管理中心，可為企業帶來顯著的效益，如：

1)通過建立企業能源管理中心，運用信息化手段，可提高企業對用能情況監督管理的能力；

2)通過建立企業能源管理中心，建立一套有效的自動化能源數據獲取系統，對能源供應進行監測，以便企業實時掌握能源狀況，為實現能源自動化調控打下堅實的數據基礎，同時方便企業的計量和成本核算工作。

3)通過建立企業能源管理中心，利用能源數據獲取系統，對各重點耗能設備的能源利用狀況實時監控，了解和掌握各重點耗能設備實時能源利用情況。

4)通過建立企業能源管理中心，運用數學模式進行比較分析，對重點耗能設備進行能效評價，分析各耗能設備的能源利用狀況，采用先進適用的節能技術、設備，降低能源消費，對原有工藝系統進行自動化改造。使能源數據更標準化、專業化、科學化、時效化，從而提高能源管理水平。

2.3　建陶企業能源管理中心存在的問題

通過調研，筆者認為目前陶瓷企業的能源系統現狀已難于適應新的管理要求，從企業能源管理信息化角度講，雖然一些公司信息化技術的運用近年來取得了一定的成績，但是其僅限于ERP等生產經營信息化方面，而能源管理的模式以及能源調度和管控自動化水平，仍然落后于生產經營信息化步伐，僅在能源管理的某些專業領域建立了局部的采集、監視和控制自動化系統，就整體而言，陶瓷能源管理的手段、人力資源和信息化水平不高，主要表現在：

1)能源從輸入到使用的各個環節使用效率不高，能源綜合利用水平有待提升。

2)能源平衡調度信息缺乏，能源的產生和使用過程綜合利用效率低。

3)能源系統運行穩定性有待提高，異常情況下的調度手段單一，反應速度慢。

4)能源設備裝備水平低，與公司所需安全、穩定、快捷的生產格局不相匹配。

5)關注局部工藝技術節能，工序間聯系較少，沒有“系統節能”的科學的技術評價和節能效益評價平臺體系，不能達到最終的節能效果。

6)綜合能耗和可比能耗與國內外同行先進水平相比，仍有差距。

3能源管理中心的籌建措施

能源管理中心建設是一項全面系統的能源管理提升工程，主要包括“三個系統”，即現場控制系統改造、數據采集系統建設和信息管理系統建設，實現能源計劃、能源計量管理、能源監控、能耗分析、數據報送、重點設備能耗管理等功能。

3.1　現場控制系統改造

現場控制系統是能源管理中心建設的基礎。主要是通過企業對能源輸送、生產、應用控制系統進行改造，為能源管理中心的采集、傳輸、調控提供用能現場數據支撐。其中包括能源輸送控制系統改造、能源生產控制系統改造、關鍵生產環節現場改造等。

3.2　數據采集系統建設

數據采集系統是能源管理中心建設的保障。企業各能源介質存在于工業現場的不同環境中，因性質不同，計量設備的計量方式差異較大，針對不同介質和不同計量方式，結合現場實際情況，采用不同采集方式建設數據系統。

3.2.1配備能源計量器具

對重點用能設備加裝或改造能源計量器具，實現用能數據的數字化讀取及傳輸，計量準確度等級應達到GB 17167-2006的要求。鋼鐵、有色、化工等有國家或省產品能耗限額標準要求的企業，應根據限額標準中規定的統計范圍及計算方法，配備滿足測量要求的能源計量器具。

3.2.2定期檢定計量儀表

編制檢定、校準計劃，對計量器具進行定期檢定、校準。根據計量類型不同，分別由質監部門或自行檢定，確保能源計量器具的準確性，提高能源管理中心能源供需平衡調度精度。

3.2.2健全能源計量管理制度

建立完善的計量管理體系，明確崗位工作職責，組織能耗限額管理、能源計量器具檢定等培訓，提高能源計量數據基礎管理能力，規范能源計量管理制度。

3.3　信息管理系統建設

信息管理系統是能源管理中心建設的核心。通過基礎軟件、控制系統、基礎硬件、現場視頻監控和能源管理中心大廳建設，實現企業能源管理的集中控制。

3.3.1基礎軟件建設

軟件建設是能源管理中心數據采集、傳輸、存儲的基礎，是完成系統監控、進行數據分析、處理和加工的先決條件。重點開發網絡監管軟件、操作系統、開發工具軟件、備份軟件、遠程運行維護軟件、實時數據庫、操作站監控軟件、服務器平臺軟件、服務器驅動、WEB發布客戶端授權、現場操作站軟件、實時庫客戶端授權軟件以及與省節能信息系統互聯互通的接口軟件等。

3.3.2控制系統建設

控制系統是對基礎軟件功能的開發應用，企業根據行業特點采用不同的控制系統。一是監控系統。對采集的不同能源介質實時數據進行集中監控，呈現實時調配的“人機界面”。二是基礎能源管理系統。進行能源計劃管理、能源調度管理、用能過程管理、能源計量管理、能耗數據統計分析、能源指標績效管理考核、能源成本結算等。三是運行維護系統。能源管理中心的數據采集、網絡支撐、軟件系統是同步運行的整體，依靠運行維護系統保障整體的持續穩定運行。

3.3.3基礎硬件建設

硬件建設是構筑能源管理中心實時數據采集、交換的平臺，包括工業以太網交換機、一體化以太網交換機、核心交換機、匯聚交換機、光纖線路以及其它建設安裝材料和設備等。

3.3.4現場視頻監控建設

視頻監控是通過監控裝置實現對生產環節和用能環節的現場實景展示，是保證調控可靠性的直接反映。主要是在生產、水電油氣(汽)各主要控制點安裝視頻，通過遠程監控實施協調調度，進行扁平化的故障監測及分析處理等。

3.3.5能源管理中心大廳建設

能源管理中心大廳是企業能源調度指揮中心，是實現能源調度、分析、調控的核心組成。包括能源管理中心機房、大屏幕顯示系統、空調和電源系統、通信和安防系統等基礎設施建設。

4結論

企業能源管理中心的能源平衡調度過程，是將采集的能源工藝系統數據(發生和消耗量等)傳送能源管理系統，經系統分析和處理，獲得能源平衡及其預測模型需要的信息，并將平衡預測結果以數據和圖示方式展示。調度可根據能源平衡預測結果發出調度指令。企業能源管理中心系統采用的基礎技術包括系統集成和應用集成技術、現代計算機和網絡技術、數據庫和實時數據庫技術、數據分析和預測技術等。

目前，企業能源管理中心技術的發展已從單純設備監控轉向過程和系統綜合監控，并繼續向管控一體化方向發展；部分陶瓷企業著手開展優化節能調度和綜合平衡方法的研究，在應用功能上，成功引入預測模型和平衡模型等技術。由于能源利用與環境保護的高度關聯性，企業能源管理中心系統將逐步與環境監測系統融合，以實現相互促進、協同管理，這將是未來企業能源管理中心系統的發展方向。

參考文獻

1王鵬. 建材企業建設能源管理中心的必要性探討.中國建材,2012(3):12~13

2王志蘊,陳豐,潘玉桐,等.鋼鐵企業能源管理中心的建設.資源節約與環保,2010(3):17~19

3邢龍,蘇福源,高軍.節能管理新路——能源管理中心.2013年全國冶金能源環保生產技術會論文集,2013

4胡宇.淺析大型鋼廠能源管理中心的建立.科技傳播,2010(7):15~18

中圖分類號：TQ174.76

文獻標識碼：B

文章編號：1002-2872(2015)01-0031-07