1 系統(tǒng)整體設(shè)計

1.1.1 設(shè)計定位

能源管理中心的設(shè)計定位是：

1) 對公司范圍內(nèi)能源系統(tǒng)的生產(chǎn)、分配和使用環(huán)節(jié)實行扁平化的監(jiān)控、管理和系統(tǒng)優(yōu)化；

2) 對公共能源設(shè)施的現(xiàn)場動力場所，主要包括各變配電所等現(xiàn)場自動化裝置進行必要的適應(yīng)性改造，逐步實現(xiàn)以遠程監(jiān)控為標志的一體化集中監(jiān)控和調(diào)度管理；

3) 對動力系統(tǒng)的異常和故障借助于綜合監(jiān)控系統(tǒng)的信息進行快速判斷和處置；對廠區(qū)污染物排放情況進行監(jiān)視、監(jiān)測和管理。

4) 在能源管理中心的基礎(chǔ)上，實施“數(shù)出一處，量出一門“的集中管理模式，提高公司能源管理的效果，建立以客觀數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源考核評價體系，推進公司節(jié)能減排工作的開展。

總體目標：實現(xiàn)一體化能源監(jiān)控、調(diào)整和管理，達到當前國內(nèi)先進水平。

1.1.2 綜合監(jiān)控范圍

? 能源公用工程

1) 監(jiān)測的能源介質(zhì)主要有：電力、蒸汽。

2) 監(jiān)測的介質(zhì)物理信號有：電壓、電流、功率、電量、壓力、流量、溫度、閥門的開閉、調(diào)節(jié)閥的開度、開關(guān)信號、設(shè)備的運行狀態(tài)等。

? 能源計量

對各生產(chǎn)工藝單元的能源（電、汽（氣）、煤等）使用量（累計量）進行采集，進入EMS系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)能源管理的最基本數(shù)據(jù)。

? 主工藝生產(chǎn)線

對主要能耗設(shè)備、能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行監(jiān)視；對重要故障信息進行報警；對能源使用量做調(diào)整及優(yōu)化管理。

1.1.3 系統(tǒng)組成

能源管理中心基本架構(gòu)如下頁圖所示。

系統(tǒng)采用高速工業(yè)以太網(wǎng)和千兆中央以太網(wǎng)的兩層結(jié)構(gòu)，采用B/S模式。

中央以太網(wǎng)用于連接服務(wù)器、操作站、能源管理用計算機、工程師站、網(wǎng)絡(luò)打印機。

共有以下設(shè)備將通過UTP電纜直接掛在中央以太網(wǎng)上：

? 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

? 實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

? Web服務(wù)器

? 應(yīng)用服務(wù)器

? 工程師站

? 電力系統(tǒng)操作站

? 水/環(huán)保系統(tǒng)操作站

? 能源管理用計算機

? 網(wǎng)絡(luò)打印機

1.1.4 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

本系統(tǒng)總體上采用分層分布式體系結(jié)構(gòu)，按照縱向分為主站管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場測控層三大部分，如下圖所示：

主站管理層從網(wǎng)絡(luò)上可分為企業(yè)內(nèi)網(wǎng)和公網(wǎng)兩部分，由若干服務(wù)器和終端計算機組成。內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器根據(jù)系統(tǒng)負載情況（包括接入點數(shù)量、采集頻率、Web訪問量）擴展為兩臺實時監(jiān)控服務(wù)器，兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及多臺Web服務(wù)器，可實現(xiàn)監(jiān)控服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)的雙機熱備和Web服務(wù)的負載均衡功能。Web終端用戶包括能源管理人員-使用該系統(tǒng)進行能源的分析和管控；用能用戶-對自身的用能情況進行查詢；企業(yè)管理人員-瀏覽相關(guān)報表，提供決策支持。公網(wǎng)服務(wù)器與內(nèi)網(wǎng)Web服務(wù)器功能相同，對外網(wǎng)用戶提供相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢和報表展示功能。

網(wǎng)絡(luò)通訊層以交換機、路由器、防火墻及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)線路組成，根據(jù)企業(yè)場地的大小及對網(wǎng)絡(luò)通訊質(zhì)量的要求，主干通訊網(wǎng)絡(luò)可鋪設(shè)光纖。企業(yè)內(nèi)網(wǎng)和公網(wǎng)之間可采用防火墻、路由或者網(wǎng)閘進行隔離。

現(xiàn)場測控層主要由數(shù)據(jù)采集器、電能表、電力測控儀、電能質(zhì)量監(jiān)測儀及各類傳感器、繼電器組成。根據(jù)現(xiàn)場情況，各儀表及傳感裝置通過現(xiàn)場總線，與數(shù)據(jù)采集器進行數(shù)據(jù)的交互，然后數(shù)據(jù)采集器通過IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與主站的數(shù)據(jù)傳輸功能。

1.1 數(shù)據(jù)接入

1.1.1 能源計量數(shù)據(jù)的采集

公司能源計量主要是將全廠的一級和二級及部分三級計量信號集中采集到能源管理中心中，在計量點相對集中的位置設(shè)置計量數(shù)據(jù)采集站(PLC系統(tǒng))，以RS485接口，MODBUS等通訊協(xié)議采集計量數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)由現(xiàn)場儀表進行累計或者數(shù)據(jù)補正等，并通過通訊協(xié)議傳輸至計量數(shù)據(jù)采集站，由計量數(shù)據(jù)采集站通過以太網(wǎng)協(xié)議將數(shù)據(jù)送至EMS服務(wù)器中。

為了提高能源系統(tǒng)的管理水平，達到精細化管理的要求，需要對能源計量系統(tǒng)進行改造，改造原則如下：

- 對不能上傳信號的二次儀表進行改造；

- 對現(xiàn)有損壞的計量儀表進行更換；

- 對一二級計量信號缺少的進行增加，對必要的氣體介質(zhì)信號進行補正；

- 對機械式儀表進行改造，改為具有上傳功能的儀表；

- 按照采集點相對集中的原則，在全廠布置EMS的采集子站，就近接入方式，用于采集全廠的EMS能源計量信號。

1.1.2 配電監(jiān)控系統(tǒng)接入

1) 電力系統(tǒng)接入方案

? 電度表計量信號采集

在需采集電度表信號的變電站或配電站內(nèi)增加電能采集器及交換機設(shè)備，對于已有電能采集器的站點，采用新的電能采集器替換原有采集器。電度表計量信號通過485方式接入新增的電能采集器，計量信號通過能源工業(yè)網(wǎng)上傳至能源中心。

? 有綜保、有后臺變電站的信號采集

對站內(nèi)的遠動機的軟、硬件需進行升級。升級后該遠動機將站內(nèi)的綜保和電度表相關(guān)的信號進行整合后，通過獨立的以太網(wǎng)接口接入到EMS就近的子站交換機上，并通過EMS環(huán)網(wǎng)上傳到能源管理中心。

? 有綜保、無后臺變電站的信號采集

對于部分有綜保但無后臺的系統(tǒng)，需進行改造增加通訊管理機，通過通訊接口機對站內(nèi)綜保系統(tǒng)進行整合，再由遠動機將數(shù)據(jù)上傳至能源管理中心。

2) 發(fā)電系統(tǒng)接入方案

發(fā)電機組運行狀態(tài)和重要故障信號可以通過增加通訊采集裝置從控制室DDC或PLC系統(tǒng)采集，或者安裝DDC系統(tǒng)OPC驅(qū)動軟件與EMS系統(tǒng)以O(shè)PC方式通訊。

1.1.3 分散控制系統(tǒng)接入

EMS將配置OPC通訊服務(wù)以及增加通訊網(wǎng)關(guān)，將空調(diào)設(shè)備的狀態(tài)、能源介質(zhì)發(fā)生量和使用量等信號，通過OPC通訊方式接入能源管理中心進行遠程監(jiān)視。

? 空調(diào)控制系統(tǒng)接入

? 中水控制系統(tǒng)接入

? 鍋爐控制系統(tǒng)接入

? 空壓機控制系統(tǒng)接入

? 制冷控制系統(tǒng)接入

1.1.4 生產(chǎn)管理系統(tǒng)信號采集

能源管理中心與生產(chǎn)管理系統(tǒng)需進行產(chǎn)量數(shù)據(jù)交換，通信協(xié)議為TCP/IP，服從信息化系統(tǒng)提供的統(tǒng)一通訊方案。

2 能源管控措施

2.1 辦公區(qū)空調(diào)改造方案

辦公區(qū)空調(diào)可采用余熱回收的方式包括蒸汽余熱回收和空壓機余熱回收的方式減少成本。

蒸汽余熱回收：

把硫化后的蒸汽、冷凝水回收，進行循環(huán)供熱，節(jié)省成本。（需要知道回收水溫度是多少，水量是多少）

問題：水質(zhì)不好

解決方案：以板換的方式，回收余熱，蓄水池采用一主一備方式建設(shè)

空壓機余熱回收：

原理：回收空壓機冷卻水，集中到蓄水池。通過板換回收余熱。

廠區(qū)中央空調(diào)控制

綜合管控廠區(qū)平均溫濕度，溫濕度傳感器多點平均分布，定點監(jiān)測，保障溫濕度要求。

2.1.1 能源流向

系統(tǒng)以工序樹形結(jié)構(gòu)的形式展示全公司電能流向圖，包括變電站的功率，各種工序的功率、能耗、電能參數(shù)，設(shè)備的工作狀態(tài)，是否過壓過在等信息。

2.1.2 空調(diào)監(jiān)控

通過分區(qū)監(jiān)控開機臺數(shù)、溫度、濕度、能耗、是否熱水優(yōu)先、旁通閥狀態(tài)等數(shù)據(jù)監(jiān)控空調(diào)運行狀態(tài)和節(jié)能狀態(tài)。

2.1.3 電力流向

系統(tǒng)以工序樹形結(jié)構(gòu)的形式展示全公司電能流向圖，包括不同工作狀態(tài)下的工作項目，對各個區(qū)域分區(qū)監(jiān)測，監(jiān)測其瞬時流量、壓力、溫度、總用氣量等數(shù)據(jù)，進行分析記錄。

2.1.4 硫化監(jiān)控

監(jiān)測設(shè)備瞬時流量、壓力、溫度來記錄其運行情況，通過檢測分區(qū)監(jiān)控開機臺數(shù)、產(chǎn)量、單耗、超標報警、用氣量、旁通閥狀態(tài)、熱水量來檢測運行狀態(tài)，當運行異常時及時報警。

圖4 1-4 硫化工藝報表示意圖

2.2 空壓機系統(tǒng)節(jié)能控制

2.2.1 空壓機集中控制+變頻調(diào)速

空壓機在工作中，由于負載的不穩(wěn)定導(dǎo)致供氣管網(wǎng)壓力的波動，進而導(dǎo)致空壓機的頻繁加卸載。而空壓機卸載不產(chǎn)氣的同時會消耗滿載能耗的70%的能耗?？諌簷C節(jié)能控制系統(tǒng)利用智能算法，控制空壓機運行，使空壓機匹配負載、按需供氣。

控制系統(tǒng)功能主要有：

空壓機群管理

單臺變頻空壓機輔控

氣體流量計量管理

空壓機房設(shè)備維保管理

管道供氣節(jié)能管理

冷卻水循環(huán)監(jiān)控

冷卻水閥門聯(lián)控

控制系統(tǒng)功能主要有：

? 空壓機群管理：實時檢測空壓機排氣壓力溫度、運行狀況，依據(jù)用氣情況合理控制空壓機運行數(shù)量，平衡空壓機運行時間。對空壓機運行異常進行報警，并對空壓機運行情況進行記錄、存儲。

? 單臺變頻空壓機輔控：通過變頻系統(tǒng)調(diào)節(jié)單臺空壓機運行，穩(wěn)定壓縮空氣系統(tǒng)整體壓力。

? 氣體流量計量管理：實時監(jiān)測壓縮空氣管網(wǎng)壓力、流量、露點，壓力異常時進行報警。

? 空壓機房設(shè)備維保管理：空壓機房內(nèi)設(shè)備維護保養(yǎng)記錄管理，相關(guān)設(shè)備維護定時提醒。

? 管道供氣節(jié)能管理：安裝管道供氣節(jié)能管理單元，對氣體流量高精度控制，實時控制高壓氣體溢流量。

? 冷卻水循環(huán)監(jiān)控：實時監(jiān)測冷卻水壓力、溫度，根據(jù)冷卻水用量調(diào)整水泵運行冷卻水異常報警。

? 冷卻水閥門聯(lián)控：根據(jù)空壓機運行情況對冷卻水閥門進行連鎖控制。

2.2.2 空壓系統(tǒng)余熱回收

2.3 板式換熱器余熱回收

板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽進行熱交換的理想設(shè)備。它具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應(yīng)用廣泛、使用壽命長等特點。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數(shù)比管式換熱器高3-5倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達90%以上。

2.4 制冷站節(jié)能控制

單控模式、手控模式、群控模式；

使原有的制冷系統(tǒng)一直運行在最佳工況；

對現(xiàn)有水泵增加變頻流量控制；

對現(xiàn)有冷卻水塔增加變頻控制；

冷凍水溫的設(shè)定根據(jù)冷量及機組運行進行調(diào)節(jié)；

水泵控制總控系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)總負荷進行調(diào)解

4.4.1制冷站節(jié)能健康

中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)對空調(diào)水系統(tǒng)采用自適應(yīng)模糊優(yōu)化算法實現(xiàn)系統(tǒng)效率最佳控制。

3 系統(tǒng)功能簡介

3.1 能耗監(jiān)測

功能介紹：展示工控系統(tǒng)、PLC、廠區(qū)區(qū)域能耗、現(xiàn)場表計讀數(shù)等實時數(shù)據(jù)，5秒刷新。

3.1.1 工藝流程圖

功能介紹：作為工控系統(tǒng)的集中監(jiān)控，展示現(xiàn)場各工控系統(tǒng)的監(jiān)控畫面及參數(shù)。包括【空壓控制系統(tǒng)】【制冷控制系統(tǒng)】【空調(diào)控制系統(tǒng)】。

圖5-2-7 工藝流程圖

3.2 區(qū)域能耗分析

功能介紹：實現(xiàn)企業(yè)分類、分區(qū)域、分班組、分生產(chǎn)類型等方面的能耗對比分析、變化趨勢分析，以及能耗數(shù)據(jù)的指標分析等功能。

3.2.1 區(qū)域能耗綜合查詢

功能介紹：滿足用戶對企業(yè)各區(qū)域能耗的歷史數(shù)據(jù)進行多角度查詢的需要，允許用戶自行定制查詢條件（包括自定義區(qū)域、自定義能耗類型、自定義時間頻率、自定義數(shù)據(jù)類型等），并支持自定義查詢方案的編輯，手動錄入和自動計算的數(shù)據(jù)都在查詢的范圍之內(nèi)。

圖5-5-1 區(qū)域能耗綜合查詢界面

3.2.2 區(qū)域能耗分析

功能介紹：主要展示廠區(qū)內(nèi)所有區(qū)域的能耗量以及能耗排名、能耗占比，使管理人員了解全廠的重點用能區(qū)域。

圖5-5-4 區(qū)域能耗分析– 排名及比例分析

從界面中我們可以看到，顯示對某企業(yè)下的各區(qū)域在某數(shù)據(jù)類型的某能耗分類分項屬性值進行對比分析，包含各區(qū)域的排名、占比以及數(shù)據(jù)。

圖5-5-5 區(qū)域能耗分析– 趨勢曲線

3.2.3 班組能耗分析

功能介紹：此功能主要是對工業(yè)企業(yè)中具有輪班制的車間進行不同班組時段的能耗情況進行對比分析，同時可對比生產(chǎn)管理部制定的排產(chǎn)計劃，分析班組能耗是否正常。

圖5-5-7 班組能耗分析

從界面中我們可以看到，界面中的內(nèi)容包含：班組用能排名、班組用能占比、班組用能數(shù)據(jù)列表。

3.3 能源優(yōu)化診斷

用能診斷

從車間區(qū)域/設(shè)備能耗量值的角度進行診斷，包含用能區(qū)域/設(shè)備能耗各時段數(shù)據(jù)、能耗限值、當日能耗總量，月平均日能耗總量、本日能耗突增量、突增原因、及問題屬性等。

從用能損耗的角度進行診斷，幫助管理人員及時發(fā)現(xiàn)滴冒跑漏、能耗浪費問題，并給出管理建議等。

3.4 產(chǎn)品用能分析

功能介紹：此功能是對產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，包括【產(chǎn)品能耗綜合查詢】【產(chǎn)品分類能耗分析】【單位產(chǎn)品能耗分析】【分類能耗產(chǎn)品對比】【產(chǎn)品指標分析】等功能。

3.4.1 產(chǎn)品能耗綜合查詢

功能介紹：滿足用戶對企業(yè)各產(chǎn)品產(chǎn)量、能耗的歷史數(shù)據(jù)進行多角度查詢的需要，允許用戶自行定制查詢條件（包括自定義區(qū)域、自定義產(chǎn)品、自定義能耗類型、自定義時間頻率、自定義數(shù)據(jù)類型等），并支持自定義查詢方案的編輯，手動錄入和自動計算的數(shù)據(jù)都在查詢的范圍之內(nèi)。

圖5-6-1 產(chǎn)品能耗綜合查詢

3.5 設(shè)備用能分析

3.5.1 設(shè)備能耗綜合查詢

功能介紹：此功能主要滿足用戶對設(shè)備的歷史能耗進行多角度查詢的需要，允許用戶自行定制查詢條件，并支持自定義查詢方案的編輯，手動錄入和自動計算的數(shù)據(jù)都在查詢的范圍之內(nèi)。

圖5-7-1 設(shè)備能耗綜合查詢

3.5.2 設(shè)備能耗分析

展示所選設(shè)備某一能耗分類的本期值和同期值的能耗對比及趨勢曲線。

圖5-7-3 設(shè)備能耗分析– 能耗對比

從界面中我們可以看到，所選設(shè)備的某一能耗分類本期值和同期值進行比對分析，包含內(nèi)容：各設(shè)備能耗排名柱圖、各設(shè)備能耗占比餅圖、各設(shè)備能耗數(shù)據(jù)列表。

圖5-7-4 設(shè)備能耗分析– 趨勢曲線

從界面中我們可以看到，此界面以折線圖和數(shù)據(jù)列表的形式向用戶展示所選設(shè)備的某一能耗分類本期值和同期值的對比分析。

3.6 能源指標定額考核、報表分析

3.6.1 能源指標考核

能源定額考核：

用戶可導(dǎo)入或者手動輸入部門/班組各分類能耗定額，系統(tǒng)可根據(jù)實際能耗使用量，進行計劃值與實際值的對比。

能效對標分析：

對區(qū)域及設(shè)備能耗指標進行多角度比對分析，與國家標準、省市級標準、行業(yè)標準進行對比、限額和節(jié)能量目標對比。當對標出現(xiàn)差異時，可幫助管理人員可迅速分析判斷能耗變化趨勢，便于管理人員挖掘節(jié)能潛力。

3.6.2 報表分析

綜合能耗報表

系統(tǒng)提供報表自定義工具，用戶可根據(jù)管理的需求自定義報表內(nèi)容、格式、生成周期、導(dǎo)出/發(fā)送規(guī)則。報表內(nèi)容包括所有區(qū)域能耗、設(shè)備能耗數(shù)據(jù)，以及能源消費機構(gòu)等?？筛鶠楣芾頉Q策和能源審計提供數(shù)據(jù)支撐。

系統(tǒng)定期生成企業(yè)主要用能設(shè)備的基本信息及運行狀況報表，加強對能源計量器具的跟蹤檢測和管理。

圖5-9-1 報表查看

4 系統(tǒng)功能—手機APP的應(yīng)用

功能介紹：移動端手機APP應(yīng)用

平臺支持移動端查看企業(yè)的實時能耗數(shù)據(jù)，便于管理人員隨時隨地的對能源消耗進行管理。

用戶在手機頁面查看關(guān)心的每個區(qū)域的用能數(shù)據(jù)簡報，  系統(tǒng)默認根據(jù)不同用戶的角色，提供不同的區(qū)域以及簡報內(nèi)容。

在系統(tǒng)內(nèi)的遙測越限、項目內(nèi)設(shè)備異常、系統(tǒng)故障狀態(tài)、指標越限發(fā)生異常情況時，會在APP中進行即時的報警消息推送，用戶可以登錄APP進行即時查看其異常消息，及時知道異常情況。