一、項目概述
寧夏能源鋁業努力探索電解鋁產業管控一體化模式，通過發揮青銅峽和寧東兩個區域電解鋁生產的協同作用，進一步優化資源配置，增強市場競爭力，成為中電投集團最大電解鋁生產基地、最重要的鋁業發展平臺和最具實力的鋁業核心企業。
寧夏能源鋁業擁有2萬噸石墨質陰極炭塊和2萬噸石墨化陰極炭塊生產能力，目前產量位居全國首位，技術裝備居國內陰極炭素行業先進水平，擁有完整的自主知識產權，自主研發的高石墨質陰極炭塊，符合國家對電解鋁產業提出的節能減排要求，代表當今世界有色金屬行業炭素制品的高端發展方向。
本項目以青銅峽鋁業股份有限公司寧東分公司為實施地點，并在銀川總部建立能源管理中心，將寧東能源管控系統接入銀川總部。
二、系統設計
2.1 建設思路
1）統一規劃、分步分項實施。
銀川本部將做為公司能源管理中心，各生產區域建立能源管理分中心。
能源管理主系統和各子系統實施應分階段、分子項單獨進行。即本次實施的青銅峽寧東鋁業分公司能源管理子系統與公司總部能源管理主系統優先實施。以后的其他區域上的能源管理子系統，都必須將子系統信息納入主系統中。
2）各區域（產業基地）能源管理中心功能定位需結合實際，尤其是已建設完善的廠區（產業基地），要保護現有投資，提高投資回報率。
3）各廠區系統配置應考慮近2年規劃的其他新建產業接入，為系統升級留足夠的接口。
4）采用開放、成熟的軟硬平臺，方便不同廠家開發的系統間相互融合，數據共享，系統設計壽命應大于10年。
5）整個系統建設應方便適用，讓系統維護人員能方便的擴充接入其他新建產業。
2.2 建設目標
通過能源管理中心項目的實施，將達到以下主要目標：
◆ 改變公司能源數據的采集方式，由現在的人工抄表的方式轉變為能源數據自動采集，提高能源數據的采集的及時性、準確性。
◆ 通過能源監測平臺實現儀表完好率、運行率的管理，提高能源計量管理水平。
◆ 實現各種資源、能源消耗日、月、年的分類報表及統計分析報表的自動生成。
◆ 實現能源（水、電、蒸汽、風、天然氣）管理的實時運行動態趨勢監控。
◆ 為各有關單位成本核算提供準確、及時、可靠計量基礎數據。
◆ 建立能源消耗、分析信息的集中顯示，將能源實時監控與生產調度指揮系統相結合。
◆ 為管理部門實時掌握有關的能源數據，指揮決策提供有利支持。
◆ 根據每塊儀表計量能源的用途，結合其他系統產生的相關數據，計算相關單耗，發現最優指標，達到節能的目的。
◆ 通過優化能源管理的方式和方法，改進能源平衡的技術手段，實時掌握企業的能源需求和消耗的狀況，使能源的合理利用達到一個新的水平。實現在線監控各能源消費情況，減少能源事故發生。
◆ 為全公司能源運行提供統一的管控平臺，調度人員可通過該平臺對能源運行進行統一監控及調度管理。
◆ 通過該系統可為調度人員提供能源分析支持，同時為能源管理人員提供決策依據。
◆ 實現能源工藝優化、合理利用能源，挖掘節能潛力。
◆ 建立合理的能源管理體系，全面優化管理流程，實現能源指標的分級管理和考核。
◆ 利用該系統建立能耗和排放的客觀評價體系，實現對各生產單位能耗指標的考核。
三、系統架構
系統在各生產系統監控中心或能源數據集中位置部署數據采集網關對現場生產及能源數據進行匯聚并轉發；數據采集遵守標準opc、modbus及電力dlt645規約；其中中央供電系統一、二期系統，考慮網絡安全等問題，部署力控安全隔離網關；并根據現場需求對現場數據根據標準電力cdt-104規約，進行匯聚并轉發。
1）中心機房部署力控pspace6.0實時/歷史數據庫平臺，通過兩臺數據采集服務器，實現系統的雙機冗余，保證數據的穩定性。
2）部署一臺服務器處理分析系統數據，并通過SQL ROUTER將能源數據轉出到應用服務器（oracle）為能源管理系統提供數據。
3）部署一臺web服務器部署，進行web授權便于網絡上用于通過b/s方式訪問系統。
4）部署兩臺工程師站，用于系統維護優化。
5）部署五臺操作員站，用于運行人員監視生產系統數據及生產作業區工作狀態。
6）為系統分配多級用戶，方便對系統及人員管理。
四、系統功能
4.1、數據采集系統
本系統設計能源計量類型包括水、蒸汽、壓縮空氣、電、天然氣。由于能耗計量系統涉及范圍廣、數量和類別較多，所采用的通信協議不一致，各個部門所采用的計量設備也千差萬別，同時由于控制的設備種類繁多、協議多樣化，并地理分散，標準又不統一，難以建立統一能耗統計平臺。
本系統中采用力控能源數據采集器pFieldComm，其內置數千種通訊協議支持，可以通過遠程組態實現不同協議的轉換，對于系統尚未支持的特殊協議，可以提供通訊協議開發包進行開發，具備將非標準通訊協議轉化為標準通訊協議，并具備OPC接口，現場能耗數據通過力控能源管理采集器pFieldcomm進行采集聯網從而完成統計和收集、并以標準的數據格式和封裝傳送到遠程的管理服務器,中心數據庫通過采集站進行分布式生產實時數據采集。
4.1.1 電力系統數據采集
寧東鋁業分公司供配電系統按電壓等級劃分，目前擁有330kV總降整流變電所兩座，10kV配電室6個。本次設計完成電力系統數據采集，實現電力數據匯聚和界面展現，并將數據接入能源管理平臺，實現電力能耗分析。
上位機能在線顯示遙測、遙信、電度量、頻率、溫度、等數據或狀態，各狀態具備顏色變化報警及語音報警功能，能夠完成歷史數據報表的查詢、修改、打印和歷史曲線打印等功能，同時能直觀顯示系統各模塊運行狀態和網絡通訊狀態，通過權限管理功能，系統管理人員能夠增加和編輯用戶賬號，并為其分配相應的權限。
4.1.2天然氣系統數據采集
系統有天然氣調壓首站1座，天然氣末站1座，均用于天然氣的輸配。主要用于陽極導熱油、煅燒大窯、焙燒車間南側、焙燒車間北側、鑄造車間等，本次系統完成天然氣系統數據采集，實現天然氣數據匯聚和界面展現，并將數據接入能源管理平臺，實現蒸汽能耗分析。
上位機實現各站庫所有參數的采集與存儲，監控主要工藝過程，完成部分參數的統計及分析，并且以趨勢圖、餅圖、報表等方式展示，同時提供了各站庫主要參數的日報，月報，季報，年報。整個系統具有很好的擴展性，伸縮性。使得后期新增站庫可以低成本無縫接入。
4.1.3蒸汽系統數據采集
蒸汽系統目前由一臺35t煅燒煙氣冷卻余熱鍋爐提供蒸汽，供出管網一路供汽輪機使用，另一路經減溫減壓供廠區管網。本次設計完成蒸汽系統數據采集，實現蒸汽數據匯聚和界面展現，并將數據接入能源管理平臺，實現蒸汽能耗分析。
上位機以動態的方式對采集信息的實時顯示，如如換熱站的動畫模擬顯示，各子站溫度、壓力等數據的動畫展示，直觀反映整個熱網的當前狀態。
4.1.4壓縮空氣系統數據采集
空壓站供應全廠的全部壓縮空氣，共有九套空壓設備，并網后分出五路分別供一期350KA電解車間、二期400KA電解車間、一期儲運站、卸料站及陽極鑄造車間使用。本次設計完成壓縮空氣系統數據采集，實現壓縮空氣數據匯聚和界面展現，并將數據接入能源管理平臺，實現壓縮空氣能耗分析。
系統在線監測設備的運行狀態及主要運行參數（如空壓機的電流、電壓、設備開停、故障），實現系統設備正常的順序起、停控制。用戶可以清晰直觀的看到風量，風壓，電機電壓，電機電流，電機故障，開停，電機表面溫度等數據或狀態，并且具備報警等功能。
4.1.5水系統數據采集
本次設計內容包括成型循環水泵房、煅燒循環水泵房、焙燒煙氣循環水泵房、余熱鍋爐循環水泵房、鑄造循環水泵房、空壓站循環水泵房、電解凈化循環水泵房等部分，在保證水泵安全穩定運行。通過采集方式完成數據收集、傳送，將數據集成至數據中心使中心展示，具備水泵數據采集分析及保護、通訊、顯示功能、報警等功能。
各PLC控制站與監控主機實現實時采集數據的交換，顯示現場排水工藝流程，如水泵的工作狀態、電動閥的開閉位置、水泵抽真空情況和出水口壓力值，同時通過相應的操作權限，實現對主排水系統的啟、停控制。監控系統自動報警，并自動記錄報警信息以便工程師分析故障信息。同時通過報表、曲線的查詢打印等為技術員分析系統運行狀況提供科學的依據。
4.2能源管理系統
能源管理主系統主要對各能源管理子系統上傳的能源數據進行進一步的篩選、統計、分析、對比等，從這些數據上整體了解各下屬分公司的各能源介質的消耗情況、節能指標完成情況；再依據系統處理后的數據指標進行考核，并進行各分公司之間的能源成本對標、產品能耗對標等工作，從中進行對比分析，以幫助公司領導層進行決策支持，并依據這些數據制定新的節能指標或更加科學合理的考核依據，制定節能的大政方針或節能措施并向下推行。
4.2.1 能源流程監控與管理
本系統能源監視是對企業電、氣、水等能源進行集中日常監視、測量、控制和管理，實現能源歷史數據存儲、查詢、分析、統計等功能。系統提供從運行數據到管理數據的平臺，企業管理者實時了解工廠的生產和能耗情況。通過各類自定義各種能耗報表，對外對內都可以提供單位的能耗匯總情況。
◆ 能源監視模塊監測動力介質能耗、工序的能耗、關鍵耗能設備的能源利用水平；
◆ 橫縱對比分析各二級單位部門或各班次資源利用效率和節能潛力；
◆ 統計各部門、各車間，各班次的能源消耗狀況；
◆ 監控動力、給排水、供配電、供氣運行以及規范化操作以及應急預案。
靜態調度 ：根據生產計劃和檢修計劃，預測一段時間內的能源供應需求量，并制定相應的能源生產供應計劃，從而達到預測性平衡并實現手工靜態調度
動態調度 ：在短期時間內，隨著生產過程的進行和各種因素的影響，各能源相關參數將動態變化，因此需采取及時平衡策略將這種變化限制在允許范圍內，從而達到能源供應和需求量之間的動態平衡。
4.2.2 能源計劃管理
對所處的管理領域的用能對象進行能源計劃的制定，能源計劃包括年計劃、月計劃、日計劃。系統根據生產計劃、檢修計劃和能源單耗預測，來自動計算能源產耗計劃。計劃制定后需要相關領導進行審核和審批。同時能源計劃通過發布使相關人員了解計劃的制定情況。
1） 計劃制定
制定相應的能源計劃，制定過程中可以實現與以往的計劃的對比，具有專家計算功能。計劃制定主要包含計劃類型（年計劃、月計劃、日計劃）、計劃時間、該計劃所涉及的管理范圍、制定計劃的時間、預訂的計劃審核人員（由計劃編制人員對所需要的審核人員進行選擇，便于該計劃的進一步進行，該信息包含審核人員的通訊方式，郵箱等信息，便于及時將信息發布到審核人員）、計劃發布范圍（本計劃所數范圍，當該計劃完成審批后，計劃應能夠自動發布到各個相關職能部門的管理人員）等。
2） 計劃審批
具備審批權限的人員對已制定的計劃進行審核、批準，能源計劃制定完成后，系統通過手機短信的方式，通知審批人。審批人進入系統后，系統主頁面應該有消息，通知該用戶有待審批的能源計劃。
3） 計劃發布
對于已完成制定、審批流程的計劃按照發布要求進行發布，便于計劃的執行。
4） 計劃查詢
通過一定的條件，查詢所屬的計劃內容，查詢到的計劃有已發布和已制定未發布的計劃，便于查詢人對信息進行處理。已發布的計劃可以進行計劃的瀏覽、導出、打印、廢止工作，未發布的計劃制定人可以打開并修改，具有審核權限的工作人員可以瀏覽和審核。
4.2.3能源實績管理
用于對整個管理區域的用能情況進行收集匯總，以一種固定的格式進行展現。信息來源的方式有兩種，一種是由現場的采集設備通過網絡將實際的用能情況進行收集，按照一定的存儲要求存入相應的數據區域（關系數據庫中的某張數據表），另外一種是通過人工的方式將現場儀表的數據進行錄入，便于信息的收集。
1） 用能實績查詢
對相應的用能區間的能源使用信息進行查詢，滿足能源分析需要。實績管理包含的信息有實績類型（年實績、月實績、日實績）、實績時間、實績節點（該實績所涉及的管理范圍）、實績報表（節點、用能類型、用能量、單位）。
2） 用能實績錄入
對于不具備自動信息錄入的能源節點，采用人工的方式將信息錄入，便于對能源的查詢分析功能。
3） 實績計劃對比
用于將能源實績與計劃進行對比，驗證計劃的執行情況，發現存在的問題，包含的主要信息有計劃類型、計劃時間、計劃與實績報表、棒圖對比展示等。
4.2.4能源成本管理
用于對能源使用情況進行的綜合分析，便于發現能源問題，做出調整方案，提高能源的使用效率。對特定的區域的能源使用情況進行查詢，可以查詢各個節點的能源消耗情況，用多種形式來進行直觀的展示。
4.2.5能源計量設備管理
設備管理模塊的功能主要是管理和更新所有計量器具的相關數據內容。計量器具的資料內容包括該器具的唯一標識號、參數性能,溯源單位、檢定日期、有效期限、管理負責人、使用狀態等設備的信息。系統還添加了設置了儀器設備和項目的到期提醒功能, 幫助工作人員有效地對計量設備的有效期進行監控,時時刻刻保證所有的計量設備處于受控狀態。
◆ 具備計量器具臺帳管理功能
◆ 具備強制檢定計量器具臺帳管理功能
◆ 具備計量器具動態反饋錄入功能，自動搜索后歸檔
◆ 具備計量器具備品備件臺帳管理功能
◆ 具備報廢計量器具臺帳管理功能
◆ 具備計量器具檢定計劃管理功能
◆ 具備計量器具檢定記錄管理功能
◆ 具備計量器具檢修情況記錄功能
◆ 具備查詢、統計功能
4.2.6能源統計分析
對能源數據按介質種類進行統計分析，配合能源管理、能源消費結構進行能源供需、能源實績與計劃比較分析，并且按設定的統計分析條件處理歷史數據，為用戶提供直觀的統計和分析數據。
4.2.7能源設備管理
◆ 記錄能源工藝設備原始技術資料及主要工藝參數；
◆ 記錄能源工藝設備狀態，運行工藝參數；
◆ 記錄設備運行記錄、點檢記錄、設備檢修記錄、設備故障記錄、設備報警記錄；
◆ 設備檔案管理（主要是計量設備和儀表）：提供維護設備檔案錄入、查詢等維護功能，用于記錄設備技術參數，技術指標；
◆ 設備運行管理：自動從上位機獲取或人工錄入當前設備狀態數據，顯示主要設備當前的運行參數。
◆ 設備缺陷記錄：設備的缺陷記錄、分類、統計、消缺的跟蹤與督辦和考核；
◆ 設備維修管理：制定設備維修計劃、設備維修周期、設備維護管理；
4.2.8能源定額管理
◆ 按照公司制定并下達的能源定額，對各單位實際消耗量進行比對；
◆ 根據與定額比對后的節超量，形成考核報表。
五、項目總結
本項目實現了能源數據（水、電、蒸汽、風、天然氣）的采集與監控，為全公司能源運行提供統一的管控平臺，調度人員可通過該平臺對能源運行進行統一監控及調度管理，從而方便從整體上了解各下屬分公司的各能源介質的消耗情況、節能指標完成情況，以及對數據指標進行考核，幫助公司領導層進行決策支持，并依據這些數據制定新的節能指標或更加科學合理的考核依據，制定節能的大政方針或節能措施并向下推行。
