淺論陶瓷企業能源管理中心的建立及節能管理優化

朱旻 宮曉東 余波 謝昭華

摘 要 近年，由于原材料價格上漲、能源緊缺，陶瓷行業的生產成本日益提高。在國家提出節能減排、在走可持續性發展之路的新形勢下，利用能源信息化管理方式，企業構建能源管理體系，搭建自動化能源管理中心，成為陶瓷企業節能的有效途徑之一。本文以建筑陶瓷行業為例，結合國內目前能源管理體系的發展現狀，敘述能源管理中心建設的架構、目標、功能以及管理等，論述如何在陶瓷企業中建立基于能源管理系統的能源管理中心，推行能源管理體系。

關鍵詞 陶瓷；能源管理體系；能源管理中心；節能優化

1 能源管理中心建設背景

能源作為經濟可持續發展的重要物質基礎，其供需矛盾在全球范圍內將長期存在。隨著我國經濟結構工業化趨勢的不斷增強，這種矛盾將進一步突出。能源問題已嚴重制約了我國經濟和社會的發展。

目前我國陶瓷產業的原材料價格呈上漲趨勢，在生產過程中資源消耗較大、能源消耗量較高、污染產生較多，技術水平、管理水平和經濟結構方面也呈現出粗放趨勢，造成了能源、資源在一定程度上有所浪費。

以建筑衛生陶瓷為例，工業和信息化部2013年第56號公布的《建筑衛生陶瓷行業準入標準》中明確規定，年耗標準煤5000噸及以上的建筑衛生陶瓷生產企業，應每年向當地節能工作的管理部門提交包括能源消費情況、能源利用效率、節能目標完成情況和節能效益分析、節能措施等內容的能源利用狀況報告。建筑衛生陶瓷產品能源消耗限額應符合《建筑衛生陶瓷單位產品能源消耗限額》（GB 21252-2013）要求。

據各種統計數據表明，我國建筑衛生陶瓷行業的單位產品綜合能耗為350～400 kgce/t、單位產品綜合電耗為300 kW·h/t，接近世界先進水平的兩倍，存在著較大的節能潛力。

粗放管理到精準管理的跨越，往往伴隨著價值的釋放。加強陶瓷企業的能源管理體系建設，推進和深化節能減排工作，能緩解能源供應與需求矛盾。緩解能源消耗與污染產生，實現綠色產業化經營，構建可持續性發展道路。

2 能源管理中心建設意義與目的

企業內部構建能源管理體系。以降低能源消耗、提高能源利用效率為目的，針對組織活動、產品生產和服務中的能源使用或能源消耗，利用系統的思想和方法，在明確目標、職責、程序和資源要求的基礎上，進行全面策劃、實施、檢查和改進，以高效節能產品、實用節能技術和方法以及最佳管理實踐為基礎，減少能源消耗，提高能源利用效率。而且引入持續改進的管理理念，采用切實可行的方法確保能源管理活動持續進行、能源節約的效果不斷得以保持和改進。從而實現能源節約的戰略目標。

能源管理系統中心是一項融合自動化、信息化和數字化技術的管控一體化解決方案，通過能源科學管理、合理調配、高效轉化和利用，實現系統節能的有效方式，能夠推動企業從原有的事后統計、分析、查找原因的能源管理模式，向以生產流程和生產計劃為中心進行預案設置、過程跟蹤、實時統計、動態分析的能源管理模式轉變，從而實現系統性節能

降耗。簡而言之即企業建設基于能源管理系統的能源管理體系可促使企業精確的掌控能源，充分地利用能源、高效地服務管理能源。這種系統模式的應用正逐步推廣至建筑、工業、交通等各行業。

2015年1月11日，工信部節能與綜合利用司發布《建材企業能源管理中心建設實施方案》明確了行業能源管理中心建設的基礎要求、建設內容、驗收標準等事項。計劃在2020年前在建材企業領域建設200個能源管理中心，其中包括建筑衛生陶瓷領域約30個。目前，隨著能源管理中心在鋼鐵行業的成功落地，在陶瓷行業以及其他高能耗行業也逐步受到重視，在節能降耗中發揮越來越重要的作用。建筑衛生陶瓷是建材行業節能減排工作的重點，在此領域試點推行建設能源管理中心勢在必行。

3 陶瓷能源管理中心建設與模式方法

陶瓷企業在節能工作中，常常以開發應用節能技術和裝備為開展工作的重點，往往忽視了能源管理。由于陶瓷企業在生產經營過程中缺乏相互聯系、相互制約和相互促進的科學能源管理理念、機制和方法，造成能源管理脫節，往往導致能源使用無依據、分配無定額、考核無計量、管理無計劃、損失無監督、節能無措施、浪費無人管等現象。這種單純的依靠節能技術并不能最終解決能源供需矛盾的問題。

美國通用電氣公司首席執行總裁杰克韋爾奇曾言，“你無法對沒有測量的東西進行管理”。標準化能源管理體系，可規避整個陶瓷企業在生產過程中遇到的大多數問題，便于企業制定和實施能源方針，建立能源目標、指標及指導企業在生產中能源管理實施方案。陶瓷能源管理中心建設是一個綜合性強的長期工作，管理過程中遵循了PDCA管理方法。應用系統的管理方法降低能源消耗、提高能源利用效率，推動行為節能，進行能源管理體系建設成為能源管理中心的實施關鍵，如圖1所示陶瓷企業能源管理中心建設是一種將企業內部能源管理由制度化轉向了技術化管理模式的方法。

能源管理中心廣泛應用于生產型中小企業和節能監管部門。陶瓷行業能源管理中心建設是通過對用能設備實現在線集中監控， 在實時了解能源信息的基礎上，做到能源科學管理與調配，充分二次利用回收能源，針對陶瓷企業生產連續性強的特點，在全企業能源介質平衡的基礎上，協調各種能源介質的綜合利用，進而優化企業的能源結構，促使企業采取必要措施來改進、改善能源績效，從而完成既定能源方針目標。

如圖2所示，陶瓷企業將日常的能源及原料消費數據輸入或采集到系統平臺，經過能源管理系統能耗分析處理，以豐富的報表圖形提供給企業管理層，使之便捷掌握生產系統運行及能耗狀況，及時發現并糾正能源浪費現象，通過進一步能耗分析，建立和運行有效的能源管理體系，進行高效的節能改造，提高企業整體能效，實現節能減排目標。

4 建立標準能源管理體系

4.1優化能源

工欲善其事必先利其器。傳統陶瓷企業過去主要以煤、重油和電等主要能源。部分企業利用煤制氣和水煤漿提供能源，但煤、水煤漿、重油含硫量較高，屬于高污染能源。煤制氣過程中會產生大量難以處理的廢棄物且不易計量，因此使用清潔能源已經是陶瓷行業內發展的必然趨勢。國家對某些環保要求限燃區已經明確要求必須使用天然氣等清潔能源代替煤和重油等高污染能源。在陶瓷行業領域中優化能源消耗品種對整個能源管理系統建設有著重要的組成意義。

4.2能源管理環節與主要工作

能源管理主要包括能源供應管理和能源節約管理兩個環節，囊括了能源輸入、能源轉化、能源分配和傳輸、能源使用（消耗）、能源消耗現狀分析、節能技術進步、檢查和評價等幾個重要組成部分。

陶瓷企業能源管理的主要工作包括完善組織架構，落實能源管理職責，配備計量器具，制定和執行有關文件，開展各項管理工作，通過例行節能監測、能源審計、能效對標、內部審核、組織能耗計量與測試、組織能量平衡統計、管理評審、自我評價、節能技改、節能考核等措施，不斷提高能源管理持續改進的有效性，實現能源管理方針和承諾并達到預期的能源消耗或使用目標。

4.3能源管理體系基礎管理

能源管理體系基礎管理是能源管理中心建立的基礎保障，陶瓷企業應根據《GB/T 24851-2010 建筑材料行業能源計量器具配備和管理要求》的要求配備能源計量器具，定期對生產中單位產品能耗的燃料量和用電量進行考核，建立用能責任制度、能源計量管理制度，并按要求建立能耗統計體系，建立能耗測試數據，能耗計算和考核結果的文件檔案，在此基礎上對上述文件進行受控管理。

圖3為建筑陶瓷生產工藝流程圖。如圖所示，陶瓷企業按其生產流程劃分，一般可將企業劃分為原料車間、成型車間、施釉車間、燒成車間、拋光打磨車間、制釉車間、動力車間和輔助生產部門。按照各部門能耗消耗種類情況，可確定主要耗能部門為原料加工車間（球磨工序和噴霧干燥工序）和燒成車間（燒成工序），進一步探索了解企業重點耗能設備，提高企業節能改造的針對性，從而也可劃分出主要次級用能單位和非主要次級用能單位。其中主要次級用能單位應進行能源流向或能源平衡分析。能源流向是分析審核各種能源流向、轉換、消耗情況。能源平衡主要用于分析審核重點耗能工序用能情況和能源轉換消耗的合理性。

但由于能源工藝系統的調度管理和實時平衡還無法建立在集中統一的基礎上，因而能源系統的日常平衡和在異常情況下的指揮和調度的即時性會受到很大的限制。特別是以這種車間為管理單位的各自為政的分散管理與陶瓷業連續生產之間的矛盾，不僅造成了運行管理效率不高，降低了勞動生產效率，同時也造成了能源的浪費和環境負荷的加重。企業對能源基礎的建設管理可為企業的能源管理中心的建立奠定基礎。

5 陶瓷企業能源管理中心建設及作用

5.1 能源管理中心架構

陶瓷企業的能源管理中心作為能源管理和優化的一體化系統，由硬件、軟件和系統節能優化服務組成，覆蓋企業生產流程中的各種能源介質的計量、控制與管理。能源管理系統（EMS）按電力、動力（煤、壓縮空氣等）、水、環保四個系統采集的生產過程信息進行基本處理和存儲，再將這些信息傳送到數據庫服務器、應用服務器、操作員站等，進行能源介質系統運行趨勢及主要能源設備運行狀態的顯示、報警、歸檔和其他處理，并通過系統對主要設備進行運行參數設定、遠程操作和實時調整。同時與其他信息系統（MES、ERP等）進行必要的信息交換。在此基礎上系統完成計劃管理、質量管理、成本管理、能耗預測、優化調度、循環經濟管理等管理功能。能源管理中心系統架構圖如圖4所示。

能源管理中心通過對用能設備實現在線集中監控， 在收集實時能源信息的基礎上，做到能源科學管理與調配，充分二次利用回收能源，針對陶瓷企業生產連續性強的特點，在全廠能源介質平衡基礎上，協調各種能源介質的綜合利用，進而優化企業的能源結構，其主要內容如下：

（1）能源管理中心場地建設

場地包括能源中心調度大廳、配電室、機房、巡檢辦公室、現場設備間等，一般以設置在陶瓷工廠主要生產線廠房附近為佳。

（2）能源中心能源管理系統EMS

能源管理系統EMS是能源管理中心系統的核心。基于分布式數據采集系統和現場控制系統的軟硬件之處，利用采集的各種能耗數據進行分析和建立數學模型，實現“分散控制、集中管理”的信息化目標。主要包括計算機系統、通信網絡系統、應用軟件系統。

（3）基礎自動化建設

由于該企業的原有能源系統部分計量設施和自動化設施未達到建設能源管理中心的要求，因此需要進行相應的基礎自動化改造，需要改造的能源系統有電力系統、動力系統、主體區現場能源采集站、計量儀表、環境檢測儀表完善、視頻監控系統、通訊系統和電子巡檢及門禁系統。

（4）與企業現有系統數據關聯

能源管理中心系統與企業的ERP（企業資源計劃）、MES（生產管理系統）和DCS/PLC等系統存在數據關聯。EMS能從ERP、MES和DCS/PLC等系統讀取企業能耗等基礎數據，經過處理分析后為企業提供能耗分析的圖表和數據信息。EMS與企業現有的系統數據關聯如圖5所示。

5.2 陶瓷能源管理中心系統功能

能源管理中心的應用功能從基礎應用層面上大致可分為三大應用中心，即能源監控與調度、能源信息管理和能源優化與決策支持。

（1）能源監控與調度：主要完成能源數據實時采集，生產過程的監視、控制與調整操作、能源平衡，支持調度人員完成日常調度、點巡檢工作。

（2）能源信息管理：主要完成能源信息的基本管理功能，支持管理人員實現能源計劃編制、平衡管理、能源運行、經濟分析等管理業務。

（3）能源優化與決策支持：包括能源預測、優化調度、能耗分析、數據挖掘與分析等功能，為調度人員、管理人員提供調度和管理決策支持，同時支持能源業務處理的辦公自動化。

各行業基于上述基礎功能模塊，均可開發出個性化能源管理中心系統。

陶瓷能源管理中心系統功能包括系統總覽、能源在線監測、情報數據中心、信息發布、綜合管理五大功能模塊。各功能模塊具體功能如表1所示。

6 基于能源管理中心的能源管理系統節能優化

數據本身不產生價值，數據只有通過分析才能產生價值。能源管理中心建成后，企業最高領導人應委托管理者代表全權對整個企業的能源管理體系進行系統整合，并要求企業技術人員利用能源管理系統運行的數據，運用系統分析方法，對企業的生產工藝流程進行充分的調查和研究，找出系統之間和生產單元之間在能源流向方面的關系；對企業能源的采購、儲藏、加工轉換、分配使用各個環節進行分析，找出存在浪費及耗能高的環節，提出解決方案。實現了能源管理和計量的精細化、信息化，把所有生產報表實現自動化分析和處理，降低人工管理和勞動強度，提高能耗分析的準確性。

與之同時，生產過程中設施也應進行深入性能分析，對系統綜合效率進行分析，對各個工序所涉及的相應設備建立設備效率檔案，對各個能耗指標的經濟型進行對比性分析，通過深入了解企業生產經營狀況，幫助企業輕松發現節能空間，優化運行策略。

對于陶瓷企業而言生產自動化程度較高、連續性強，因此需注意產品質量波動、設備故障頻繁和產品規格發生變化。在日常生產過程中，除了規定的計量數據記錄外，還應針對生產變化較大的時間段進行單獨的數據記錄，通過數據的錄入了解正常生產和非正常生產的能耗變化情況，以便及時為企業生產能耗指標制定相應管理標準方案，建立與開發能耗預算功能。陶瓷企業用戶按照逐年逐月逐日完成與建立能耗記錄檔案，取有效值作為能耗基本預算，系統在應用的同時可自動將實際能耗與能耗預算進行分析比較，有效地幫助陶瓷企業用戶控制能耗。

通過能源管理系統和能源管理中心優化可系統的節能服務于陶瓷行業，對于目前陶瓷企業產生多方面節能效益：（1）通過信息化、規范化、標準化精細化能源管理，消除管理上的能源浪費和不合理能源消耗；（2）通過對重點能耗設備的監控，消除設備方面的不合理能耗；（3）通過對陶瓷生產工藝優化控制，使之產生節能效益；（4）通過能耗指標管理和考核，不斷降低陶瓷生產環節中各環節能耗；（5）通過節能機會研究，對陶瓷企業重點能耗設備進行節能改造，降低能耗。

7 結 語

陶瓷企業能源管理中心的建設充分體現了信息化、自動化和數字化的特點，通過對企業能源生產、輸配和消耗實施動態監控和管理，有利于優化能源調度，改進和優化能源平衡。

實時提供在線能源系統平衡信息和調整決策方案，有利于實現能量平衡到質量平衡的轉化，確保能源系統平衡調整的科學性、及時性、合理性，從而減少能源管理環節，優化能源管理流程，有利于提高能源利用水平，實現系統性節能降耗，并取得明顯效益。

能源體系與能源管理的系統結合可充分為陶瓷企業能耗數據節能審核量提供依據，掌握企業的能效水平，實現階段性高效節能，提高陶瓷企業在未來發展競爭優勢，步入可持續性發展道路。

參 考 文 獻

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