【解決方案】綜合智慧能源管理平臺在鋼鐵加工廠的應用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

0、引言

 鋼鐵工業(yè)是我國工業(yè)體系中的重要組成部分，在促進社會進步、經濟發(fā)展、技術繁榮等方面發(fā)揮著至關重要的作用。基于近些年鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展，鋼鐵生產制造的自動化水平、數字化水平、信息化水平不斷提高，在一定程度上導致鋼鐵能源供需匹配、鋼鐵制造工藝方法使用、鋼鐵生產流程銜接、鋼鐵各種流調度流通等發(fā)生巨大改變，能源資源智能化配置管控成為鋼鐵工業(yè)新時期建設與發(fā)展的客觀需求與必然趨勢。智能化配電系統(tǒng)及智能化能源管理系統(tǒng)能夠對多種能源介質進行精細化管控，能夠實現鋼鐵工業(yè)全流程各種流的等科學調度，切實提高企業(yè)管理水平，推動企業(yè)高*、安全、環(huán)保、穩(wěn)定、長久發(fā)展。

1、鋼鐵行業(yè)中能源管理的應用意義分析

(1)智能化配電系統(tǒng)應用意義

 基于近些年鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展，鋼鐵企業(yè)生產規(guī)模不斷擴大，導致鋼鐵企業(yè)生產裝置增多，為滿足生產用電需求，供配電網內中低壓變配電所數量增多。加之在智能制造進程的不斷推進下，鋼鐵企業(yè)供配電網絡自動化、信息化水平不斷提高，對供配電管理提出了更高要求，如何實現鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)管理有效性、安全性，促進供配電系統(tǒng)管理智能化、集約化、透明化、精細化發(fā)展成為相關人員關注與思考的重要問題。而智能化配電系統(tǒng)的有效設計與科學應用，能夠滿足鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)管理需求。鋼鐵企業(yè)通過使用智能化配電系統(tǒng)(圖1)可對電力參數、環(huán)境參數、運行參數等進行*面監(jiān)測，并根據監(jiān)測結果預測負荷用能，指導企業(yè)節(jié)能減排；預警電氣設備或系統(tǒng)過載、過壓、過溫等危險情況，降低這些危險行為發(fā)生與發(fā)展對企業(yè)安全生產的不利影響；監(jiān)視設備運行故障與電能質量問題，以便運維人員及時發(fā)現和處理故障，防止事故擴散，從而將事故影響降至*低。鋼鐵企業(yè)通過使用智能化配電系統(tǒng)可實現對資產管理(如資產存檔快查、評估等)、運維管理(如流程規(guī)范、運維追蹤、案例存儲等)、能源管理(如能源使用監(jiān)測、能耗統(tǒng)計、能耗評估等)的集成化、精細化管控。

(2)能源管理系統(tǒng)應用意義

 能源短缺與環(huán)境污染是我國各領域建設與發(fā)展過程中關注的*點問題。鋼鐵行業(yè)不僅是能耗大戶，也是污染物排放大戶。從生產工藝角度來看，多數鋼鐵企業(yè)采用“燒結——煉鐵——煉鋼——軋制”工藝流程進行生產，涉及原料廠、燒結廠、焦化廠、煉鐵廠、煉鋼廠、軋制廠等諸多生產設施。據統(tǒng)計燒結工序能耗可達到48kgce/t左右，焦化工序能耗可達到103kgce/t左右，煉鐵工序能耗可達到386kgce/t左右，煉鋼工序能耗可達到54kgce/t左右、噸鋼電耗可達到456~462kWh/t，噸鋼新水消耗可達到2.45~2.56m3/t等，綜合能耗約為545~552kgce/t。從生產排放角度來看，鋼鐵行業(yè)碳排放量僅次于電力行業(yè)，占全國碳總排放量的13%~15%，此外二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵、廢水等排放量也位居工業(yè)行業(yè)。

 因此，在新時期發(fā)展中，如何在保證生產質量，提高生產效率的同時，降低資源能源消耗，減少環(huán)境生*負荷，實現能源精細化管理成為企業(yè)以及相關人員關注與思考的*點問題。能源管理系統(tǒng)作為鋼鐵企業(yè)信息化系統(tǒng)重要組成部分，其在資源能源數據采集、分析、整理、存儲、利用等方面的優(yōu)勢為鋼鐵企業(yè)能源管理智能化、精細化發(fā)展提供了支持。目前，鋼鐵企業(yè)應用的能源管理系統(tǒng)能夠對多種能源介質(各種氣、各種水、采暖熱網、電力等)信息，如壓力、溫度、濃度、流量、運行狀態(tài)、開閉信號等進行監(jiān)視管控，也能夠對污染物信息，如濃度、流量、排放總量、污染指數等進行監(jiān)視管控，從而為能源分配利用、設備維修養(yǎng)護、污染預防控制等提供指導。與此同時，能源管理系統(tǒng)能夠與其他信息化管理系統(tǒng)互聯互通，進一步提高企業(yè)管理水平。促進鋼鐵企業(yè)高*化、環(huán)保化、節(jié)能化、專*化、科技化、創(chuàng)新化發(fā)展。

2、鋼鐵行業(yè)中能源管理系統(tǒng)應用現狀及存在的問題分析

 鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)是一種集制造過程監(jiān)控、能源資產管理、能源資產調度等功能為一體的管理系統(tǒng)，其有效應用對企業(yè)能源利用率提高、企業(yè)能源管理質量提高存在積極影響，是新時期企業(yè)實現綠色化、信息化、創(chuàng)新化發(fā)展的重要手段。縱觀鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)應用現狀，發(fā)現能源管控系統(tǒng)的應用仍存在諸多問題，有待在后續(xù)研究發(fā)展中改進、完善、優(yōu)化。例如，能源數據采集缺乏準確性、全*性；能源管理系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間*合有限，易產生信息孤島問題；現場裝備集成度不夠高，設備監(jiān)管的離散性較高；系統(tǒng)通訊存在一定滯后性，事后管理現象屢見不鮮等。

3、鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)優(yōu)化設計分析

 隨著“互聯網+”理念以及“加快建設制造強國與網絡強國”任務的提出，鋼鐵企業(yè)應促進鋼鐵制造管理與信息技術的深度*合，積極優(yōu)化能源管理系統(tǒng)，實現物質流、信息流、能源流一*化智能調度與管控，從而有效解決傳統(tǒng)能源管理系統(tǒng)應用問題，促進能源管理系統(tǒng)應用作用*大化發(fā)揮，實現鋼鐵企業(yè)能源精細化管理，推動鋼鐵企業(yè)綠色化、自動化、創(chuàng)新化、智能化發(fā)展。

(1)智能化能源管理系統(tǒng)主要架構

 根據鋼鐵企業(yè)特征結合“智能制造”對鋼鐵企業(yè)建設與管理的要求，鋼鐵企業(yè)應以系統(tǒng)安全運行、制造節(jié)能減排、全流程能源協(xié)同優(yōu)化控制為目標，以計算機技術、互聯網技術、大數據技術、云技術、物聯網技術、信

息通訊技術等為支撐，搭建智能化能源管理系統(tǒng)。根據智能化能源管理系統(tǒng)功能對其架構進行劃分，可分為數據中心層側重于鋼鐵企業(yè)各種流的調度管控，包括生產原料、燃料、材料等物質流調度管控；電能、水能、氣能、熱能、機械能等能量流調度管控；生產制造、運營管理等過程中產生各種信息的信息流調度管控。協(xié)同管控層則是根據各種信息對能源資產進行高*高質量匹配，切實提高企業(yè)生產、管理質量和效率，*大程度提高對各種能源、資產的利用率。智能管控層進一步提高能源管理系統(tǒng)智能化水平，實現對企業(yè)全流程的智能化監(jiān)測、調度、管控。

(2)智能化能源管理系統(tǒng)設計要點

1）明確系統(tǒng)之間的關系，提高系統(tǒng)交互性

2）根據鋼鐵企業(yè)特征，給予系統(tǒng)設計綜合考慮

3）根據企業(yè)能源管理要求，科學規(guī)劃系統(tǒng)功能

4）合理選擇系統(tǒng)實現技術，保證系統(tǒng)功能有效發(fā)揮

4、Acrel-EIOT能源物聯網云平臺

（1）概述

 Acrel-EIoT能源物聯網開放平臺是一套基于物聯網數據中臺，建立統(tǒng)一的上下行數據標準，為互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯網傳感器，選配網關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數據服務。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數據訪問。

（2）應用場所

 本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平臺結構

（4）平臺功能

• 電力集抄

 電力集抄模塊可以實現對各種監(jiān)測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設備運行（包括歷史和實時參數，并根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

• 能耗分析

 能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現從能源數據采集、過程監(jiān)控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有*結合起來，運用先進的數據處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調度，優(yōu)化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報表中心：提供售電、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出。

預付費看板

• 充電樁管理

 通過物聯網技術，對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

• 智能照明

 智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區(qū)域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數據監(jiān)測，也可以實現定時開關策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁面

• 安全用電

 安全用電采用一時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現“防患于未然”的目的。

• 智慧消防

 通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。填*了原先針對“九小場所”和危化品生產企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應于所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”、用電管理“精細化”的實際需求。

（5）系統(tǒng)硬件配置