中國大型石化企業(yè)能源管理綜述

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中國大型石化企業(yè)能源管理綜述

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0引言

在我國國民經(jīng)濟處于高速增長的階段，出現(xiàn)了能源短缺和利用率偏低等嚴重問題。石油化工是一個能源消耗量較大的行業(yè)，且隨著生產(chǎn)規(guī)模的增加，能源需求量在不斷地增加。因此，必須采取更有效的措施和方式，降低經(jīng)營成本和能源消耗，全面提高企業(yè)的整體競爭力。

能源管理是企業(yè)管理的重要組成部分，反映了企業(yè)的經(jīng)濟技術能力和管理水平[1]。它與企業(yè)的組織管理、技術管理、生產(chǎn)管理一樣，是企業(yè)管理的有機組成部分。

石化企業(yè)能源管理是為了達到節(jié)約能源、提高能源利用率的目的，協(xié)調企業(yè)外部能源的供應，通過組織和動員全體員工，在能源的采購、運輸、貯存、分配、加工轉換、輸送、終端使用和回收利用的全過程中，結合企業(yè)生產(chǎn)工藝的特點以及管理、技術、經(jīng)濟等手段，科學地組織、指揮、協(xié)調和監(jiān)督，以經(jīng)濟、合理、有效地使用有限的能源的管理模式。其在確保企業(yè)穩(wěn)定、有序生產(chǎn)的前提下，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益的全面提高，并對企業(yè)能源利用狀況進行科學的分析與評價。

1歷史發(fā)展

大型石化企業(yè)對能源管理經(jīng)歷了以下三個階段。

1.1無數(shù)據(jù)——粗放式的能源管理

粗放式的能源管理主要采用上報的方式，逐級處理數(shù)據(jù)。由于工廠內(nèi)部測量的自動化水平相對較低，缺乏及時、準確的能源消耗數(shù)據(jù)，因此只有總能耗數(shù)據(jù)(月度賬單、年度賬單)，缺少工藝和設施的能耗數(shù)據(jù)。

1.2有數(shù)據(jù)但缺乏數(shù)據(jù)管理和分析——基本能源管理

基本能源管理采用職工手工抄表的方式，并對得到的數(shù)據(jù)進行匯集、報表。這種方法只有簡單的抄表和電力監(jiān)控系統(tǒng)，缺乏大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、整理和分析。

大型石化企業(yè)的生產(chǎn)廠是一個大的能源消耗單位。例如化工廠，芳烴、烯烴、石油煉油廠，塑料廠等生產(chǎn)單位，各有自己的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。但這些系統(tǒng)卻是各自獨立的，沒有實現(xiàn)各廠的數(shù)據(jù)共享。在每一個季度，公司需要統(tǒng)計和處理整個公司的能源消耗，研究能源消耗，并作出新的能源分配決策。這時，該工廠的技術人員和公司的工作人員將相關數(shù)據(jù)通過報表和上報盤的方式發(fā)送給能源管理技術部門；而部門的相關人員將這些能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計上交之后，用Excel進行統(tǒng)計。整個過程的數(shù)據(jù)時效性比較差，費時費力，很容易出現(xiàn)差錯。

1.3高效的能源管理體系——能源管理系統(tǒng)

能源管理系統(tǒng)能實現(xiàn)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理、統(tǒng)計、查詢和分析，是一種基于計算機、網(wǎng)絡等先進技術的現(xiàn)代能源管理平臺和工具，為石化企業(yè)提供所需的能耗計劃、計算及定額管理，并對石化企業(yè)的能耗進行監(jiān)測、控制、分析、診斷[2]。其主要優(yōu)點是：集能量過程監(jiān)控、信息管理、調度、綜合管理和控制平臺于一體；保證科學、及時、合理地調度能源；對能源利用進行優(yōu)化、保證生產(chǎn)的快速穩(wěn)定經(jīng)濟運行；提高整體利用能源效率；生產(chǎn)能源(水、電、氣、風、蒸汽等)監(jiān)測和調度；能源供應鏈(供配電、電廠、自來水廠、煤氣柜等)的監(jiān)測和管理；在無人值班時能夠進行遠程操作及站內(nèi)設備的控制；為企業(yè)決策者提供能源調度支持信息等。

能源管理業(yè)務范圍如圖1所示。

圖1　能源管理業(yè)務范圍圖

在石化企業(yè)中，節(jié)能管理主要從兩個方面著手，即技術節(jié)能和管理節(jié)能。技術節(jié)能包括設備優(yōu)化、工藝優(yōu)化、介質優(yōu)化、裝置優(yōu)化、工廠優(yōu)化、管網(wǎng)優(yōu)化、流程優(yōu)化、在線優(yōu)化、實時優(yōu)化、能流優(yōu)化等。管理節(jié)能包括計劃管理、能流管理、統(tǒng)計管理、操作管理、過程管理、標準管理、評價管理、審計管理、績效管理等。

石化行業(yè)能源管理系統(tǒng)遵循系統(tǒng)管理原理，通過實施一套完整的標準、規(guī)范，在組織內(nèi)建立起一個完整有效的、形式文件的能源管理體系，注重建立和實施過程的控制，使組織的活動、過程及其要素不斷優(yōu)化；通過能源計劃、運行管理、能源統(tǒng)計、能源評價、能源分析、能源優(yōu)化、績效管理、審計管理等措施，不斷提高能源管理體系的有效性，貫徹能源管理方針，并達到預期的能源消耗或使用目標[3]。

通過能源規(guī)劃、能源監(jiān)測、能源平衡、統(tǒng)計分析等手段，使系統(tǒng)準確地控制企業(yè)能源，明確節(jié)能工作職責，減少能源消耗，提高企業(yè)效益。建設系統(tǒng)的目的是實現(xiàn)各種能源介質和關鍵能耗設備的實時監(jiān)測、控制、優(yōu)化、調度和綜合管理，了解各種能源在生產(chǎn)過程中的使用，以及掌握各種能源管道、關鍵能源消耗設備的運作，以便進行科學決策和指揮控制，確保生產(chǎn)過程中與能源相關設備的安全、可靠、高效。因此，對系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容包括：提高儀表測量、自動控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)的采集和實時監(jiān)測。在實時數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫的支持下，綜合生產(chǎn)和能源系統(tǒng)的各種信息，建立集能源規(guī)劃、性能、統(tǒng)計、評估和報表等功能的全方位能源管理系統(tǒng)，從而挖掘企業(yè)內(nèi)部的節(jié)能潛力。

基于對能量系統(tǒng)中生產(chǎn)和消耗變化的精確預測，建立了能量系統(tǒng)優(yōu)化調度模型，能夠自動給出能源優(yōu)化調度建議和方案，實現(xiàn)了重要能量介質的優(yōu)化調度和管理。在保證能源管網(wǎng)和設備安全的前提下，進行能量回收和使用效率，使系統(tǒng)達到了安全、經(jīng)濟、合理的運行目標。

能源管理系統(tǒng)如圖2所示，主要包括：能源計劃、能源優(yōu)化、能源評價、能源分析、能源審計、能源統(tǒng)計、能源運行、能源績效。

圖2　石化能源管理系統(tǒng)

1.3.1能源計劃

能源計劃主要包括能源計劃管理和業(yè)務流程管理。根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)流程和共用工程現(xiàn)狀，在生產(chǎn)模型的基礎上構建能源需求計劃優(yōu)化模型，制定能源需求計劃，實現(xiàn)公用工程系統(tǒng)細化功能。根據(jù)企業(yè)實際情況，將公用工程消耗細化到裝置。對于有產(chǎn)品的輔助裝置，按廠、車間、裝置分別建模；對于通過生產(chǎn)過程會產(chǎn)生多個公用工程產(chǎn)品的裝置，按照介質分單元建模，如按新鮮水、循環(huán)水、化學水、電、高壓蒸汽、中壓蒸汽、低壓蒸汽、風、燃料氣、燃料油等介質進行劃分，每個單元進行獨立的能力控制。對于僅消耗能源介質的輔助裝置，則建一個總的消耗模型處理。能源計劃管理業(yè)務包括計劃上報、計劃審批、計劃分解、計劃下達、計劃調整。

1.3.2能源運行管理

能源管理是最基本的能源管理系統(tǒng)應用，負責業(yè)務范圍包括所有的供應、生產(chǎn)、運輸、轉讓和能源業(yè)務流程范圍內(nèi)的能源相關的數(shù)據(jù)收集、確認，以及對日常能源產(chǎn)耗過程的監(jiān)控和管理，為能源優(yōu)化提供接口服務和數(shù)據(jù)支持。首先，通過實時數(shù)據(jù)庫獲取能源產(chǎn)耗的實時數(shù)據(jù);然后,根據(jù)配置的工廠模型計算各個測量點和節(jié)點量，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過人工確認使其更符合能源產(chǎn)耗的實際情況。根據(jù)確認后的產(chǎn)能裝置、用能裝置、倉儲、罐區(qū)、進出廠等數(shù)據(jù)，以及記錄管理中記錄的各類操作指令、日志和動態(tài)參數(shù)等數(shù)據(jù)，對能源運行情況進行管理，包括：能源生產(chǎn)的主要燃料消耗數(shù)據(jù)(如煤炭、燃料油、渣油消耗量)、主要產(chǎn)能數(shù)量數(shù)據(jù)(如發(fā)電量、供熱量、供水量等)、主要產(chǎn)能質量數(shù)據(jù)(如入廠入爐煤熱值差、二氧化硫排放量等)、主要用能裝置能源消耗數(shù)據(jù)以及主要運行事件記錄(如機組運行可靠性事件記錄等)。

1.3.3能源統(tǒng)計

基于能源運行管理收集到的數(shù)據(jù)對能源產(chǎn)耗數(shù)據(jù)進行互供仲裁、管網(wǎng)平衡后，按照指定的指標模型進行產(chǎn)能統(tǒng)計和耗能統(tǒng)計，主要包括管網(wǎng)平衡、統(tǒng)計管理、損失管理、報表統(tǒng)計和接口支持。

根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)的能源消耗，構建了相應的能量管網(wǎng)模型，在能源管網(wǎng)內(nèi)根據(jù)各用能和產(chǎn)能單位的消耗或生產(chǎn)節(jié)點的分布，構建能源節(jié)點，實現(xiàn)管網(wǎng)的生產(chǎn)/消耗平衡。根據(jù)企業(yè)的分介質的能源管網(wǎng)平衡模型，建立相應的管網(wǎng)平衡規(guī)則及分攤機制，對企業(yè)的能源進行管網(wǎng)級的生產(chǎn)/消耗平衡，實現(xiàn)管網(wǎng)級能量的守恒。

對全廠的能源生產(chǎn)及消耗單元，如產(chǎn)能裝置、耗能裝置、重點耗能區(qū)域及能源核算單元等，按照規(guī)范化的統(tǒng)計方法建模，建模粒度到裝置、重點區(qū)域單元設備，時間粒度到日。建立企業(yè)能源消耗的關鍵指標核算，對指標進行分類，實現(xiàn)指標的核算方法、核算口徑等的標準化建模。

1.3.4能源評價

能源評價通過對能源運行數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)從縱向(企業(yè)、裝置、設備能耗趨勢)和橫向(同類企業(yè)、同類裝置、同類設備能耗對比)進行評價，并進行能耗對比操作，明確企業(yè)、裝備、設備的能耗狀況和水平。本功能采用圖形化進行展示，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)追溯和關聯(lián)功能，完成數(shù)據(jù)在不同維度間的自動切換和穿透，提高評價操作的效率和效果。

1.3.5能源分析

能源分析包括損失分析和分布分析。損失分析使能源損失顯現(xiàn)化，明確損失去向，為節(jié)能指明方向；同時，為節(jié)能評定提供參考，主要包括企業(yè)損失介質分析、企業(yè)損失結構分析、裝置損失介質分析。分布分析是對企業(yè)能耗區(qū)域粒度進行細化，知道哪些區(qū)域是能耗大戶，重點關注這些區(qū)域的能耗達標和變化情況。

1.3.6能源優(yōu)化

能源優(yōu)化主要包括：用能優(yōu)化、管網(wǎng)優(yōu)化、產(chǎn)能優(yōu)化、優(yōu)化效益評估、優(yōu)化操作評估等。其包括以下幾個方面的優(yōu)化：水系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、氫氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)和氣體系統(tǒng)。對設備與裝置的能源消耗數(shù)據(jù)進行對比，優(yōu)化裝置與設備的能源結構、布局設計。管網(wǎng)優(yōu)化主要包括能源介質在供產(chǎn)輸轉耗過程中的優(yōu)化。考慮到現(xiàn)場設備(如鍋爐和蒸汽渦輪機功率)的各種限制(如鍋爐的熱效率，渦輪機效率，燃料需求)和能源價格(如價格差異，燃料價格和其他因素)的動態(tài)優(yōu)化，找出最經(jīng)濟的能源生產(chǎn)經(jīng)營計劃，優(yōu)化能源生產(chǎn)布局，降低能源生產(chǎn)成本。在能源介質優(yōu)化上，防止過度備份和介質質量過剩而造成的浪費，降低生產(chǎn)成本[4]。優(yōu)化效益評定是將企業(yè)進行優(yōu)化操作的當前運行成本和操作后單位運行成本、實際節(jié)約成本進行分析比較，對其優(yōu)化經(jīng)濟效益進行評定。通過維護模型數(shù)據(jù)、優(yōu)化操作評估方案、執(zhí)行以及效益，對業(yè)務進行優(yōu)化實操評價，方便企業(yè)團隊進行班組的考評與效益審核[5]。

1.3.7績效管理

能源績效管理面向能源生產(chǎn)與消耗，經(jīng)過支持實時績效審核與評比，完成績效的生產(chǎn)操作管理及過程評估，實現(xiàn)績效評估與考評的量化、公平與公正。在能效評價的基礎上，根據(jù)各裝置在生產(chǎn)過程中的特點，逐步形成了面向雙級分支的績效考評體系。通過工廠的性能評估，能夠促進設備優(yōu)化操作、減少加工損失、節(jié)能減排，促進設備的全面達標。能源績效包括績效指標、節(jié)能績效、達標績效、項目績效、碳排績效、系統(tǒng)績效等。

1.3.8能源審計

能源審計是一套通過企業(yè)能源系統(tǒng)審計分析能源系統(tǒng)和企業(yè)能源的使用現(xiàn)狀的方法。通過能源審計，能夠找到能量損耗、探索節(jié)能潛力，從而改變中國能源消費和人均能源消耗低的情況。大型石化企業(yè)能源審計可促進經(jīng)濟快速增長；同時，它可以促進單元產(chǎn)值能耗的下降，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟價值。

2國外能源管理現(xiàn)狀

國外大型高耗能企業(yè)，通過借助信息技術，幫助企業(yè)實現(xiàn)能源的科學管理，為能源管理業(yè)務提供了有效支持，實現(xiàn)節(jié)能減排。

埃克森美孚公司參照管理循環(huán)(plan-do-check-act,PDCA)模式，從管理、技術兩個層面對企業(yè)的能源管理體系進行設計開發(fā)，通過不間斷地持續(xù)改進能源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了節(jié)能績效衡量方法，并建立了一套節(jié)能、增效、減排的最佳學習庫。

埃克森美孚公司是全球領先的大型石化公司，其非常注重企業(yè)的能源管理工作，在2000年左右開始建設全球能源管理體系，以進一步發(fā)現(xiàn)節(jié)能改進空間，降低能耗成本[6-7]。其參照PDCA模型搭建能源管理系統(tǒng)，建立統(tǒng)一的績效衡量計算方法和最佳實踐庫，主要從管理節(jié)能和技術節(jié)能兩方面入手。在管理上，企業(yè)高層決策人員將重點放在能源管理上以及對節(jié)能減排的要求上；在技術上，參照最佳工藝實踐，分別從設備工藝優(yōu)化、主要設備優(yōu)化、公共工程優(yōu)化、改造設計等基礎設施方面提高能效。

采用先進的技術手段，瓦萊羅公司對能源效率管理的關鍵指標進行了實時監(jiān)測和優(yōu)化，使公共工程得到了全方位系統(tǒng)的優(yōu)化。

瓦萊羅在2003年對其公司在生產(chǎn)過程中消耗的能源進行了初步統(tǒng)計，他們發(fā)現(xiàn)能源消耗的總費用占到了公司操作成本的58%，高層領導決定通過采用先進控制技術對公共工程系統(tǒng)進行優(yōu)化處理，從而降低能源消耗總成本。瓦萊羅公司為了保證公共工程在系統(tǒng)優(yōu)化上的實際效果，請來了專門從事優(yōu)化的工程師，保證能源計量的精確；采用基于建模和面向方程式的仿真及Aspen優(yōu)化軟件，基于過程單元的能量需求和系統(tǒng)的約束，對工廠的公共工程進行了優(yōu)化，包括運行優(yōu)化、能效監(jiān)測、公共工程生產(chǎn)計劃優(yōu)化。

阿克蘇諾貝爾公司建立了一個基于集團公司的能源管理平臺，它能夠處理涉及企業(yè)外部、總部、板塊、工藝、過程共五級的能源管理業(yè)務，并結合企業(yè)的儀表盤，實時監(jiān)測和展示企業(yè)能源管理的績效成果[8]。

阿克蘇諾貝爾公司也是通過管理和技術兩方面對能源進行管理。管理上，以能源生產(chǎn)、運輸、消耗這一價值鏈進行業(yè)務分析，識別能源優(yōu)化領域的實現(xiàn)，并對相關的業(yè)務和管理流程進行設計和優(yōu)化；除此之外，還開發(fā)了一套測量系統(tǒng)的指標體系，涵蓋了外部、總部、板塊、工藝、過程五個層次，作為標準來權衡石化企業(yè)節(jié)能減排的效果。技術上，建立管理平臺，一方面平臺集成了現(xiàn)有ERP、MES中的能源計量、統(tǒng)計數(shù)據(jù)；另一方面，針對不同層次的能源管理業(yè)務設計業(yè)務處理功能和性能的綜合顯示儀表板，實時監(jiān)測和顯示企業(yè)能源管理狀況，并對特殊情況作出早期預警[9]。

從能源管理信息化在全世界大型石化能源企業(yè)的應用情況可以看出，建設我國大型石化能源管理系統(tǒng)可以獲得以下重要啟示。

(1)能源管理的必要性：外國大型石化企業(yè)非常注重能源科學化、管理高效化，能源的科學化管理是建設綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展石化企業(yè)的重中之重。

(2)能源管理目標：能源管理的目標是節(jié)能，在能源絕對消耗量增加的情況下，提高能源使用效率、降低能源消耗是節(jié)能的兩個關鍵方向。

(3)節(jié)能的關鍵途徑：節(jié)能的兩個關鍵途徑是管理節(jié)能和技術節(jié)能。

3中國能源管理現(xiàn)狀和需求分析

通過近幾年來國內(nèi)大型石化企業(yè)能源管理系統(tǒng)的相關論文可以看出，一些中國石化能源管理系統(tǒng)在一部分能源模塊上的應用效果還是不錯的，可以實現(xiàn)能源的日平衡，但是能源管理系統(tǒng)在整體上還有不足。

中石化燕山分公司已經(jīng)建立了完善的能源管理體系，其在中小企業(yè)的能源統(tǒng)計應用效果較好，可以實現(xiàn)能源平衡，公共工程數(shù)據(jù)自動采集率良好，數(shù)據(jù)基礎很完善。

中石化天津分公司通過“工業(yè)水專業(yè)信息管理系統(tǒng)”，在水務管理上形成了一套比較規(guī)范和有效的管理流程，值得借鑒，但該系統(tǒng)在熱電工程部分自動化采集率偏低。

中石化茂名分公司煉油和化工軟件能源效率評價指數(shù)是不一致的，能源統(tǒng)計模塊的使用效果一般，公共工程數(shù)據(jù)的自動采集效果非常差。

鎮(zhèn)海煉化以Aspen One為架構，已建成工廠績效和運營管理、生產(chǎn)調度規(guī)劃管理、離線油品調度、企業(yè)規(guī)劃優(yōu)化、物料平衡和數(shù)據(jù)調理、罐區(qū)油品的移動、生產(chǎn)管理等系統(tǒng)，公共工程數(shù)據(jù)自動化采集率較高，數(shù)據(jù)基礎較好[10]。

通過對中國石化企業(yè)的能源管理進行分析，總結出中國石化企業(yè)能源管理現(xiàn)狀與業(yè)務需求，如圖3所示。

從國內(nèi)石化企業(yè)能源管理的現(xiàn)狀，可以看出：

(1)在能源流管理中，缺乏管理粒度，對于某些能源流不能做到看得明、說得清，能源供應、產(chǎn)出、輸送轉運、消耗全局觀不足。

(2)在能源監(jiān)管管理上，過程管理缺乏預測和預警和過程監(jiān)督，能源管理主要是對統(tǒng)計數(shù)據(jù)的粒度管理。

(3)在能源計劃管理上，能源生產(chǎn)計劃為人工推演的月度計劃，節(jié)能計劃粒度時間過長。

(4)在能源統(tǒng)計管理方面，基礎數(shù)據(jù)源支持較弱，人為因素的摻雜，沒有標準的統(tǒng)計分擔共享準則，損失被人為去除。

(5)在能源優(yōu)化上，優(yōu)化局部，優(yōu)化效能支持薄弱；關于能源審計，國家每2～3年組織審計，沒有內(nèi)部審計。

(6)在績效考核上，“裝置節(jié)能，企業(yè)不節(jié)能”現(xiàn)象凸顯。

4發(fā)展趨勢

通過“十一五”的信息化建設，中國大型石化企業(yè)已經(jīng)建造了一些關于公共工程業(yè)務的信息服務系統(tǒng)(如：SMES)，但這些信息系統(tǒng)都集中在煉化板塊的能源消耗這個業(yè)務環(huán)節(jié)[11]。

中國石化還沒有建立一個在集團公司層面上，可以完全覆蓋能源供應、傳輸、分配、轉換、消耗整個生命周期的信息系統(tǒng)，不能滿足設備級、過程級、系統(tǒng)級三級的能源管理和控制一體化的要求。

在中國石化“十二五”建設和應用發(fā)展計劃中，明確提出了建立系設備級、過程級和系統(tǒng)級能源管理體系。其涉及煉油、銷售，社區(qū)/輔助范圍的能源管理，使得能源管理系統(tǒng)具有監(jiān)測、分析和統(tǒng)計、評價及優(yōu)化的功能[12]。

因此，關于我國的大型石化企業(yè)，在能源管理上，預計將實現(xiàn)以下改進。

(1)建設石化企業(yè)的能流管理，如物流管理，能夠實現(xiàn)能流的供應、產(chǎn)出、轉運、輸送、消耗全流程說得清、道得明。

(2)建設設備級、過程級、系統(tǒng)級的能效監(jiān)測評估及優(yōu)化控制集成平臺。

研發(fā)面向大型石化企業(yè)設備級、過程級、系統(tǒng)級的多網(wǎng)絡環(huán)境下能效監(jiān)測評價和優(yōu)化控制集成應用平臺。針對能源采集設備復雜多樣、規(guī)模十分巨大的特點，研究開發(fā)能源管控網(wǎng)絡與多種標準、非標準網(wǎng)絡協(xié)議的接口互聯(lián)技術；開發(fā)基于無線技術的能源遠程測控技術；研究實現(xiàn)能源管控網(wǎng)與其他異構網(wǎng)絡ERP網(wǎng)、MES網(wǎng)、生產(chǎn)控制網(wǎng)的集成技術和安全運行保障技術。

(3)建立設備級、過程級、系統(tǒng)級的能效評價標準及指標體系。

針對石化企業(yè)設備級、過程級、系統(tǒng)級的不同能源效益要求，研究和建立科學的能效評估標準及多級評估指標系統(tǒng)，開發(fā)基于企業(yè)MES的能效指標實時采集監(jiān)控的應用功能模塊。

①建立能效指標體系。

研究多維度的能效指標體系框架及該框架下的具體能效指標的分類和關聯(lián)性，分析影響能效的主要因素；研究建立不同層面能效指標的定義；研究可用于在線能效優(yōu)化控制和能效優(yōu)化調度的能效評估指標；研究基于不同粒度和不同層面的能效指標間的模型關系。

②能效評估規(guī)程和標準研制。

研究典型石化生產(chǎn)過程的多粒度以及多層面的能效評估規(guī)程。研究設備的能源利用率和能源轉換率的評估方法和評估規(guī)程；研究過程級的能源利用率和能源轉換率的評估方法和評估規(guī)程，以及生產(chǎn)計劃和操作模式對過程級能效影響評價的方法和規(guī)程；研究考慮市場因素、生產(chǎn)因素等的系統(tǒng)級能效評估方法和評估規(guī)程，以及生產(chǎn)調度和管理方法對系統(tǒng)級能效影響的評估方法和評估規(guī)程。

③開發(fā)能效指標應用功能模塊。

針對所建立的能效評估標準和指標體系，基于企業(yè)MES集成的功能模塊，開發(fā)能效指標實時采集監(jiān)控模塊。基于數(shù)據(jù)庫技術(存儲、查詢、通信)，完成與MES的接入與交互。

(4)建立設備級、過程級、系統(tǒng)級的能效檢測評估技術。

根據(jù)石化企業(yè)智能儀表監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，研究能效指標軟測量的方法，并根據(jù)其能效指標對生產(chǎn)過程中的異常工況進行識別；根據(jù)能量流、物流對能耗的影響、物質流和能量流之間的相互關系兩個方面對設備級、過程級、系統(tǒng)級的能效建立多層次、多尺度評估體系，開展平衡分析、負荷預測、能源管網(wǎng)分析、模擬和仿真，開發(fā)各種分析算法庫和模型庫。

①能效監(jiān)測和異常工況智能識別。

面向石化企業(yè)的需求，研究能效指標軟測量輔助參數(shù)的選擇方法。由所選擇的輔助參數(shù)，進行能效指標軟測量模型的建立，從而實現(xiàn)實時能效指標的軟測量。構建能效監(jiān)控網(wǎng)絡，實現(xiàn)能效指標的實時監(jiān)測。參照能效評價準則和指標體系框架，研究大型石化行業(yè)在設備級、過程級、系統(tǒng)級中出現(xiàn)的異常工況的智能分析和識別的辦法。

②能效分析評估。

針對不同工況，建立能效模型庫。研究基于模型和數(shù)據(jù)的穩(wěn)、動態(tài)能效評估策略，研究能源負荷預測、能源管網(wǎng)分析、模擬和仿真技術。研究生產(chǎn)過程中原料的轉化過程和能源傳遞、轉換與消耗過程，建立設備能耗統(tǒng)計模型、能效分析模型。此外，要重點研究能效退化監(jiān)測、分析及校正技術，基于實時大數(shù)據(jù)的能效診斷基準，基于模型的能效診斷基準。

③能效瓶頸診斷。

石化企業(yè)各生產(chǎn)單元中工藝路徑的改變、過程參數(shù)的調整和操作模式的變化都會對能源短期需求產(chǎn)生重要影響。通過能源管網(wǎng)分析、數(shù)值模擬和仿真的方法，確定過程單元中能源介質產(chǎn)生、消耗的關鍵影響因素；基于上述模型、平衡關系等，分析影響能效的瓶頸，確定不同時期影響能效的關鍵設備或關鍵環(huán)節(jié)。

(5)建立設備級、過程級、系統(tǒng)級的能源優(yōu)化配置、調度和優(yōu)化控制技術。

研究保證石化企業(yè)設備級、過程級、系統(tǒng)級基本用能需求的能源綜合優(yōu)化配置；開發(fā)動態(tài)平衡分析的多能源介質協(xié)同優(yōu)化調度模型、開發(fā)多目標智能優(yōu)化調度算法；研究多控制器協(xié)同的以產(chǎn)品質量、運行安全為約束的能效閉環(huán)優(yōu)化控制技術。

①基于系統(tǒng)用能需求的能源優(yōu)化配置。

基于系統(tǒng)用能需求，研究面向系統(tǒng)級的能量流、物質流耦合條件下，能源優(yōu)化配置的建模方法，以描述系統(tǒng)內(nèi)各層次能源的內(nèi)部橫向關聯(lián)與耦合關系，給出能源利用效率最大化的能源網(wǎng)絡結構配置方案。

②面向能效的多能源介質協(xié)同優(yōu)化調度。

協(xié)同考慮各能源介質間的耦合關系，建立考慮能源系統(tǒng)各種約束條件的多能源介質協(xié)同調度模型，研究以能源協(xié)同平衡、能源放散最少、能源消耗成本最低和設備操作最平穩(wěn)等為優(yōu)化目標的多能源介質協(xié)同優(yōu)化調度方法。

(6)建立能耗定額標準，明確各級能源定額，確定能源對標、節(jié)能管理的基準線。

(7)建立完善的審計考核，在能源管理統(tǒng)一平臺上，對能源利用，節(jié)能優(yōu)化進行審計、考核。

(8)建立新興管理支持，支持碳排放、合同能源、分布式能源管理。

5結束語

通過采取信息化的手段，實現(xiàn)能源的優(yōu)化管理和全生命周期的能源閉環(huán)管控，建設能源管理系統(tǒng)，幫助中國石化企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排，已越發(fā)成為中國石化企業(yè)信息建設的重中之重。近年來，中國大力推進和高度重視能源管理和石化企業(yè)建設，加快推進能源效率計劃；要求對能源管理全業(yè)務流程采取先進的信息技術，實現(xiàn)石化企業(yè)節(jié)能減排，促進企業(yè)綠色發(fā)展。中國大型石化企業(yè)正通過采用信息技術，全流程優(yōu)化能源管理，建設具備中國特色的大型石化行業(yè)能源管理。因此，我們需要建立集能源供應、轉換、輸配、消耗于一體的綜合能源管理系統(tǒng)，以大型石化企業(yè)為重點，實現(xiàn)能源消耗的動態(tài)監(jiān)測、能源統(tǒng)一管理及能源的優(yōu)化利用；逐步實現(xiàn)設備級、過程級、系統(tǒng)級三級，涉及油田煉化、銷售、社區(qū)/輔助等范圍的能源管理、監(jiān)控、預警、分析和評價的集團一體化能源管理系統(tǒng)。

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Overview of the Energy Management of Largescale Petrochemical Enterprises in China

鄭東梁1汪志勇1鄒濤2

(沈陽中科博微自動化技術有限公司1, 遼寧 沈陽110016；中國科學院沈陽自動化研究所2，遼寧 沈陽110819)

摘要：闡述了大型石化企業(yè)能源管理系統(tǒng)的主要功能。通過分析一些國外石化企業(yè)能源管理體系的應用效果，得到中國石化企業(yè)在能源管理建設方面的啟示。根據(jù)中國石化企業(yè)能源管理的現(xiàn)狀和需求，提出了一種基于設備級、過程級、系統(tǒng)級的能源管理方法,建立了集能源供應、轉換、輸配、消耗于一體的綜合能源管理系統(tǒng)，降低了企業(yè)經(jīng)營成本和能源消耗，提高了石化企業(yè)整體競爭力。

關鍵詞：能源管理企業(yè)管理能源利用率能效評估石油化工設備級過程級系統(tǒng)級數(shù)據(jù)分析

Abstract：The main functions of the energy management system of large scale petrochemical enterprises are expounded. By analyzing the application effects of energy management architecture in some foreign petrochemical enterprises, the enlightenment about energy management of petrochemical enterprises in China are gained. According to the current status and needs for energy management of Chinese petrochemical enterprises, the method based on device level, process level and system level is proposed, the energy management system integrating energy supply, conversion, transmission and distribution is built, and operating costs and energy consumption of enterprise are reduced, the overall competitiveness of petrochemical enterprises are improved.

Keywords:Energy managementBusiness managementEnergy utilization rateEnergy efficiency assessmentPetrochemicalDevice level

中圖分類號：TH-3;TP29

文獻標志碼：A

DOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201604001

國家高技術研究發(fā)展計劃基金資助項目(863) (編號：2014AA041802)；

國家自然科學基金資助項目(編號：61374112)；

中國科學院網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)重點實驗室基金資助項目(編號：WLHKZ2014010)。

修改稿收到日期：2016-01-04。

第一作者鄭東梁(1989-)，男，2014年畢業(yè)于東北大學控制理論與控制工程專業(yè)，獲碩士學位，實習研究員；主要從事流程工業(yè)優(yōu)化與控制方向的研究。