建设能源计量管理网络提高生产管理效率

天津渤化永利化工股份有限公司（原天津碱厂，以下简称“永利化工公司”）是亚洲第一座大型苏尔维法氨碱厂，是被毛泽东主席盛誉为“工业先导，功在中华”的我国著名爱国实业家范旭东先生于1914年创建的。它是中国制碱工业的摇篮和近代化学工业的策源地，为中国化工事业的发展做出了巨大贡献。

永利化工公司通过了ISO9001:2000质量管理体系认证、ISO10012:2003测量管理体系、ISO14001:2004环境管理体系认证，获得了国家一级计量企业。

一、背景情况

进入21世纪以来，我国能源消费总量不断增长，能源供应矛盾日益凸显。企业面临严峻挑战，传统的粗放式发展路径已逐渐显露出弊端，迫切要求企业以节能减排为着眼点，引进新技术，实施信息化技术改造，积极转变发展方式，提升技术管理水平，走技术创新，能耗低、污染少的可持续的工业道路。结合《工业和信息化部关于2013年工业企业能源管理中心建设示范项目的函》的要求，根据自身能源消耗特点，建设完成适合本企业的能源管理网络。

二、技术措施

能源计量管理网络可实现对各种能源介质和重点耗能设备的实时监控、优化调度和全方位管理，及时了解和掌握各种能源介质的生产、使用以及各种能源管网、关键耗能设备的运行工况，做到科学决策，正确指挥，确保安全、可靠、经济、高效运行，实现从经验型到分析型调度职能的转换。能源计量管理网络架构如图1所示。

图1 能源计量管理网络架构

1.在现有能源计量仪表、能源数据采集网络、自动化和信息系统的基础上，通过适应性改造，建设统一的能源数据采集及监控调度平台。实现能源数据和各分厂重要生产数据的自动采集、集中监视、对比分析、报警和历史趋势查询，实时监控固体燃料和各动力能源介质的采购、生产、分配及消耗，准确掌握各分厂、各主要产品以及关键耗能设备的能源消耗情况。

2.实现能源动态平衡与优化调度功能，准确制定能源生产和消耗计划，准确进行能源介质（特别是蒸汽）的产耗预测、管网模拟、能效分析与优化调度，提高能源管网和设备的操作安全和运行效率，提高蒸汽等二次能源的利用率，减少蒸汽放散和电力损耗，保证能源系统安全、经济与合理运行，降低公司综合能耗。

能源综合监控包括公司原煤系统、电力系统、水系统、蒸汽系统、燃油系统、部分关键工艺系统、关键耗能设备运行监视灯分级监控画面，流程监视图主要满足以下用途：能源调度平衡（能源输配平衡、生产用能平衡）、设备运行状态安全以及产能（用能）效率、能源计量。

功能一：能源输配平衡，主要考虑现在和将来能源生产、库容、用户分配之间的平衡关系。此类平衡监视图需显示供应端发生、自用、外送流量（温度和压力）、用户端流量（压力和温度）。

功能二：生产用能平衡，主要考虑主生产过程中副产二次能源与满足生产用能需求的平衡。此类平衡监视图除显示关键设备区域能源总管的温度、压力、流量外，还应显示生产相关信息、产耗预测结果，确保主生产过程对各能源需求的满足。

功能三：设备运行状态安全以及能量转化率（热损失）等。此类监视图应显示关键设备的工作状态，如电流、电压、流量、液位、排烟温度、烟气氧含量、空燃比等。

功能四：能源计量流程监视图用于明确标识计量仪表间实际结算关系，显示计量点瞬时流量和累计流量，供计量中心、用户和供方进行月度结算抄表以及通信（或回零）等异常监视。

公司电网系统由1处110kV总降站、6处35kV变电所，以及各低压配电室组成，分布于各分厂界区，电力系统数据采集分为两部分：电能表数据采集和综保装置数据采集。其中电能表数据采集包括：正向有功电能、正向无功电能、有功功率、无功功率、A相电压、A相电流、功率因数。综保装置数据采集包括：线路负荷检测信号（包括电压、电流、功率等）、线路刀闸状态信号（分闸、合闸）、线路刀闸控制信号（分合闸控制）、线路报警信号（过压、过流等报警信号）、其他遥测、遥脉、遥信信号。通过通信管理机配备多个RS232/422/485接口，每个接口都可定义为DL/T645通信协议、ModBus通信协议的一种，实现各种型号的电能表数据采集。

公司采用中控技术，中控能源管理中心软件平台采用C/S+B/S混合模式来进行软件部署，能源优化调度等计算类软件模块离线建模过程采用C/S方式，能源优化调度模块在线及其他功能模块采用B/S方式。软件平台采用MVC设计模式和层次化、模块化的软件架构。平台采用.NET主流编程环境进行，采用标准的四层结构：数据存储层、数据访问层、业务逻辑层、界面表现层。其中，数据存储层（Data Persistence Layer）可存储系统处理的所有数据；数据访问层（Data Access Layer）能访问（获取和保存）数据存储层；业务逻辑层（Business Logic Layer）执行必要的运算或处理数据；界面表现层（Presentation Layer）处理相应与用户的交互。

三、具体成效

通过能源计量管理网络的建设和运行，提高了公司能源系统的生产和管理效率，建立了一套先进、可靠、安全、经济的能源系统运行、操作和管理平台，将能源控制和管理与能源调度控制有机集合在一起，有效提升了公司的能源管理水平，达到了生产与能源综合监控系统在对能源介质的采购、生产、输送、存储和消耗，各相关环节的实时数据采集和分析处理的基础上，集成实时监视、历史数据归档、记录查询、报警、故障诊断与应急联动等功能，并结合能源决策支持分析、能源动态平衡与优化调节等功能模块，实现集一般监控、报警分析、综合预测与分析、节能优化调度于一体的能源管控一体化，达到能源集中管理、信息共享和节能降耗的目标。

四、感受体会

公司在能源计量网络运行过程中也发现了一些问题，比较突出的是计量数据无法及时更新，主要是现场仪表的数据采集点位多，仪表维护量大造成的，对能源产品的核算造成一定影响。下一步将增加仪表现场的寻点检工作，增强维护人员的工作效率；更新部分老旧仪表，采用更加智能和维护量小的仪器仪表。通过以上手段，提升能源计量网络的运行效果和效率，满足计量结算、核算要求。