企業能源管理平臺研究及應用

鄭芳雄

（中海石油化學股份有限公司，海南東方 572600）

1 概述

目前石油化工企業普遍性的能源管理主要靠電子文件報表流轉，層級傳遞能耗數據，這種能耗管理已經和現代企業生產實際需求相脫離，容易導致決策偏差、發出指令滯后等問題，嚴重影響企業的競爭力。

中海石油化學股份有限公司基于對企業能耗情況和現有能源管理模式的充分分析，在企業兩化融合體系基礎上進行能源管理業務和數據的集成，在確保生產工藝流程平穩運行的前提下，實現企業能源系統的在線監控、集中管理與優化調度，從而有效地提高企業能源管理水平和能源利用效率，為單體設備、各生產裝置和整個企業的全方位節能提供充分支撐。

構建企業能源管理平臺，主要通過對能源數據的采集及能耗數據的計算、分攤、平衡等處理，實現班組、裝置及企業層次的能耗計算，通過對重點耗能設備的監控分析，班組能耗考核的管理實現節能降耗的目的。本文從幾個方面概述研究內容與應用的關鍵技術問題。

2 技術路線與平臺簡介

能源管理平臺的未來發展將向能源預測、能源計劃、能源優化調度和節能控制進一步發展和加強，通過質量、環保、公用工程及設備工藝優化等各方面因素的支撐實現節能減排的最大化，主要從幾個方面概述研究內容與要解決的關鍵技術問題。

2.1 技術路線

該平臺采用架構分別為后臺設施層、數據中心層、應用平臺層、應用系統層和用戶層。

后臺設施層：為系統的框架提供運行、算法、技術等支撐。

數據中心層：將系統獲得的數據進行清洗、去重、歸檔、存儲等處理和加工，形成分門別類的數據單元和數據庫，并且與兩化平臺數據庫進行數據互通，從而為平臺層、應用層和接口提供支持。

應用平臺層：是平臺內部各個業務單元的處理節點，通過業務邏輯層可將應用層和接口層發來的指令進行處理，并將結果給到應用層和接口。接口的主要功能是根據外部業務系統的服務請求來進行接口調度和管理，如對接外部的大數據平臺、認證平臺等。

應用系統層：是基于數據面向客戶的應用展示，通過應用層用戶可對有關內容進行查看、導出，為部門決策提供素材。

用戶層：是基于權限管理展示應用設計，通過權限設置調用應用層應用。

平臺提供統一權限管理，統一消息管理，統一工作流平臺，統一日志管理，實時服務，統一通信管理，統一定時管理。

該平臺設計時采用當前信息系統建設先進平臺化建設思維，主要核心是：前臺輕量化，后臺全面引擎化，可靈活地適用組織需求化，其主要包括以下幾部分：

（1）基礎數據支撐環境共享化，不同基礎數據來之不同的系統，實現與兩化平臺、各裝置報表系統、生產調度日報、大數據平臺等多系統平臺形成數據共享，支撐起系統的基礎數據環境。

（2）業務應用系統平臺化，集成采用統一入口，單點登錄等相關技術建設以兩化平臺及生產管理系統為核心，與其他已有系統基于數據、入口、流程、業務級的連接，實現對本地數據、生產實時采集數據的各項業務數據集成。

（3）監測管護系統平臺化，采用模塊化、插件管理及引擎技術等一系列擴展技術。

2.2 平臺簡介

（1）能源數據采集

主要是對企業能源消耗點進行數采，把以前由人工抄表，再輸入系統的工作，轉化為系統自動獲取水、電及氣等數據采集。同時能源采集還包括對采集數據通過分析計算得出各種重點耗能設備需要監測的數據，例如能效。

（2）能源監控

能源監控主要是把能源計量數據、能耗數據及生產過程各種數據通過實時、匯總、統計和對比等各種操作，并以簡單易懂的圖像形式在大屏之中展示，可供生產管理部調度人員及時了解了整個生產過程的情況，為調度提供強有力的決策支撐。

（3）能源管理

主要對生產能源數據的管理、平衡生產數據、數據展示和統計。根據實際業務需要劃分的模塊有：班組能耗、碳排放管理、開停車能耗管理、對標管理、耗能設備管理、能源數據管理、外購能源管理、文檔管理、合理化建議、報表管理、企業數據上報、基礎數據管理和系統設置管理等，共有12個大模塊。

（4）能源模型

能源管理模型是指通過分析監測能源流數據，建立能源評估、預測與優化模型，對主要能源介質的生產和消耗進行預測，實現能源介質產、存、耗動態平衡，提高介質利用效率實現節能減排目標。比如建立效益預測模型，通過經濟效益分析得出裝置最佳負荷建議值，以便為企業獲得最大經濟效益。還有對蒸汽管網進行建模評估，結合蒸汽產耗歷史數據進行模型計算，建立蒸汽管網的平衡圖。

2.3 開發技術

采用B/S架構，傳統的B/S程序是由后端渲染好頁面，交給前端來顯示，為了使數據展現過程更加直接，提供更好的用戶體驗，經評估平臺采用最新的前后端分離架構進行搭建，實現前后端解耦，前端框架將采用成熟的Js框架和Bootstrap，后端采用傳統分層架構、采用多層（N-Layer）邏輯架構，層與層之間是低耦合的，增加各層的獨立性，從而也提高了可測試性，降低系統的復雜度，大大提高系統的魯棒性。

通過徹底的前后端分離，可以適應現代流行的多終端的界面體系，表現層既可以在PC端訪問界面，也可以通過BI軟件在大屏幕進行展示，未來還可以通過移動端APP，甚至微信小程序等最新的技術進行系統展現，而無需改動后端系統及邏輯。

基于漸進式框架構建用戶界面，Ajax 完成請求數據傳輸。前端架構具有輕量級、高性能、高穩定性、可組件化的特點，相比舊的前端框架更具優勢。

前后端之間采用輕量級的WEB服務RESTful Web Services來實現資源訪問。為了實現REST訪問協議，系統采用了成熟的.NET技術來實現后臺功能。后臺采用傳統Entity Framework和MVC架構進行搭建，此架構使用非常成熟，具有高度穩定性和擴展性。

3 企業實施能源管理平臺的價值

3.1 能源實時監控與采集

實現對電力系統、蒸汽系統、天然氣系統等多種能源介質實行集中監控和管理；對能源流進行集中監測和管理，取消線下人工作業，實現從能源數據采集、能源計量分析、能源介質消耗分析、能耗管理上報整個過程自動化、高效化、科學化，是企業節能減排的重要基礎性工作。

3.2 指導生產運行

采集到的能源數據通過生產流程圖、數據列表、圖表、大屏幕推送等多種方式展示，及時發現生產運行中的能耗變化，指導生產運行。

能源數據監控可有效地保證單位產品綜合能耗、萬元工業總產值綜合能耗等關鍵指標完成，實現了能源管控與生產的有機結合，確保生產平穩經濟運行。

3.3 性能分析與優化

實現重點耗能設備能耗性能指標的計算，由計算引擎自動實時計算性能指標，深入分析生產運行和能耗情況，通過節能減排評估找到節能減排優化方法。

3.4 能源管理精細化

通過對介質損耗的分析及時發現計量儀表問題，確保計量準確，減少管道輸送過程產生的損耗。通過建立量化的運行指標，將采集到的能耗數據通過計算實現班組、日、月能耗考核數據自動生成，為精細化管理提供考核手段。

3.5 促進企業生產技術提升

實現主要耗能設備的臺賬管理及能耗水平識別，促進節能技術改造及落后耗能設備的淘汰。

4 結論

總結分析了如何通過能源管理平臺的建設，實現對各種能源介質和重點耗能設備的實時監視、控制、優化調度和綜合管理，及時了解和掌握各種能源介質的生產、使用以及各種能源管網、關鍵耗能設備的運行工況，做到科學決策，正確指揮，確保安全、可靠、經濟與高效運行，實現從經驗型到分析型調度職能的轉變。利用新信息技術實現在信息化、可視化、自動化及部分智能化四個方面內容，對化工企業建設能源管理平臺有非常重要的啟示作用，可指導企業如何發揮能源管理平臺的實施價值，從而提高企業能源利用效率和管理水平。