【應(yīng)用案例】配電能源管理系統(tǒng)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

0、引言

  鋼鐵工業(yè)是我國工業(yè)體系中的重要組成部分，在促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、技術(shù)繁榮等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用?；诮┠赇撹F工業(yè)的高速發(fā)展，鋼鐵生產(chǎn)制造的自動(dòng)化水平、數(shù)字化水平、信息化水平不斷提高，在一定程度上導(dǎo)致鋼鐵能源供需匹配、鋼鐵制造工藝方法使用、鋼鐵生產(chǎn)流程銜接、鋼鐵各種流調(diào)度流通等發(fā)生巨大改變，能源資源智能化配置管控成為鋼鐵工業(yè)新時(shí)期建設(shè)與發(fā)展的客觀需求與必然趨勢(shì)。智能化配電系統(tǒng)及智能化能源管理系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾N能源介質(zhì)進(jìn)行精細(xì)化管控，能夠?qū)崿F(xiàn)鋼鐵工業(yè)全流程各種流的等科學(xué)調(diào)度，切實(shí)提高企業(yè)管理水平，推動(dòng)企業(yè)高*、安全、環(huán)保、穩(wěn)定、長久發(fā)展。

1、鋼鐵行業(yè)中能源管理的應(yīng)用意義分析

(1)智能化配電系統(tǒng)應(yīng)用意義

  基于近些年鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展，鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)裝置增多，為滿足生產(chǎn)用電需求，供配電網(wǎng)內(nèi)中低壓變配電所數(shù)量增多。加之在智能制造進(jìn)程的不斷推進(jìn)下，鋼鐵企業(yè)供配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化、信息化水平不斷提高，對(duì)供配電管理提出了更高要求，如何實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)管理有效性、安全性，促進(jìn)供配電系統(tǒng)管理智能化、集約化、透明化、精細(xì)化發(fā)展成為相關(guān)人員關(guān)注與思考的重要問題。而智能化配電系統(tǒng)的有效設(shè)計(jì)與科學(xué)應(yīng)用，能夠滿足鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)管理需求。鋼鐵企業(yè)通過使用智能化配電系統(tǒng)(圖1)可對(duì)電力參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)等進(jìn)行*面監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果預(yù)測(cè)負(fù)荷用能，指導(dǎo)企業(yè)節(jié)能減排；預(yù)警電氣設(shè)備或系統(tǒng)過載、過壓、過溫等危險(xiǎn)情況，降低這些危險(xiǎn)行為發(fā)生與發(fā)展對(duì)企業(yè)安全生產(chǎn)的不利影響；監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行故障與電能質(zhì)量問題，以便運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障，防止事故擴(kuò)散，從而將事故影響降至*低。鋼鐵企業(yè)通過使用智能化配電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)資產(chǎn)管理(如資產(chǎn)存檔快查、評(píng)估等)、運(yùn)維管理(如流程規(guī)范、運(yùn)維追蹤、案例存儲(chǔ)等)、能源管理(如能源使用監(jiān)測(cè)、能耗統(tǒng)計(jì)、能耗評(píng)估等)的集成化、精細(xì)化管控。

(2)能源管理系統(tǒng)應(yīng)用意義

  能源短缺與環(huán)境污染是我國各領(lǐng)域建設(shè)與發(fā)展過程中關(guān)注的*點(diǎn)問題。鋼鐵行業(yè)不僅是能耗大戶，也是污染物排放大戶。從生產(chǎn)工藝角度來看，多數(shù)鋼鐵企業(yè)采用“燒結(jié)——煉鐵——煉鋼——軋制”工藝流程進(jìn)行生產(chǎn)，涉及原料廠、燒結(jié)廠、焦化廠、煉鐵廠、煉鋼廠、軋制廠等諸多生產(chǎn)設(shè)施。據(jù)統(tǒng)計(jì)燒結(jié)工序能耗可達(dá)到48kgce/t左右，焦化工序能耗可達(dá)到103kgce/t左右，煉鐵工序能耗可達(dá)到386kgce/t左右，煉鋼工序能耗可達(dá)到54kgce/t左右、噸鋼電耗可達(dá)到456~462kWh/t，噸鋼新水消耗可達(dá)到2.45~2.56m3/t等，綜合能耗約為545~552kgce/t。從生產(chǎn)排放角度來看，鋼鐵行業(yè)碳排放量僅次于電力行業(yè)，占全國碳總排放量的13%~15%，此外二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵、廢水等排放量也位居工業(yè)行業(yè)。

  因此，在新時(shí)期發(fā)展中，如何在保證生產(chǎn)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，降低資源能源消耗，減少環(huán)境生*負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)能源精細(xì)化管理成為企業(yè)以及相關(guān)人員關(guān)注與思考的*點(diǎn)問題。能源管理系統(tǒng)作為鋼鐵企業(yè)信息化系統(tǒng)重要組成部分，其在資源能源數(shù)據(jù)采集、分析、整理、存儲(chǔ)、利用等方面的優(yōu)勢(shì)為鋼鐵企業(yè)能源管理智能化、精細(xì)化發(fā)展提供了支持。目前，鋼鐵企業(yè)應(yīng)用的能源管理系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾N能源介質(zhì)(各種氣、各種水、采暖熱網(wǎng)、電力等)信息，如壓力、溫度、濃度、流量、運(yùn)行狀態(tài)、開閉信號(hào)等進(jìn)行監(jiān)視管控，也能夠?qū)ξ廴疚镄畔?，如濃度、流量、排放總量、污染指?shù)等進(jìn)行監(jiān)視管控，從而為能源分配利用、設(shè)備維修養(yǎng)護(hù)、污染預(yù)防控制等提供指導(dǎo)。與此同時(shí)，能源管理系統(tǒng)能夠與其他信息化管理系統(tǒng)互聯(lián)互通，進(jìn)一步提高企業(yè)管理水平。促進(jìn)鋼鐵企業(yè)高*化、環(huán)保化、節(jié)能化、專*化、科技化、創(chuàng)新化發(fā)展。

2、鋼鐵行業(yè)中能源管理系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題分析

  鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)是一種集制造過程監(jiān)控、能源資產(chǎn)管理、能源資產(chǎn)調(diào)度等功能為一體的管理系統(tǒng)，其有效應(yīng)用對(duì)企業(yè)能源利用率提高、企業(yè)能源管理質(zhì)量提高存在積極影響，是新時(shí)期企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色化、信息化、創(chuàng)新化發(fā)展的重要手段?？v觀鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)能源管控系統(tǒng)的應(yīng)用仍存在諸多問題，有待在后續(xù)研究發(fā)展中改進(jìn)、完善、優(yōu)化。例如，能源數(shù)據(jù)采集缺乏準(zhǔn)確性、全*性；能源管理系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間*合有限，易產(chǎn)生信息孤島問題；現(xiàn)場裝備集成度不夠高，設(shè)備監(jiān)管的離散性較高；系統(tǒng)通訊存在一定滯后性，事后管理現(xiàn)象屢見不鮮等。

3、鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

  隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”理念以及“加快建設(shè)制造強(qiáng)國與網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國”任務(wù)的提出，鋼鐵企業(yè)應(yīng)促進(jìn)鋼鐵制造管理與信息技術(shù)的深度*合，積極優(yōu)化能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)流、信息流、能源流一*化智能調(diào)度與管控，從而有效解決傳統(tǒng)能源管理系統(tǒng)應(yīng)用問題，促進(jìn)能源管理系統(tǒng)應(yīng)用作用*大化發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)能源精細(xì)化管理，推動(dòng)鋼鐵企業(yè)綠色化、自動(dòng)化、創(chuàng)新化、智能化發(fā)展。

(1)智能化能源管理系統(tǒng)主要架構(gòu)

  根據(jù)鋼鐵企業(yè)特征結(jié)合“智能制造”對(duì)鋼鐵企業(yè)建設(shè)與管理的要求，鋼鐵企業(yè)應(yīng)以系統(tǒng)安全運(yùn)行、制造節(jié)能減排、全流程能源協(xié)同優(yōu)化控制為目標(biāo)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信

息通訊技術(shù)等為支撐，搭建智能化能源管理系統(tǒng)。根據(jù)智能化能源管理系統(tǒng)功能對(duì)其架構(gòu)進(jìn)行劃分，可分為數(shù)據(jù)中心層側(cè)重于鋼鐵企業(yè)各種流的調(diào)度管控，包括生產(chǎn)原料、燃料、材料等物質(zhì)流調(diào)度管控；電能、水能、氣能、熱能、機(jī)械能等能量流調(diào)度管控；生產(chǎn)制造、運(yùn)營管理等過程中產(chǎn)生各種信息的信息流調(diào)度管控。協(xié)同管控層則是根據(jù)各種信息對(duì)能源資產(chǎn)進(jìn)行高*高質(zhì)量匹配，切實(shí)提高企業(yè)生產(chǎn)、管理質(zhì)量和效率，*大程度提高對(duì)各種能源、資產(chǎn)的利用率。智能管控層進(jìn)一步提高能源管理系統(tǒng)智能化水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)全流程的智能化監(jiān)測(cè)、調(diào)度、管控。

(2)智能化能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1）明確系統(tǒng)之間的關(guān)系，提高系統(tǒng)交互性

2）根據(jù)鋼鐵企業(yè)特征，給予系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合考慮

3）根據(jù)企業(yè)能源管理要求，科學(xué)規(guī)劃系統(tǒng)功能

4）合理選擇系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，保證系統(tǒng)功能有效發(fā)揮

4、Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)

（1）概述

  Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺(tái)，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺(tái)。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺(tái)提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺(tái)、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

（2）應(yīng)用場所

  本平臺(tái)適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

（3）平臺(tái)結(jié)構(gòu)

（4）平臺(tái)功能

• 電力集抄

  電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測(cè)'、遙信、遙控控制，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測(cè)和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

• 能耗分析

  能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有*結(jié)合起來，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

預(yù)付費(fèi)管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對(duì)建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對(duì)商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報(bào)表中心：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費(fèi)看板

• 充電樁管理

  通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營的所有功能，包括城市級(jí)大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

• 智能照明

  智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)策略配置及后臺(tái)遠(yuǎn)程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁面

• 安全用電

  安全用電采用一時(shí)間的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然”的目的。

• 智慧消防

  通過云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。填*了原先針對(duì)“九小場所”和?；飞a(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”、用電管理“精細(xì)化”的實(shí)際需求。

（5）系統(tǒng)硬件配置