工業能源管理系統解決方案

    能源緊缺和環境惡化已經成為全球面臨的最大問題，在中國，持續高速的經濟增長的同時也引發了能源供應危機及環境嚴重污染等問題。節能減排、低碳環保不再只是一個社會的熱點話題，更是我們未來的必經之路。
      構建新型的能源管控模式

    力控能源管控系統解決方案是企業節能減排的有力工具，這個工具是為了適應新型企業節能機構模式而設計的。企業需要將原來分散的能源生產及管理人員進行精簡，建立能源生產管控中心，在EMS系統的支持下，通過能源調度的扁平化在線管理來實現高效節能。由有經驗的操作人員通過信息化手段，對全廠的能源進行集中統一管理，減少中間環節，通過自動化手段提高效率、減人增效。從而構建新型的能源管控模式。
   新型的能源管控模式的意義：

  1、對能源系統采用分散控制和集中管理
   針對能源工藝系統的分散性和能源管理要求的集中性特點，構建一套滿足能源工藝系統特點的分散控制和集中管理的能源管理系統，使企業的能源管理水平適應企業戰略發展的需要。
  2、完善能源信息的采集、存儲、管理和利用
  完善的能源信息采集系統，便于獲得第一手資料，實時掌握系統運行情況、及時采取調度措施，使系統盡可能運行在最佳狀態，并將事故的影響降到最低。
  3、減少能源管理環節，優化能源管理流程，建立客觀能源消耗評價體系
  在信息分析的基礎上，實現能源監控和能源管理流程的優化與再造，也可以實現能源設備的檔案信息、運行狀況、停復役等自動化和無紙化管理。客觀而有效的執行以數據為依據的能源消耗評價體系，減少能源管理的成本，提高能源管理的效率，及時掌握真實的能耗情況，并提出節能降耗的技術和管理措施，向能源管理要效益。
  4、減少能源系統運行管理成本，提高勞動生產率
  企業的能源系統一般規模較大，結構比較復雜，區域縱橫交錯。傳統的現場管理、運行值班和檢維修管理的工作量大，成本高，這是構成企業能源系統成本的重要組成部分。能源管理中心系統的建設，將為企業的管理體制改革發揮重要的示范作用。系統的最終目標可以實現簡化能源運行管理，減少日常管理的人力投入，節約人力資源成本，提高勞動生產率。
  5、加快能源系統的故障和異常處理，提高對全廠性能源事故的反應能力
  能源調度人員可以通過系統迅速而全面的了解系統的運行狀況，以及故障的影響程度等，以便及時采取相應的措施，限制故障范圍的進一步擴大，并有效恢復系統的正常運行。這在能源系統非常規運行情況下特別有效。
  6、通過優化能源調度和平衡指揮系統，節約能源和改善環境
  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，實時了解企業的能源需求和消耗狀況，有效地減少廢氣、廢水、廢物等的排放，提高能源的利用率，并采用綜合平衡和能源轉換使用的系統方法，使能源的合理利用達到一個新的水平。

  工業企業能源管理系統總體架構

力控EMS能源系統架構說明
 1、數據采集層
   數據采集層采用力控工業采集網關。力控工業采集網關利用“物聯網”技術將企業大量分散的生產設備連接起來，并將企業內部的所有子系統能耗、控制等多種信號和參數，傳輸至力控企業能源管理中心的數據庫平臺中，該產品支持通過RS232、RS422、RS485、電臺、電話輪巡撥號、以太網、無線多種鏈路和設備進行通訊，產品內置多種采集和轉發規約，可搭建無人值守站和“黑匣子”為能源管理系統數據分析提供可靠真實的基礎數據。
 2、數據存儲層
   力控企業能效管理系統數據庫采用力控企業級實時數據庫系統，該產品做為分布式數據管理平臺，可實時、在線監測能耗數據，為能效管理平臺提供基礎的能耗數據匯總與海量數據歸檔存儲，保證能耗數據的實時性、準確性、有效性。
 3、數據展示層
   力控企業能效管理系統展示平臺可通過豐富的報表、曲線、棒圖、餅圖等多種形式為用戶展現能流分析、能源實績、能耗對比、能源對標、能源審計及相應的各項管理功能。用戶可通B/S方式訪問能源管理平臺，從而構建“智慧工廠”實現最大限度建筑節能降耗目標。
 

 工業能源管理系統功能簡介
   作為工業IT的先鋒，力控針對上述問題提出企業能源管理中心解決方案，全面規范客戶節能服務管理，實現管理制度化、制度流程化、流程表單化、表單信息化的節能服務管理體系建設。
 系統功能

   1)可視化三維GIS
  力控三維可視化平臺軟件，是一個生產智能化與業務可視化的綜合能源生產管理平臺。為生產制造企業提供功能強大、性能穩定和高性價比的三維可視化解決方案。用戶能夠輕松地創建、瀏覽、監控、分析設備、儀表、管線等數據。并且通過智能感知、實時監控、虛擬現實等手段提升企業的管理水平。
  力控三維可視化平臺軟件既支持對生產車間、單一場、站的運行監控管理，也支持對于高自動化現代工廠、場、站的全方位管理，既支持長輸管線的運行管理，也支持對城市管網的綜合運維管理。
  力控三維可視化平臺軟件能夠與EMS系統無縫融合，為客戶提供完整的高附加值的節能解決方案。
三維工廠模型：

三維車間模型：

                             2)能耗實時監測
   通過能源流程圖（包括電力系統運行圖、煤氣管網運行圖、水系統運行圖、熱力系統運行圖、冷風系統運行圖、氧氮氬氣體系統運行圖等）監控畫面、趨勢、報警等方式實時監控能源生產運行狀態。

3)能耗統計分析

對電能、煤氣、水、蒸汽等各種能源介質的實時計量數據按工序給出各個能源介質的每日或月的消耗量/發生量/回收量的統計信息并形成日報或月報。

                              4)能源報警管理

在能源系統異常和事故時，企業能源管理中心通過集中監控作出及時、快速和準確的處置，把能源系統故障所造成的影響控制在最低限度，確保能源系統穩定運行。同時可對一段時間內設備運行時的報警信息進行統計查詢，能顯示單臺設備的詳細報警信息，并具備報警確認功能。可作任意時段、任意工序的報警統計。

                               5)能源計劃管理
   建立能源網絡模型或能源控制模型，保證能源供需平衡，編制能源供需計劃。根據生產經營計劃作出能源消耗計劃和外購計劃。

                           6)能耗負荷預測與分析
   能耗預測系統通過分析以往的能耗數據及分析設備工作原理建立各種用能模型，通過模型計算及專家系統預測企業的用能信息。

                               7)能源調度管理

建立以能源調度指揮為中心的能源信息管理系統，實現滿足能源工藝系統特點的分散控制和集中管理。

                                8)能耗設備管理
    通過對企業能耗設備統一分類，以唯一標識體系為紐帶，建立企業生產設備管理整體框架，實現能耗設備臺賬管理、檢修管理、缺陷管理、變更管理等，實時掌握設備的狀態及設備運行效率，及時淘汰落后設備，避免生產重大事故。

                                9)能耗對標管理
   通過對年度、季度的整體綜合能源數據統計與分析，對產品單耗、廠級能耗、工序能耗進行多角度、多緯度的分析，掌握與同行業先進水平的差距，及時將進行工藝優化及設備改造。

                               10)能耗指標管理
    著重對企業工序能耗的管理，下達各工序能耗指標，結合自身情況建立起一套合理的能源績效評價體系，實現企業與企業之間，工序與工序之間，設備與設備之間的科學對比，使能源管理工作有的放矢。

                                 11)能源審計
   統計系統采集到的能源數據和相關資料，分析企業使用運行中能源消耗的現狀，找出企業節能的薄弱環節，擬定出節能改造目標，提交業主組織評審，確立企業節能改造目標。

                              12)能源成本考核管理
    通過能源管理系統的計劃過程、平衡預測、各主要工序的能源生產和消耗情況的監控與分析，實現了能源的工序成本核算，將企業各工序、設備的用能成本進行分類，將用能轉換為實際成本，建立客觀的以數據為依據的能源成本消耗評價體系。

13)環境排放監測

   建立企業廢水、廢氣、廢物等污染物排放監測，建立污染物排放及回收機制。重點統計企業主要污染物排放量，與國家標準進行對比，將超標信息以報警信息的形式通過系統提示或手機短信、郵件等形式通知給用戶。污染物排放數據可按標準實時上報給相關部門。

 基于能源優化改進的優化調度決策管理

  通過能源調度決策系統，調度管理人員能夠對能源系統的主要設備狀態、能源潮流、網絡運行情況、各相關系統的運行工況、有關的環境信息、能源平衡的動態趨勢、調度日志、運行事故預案等進行全面的監視，通過聲、光、色等變化有效地區分這些信息的來源、意義，可以通過系統迅速從全局的角度了解系統的運行狀況，故障的影響程度等，并在突發事件期間實施能源應急調度策略。同時，基于計量檢測能源歷史數據和當前數據建立的數據倉儲，對相關數據過濾、整理，自動科學地分析、計算、統計、分類、顯示，預測能源在未來一段時間內自產、外購和消耗情況，幫助調度人同發現不平衡的趨勢和事故趨向，確保能源供應的安全穩定，達到節能增效。

    優化調度決策系統基于能效指標的量化分析與對標數據的管理和日常操作數據與質量數據的能效監測為決策基本依據，并根據數據的可用性，可以分別利用基于單元、裝置、工廠、企業與集團的投入產出數據，實現局部與全局的生產效率（可分別基于成本效率與基于產量效率）最優，確定提高能效的改進方向與量化的改進空間，找出最佳實踐。基于實時操作數據，采用6σ在線計算過程能力與過程性能指標，確定需要改進的過程變量的卡邊操作邊界，確定是通過改進工藝流程配置還時整定提高控制回路性能實現能效與物效的改進，并提供改進潛力相應的參考數據。對確定需要改進控制回路性能的，提供在線閉環PID參數整定工具，在線給出PID參數整定的操作指導，實現并獲得相應的節能量。

優化調度決策系統還關注生產過程中的投入產出數據、工廠運營與調度計劃數據，并進行能效預測和優化。利用調度與計劃數據，結合裝置歷史的最佳操作運營實踐或行業同類裝置的最佳實踐等，采用動態規劃的優化算法，獲得相關的單元、裝置、工廠、企業以及集團滿足運營計劃要求能效最佳的操作指導。基于投入產出數據，結合裝置歷史的最佳操作運營實踐或行業同類裝置的最佳實踐等，獲得面向原料的消耗系數與面向產出的供給系數的優化操作指導。 將投入產出數據與生產運行效率優化相結合，利用數據包絡（DEA）的優化分析方法（固定規模與可變規模），獲得基于規模、技術以及管理和操作效率評價的能效改進方向與量化空間，可以從橫向（同類多裝置、多工廠）與縱向（相同裝置、工廠或集團多個操作周期）確定最佳實踐，為操作運營人員提供確切的量化操作指導。

優化調度決策系統為能效管理提供了更加貼近工廠與企業實際的解決方案。實現了基于數據的能效解釋結構模型與基于生產過程先驗知識的過程拓撲模型集成，確保能效管理模型與生產過程高度一致，提高能效管理的有效性與適用性；并將日常操作數據、工藝卡片數據、質量數據、計劃與調度數據利用智能化算法以及投入產出模型有機地集成在一起，實現了調度計劃、操作和優化動態一致性的管控。系統所采用的各類算法與方法均已采用實際生產過程的相關數據進行了研究與驗證，具有較好的實際應用基礎。

系統可以為能效量化管理以及能效之星的示范項目提供系統化的支持，以完善能效管理體系，提高能效量化管理的水平。

 （1）基于歷史數據，動態管理操作參數與管控指標可實現的目標值（Target），并采用投入產出模型識別操作漂移；
 （2）采用基于6σ的統計過程控制以及數據包絡的方法，識別最佳操作邊界，并動態診斷裝置運行的健康狀態；
 （3）利用DEA效率，及時識別最佳操作實踐，并明確改進的重點、方向和空間；
 （4）提供任意時間粒度的能效與績效評價指標；
 （5）依據生產指令和最佳實踐優化預測最佳操作參數與指標；
 （6）利用P&ID的工藝過程連接知識，以及基于過程操作運行數據的偏相關系數，建立工藝流程的可達與鄰接信息，識別并確定工藝流程因果關系的解釋結構層次模型，快捷準確地找出影響能效的根源。
   系統可以提供裝置、工廠的優化消耗系數與供給系數；動態預測基于生產計劃（指令）與最佳操作目標的最優工作點；動態提供卡邊操作指導，并診斷裝置運行的健康狀態，確定需要改進的主要因素；動態提供最佳操作目標，以及實現最佳操作目標的量化改進空間；動態計算裝置基于非參數生產函數的生產運營效率指標，提供以效率最優為目標的量化操作改進空間；按照基于因果關系的層次化的解釋結構模型聚集數據并持續積累知識；基于投入產出模型生成經審核、可合并的報告。并提供采用多維及深入的分析通用數據接口，提高跟蹤與報告能效和盈利的能力，改善內部的操作、管控和決策。

  應用案例
青銅峽鋁業能源管理系統

中嘉華宸能源調度管理系統
首都鋼鐵能源綜合管理系統
河北唐山鋼鐵廠能源數據采集系統
山東鋁廠能源綜合管理系統
山東淄礦華東水泥廠能耗分析管理系統
江西新余鋼廠EMS系統
江蘇無錫興澄特鋼EMS系統
江蘇南京市梅山鋼廠能源數據采集系統
河南三門峽黃金冶煉廠能源數據采集系統
安徽雪花啤酒五河公司能源管理系統
黑龍江哈爾濱市鍋爐廠能源監測系統
鞍鋼集團電量計量系統
聯通機房設備節能監控系統
寧夏銀星能源風電電能SCADA系統
陜西馮地坑風電場電能SCADA系統
廣東深圳風浩風力發電能源監控系統
本鋼北臺鋼鐵能源計量數據采集系統
山東園博園光伏系統能源監控系統
華能大廈光伏能源監控系統
威海文化名居小區太陽能能源監控系統
上海世博會園區太陽能能源監控系統
山東鋁廠能源綜合管理系統
上海金山石化計量管理系統
上海東視大廈能源計量管理系統
西安科技大學高新學院能源管理系統