1. 引言

1.1. 概述

在我國的能源消耗中，工業是我國能源消耗的大戶，能源消耗量占全國能源消耗總量的70%左右，而不同類型工業企業的工藝流程，裝置情況、產品類型、能源管理水平對能源消耗都會產生不同的影響。建設一個全廠級的集中統一的能源管理系統可以實現對能源數據進行在線采集、計算、分析及處理，從而對能源物料平衡、調度與優化、能源設備運行與管理等方面發揮著重要的作用。

能源管理系統（簡稱EMS）是企業信息化系統的一個重要組成部分，因此在企業信息化系統的架構中，把能源管理作為MES系統中的一個基本應用構件，作為大型企業自動化和信息化的重要組成部分。

1.2 整體需求分析

企業希望能夠采用先進的自動化、信息化技術建立能源管理調度中心，實現從能源數據采集——過程監控——能源介質消耗分析——能耗管理等全過程的自動化、高效化、科學化管理。從而使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，使之能夠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。其中包括能源生產管理統計報表、平衡分析、實績管理、預測分析等。實現全廠能源系統的統一調度。優化能源介質平衡、最大限度地高效利用能源，提高環保質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

2. 設計內容與原則

2.1設計內容

★自動化系統

能源管控中心網絡系統及設備系統；

能源管控中心軟硬件平臺系統；

能源系統各站點的數據采集系統；

調度及操作人員所需的人機界面系統；

設備冗余，安全監測系統；

歷史數據海量存儲及分析系統等。

★輔助系統

能源系統視頻安全監控；

能源系統配套報警系統；

能源系統大屏幕顯示系統等。

2.2設計原則

★完善能源信息的采集、存儲、管理和利用

★規范能源系統的自動化系統設計

★實現對能源系統采用分散控制和集中管理

★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

★減少能源系統運行成本，提高勞動生產率

★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

★通過優化能源調度和平衡指揮系統，節約能源和改善環境

★為進一步對能源數據進行挖掘、分析、加工和處理提供條件

3. 系統架構

典型能源系統架構包括能源調度管理中心、通訊網絡、遠程數據采集單元等三級物理結構（如下圖示）。

4.力控企業能源管理系統綜合解決方案

力控科技為企業EMS管理系統提供了綜合解決方案，典型能源系統架構包括能源調度管理中心、通訊網絡、遠程數據采集單元等三級物理結構，其中信息采集與防護特點如下：

能源“死角”信息采集：力控數據采集管理器可現場安裝，并且遵循低功耗設計原則，具備遠程管理功能，方便部署與升級。

信息安全防護：力控可以充分保證企業生產信息的安全，不但能完成工業標準協議透傳，還能防止非法入侵等網絡攻擊。

能源信息管理：力控能源管理系統可以充分、有效的管理能源信息，建立好合理的能源策略。

力控能源SCADA綜合管理平臺軟件通過對耗能設備的特性進行分析，加裝合適的改造設備,可以提高設備的性能，提高用電設備的效率，降低原料損耗。根據設備運行歷史記錄合理安排檢修，能夠有效的提高設備安全運行時間，降低維護成本。設置報警參數，設備運行不穩定及時報警，保障安全運行。對企業能源進行集中監視、測量、控制和管理，實現能源實時及歷史數據存儲、查詢、分析、統計、分析功能，實現了能源管理的自動化。充分利用真實數據，作為節能運轉分析的依據，避免了人為判斷的疏失，幫助企業強化能源消耗、能源核算管理，使企業管理更加科學化。

4.1能源管理調度中心

能源管理調度中心由實時數據庫服務器、歷史數據庫服務器、Web發布服務器、操作站及數字大屏顯示系統等組成。

設計采用實時數據庫實現對現場能源數據和能源設備的采集和控制，并對采集的數據進行計算、分析、統計。系統共配置2臺互為冗余的實時數據/數據采集服務器，實現對整個能源系統的數據采集和控制，并兼作應用服務器。

實時數據庫采用基于Linux平臺的力控實時數據庫pSpace，pSpace是由北京三維力控科技有限公司開發的具有自主知識產權的大型實時數據庫軟件，已經廣泛應用于多個大型能源調度系統。其可靠性、穩定性、數據壓縮比、響應速度等主要技術指標都與國際知名品牌產品相同或接近。

SCADA/HMI軟件采用北京三維力控科技有限公司開發的eForceCon SD 組態軟件，該產品與力控pSpace具有很好的兼容性，可實現無縫接入，其開放性和穩定性也在長期的應用中得到了證實。

4.2能源理調度中心系統主要功能

1）數據采集功能

通過力控能源SCADA綜合管理平臺軟件獲取企業各項能源數據，并可實現對企業運行數據實時監視、報警、分析、計算、統計等功能。

2）監控功能

對各個子系統進行監控和實時調整。實現能源生產潮流監視、系統故障報警與分析及系統優化調度。作為能源生產調度指揮控制中心支撐系統，將負責日常的能源生產調度，保證主作業線正常有序的生產，并在突發事件期間實施能源應急調度策略，確保能源供應的安全穩定，達到節能增效。

3）基礎能源管理功能

將采集的數據進行歸納、分析和整理，結合生產計劃的數據，進行基礎能源管理工作，包括能源實績分析管理、能源質量管理、能源平衡管理、能源預測分析、能源系統運行支持管理（包括任務單管理和潮流分析）等。

4）大屏幕監視功能

在能源管理調度中心設置能源系統信息顯示大屏，實現遠程監視能源系統重點現場工況視頻信息，并綜合監視各個子系統能源管理數據信息和狀態信息。

4.3能源管控中心管控內容

能源管控中心控制系統是一個集過程監控、能源設施管理、能源調度平衡及分析優化為一體的計算機系統。

能源管理調度中心的主要管控內容如下：

1）能源控制

能源數據（包括統計數據和預測數據）被周期性地集中和報告，實際能源消耗與根據實際生產參數計算出的預期能耗進行比較。提高能源數據測量和計算的可靠性，據此提供給企業領導或管理部門進行計劃、觀測和控制的依據，為節能項目做出規劃。

2）能源協調

對于連續的生產系統，必須具備一個強大的能源管理調度中心來協調各單一能源介質系統的動態平衡，并在所有介質之間進行綜合動態平衡。同時支持系統正常運行就必須有多樣而又靈活的調節技術手段，根據生產計劃和能源預測，協調能源供應和控制，即滿足生產過程的能量需求，又能合理避免負荷高峰。

3）能源質量

通過一定的檢化驗手段，例如：質量分析、質量跟蹤、趨勢評估、越線警告等，對外供的各種能源介質進行質量控制，平衡能源介質品質與產品成本的矛盾。

4）能源實績

各能源消耗數據通過服務器的處理后，以能源網絡圖的直觀形式，顯示能源量在各個工位的分布情況，并給出各種能源消耗的統計結果。

5）能源指標

根據系統統計的能源計量數據，結合產品的生產數據，計算出各生產能耗，在此基礎上給出能源控制指標，以便對能源績效進行考核管理。

6）能源預測

能源管理調度中心實時接收能量流和特征生產數據，并將數據進行處理，通過對比前一時刻的數據，并查詢數據庫中已有的歷史數據，對于各工序能源用戶，針對不同的生產和運行狀態，采用能源信息流模型或統計的方法，計算出能源預測結果，并給出能源消耗的發展趨勢。

7）生產管理及設備分析

通過系統模型及時調整能源設備的運行，并根據單臺設備運行數據積累設備運行規律曲線，一旦發現設備運行不正常及時發出報警信息，并在積累大量設備運行數據前提下，對設備的運行狀態及設備使用壽命等進行分析，為設備的計劃檢修提供依據。

5結語

力控能源管理系統平臺通過合理的節能策略，配以能耗監控系統可以有效地降低企業公用設施的能耗。對公用設施數據進行分析，建立能耗模型得出企業本身的能耗改進空間；通過對各項數據的綜合監管，消除信息孤島和節能死角，從而幫助企業實現可持續發展。