中小企业能源管理系统(精选8篇)
系统概述
随着政府、企业节能意识的提升和能源信息化市场的成熟,企业为了完成节能降耗目标,进行更好的资源调配、生产组织、部门能源结算、成本核算,以及争取政府节能技改资金支持,亟需建立一套有效的能源管理系统,对能源供应、存储、使用进行有效的管理。在用能在线监测系统的基础上,针对用能企业的工作性质和使用需求,我们进一步研制开发了功能更强大、更有针对性的企业能源管理信息系统。
该系统是一套综合能源数据获取、分析、管理的信息系统,提供了对企业能源的供应、存储、消耗全过程进行实时监测跟踪功能,同时利用能耗分析模型对企业用能管理提供业务支撑,以满足企业实时掌握能源状况、加强管理节能的需求,同时也方便了企业能源计量和核算工作。使企业能及时掌握能源消耗情况,挖掘节能潜力,提升能源管理水平和效率。
该系统由企业能源计量器具管理、重点耗能设备管理、能耗在线监测、能耗预测预警管理、能耗指标管理、自主清洁生产、自主能源审计管理、综合报表管理、智能决策支持、能效自控等10个模块构成,通过与数据采集系统以及企业自动控制系统的有效集成,能够在企业内部实现能源在线监测和综合管理服务功能。
企业能源监测管理系统可以应用到大型集团用户、工业企业及大型公建用户中,可以满足不同类别用户能源管理的需求。
系统特点
发挥在线监测系统优势借助软件开展自主能源审计拓宽能源管理增值服务
量身定做运营维护模式节能与信息化相融合实现能效分析、节能潜力挖掘、节能解决方案
系统功能
计量器具管理
研发单一或集团类企业能源相关计量器具分类台帐、器具检定以及计量数据的综合管理。耗能设备管理
研发单一或集团类型企业能源重点耗能设备台帐、设备改造、设备用能数据统计的综合管理。
能耗在线监测
通过能耗数据采集终端的实时数据采集,研发不同能源在企业中实际使用情况的在线监测展现形式和监测方法。
能耗预测预警
通过制定不同的能耗标准和定额、以及特征阀值,研发企业用能的自动预测预警(并通过选装模块,短信通知预警信息)
综合报表管理
通过对多方式采集的数据进行统计,研发企业能源信息的多种报表形式输出。
能耗指标管理
通过对企业历史能耗数据的分析和统计,制定详细的企业能源管理的指标体系,形成企业能源管理的核心和目标。
自主清洁生产
该模块和政府清洁生产项目审核相辅相成,提供企业自主清洁生产的项目申报、数据审核、以及能耗评估功能。
能源审计管理
根据能源管理法,实现企业自主能源审计管理,系统根据企业能源管理过程中产生的能源消耗数据以及分析结果,自动生成初级能源审计报告。
能源数据管理
该功能为系统标准功能,主要提供企业能源相关数据与政府能源管理平台的上传下载的传输。
系统管理
1 实施EMS这类系统的背景和意义
1.1 从能源管理角度出发, 提高能源计量检测水平是节能减排工作的基础。
《“十二五”计量发展规划之四:工业和能源计量发展规划》建立两级能源信息监控系统, 安装配备现代化能源计量、检测、分析设备和软件, 实现计量工作科学化、系统化管理。利用系统实时监测功能, 及时排除能耗异常情况, 应用系统智能化分析功能, 寻找挖掘节能潜力, 实用系统统计汇总功能, 提高能耗统计数据的准确性, 促进能源消耗精细化管理、定额管理、考核管理和对标管理。
1.2 实施应用EMS能源管理系统的实际作用和意义
1.2.1 海量的能源数据积累
能源数据是开展能源管理工作的前提。目前大部分企业能源二级网络都安装了计量表, 极少部分企业做到了三级网络覆盖。但都面临着企业能源管理部门人员不足, 甚至缺少能源专职管理人员的问题。根本无法做到各级网络海量能源数据的实时有效计量, 更无法分解企业各部门各区域的能源指标, 无法了解各区域部门的能源使用情况, 这将对今后的能源体系的建立带来阻碍。所以能源管理系统EMS将会成为企业能源管理基础工作的重要帮手。
1.2.2 信息化数据采集系统将大大提高能源计量的准确性
能源计量准确性是计量工作的一项重要指标。企业的能源报表是日常工作不可缺少的部分, 数据的准确性一直是各企业统计部门不断追求完善的。信息化数据采集通过实时监控, 每隔几分钟记录备份一次, 上位机、下位机双重数据储存等功能将大大提高能源数据的准确性。
1.2.3 有效挖掘企业节能潜力, 提高管理水平
EMS能源管理系统的应用将会使企业更了解自身能源的使用现状, 能源消耗的趋势, 挖掘节能潜力、有效控制企业运营成本。另外, 将会改变原有的能源管理工作模式, 可将能源平衡测试, 能耗异常情况报警、故障诊断等更科学化的管理手段带到企业中来。
可以得出结论:EMS能源管理这一类的系统将会在今后能源管理工作中发挥非常重要的作用。
2 介绍EMS能源管理系统的软硬件结构及其在企业能源管理中的应用
2.1 系统硬件部分介绍
系统硬件结构图:
系统硬件部分组成:由数据库服务器、数据采集计算机、智能电表、智能水表、流量积分仪及其他种类数据采集模块、现场总线及转接器、交换机、通讯光缆等组成的分布式数据采集系统。
工作原理:数据采集计算机通过数据采集网、现场总线以太网转换器巡检各智能电表、智能水表、流量积算仪, 并将各仪表测得数据读回、显示、保存并送服务器数据库。
系统硬件部分具有如下特点:a.采用独立的数据采集局域网完成电量、水、蒸汽、天然气、压缩空气等数据采集后, 也可实施WEB发布与公司其他系统进行对接、集成。b.数据采集网采用光缆连接, 具有通讯准确可靠、抗干扰性强、通讯速率高、安全等优点。
2.2 系统软件部分介绍
因为能源工艺系统分散、面广量大, 建议采用工业级的组态软件进行定制开发, 开发简单, 通用性强, 支持绝大部分下位机数据采集设备。
数据采集对象的选择应按照工艺监控的实际要求、能源系统输配和平衡的要求、能源管理的精度和粒度要求谨慎选择。数据采集系统宜采用分散方式, 以减少系统风险和提高系统的安全性和可维护性。
根据能源系统的特点和具体情况, 综合采用与之适应的基本技术: (1) 行业标准监控和管理技术; (2) 现代安全网络技术和数据通信技术; (3) 数据库及实时数据处理技术; (4) 预测和平衡优化技术; (5) 集成式GIS (地理信息系统) 技术; (6) 数字化运行和调度技术; (7) 异构系统无缝集成技术。
2.3 EMS能源管理系统在企业中实际应用案列
当鼠标点击某给水点红色编号时可进入实时累积数据显示页面
当鼠标点击某给三角闪电标志时可进入配电柜仿真界面, 使得系统直观
当鼠标移动到某一个抽屉柜点击可进入该线路实时累积数据显示页面。
其他系统管理功能实现:
2.3.1 制作能源报表
能自动对全厂的水、电、蒸汽等进行实时计量, 并生成月报表、季报表、年报表等其他种类能源报表。并可进一步在此基础上实现企业能源定量管理, 分解指标的同时可配合相应的考核管理办法。
2.3.2 实现各能源数据查询分析 (同期对比、能源支出统计功能)
通过WEB发布各种水、电、蒸汽数据, 供有关部门查询, 能源分析, 预计能源消耗支出, 便于企业能源管理及运营成本管理。
2.3.3 实现测试报警功能 (水平衡测试、漏水预警、电压波动等报警)
可对过压、缺相、超负荷等用电故障, 水流量异常、不平衡, 蒸汽、气体超温超压等异常情况进行实时报警。
2.3.4 实现数据恢复功能
值得一提的是, 任何系统都会出现故障, 尤其是在通信网络中。一般的EMS能源系统只能在上位机端进行数据备份。其实可以从下位机端出发, 选择带数据存储的智能仪表, 数据采集的同时进行第一步存储, 在数据服务器端再进行二次数据备份。这样在数据服务器或网络通信故障时也不会丢失采集数据, 确保了EMS能源管理系统数据的安全性。
参考文献
[1]《现场总线与工业以太网及其应用技术》李正军编著, 2011-09-01, 机械工业出版社.
[2]《工控机及组态控制技术原理与应用 (第二版) 》薛迎成, 何坚强编著, 2011-01-01, 中国电力出版社.
在能源领域,未来最成功的企业不是把钱扔进这些无底洞的企业——“清洁煤”、上千公里的管线、核电站、钻井平台,或者生产和消耗的能源一样多的玉米乙醇。胜利者将是那些找到方法从对现有的煤炭、石油、天然气资源的每一美元支出中获得更多服务的企业,以及更好地利用风能和太阳能发电的企业。我们已经提出了这一战略,并有公司利用这些战略获得巨大收益。但是这些收益怎么才能转化成对大多数企业有用的建议?
回答这个问题的一种方法是,更加仔细地审视到目前为止,那些在这些战略方面领先的人们的思想。来看Cokenergy工厂的例子,这座铁锈地带的工厂几年前开始将炼焦厂产生的废热转化为每年90兆瓦的清洁电力,供邻近的米塔尔钢铁公司的工厂使用。这种出色的安排并不会因为是一种前沿技术就自然发生,它还需要有远见的经理的意愿,质疑主流商业文化中一些从未受到挑战的规则,并承担预期的风险。Cokenergy是一位名叫汤姆 · 卡斯滕的电力工程师的发明,他认识到如果全世界存在着被浪费掉的巨大热能,那么也存在着巨大的机遇来提供有利可图的能源服务。卡斯滕建立了第一能源有限公司,为米塔尔钢铁公司提供了一个大量节约燃料成本和减少碳排放的机会。第一能源公司今天仍然在经营这项业务。我们前面提到过,2005年,同一条路上美国钢铁公司的一家工厂有一处类似的创新型火炬气循环利用设施,印第安纳州的这两家工厂的清洁能源产出加在一起,超过了美国当年太阳能光伏发电的总量。到2009年,仅在钢铁行业,第一能源公司就通过化石燃料废物的循环利用生产了900兆瓦电力。
2006年,卡斯滕成为一家新的能源循环利用公司,循环能源发展公司的CEO,现在他和儿子肖恩一起经营这家公司。在他的帮助下起步的这个行业发展迅速。卡斯滕深深知道他们销售的不是能源,而是能源服务。让他们的服务更加有利可图,不仅依赖于销售更多的化石燃料,而且依赖于使用更少的燃料来做既定量的有用功。现在全球能源经济中流行的激励(销售更多的煤炭、石油、汽车和电力)需要被逆转。卡斯滕的服务不具体到销售任何燃料,因为他们的工厂使用的所有燃料都已经被购买和燃烧过了。将这种方法带来的收益与该公司的客户公司的管理战略整合在一起,使这些公司可以在更高的生产率水平上运行。
对于那些希望在越来越富有挑战性的环境中获得成功的企业经理和投资者,我们有三个建议。
将能源管理提到战略计划的最高层次
未来最成功的经理将认识到在内部运营中提高能源生产率的重要性,而不仅仅是劳动生产率。这意味着在管理事项中,给予能源生产率跟人力资源和财务管理同等的最高位置。这意味着将能源服务作为核心业务的支柱,跟劳动和资本一样。本质上,印第安纳的钢铁巨头们就是这样做的。
美国节能联盟的一项研究发现许多经理把节能计划当成“技术”问题,而不是企业战略的重要组成部分,最好留给工程师去做。经理们通常认为:“能源不是我们的核心业务。”与这种过时的假设相一致,能源作为一种次要功能,只得到边缘的关注和相应的预算资源,它不被当成产品的可控成本和可以弥补的收入来源。陶氏化学公司公司尝试对“这不是我们的事”的假设发起挑战,肯 "尼尔森和他的中层工程师们连续12年向我们展示了,一家工厂是如何通过密切关注能源管理实现显著的生产率改进的。
遗憾的是,在大公司,改变坚定的管理假设比在圆桌旁加一把椅子困难得多。困难在于行业和公司有根深蒂固的文化和意识形态,一贯与它们的核心业务有着强烈的认同感。在陶氏公司,核心业务是生产塑料,花了超过12年的时间才使高层管理者认识到优先级是变化的(部分原因可能是那些年里能源非常便宜)。路易斯安那州的卡博特公司考虑建设一处能源循环利用设施,但是由于电力公用事业垄断和公用事业委员会的反对而失败了。卡博特公司的核心业务是生产和销售炭黑,公司本来有意愿将项目进行到底,但最终放弃了。通用汽车公司的核心业务是生产和销售轿车和卡车,不是提供高能源效率的交通服务。在公司衰落的十年里,能源管理从来不是其战略的重要部分。大公司很难改变它们的核心业务。
美国汽车行业2009年的崩溃说明了这一点。起初,公众知道的是“三巨头”极度缺钱,它们的CEO飞到华盛顿请求援助。然后,随着故事的展开,事实证明它们的就业也无法维持:通用汽车关乎100万人的福利,但公司只能雇用其中的不到十分之一。政府尝试提供一次临时救援,但是两党的国会成员怀疑第一笔贷款之后还需要第二笔、第三笔,看不到尽头。没有迹象表明通用汽车能够及时地生产和销售能源效率更高的汽车来维持生存。正如我们现在看到的,怀疑被证实了。美国汽车行业经济增长的一个基本要素缺失了——能源服务的低成本,包括制造汽车和在未来驾驶这些汽车的预期成本。
所以,核心业务的概念是专业化的企业文化的基础,没有企业能离开支撑它的双腿奔跑。打个比方说,美国橄榄球大联盟的一支球队的经理可能认为,他的明星四分卫是球队公众形象和比赛胜利的核心。明星四分卫有时被当成“特权”球员,享受极高的经济地位。但是当比赛开始,这个四分卫仍然需要其他球员密集阵型的保护。在企业里,资本、劳动和能源效率这三个生产率要素就是密集阵型。即使它们不是吸引股票市场分析师的核心输出,但无论如何,它们对那个输出也是不可或缺的。
将这个比喻进一步延伸,在球队经理看来,默默无闻的拦截和防守的“核心业务”让四分卫能够传球。换句话说,在工业世界里,如果资本、劳动和能源的生产率没有动员起来,核心是不可能运作的。在许多行业,劳动生产率得到了全部的关注,即使资源越来越稀缺、价格越来越高,结果是外包和工作岗位的出口。能源生产率被普遍忽视了,部分原因是能源成本一直非常低,还有部分原因是各种各样的制度障碍阻碍了创新,我们在前几章已经谈到。例如,如果一家公司希望通过能源循环利用获利,它可以雇用像第一能源公司那样的能源服务公司(能源服务是后者的核心业务),来提供其缺失的生产率的第三支柱。但是能源节约的机会仍然依赖与在发电和配电中享有合法垄断地位的本地电力公用事业达成交易。这种情况就像是裁判一直对犯规视而不见。
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在战略计划中,将对能源管理的认识和考虑提升到与劳动和资本同样的层次,有可能抵消公用事业的说客和其他旧体制的维护者们在政治上的横行霸道。首先是那些能够迅速把握重新定义“核心”业务运作方式的重要性的企业,然后是整个能源经济。简言之,真正的进步将使企业在一个真正公平的环境中竞争,规则允许真正的竞争,能够降低能源服务的成本,提高生产率和利润,同时减少碳排放和赢得更广泛的公众信任。
认识伴随自然资源价格提高的商业机会和风险
未来成功的商业计划的一个关键就是,认识到后石油峰值造成动荡、化石燃料技术过时和气候变化加剧的完美风暴即将到来,即使我们已经开始跨越能源过渡桥梁。一个主要影响是自然资源价格的上升,从石油和天然气开始。的确,这制造了金融风险(以及风险以新形势扩散的可能),但也为新技术提供了充分的机会。能源过渡战略不需要依赖马上能够实施的新技术,公司个体也不需要依赖新技术在短期内为能源投资带来回报。但是这丝毫不意味着应该放弃创造性思维、研究和发展,这些都将巩固过渡桥梁,缩短我们需要跨越的鸿沟。
在这里,有必要澄清能源和能源服务之间的区别,因为许多企业将很快看到这两个价格开始分化,这关系到企业的成败。未来的复苏和发展最有可能发生在设法降低能源服务成本的企业和部门,即使化石燃料的价格在全世界范围内不规律但不可阻挡地上涨。
过去,在第二次世界大战后的繁荣时期,制造业公司等待创新技术的发明者或者“先行者”去承担最大的风险、解决最大的技术和制造问题、在市场中寻找立足点是合理的,然后它们再带着更多的资源进入,实现规模经济,获取更大的利润。半导体行业、计算机行业和生物技术行业的发展都遵循这个模式。
但是现在全世界的风向已经发生了划时代的变化,大公司——特别是美国的大公司——没有准备好成为先行者,即使后进入可能也已经太晚了。近期插电式混合动力汽车可能迅速发展,然后在未来几十年里(在城市中)被电动汽车替代,许多汽车将不再由私人拥有。汽车共享软件、电动汽车基础设施、电动自行车、电池制造、快速公交,以及欧洲和日本式的高速铁路将提供丰富的创业和投资机会。在零能耗或低能耗建筑、建筑业、微发电和城市应对气候变化的准备方面,住宅和城市设计部门的创新机会更多。显然——有些不那么显然——可再生能源的机会已经出现,如风力涡轮机和地源热泵的规划和市场化。
当然,所有这些潜在的创新都需要资本。逻辑上,创新的资本来源是经济的“现金牛”:石油和天然气公司,以及电力公用事业。这些公司必须认识到,为它们带来巨额利润的高价格会对总体的经济需求和就业产生副作用。理论上,这个事实应该激励它们降低价格(通过投资于可再生能源),从而增加需求。实践中,石油公司经理们太容易被还有足够的“自喷井”等着被发现,短期内未来还会跟过去一样的梦幻诱惑了。科学和通信在这里的作用非常重要。美国政府和公众必须努力劝导这些攫取超额利润的公司,从埃克森美孚、壳牌和BP开始,将它们的一部分利润用于在宏观经济层面上提高资源生产率和能源效率。
我们认识到私人部门的创新型企业已经为我们的社会创造了许多财富——这个事实经常激起反对一般意义上的政府投资的争论:“不要试图选择胜利者——让市场来决定。”但是仔细回顾历史,显然有些基础设施投资对于私人部门来说过于庞大,回报也太慢。大型水电项目(博尔德水坝、大古力水坝、田纳西河谷管理局)、农村电气化、州际高速公路、核电站、喷气式发动机和电脑都是首先由大规模政府投资发起的技术进步的例子。互联网一开始是美国国防部高级研究计划署的一个项目,旨在让主要大学的计算机能够交换数据。政府资助了大部分学校的研究。核聚变、太阳能火箭和利用月球太阳能发电都是有巨大投资回报潜力的项目,但是它们远远超过了私人市场的能力范围。
经济危机背后的一线希望是,它提醒公众在一场两极分化的斗争中,企业、政府和社会不是各自独立的王国,而是高度相互依赖的,而且越来越相互依赖。在前面的章节里,我们介绍了纽约州能源研究和开发署、欧洲被动式节能屋项目和国际分布式能源联盟的公共—私人合作项目。在本书末尾的注释和我们的网站上,我们还列举了更多例子。全球危机使得这样的联盟数量不断增长,也增加了它们创造的技术支持和融资方面的机会。世界可持续发展工商理事会和其他进步的企业集团已经开始突破反对政府干预的极端态度造成的停滞。而且,私人企业和非营利组织的联盟也在增加,为什么是企业和整个社会的环境可持续性提供了指南。
这又使我们想起汤姆和肖恩 · 卡斯滕的主张,他们是经济学家心目中的“美国天才”,或者全球层面上的“技术进步”在企业家中的代表。他们证明了我们向企业经理推荐的两个首要原则:他们敏锐地意识到了能源生产率和其中充足的商业机会的重要性。他们的企业可以从政府刺激中获益,但是随着对新能源范式的公众意识的成长,他们还能得到私人投资的强大支持。2007年11月,卡斯滕的能源循环利用公司宣布将从波士顿的私募基金德纳姆资本管理公司获得高达15亿美元的私人投资,主要投资者包括哈佛大学和比尔 · 盖茨。
循环能源发展公司(RED)的声明不是例外。随着大气中二氧化碳的浓度继续增加,以及公众对全球能源困境的认识不断深入,对能源过渡桥梁主梁的私人投资将从犹豫转向坚定。我们已经说明,关键在于这种投资通常能够带来公司和社会福利的双重红利,有时候还是“负成本”的。“(这一发现)将允许我们以前所未见的更大规模进行资本配置。”密歇根州布莱顿的清洁技术集团有限公司的执行合伙人约翰 · 巴尔巴克在看到RED声明时说:“最让人兴奋的是这能让减少美国工业的碳足迹变得有利可图。”
无论在哪里都要做好准备
即将到来的能源转型将影响到各行各业的企业,从采煤到白领服务(教育、媒体、咨询、法律等等),从跨国公司到一个人的小微企业。能以最快的速度识别和适应输入的企业将最有可能生存和发展。没有企业能够不受影响,因为没有企业能够离开能源运行,无论是工人吃的食物、工厂使用的燃料、办公空间的供暖和照明,还是通信使用的电力。过去,这些成本大多是相对低廉和稳定的,它们在计划商业模式和满足投资人方面并不特别值得关注。在经济链条的每一个环节,这种现实都在发生改变。例如,办公空间的开发者不能只考虑每平方英尺的建筑成本。要具有竞争力,他还需要对整个建筑的能源服务成本,以及提供能源服务的资源和技术的安全性给予相当的关注。他必须将建筑的碳足迹和建筑足迹都纳入考虑范围之内。这意味着过去一个世纪中能够满足需要的建筑学习曲线已经不够了,需要向一条高得多的曲线攀升。如果开发者足够明智,他还会考虑建筑周边公共交通的便捷性、汽车共享设施、电动汽车基础设施、自行车道和清洁空气。
古人类学家告诉我们,在文明诞生之前,人类将大部分清醒的时间都用于狩猎和搜寻食物。农业的发展使得一个农民能够为其他好几个人生产食物,解放出来的人住在城市里,发展出其他职业和工业。但是人口扩张(从早期文明起已经超过了1000倍)和对自然资源的掠夺式消耗使得现代经济极不稳定,尤其是对化石燃料的高度依赖,很可能在21世纪延续很长时间。结果,在一个所有人分享同一共识的世界中,公众意识可能会发生逆转。未来,要继续发展我们的专门化技能和商业,就必须关注我们如何以可承受的方式利用物理能源的能力,食品生产和其他一切人类和商业活动都有赖于此。
客观分析现有问题 明确能源管理工作重点
总结分析我国钢铁企业节能管理模式,主要有以下三种。一是集中一贯管理模式。该模式以能源管理信息化系统(EMS)为支撑,以企业能源管理中心为核心,按照扁平化和集中一贯管理的理念,将企业能源的数据采集、处理、分析等技术功能与能源的控制、预测、调度等管理功能进行有机、一体化的集成,基本实现了企业能源管理系统的管控一体化设计,系统和应用功能均比较完善。二是信息处理管理模式。该模式也建立了企业能源管理中心,但主要是数字化平台,将主要能源消耗信息和部分设备信息采集到能源管理中心,并对部分有条件的工序进行监控,基本实现了基于计量数据分析的能源管理功能和与信息化系统结合的离线优化。三是数据分析管理模式。该模式的特点是企业整体的信息化水平不高,企业沿用传统的能源管理体制,信息平台为主要功能仅是采集动力计量信息,通过软件实现编制能源管理报表、能耗分析、大屏幕显示等简单功能,无法实现在线处理和优化,本质上是以动力计量采集、管理为主的基础应用,与真正意义上的企业节能管理还有较大差距。
上述三种能源管理模式,基本特点就是利用信息化和数字技术,实现能源的精确计算、实时控制和计划调度。但是,面对发展低碳经济和节能减排的新形势、新任务,现有的能源管理模式还不足以系统解决钢铁企业能源种类繁杂、利用效率不高、二次能源回收率偏低等现实难题,须在梳理现有管理模式优缺点的基础上,加快能源管理创新步伐,探索出一条适合钢铁企业系统节能管理的新模式。概括起来,目前钢铁企业能源管理工作存在以下问题和不足。
实时运行与系统规划不同步。钢铁企业能源管理工作仍处于摸索阶段,大多数钢厂能源管理模式仅仅是“单兵作战”,往往注重单体装备的能耗评估和节约,同时对单一能源研究得比较多,而从全局角度和战略层面,能源统筹优化配置做得还不够,以致单元能源消耗下降较快,但系统节能效果不理想,能源管理总体上仍旧处于分散状态,能源管理职责归属多个部门,统一规划、决策、管理的职能不突出,缺乏集中统一的能源管理机构,不利于统筹规划和综合协调,难以应对重大能源形势变化和经济社会发展的挑战。管理创新与技术创新不同步。随着节能技术的快速发展,众多钢铁企业纷纷加大先进工艺技术装备的应用和推广力度,节能技术水平提高很快,但由于钢铁企业节能技术涉及领域较多,涵盖范围较宽,同时这些技术装备运行时往往存在着关联,如果不统一进行优化管理,效能的发挥将受到很大制约。目前,由于大型钢铁企业由众多生产单位组成,相互之间除主体生产线外,基础节能设施往往缺乏统一的调度指挥。主体装备改造与节能技术配套不同步。我国钢铁企业多达上千家,不仅产能布局分散,而且工艺装备新旧并存。由于先进节能技术的推广应用力度不够,重点大中型企业高炉煤气余压透平发电(TRT)、干熄焦、转炉干法除尘配备率仅为30%、52%和20%;煤调湿技术仅在少数企业得到应用,造成钢铁行业整体能源利用效率不高。
强化钢铁企业能源的有效管理,提高企业能源利用水平,实现系统节能,要综合考虑以下五个方面。结构优化。
结构优化是钢铁企业节能工作最重要的环节之一。一方面,企业应紧跟技术发展前沿,大力推进结构调整和淘汰落后,加快实现工艺装备的大型化、现代化,促进源头减量和过程清洁生产;另一方面,应逐步实现钢铁生产从长流程向短流程转变,积极推动用能结构调整,科学合理地配置各类能源。系统优化。
系统优化是发挥企业整体节能效果的关键所在。系统优化的思想就是从企业—生产工序—单体设备三个不同层次节能工作的协调和优化,即从钢铁生产大循环系统角度,强调单体设备的节能,兼顾各能源子系统,统筹到各生产工序,实现系统用能的经济性和结构优化,进而实现节能途径的最优化和节能效果的最大化。
梯级利用。
能源梯级利用属于循环经济范畴,是提高能源利用率、减少排放的最佳措施之一。根据钢铁企业流程特点和用能特性,能源在利用过程中,由于能量的损失不可避免,能源利用效率呈现逐步衰减态势。因此,不管是一次能源还是二次能源,在利用的方式上应按能源的品位并综合能源转换效率逐级加以利用。如在钢铁企业内部,主张焦炉煤气要进行深加工,而不是制备蒸汽和发电,副产煤气在企业内部使用还有剩余的情况下,才用去发电;热电联产过程中,高、中温蒸汽先用来发电或用于生产工序,低温余热用于办公供热;烧结余热和高炉顶压用来发电等。
量化管理。
这是钢铁企业科学管理能源、实现系统节能的重要基础,应完善水、电、风、煤气、蒸汽等各种能源介质的计量检测设备,提高计量工作的准确性和科学性,实行单体设备能源定额消耗管理,形成覆盖厂—车间—作业区(班组)的三级能源计量管理体系。
经济可靠。
钢铁企业能源转换途径众多,工艺技术发展迅速,应坚持以实际效果为衡量,以系统的经济性、可靠性和稳定性为原则,采取成熟可靠、经济适用的工艺技术。
制定能源战略规划 加快实现四个转变
钢铁企业应不断创新能源管理理念,以指导能源管理工作有效开展。对于传统大型钢铁联合企业而言,重点要加快实现四个方面的转变。
加快从单一能源部门纵向管理向综合能源管理体系转变。由于系统节能涉及到企业的方方面面,能源管理由单一的能源部门纵向管理已经无法满足系统节能的要求,因此,企业在推进能源管理的过程中,应逐步向计划、采购、生产、技术、设备等各个环节与能源管理部门分工协作的综合能源管理体系转变,更好地实现企业购能、用能、节能的优化。
加快由过度依赖煤炭资源向发展绿色、多元、低碳化能源转变。针对目前我国能源、资源条件和工艺技术现状,我国钢铁企业以煤炭为主的能源消费结构短期内不会有根本性改变。实现钢铁企业能源结构从过度依赖煤炭资源向发展绿色、多元、低碳化能源转变,重大工艺技术的突破是关键。此外,随着我国工业化进程的加快,钢材的社会积累量达到一定程度后,将有条件更多地采用以废钢为主要原料的电炉短流程,从而改变煤炭使用比重过高的局面,推动能源结构不断优化。
加快由定性的粗放管理向定量的集约化、精细化管理转变。为推动钢铁企业节能降耗工作持续、深入、有效地开展,须改变以往粗放的管理方式,以完善能源计量体系为支撑,加强能源消耗定额管理,通过对能源使用情况进行全面分析、科学诊断、精确控制,推动能源管理步入集约化、精细化和科学化轨道。加快由注重技术节能向技术和管理节能并重转变。随着我国钢铁工业工艺装备水平的提升,虽然尚有一定的技术节能潜力,但节能空间逐步缩小,管理创新已成为制约能源利用效率进一步提升的重要“短板”。钢铁企业还应加强能源战略管理,做好高层次、全方位的节能规划。一是抓好能源战略规划的编制工作,在认真梳理节能降耗工作现状,系统分析内外部环境对企业节能降耗工作新要求的基础上,制定符合企业实际的中长期节能规划,明确一段时期内节能工作的指导思想、节能目标、基本方针和战略举措,使能源管理具有战略性、前瞻性和全局性。二是做好计划的制订工作。钢铁企业须通过制订科学合理、务实适用的执行计划,分阶段、分层次地落实战略规划既定的目标任务,特别应明确企业各用能子系统和单体节能设备的阶段性节能指标,才能使能源管理工作的具体措施具备较强的指导性和可操作性。三是做好战略规划实效评估。钢铁企业应以节能效果为衡量,以信息化技术为支撑,定期开展全过程、全方位的能源战略评估,完善信息反馈机制,根据评估结果及时对既定能源战略进行修订、补充,使战略规划始终符合形势任务的发展要求和企业发展循环经济、低碳经济的现实需要。
建立科学管理体系 完善考核评价机制
钢铁企业应根据自身的能源特点,按照发展循环经济的要求,以提高组织系统功能为导向,积极构建立体式、网格化、全流程的组织管理体系,实现能源管理的广覆盖、系统化和全过程控制。
建立能源管理责任体系。钢铁企业应成立由企业主要负责人为组长的能源管理领导小组,建立、完善自上而下的能源管理机构,设立能源管理岗位,明确岗位任务和职责,为深化能源管理工作提供组织保障。建立能源动态管理体系。钢铁企业应运用系统的思想和组织方法,以物质流、能流、信息流为核心进行动态过程控制和管理,在明确目标、职责、程序和资源要求的基础上,进行全面策划、实施、检查和改进,寻求最佳能源管理实践方案,实现对运行过程物质流和能量流的双重动态控制,最终达到能源高效利用与动态平衡管理的目的。
建立能源管理考核体系。钢铁企业应加强用能计划的监督考核,提高用能计划的科学性、严肃性和准确性,建立、健全能源使用考核制度,明确考核内容、检查途径和奖惩标准,实现能源管理约束性惩罚与鼓励性奖励的有机统一。
推动管理与技术创新的有机融合。钢铁企业应适应先进工艺技术的需要,大力推进管理创新,在消化吸收先进工艺技术的基础上,制定、完善操作标准和工艺规程,大力推进标准化作业和精细化管理,以促进先进工艺技术装备效能的有效发挥;应通过管理创新寻求节能降耗新的突破点,推进能源技术创新水平提高。
钢铁企业应运用现代化管理手段,提高工艺技术装备的利用效率和效能。通过信息化和工艺技术的融合,实现能源系统管理、物流优化和能流平衡,不仅有利于促进能源的扁平化管理,也有利于提高工艺技术装备的利用效率和效能。
完善能源预测评价机制。钢铁企业应从成本控制的角度,优化能源管理体系,合理定义各用能系统的成本构成,根据效益最大化的原则配置能源管理要素,通过能源管理系统的计划编制、实绩分析、质量管理、能耗评价等技术手段对能源生产和消耗过程进行用能预测和管理评价。钢铁企业应完善能源消耗定额管理,能源消耗定额是反映企业能源利用经济效果优劣的综合指标,包括建立能源消耗定额体系和定额管理组织体系;制定、修订能源消耗定额,采取有效的技术和组织措施,以保证定额的完成;考核、分析定额完成情况并总结经验,提出改进措施。
完善能源动态平衡机制。企业应对生产流程中的能量收入和支出在数量上的平衡关系进行监测,通过EMS对能源数据进行分析、处理和加工,能源调度人员和专业能源管理人员依据实时掌握的用能状态,动态调整、平衡能源介质结构、消耗,以全面反映企业各类能源的产、供、用或调入、调出之间的关系,确保能源管理体系保持最佳运行状态。
江苏****集团办公室
2009年5月30日
尊敬的各位领导、同志们:
下午好!
我是来自江苏****集团的统计员,我汇报的题目是《加强能源统计工作,提高企业管理水平》。近年来,我们江苏****集团在市、区局领导的关怀和指导下,认真贯彻落实科学发展观,充分发挥统计工作的信息、咨询和监督三大职能作用,及时为企业生产经营提供科学、详实、准确的数据资料,进一步提高企业的管理水平。我们的主要做法是:
一、加强能源统计的基础工作,充分发挥统计的职能作用。
在企业经营管理中,为了保证能源统计工作的真实、可靠性,我们始终重视能源统计的基础工作,着力抓好以下三个环节:一是根据企业自身的发展特点,设计一套完整、合理的能源统计报表体系。在能源统计这块,企业重点做好能源购、消、存等方面的信息资料搜集、整理、筛选、加工、提炼、浓缩等工作,形成企业需要的统计信息。具体的做法是:搜集每个环节的原始记录,然后再根据各部门的特点,对原始记录进行整理、设计出相对规范的日报表,且每张日报表的数据相互衔接,环环相扣,相互监督,以便月底各部门对账的时候可以及时的发现问题,找出差错。各部门统计人员再对日报表进行筛选设计出相对规范的月报表。公司统计办再对各部门的月报进行提炼、浓缩、归类,汇总,从而形成了一套完整、合理的报表体系。二是加强能源统计计量管理。企业建立完备的能源计量管理体系,合理配备能源计量器具,建立和完善《用能单位能源计量器
具配备和管理通则》等国家强制性标准及相关法律法规的要求,完善能源计量管理制度,做好计量测试工作,确保了原始数据的准确性。这对加强生产经营核算,降低生产成本,提高产品质量具有重要的基础作用。三是要建立能源统计台帐制度。企业按照统计制度的要求,以准确可靠的能源统计数据,建立起能源月度统计台帐。主要包括各种能源的购、消、存统计,各种分产品的单位能耗统计。台帐内容系统、全面、直观,各种能源台帐分类明确,各种产品耗能分摊精确。台帐既可以直观的反映出某个时点数,也可以系统的反映出一定时期数;既可以直观的反映出企业的综合能耗,也可以反映出产品的单位能耗;台帐还可以很直观的反映出能耗的同比、环比增减变化情况。根据台帐的内容我们还可以推算出一定时期的能源消费成本,各个分产品的单位成本。各种能源利用状况,各种产品耗能情况既全面又明确。同时,我们建立并完善了能源台帐的使用、保管、交接和归档制度。
二、加强能源统计机构管理,强化管理人员的责任意识。
集团设有完善的能源统计网络管理体系,由集团负责人任组长,各分公司负责人任副组长,集团设置专门的统计主管,负责各个分公司能源统计报表的汇总,上报各级部门。各分公司分别设置专门的统计主管,负责分公司内部的能源统计报表汇总,定期上报集团统计办公室。各公司内部各个部门、车间分别设有专业的统计人员,负责原始资料的搜集整理工作,定期上报公司统计办公室。从而形成了一套完整的能源统计网络管理体系。
三、加强能源统计队伍建设,提高统计人员的整体素质。
1、集团统计办公室每个季度组织各分公司统计主管及能源统计相关人员学习能源统计知识以及相关的财务统计知识,使统计有效地服务于会计。
2、各分公司统计主管
每季度递交一份能源统计情况分析由集团统计主管分析汇总,为企业决策者提供详细的信息参考,使统计服务企业的决策者。
3、各分公司统计办每个月10号前召开一次统计工作会议,总结上个月的统计工作情况,并安排下个月的统计工作,以及传达公司各项与能源相关的政策、知识。
4、企业领导鼓励大家崇尚学习,参加业余专业知识学习和考试,全面提升队伍素质能力,同时要求统计人员多提本职工作方面的合理化建议,并且参与企业管理。
四、加强统计信息化建设,提高科学管理水平。
我们集团在信息化建设方面一直走在同行业的前面,我们拥有自己的独立网站,并且建立了企业局域网,使各部门的信息得到共享。各车间、部门充分利用网络加快信息处理、传递和反馈的速度,进一步提高统计数据质量,加快统计信息的传递与应用,强化企业统计信息决策功能。
应具有新能源汽车生产所必须的专用设备、工装和工具,制定和实施安全防护措施;必要时,还需有充电设备。 二 设计开发能力 3 企业应当建立产品研究开发机构,统一负责新能源汽车产品设计开发工作。应当配备与设计开发工作相适应的专业技术人员,能够及时跟踪国内外新能源汽车技术的最新发展情况;能够对国家和行业技术标准、法规进行跟踪、评价和转化;能够完成系统开发、整车匹配等工作。 4 建立适于本企业的产品设计开发工作流程和指导具体设计工作的设计规范及作业指导书,内容至少应当覆盖自主知识产权产品及整车设计全过程、技术文件管理、标准化等内容,且在实际工作中得以应用。
设计开发工作流程可在常规汽车的设计开发流程中予以体现,要突出新能源汽车设计开发相关的环节和要求。
设计规范应能够指导自制和改装方面新能源汽车的设计和验证、采购总成部件功能与性能要求的开发和确认等工作;至少覆盖整车控制、电机控制、变速器与动力耦合装置控制、车载能源管理、车载充电管理、通讯和数据交换等系统和子系统功能与性能要求的设计开发等工作。 5* 至少掌握新能源汽车车载能源系统、驱动系统及控制系统三者之一的核心技术。
应理解、享有所掌握的核心技术的技术原理、结构、功能和性能要求、控制方法、通讯和数据交换、失效模式和安全风险以及测试评价方法、主要故障模式的诊断和解决措施等。
此外还应理解、制定控制系统、车载能源系统、驱动系统等各系统的边界划分与接口定义等。
对于所掌握的核心技术应具有相应的知识产权(至少包括设计更改权和使用权)。 6* 应当具备与所生产的新能源汽车整车、系统及关键总成相适应的试制能力,包括与企业自身研发工作相适应的试验验证能力。 7 产品和制造过程设计开发的输入应当充分适宜;产品和制造过程设计开发的输出应当以能针对设计输入进行验证的方式提出,应当对其进行评审、验证和确认,并保存相应记录。 8 在实施产品和制造过程的设计更改(包括由供方引起的更改)前,应当重新进行评审(包括评审设计更改对产品组成部分和已交付产品的影响)、验证和批准,适当时应当征得顾客同意,并满足生产一致性要求和产品追溯性要求。 三 生产一致性保证能力 9 与产品质量有关的人员应当具备相应的能力,严格按程序文件、作业指导书或相关工艺文件操作。
应当建立和落实人员能力评价和考核制度,并保持适当的记录。 10 应当为重要的进货检验、过程检验、最终检验编制检验规程或检验作业指导书,并按规定的项目、方法、频次和限值进行检验和验证,对安全、环保、节能等法规符合性、顾客特殊要求、新能源汽车专项检测项目要求应当特别关注。
对关键工序和特殊过程,应当编制作业指导书,明确工艺要求和控制方法,规范操作,并实施过程监视和测量。 11 应具备动力电池系统及驱动电机系统的电气性能与安全、温度测量、危险气体浓度测量等项目的检验设备以及整车安全检测线。
应具有控制系统及其子系统的检验能力,至少包括控制器(控制单元)硬件及软件的功能和性能的测试能力;
应具有新能源汽车整车相关的主要功能、性能的检验能力,至少包括动力性、经济性(能量消耗)等方面的测试能力 12 应当建立从关键零部件总成供方至整车出厂的完整的产品追溯性体系。当产品质量、安全、环保、节能等方面发生重大共性问题时,应能迅速查明原因,确定召回范围,并采取必要措施;当顾客需要维修备件时,应当能迅速确定所需备件的技术状态。 13* 产品(整车及零部件总成)应当满足国家标准、行业标准和经过确认的技术规范的要求;进入正式生产阶段的产品还应当满足生产一致性要求。
当企业的生产一致性保证能力(包括人员能力、生产/检验设备、采购的原材料和零部件总成及其供方、生产工艺、工作环境、管理体系等)发生重大变化时,必须有充分的证据表明产品仍能满足原要求。 四 营销和售后服务能力 14 应当建立完整的文件化的销售和售后服务管理体系,包括人员培训(企业内部人员、特约销售和维修人员、顾客或使用单位的人员)、销售和售后服务网络建设、维修服务提供、备件提供、索赔处理、信息反馈、整车产品召回、整车和零部件(如电池)回收、客户管理等内容,并有能力实施。
其中,销售和售后服务网络建设的要求仅适用于成熟期产品。 15 维修服务、备件供应当满足所有客户要求,能保证在产品的使用寿命期限内、在企业承诺的限定服务时间内向顾客提供可靠的备件、维修和咨询服务。
售后服务体系除能独立完成或与供方协作完成与常规汽车相同的售后服务项目外,还应具备控制系统及子系统的故障诊断能力、维修服务能力;应具备车载能源、驱动系统、车载充电机等其它系统和总成的基本故障诊断能力和更换能力。
对起步期和发展期产品,售后服务承诺内容应当充分适宜,明确传达给有关方面,并严格履行。 16 应当建立质量信息及时反馈机制。
随着我国国民经济的快速发展,能源消费呈现出快速增长趋势。目前,我国已经成为世界第二大能源生产国和消费国,能源需求与供给关系日益紧张,如何能以较低的能源消耗保障我国国民经济的快速发展,已成为国家高度关注的问题。
钢铁企业的特点是资源密集、能耗密集、排放密集[1]。目前,我国钢铁企业能源消耗已占全国能源消耗的10%以上,CO2排放量占全国排放总量的14%以上。虽然近年来我国钢铁企业在能源管理上取得了明显进步,但与发达国家相比还有不小差距。2009年7月,国家工业和信息化部下发了《钢铁企业能源管理中心建设实施方案》,强调以信息化手段为支撑,通过信息化与工业化的有机融合,提高工业企业能源管理水平和能源利用效率,促进社会可持续发展。
能源管理信息系统是指采用自动化、信息化技术,对企业能源的生产、存储、输配和消耗等环节实施集中扁平化的动态监控和数字化管理,从而实现能源预测、平衡、优化和系统节能降耗的管控一体化系统。建立能源管理信息系统,首先要通过深入了解和分析钢铁企业能源种类、特点及相互关系,使能源分析、能源预测、能源优化更加科学和高效,促进钢铁企业更加安全、经济、高效、合理地利用能源,最终达到提高节能减排效果。
笔者通过分析钢铁企业各类能源的特点及相互关系,探讨了能源科学利用及发展方向,阐述了钢铁企业能源管理信息系统建设必须关注的几个方面。
1 钢铁企业能源种类、特点及相互关系
1.1 能源种类
现代钢铁工业是典型的流程工业。钢铁流程主要包括焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工序。钢铁工业流程主要以实现冶金功能为主,同时兼顾能源形式的转换、社会废弃物环保处理等功能。
能源是钢铁生产的大动脉,我国钢铁工业的用能主要以煤炭为主,目前用能结构大致是煤炭占70%,外购电力占26.5%,天然气占0.5%,油类占3%[2]。2009年,钢铁行业能源消费总量折合标准煤在3亿t以上,占全国能源总消费10%以上。由于各工序不同的工艺特点和要求,因此钢铁企业涉及的能源介质种类较多,能源系统是一个复杂的交织在一起的网络,主要包括煤气系统、电力系统、空气分离系统、蒸汽系统以及热能系统。从能源转换和利用层次上看,钢铁企业能源可以分为:(1)一次能源,即自然界存在的未经加工和转换的能源,主要有煤炭、石油、天然气等。(2)二次能源(或可再生能源),即由其它载能体转换而来的能源,主要是指在生产过程中可回收利用的副产能源,包括:电力;可燃性余能,即可以作为燃料利用的可燃物;载热性余能,即余热;其它余能,如余压、蒸汽、压缩空气等。钢铁企业二次能源种类按钢铁生产主体工艺分,大致有以下几类:(1)铁前工序的余能、余热,如干熄焦(CDQ)热、导热油换热、上升管余热、焦炉煤气;烧结矿和球团余热、烟气余热;高炉顶压、热风炉烟气余热、高炉煤气、炉渣余热。(2)炼钢系统的余能、余热,如烟道余热、转炉煤气、冷却余热、炉渣余热。(3)轧钢系统的余能、余热,主要是加热炉余热。(4)空气分离系统的能源转换介质,如氧气、氮气、氩气等,从一定程度上说,介质不是能源,但在能源转换过程中发挥着重要作用。
1.2 能源特点
从钢铁企业的能源构成看,能源呈现出以下几个特点:(1)品种类型多。钢铁制造过程伴随着大量能量转换,与其它流程工业相比,钢铁企业能源种类多达十几种,不仅有一次能源,还有以多种形式由其它载能体转换而来的二次能源。(2)副产能源多。钢铁企业生产过程中要消耗大量的煤炭、石油等天然能源,同时伴随着大量的余能资源。仅以煤气为例,按钢铁制造工艺,可燃煤气产生量大致是:高炉煤气发生量每吨铁为1 700~2 000 m3,转炉煤气发生量每吨钢为80~120 m3,焦炉煤气发生量每吨焦为350~430 m3。(3)转换空间大。在钢铁流程中,能源转换的形式选择性非常强,可以根据不同工序、不同流程的实际需要,灵活调整能源转换方式,例如:煤可以转换成煤气,煤气、余热、余压、蒸汽可转换成电力,余热可转换成蒸汽或可以制冷,等等。(4)优化难度高。钢铁企业生产流程由多个工序组成,每个工序均有大量的、表现形式不同的能源输入和输出,因此钢铁企业流程化生产中能源子系统也具有多种类型,有煤气系统、电力系统、蒸汽系统等,要实现这些不同系统之间的优化从而提高能源利用效率,是一项相当复杂的工作。(5)依附能力强。在钢铁生产过程中,含铁元素等的原料形成了钢铁生产的物质流,含碳元素等的能源主要是依附于物质流在整个流程中进行加工、转换、使用、排放,能源与物质流既独立又相互联系,同时又彼此制约。
1.3 能源相互关系
钢铁企业能源相互关系主要体现在能源之间的转换关系、替代关系和转换效率关系三个方面。
1.3.1 能源之间的转换关系
钢铁企业的能源系统是一个交织在一起的复杂的能源网络,各能源之间既相对独立,又相互联系,钢铁生产的过程,也是能源不断转换的过程。钢铁企业能源转换关系如图1所示。
能源的转换主要体现在可利用能源向电力的转换:(1)煤炭发电,即余气发电,主要是焦炉、转炉、高炉煤气发电。(2)余热发电,即各工序用于设备、产品冷却的余热及加热炉产生的高热烟气、废气(如烧结冷却带余热、干熄焦余热、加热炉烟气余热等)发电。(3)余压发电,如高炉炉顶余压发电等。钢铁企业能源发电途径如图2所示。充分利用能源之间的转换关系是进行节能减排的一个非常有效的手段。
1.3.2 能源之间的替代关系
钢铁工业所用煤炭的能量有40%以煤气(高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气)的形式存在,其能值占钢铁工业总能耗的34.12%。这说明,充分利用好钢铁企业富产煤气,对于节能工作意义重大。因此,仅以煤气为代表,描述钢铁企业能源之间的替代关系:(1)高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气替代动力煤,降低了动力煤用量,减少了一次能源的使用,同时,通过处理后的煤气可向社会供应,减少社会煤炭使用量。(2)富余煤气可替代重油,用于加热炉加热等,提高了煤气利用效率。(3)煤气之间可以相互替代,高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气在热值上有所不同,但在满足工艺要求的情况下,它们之间可以相互替代,这也是钢铁企业能源调度、优化和平衡的基本条件。
1.3.3 能源转换的效率关系
各种能源的表现形式不同,其单位能源产品所包含的能量也有所不同,常用的能源统计方法是通过乘以一定的系数将各种能源折合成标准煤。
能源在转换过程中,都存在着一定的转换效率。能源转换效率是衡量能源加工转换装置和生产工艺先进与落后、管理水平高与低等方面的重要指标。能源转换效率的高低与企业工艺流程、操作水平、能源品位有较大的关系。在能源利用过程中,应按转换效率的高低进行转换;为了提高能源转换效率,减少能源转换过程中的能量损耗,必须完善生产工艺条件和提高技术装备水平;同时,还应强化能源管理,如推进能源管理信息化建设,这也是提高能源转换效率的重要手段。
2 能源信息管理系统现状及对能源管理信息系统的要求
2.1 我国钢铁企业的能源管理信息系统现状
目前我国钢铁企业能源信息管理系统主要有以下3种模式(1):
(1)集中一贯式。这种模式主要以能源管理系统(EMS)为支撑,以企业能源管理中心为核心,按照扁平化和集中一贯管理的理念,将企业能源的数据采集、处理、分析等技术功能与能源的控制、预测、调度等管理功能进行有机的、一体化的集成,基本实现了企业能源的管控一体化,管理系统和应用功能均比较完善。这种模式的缺点是管理幅度和层级复杂,各用能子系统不易综合协调,缺乏系统优化方案。
(2)信息处理式。这种模式建立了数字化平台的企业能源管理中心,将主要能源消耗信息和部分设备信息采集到能源管理中心,并对部分有条件的工序进行监控,基本实现了基于计量数据分析的能源管理功能和与信息化系统结合的离线优化。这种模式的缺点是未能实现真正意义上的管控一体化,扁平化调度、在线平衡管理等功能受到一定限制。
(3)数据分析式。这种模式的特点是企业信息化整体水平不高,企业延用传统的能源管理体制,信息平台的主要功能是采集动力计量信息,通过软件实现能源管理报表编制、能耗分析、大屏幕显示等简单功能。这种模式的缺点是无法实现在线处理与优化,本质上是以动力计量采集和管理为主的基础应用,与真正意义上的企业节能管理还有较大的差距。
上述3种信息化管理模式,基本特点就是利用信息化技术和数字技术,以实现能流的精确计算、实时控制和计划调度。但是,面对发展低碳经济和节能减排的新形势、新任务,现有的信息化管理模式还不足以系统解决目前钢铁企业面临的能源复杂、利用效率不高、二次能源回收偏低等现实难题,必须加快探索出一条更加适合钢铁企业能源系统节能管理的新模式。
2.2 对钢铁企业能源信息管理系统的要求
(1)必须实现企业用能的平衡保障供应。实现企业用能的平衡保障供应是能源信息化管理的核心功能。由于钢铁企业的含碳能源主要依附于生产流程,能源处于边生产、边消耗、边转化的动态状态中,因此,能源信息化管理系统必须通过对企业所有能源的投入与产出以及生成状况进行集中统一的监视、控制、调度和管理,保证生产过程的能源供给,达到能源的平衡优化保障供应。
(2)必须实现企业层面的能源系统管理。针对钢铁企业能源品种类型多的特点以及大部分能源之间可以互相转换的关联关系,为实现能源的科学和高效管理,能源管理信息系统必须能够实现全部能源及介质数据的采集、监视、故障报警、报表及档案管理的自动化,从而对能源和介质进行实时的调配、监控和调节。特别是通过数据采集分析,对能源和介质的生产、输送及消耗趋势进行预测,进而从企业层面实现“物流、能流、价值流”的三流合一,形成“产、供、用”一体化运行模式,从而实现企业整体角度的系统能源管理。
(3)必须实现企业能源系统的经济运行。钢铁企业副产能源较多,同时,能源在相互转换过程中又存在着转换效率,因此,能源管理信息系统必须结合企业产品制造计划、设备检修计划等,以能源之间的相互关系和转换效率为依据,对企业能源进行科学的优化和平衡,为企业提供科学的用能方案,从而促进企业能源的梯级利用、利用效率的最大化和系统的经济运行。
3 钢铁企业能源管理信息系统创新与发展
通过对我国钢铁企业现有能源管理信息系统的分析,笔者认为,强化钢铁企业能源管理、推进能源管理的信息化建设,必须结合能源种类、特点和相互关系,重点在以下几个方面着力。
3.1 能源管理信息系统建立的思路
(1)引入能源梯级利用的思想。就是能源要按照转换效率的高低逐级加以利用。能源在利用过程中,由于能量的损失不可避免,能源利用效率呈现逐步衰减态势。因此,不管是一次能源还是二次能源,在利用的方式上,要按能源的品位并综合能源转换效率逐级加以利用。比如,高、中温蒸汽先用来发电(或用于生产工艺),然后低温余热可用于供热。梯级利用可以提高整个系统的能源利用效率,是节能的重要措施。
(2)发挥工艺装备结构优化的作用。工艺性、结构性突破及生产工艺流程优化是钢铁企业节能的重要因素。近年来,我国重点钢铁企业工艺技术装备水平显著提高,但整个行业企业较多,产能及布局分散,还存在土法炼焦、环形小烧结机、横列式轧机等落后工艺,部分企业仍使用400 m3及以下高炉、30 t及以下转炉等落后装备,仍延续“高消耗、高排放、高污染”的发展方式。因此大力淘汰落后工艺装备,进一步优化钢铁工业结构,是提高我国钢铁企业节能水平的重中之重。
3.2 能源管理信息系统的3个基本模型
强化能源管理,首先要在分析生产工序的能耗现状的基础上对企业的用能需求进行预测;其次要实现能源需求和供给的动态平衡;第三要实现企业整体用能优化。因此,能源管理信息系统关键应建立3个基本模型。
(1)能源预测模型。能源预测模型可以用于超短期(一季度至半年)、短期(1年)、中期(1~3年)或远期(3~5年或更长)的预测以及不同范围的规划。主要是从研究企业内部能源消耗的历史和现状开始,分析影响能源消耗的各种因素,找出这些因素与能源需求量之间的量化关系,并根据这种关系对规划期内各阶段和年度的能源需求进行估计和评价。这些因素(即外生变量)一般包括资源、企业生产结构和装备、工艺流程、节能技术、能源生产和消费构成等。能源预测模型受生产、技术、装备等外生变量的影响较大。因此,如何科学准确地确定外生变量与能源需求量的量化关系,是模型成功建立的关键。
(2)能源平衡模型。通过能源平衡模型对能源系统进行供求综合平衡及系统技术经济的定量分析。系统的能源(用能量值进行量化)平衡过程包含三个约束条件:第一,每个工艺过程的输入与输出能源流量之间存在确定的关系,与过程能源效率或损失相关联;第二,在各过程的衔接点处流入的能流量总和等于流出的能流量总和;第三,对于给定的系统,各节点处和各过程之间的能流量分配有预定的比例关系。以上三个约束条件可以保证在分析计算中,当改变一次能源、转化方法、二次能源或负荷需求时,系统总处于能量平衡状态。如在煤气的平衡上利用能源平衡模型,系统可以跟踪企业的设备检修计划,在设备检修之前进行煤气系统的预先平衡调整,同时,应用煤气柜位预测及平衡技术,可以有效提高煤气利用率,减少煤气放散,提高经济效益。
(3)能源系统优化模型。能源系统优化模型是一个多目标规划模型,即“最优化决策分析模型”,是进行综合能源规划、确定决策方案的关键。优化的目标函数可人为设定,如可以要求能源系统的供能成本最低、排放指标尽可能低、供能安全系数尽可能高等。其优化约束条件有很多,如满足企业生产需要的电、煤气、水、蒸汽、燃气等用能负荷要求,各种能源利用与转化设备的效率、工况性能曲线,排放指标的约束,以及投资总额、系统生命周期成本等其它经济性指标的约束等。实现能源系统的优化,关键是要处理好局部优化与全局优化之间的关系。
3.3 能源管理信息系统平台架构
通过上述能源模型的建立,借助于信息化手段,笔者对钢铁企业能源管理信息系统平台架构进行了构思,努力构建一种能够更加适合钢铁企业能源系统节能管理的新模式。同济大学与马鞍山钢铁股份有限公司正在共同开展的“大型钢铁企业系统节能减排信息与控制技术研发项目”课题中,部分引用了这一管理模式的理念。能源管理信息系统平台架构如图3所示。
能源信息化管理平台分为3层架构:(1)物理层。主要是数据采集,为能源管理系统提供准确可靠的基础数据,本层级数据来源基本覆盖了钢铁生产主要工序和次要工序,数据采集后,通过能源中心对数据进行集中管理。(2)监控层。在数据采集的基础上,通过工序能量流模型、工序能耗数学模型、能耗优化模型等子模型为支撑,建立能源预测、能源平衡、能源优化模型。(3)管理与决策层。通过3个模型的建立,为能源预测、平衡、优化、诊断提供支撑。能源管理信息系统作为钢铁企业能源系统的心脏,对能源系统实行集中监控和有效管理,可以实现能源数据采集-过程控制-能源介质消耗分析-能耗优化管理全过程的自动化、高效化、科学化,使能源管理与能源生产有机地结合起来,提升能源管理的整体水平。其作用主要体现在:第一,进一步完善能源信息的采集、存储、管理和促进能源的有效利用。第二,实现在信息分析基础上的能源监控和能源管理的流程优化,满足能源设备、运行管理自动化的需要。第三,快捷高效地了解系统的运行状况、故障的影响程度等,以便及时采取措施,限制故障范围进一步扩大,并及时有效恢复系统的正常运行。第四,可以实时了解产能单位和用能单位的状况,有效减少能源损失,提高能源使用效率。
上述能源管理信息系统,对目前国内钢铁企业普遍应用的3种管理模式进行了改进,其优点主要有3个方面:第一,能源管理能更好地实现与企业生产计划、设备检修计划的联动,能源的“产、供、用”3个环节更加紧凑,能源的预测、平衡、优化更加贴近企业实际生产。第二,3个基本模型的建立,使能源系统的分析更加定量化,在能源的预测、平衡、优化、调度过程中,准确性、有效性将进一步提高。第三,部分企业存在多个能源中心,通过本系统能够有效解决能源中心之间的能源平衡、优化和调度问题,从而更好地实现管控一体化。在实施过程中,其难点在于:第一,各企业实际情况不同,在模型建立过程中相关参数选择要慎重,要符合企业能源管理的战略思想。第二,该模式的实施,不仅仅是对企业能源管理信息系统的改造,同时,可能会涉及企业组织架构或流程的变化,能否被广大企业所接受还有待商榷。
3.4 能源管理信息系统与ERP的无缝集成
钢铁企业能源管理系统与生产流程、设备检修等因素密切关联,能源管理信息系统必须与企业整体ERP协同工作,实现无缝集成,充分兼顾生产计划、设备检修计划等因素,从企业整体的角度更加安全、科学、高效地利用能源,提高能源利用效率。为实现与ERP的无缝集成,能源管理信息系统必须满足下列要求:
(1)规划先进的能源SCADA(数据采集与监视控制)系统。根据能源特点和具体情况,综合采用行业标准监控和管理、现代安全网络和数据通信、数据库及实时数据处理、预测和平衡优化、集成式GIS(地理信息系统)、数字化运行和调度、异构系统无缝集成等技术[3],对照工艺监控的实际要求,能源系统输配和平衡要求,能源管理的宽度、深度和广度要求,强化能源管理数据的采集。
(2)设计集中统一的“数字化”能源输配及平衡控制应用系统。在数据采集的基础上,利用信息技术手段,实时再现工艺系统过程映像,使运行管理和调整决策建立在可靠的过程信息之上。
(3)建立系统化的能源成本中心。能源成本中心应在系统规划、架构设计、功能配置和应用集成等方面全面反映能源系统本质的管理特征,根据效益最大化的原则配置能源管理要素,通过能源管理信息系统的计划编制、实绩分析、质量管理、平衡预测、能耗评价等技术手段对能源的生产过程和消耗过程进行管理评价。
通过满足以上3个条件,能源信息管理系统能够向企业整体ERP系统提供完整的能源消耗数据、分析数据和分析结果,ERP也可以按能源管理和预测分析的需要,向能源信息管理系统提供公司的生产计划、检修计划和相关的生产实绩信息,最终实现两者的协同工作和无缝集成。
4 结束语
钢铁企业能源管理信息系统是提高企业整体能源利用效率的重要手段,其建设应在深入分析能源的特点和相互关系的基础上,采用信息技术和数字技术,建立能源预测模型、能源平衡模型及能源优化模型,从而实现能源的集中监控和有效管理,同时应与企业ERP系统无缝集成,以达到进一步提高能源管理水平,最终实现企业整体节能的目标。
参考文献
[1]林高平.中国钢铁行业低碳发展战略与宝钢的思考[J].冶金管理,2010,251(1):4-8.
[2]张有礼,王维兴.钢铁工业能源结构与节能[J].中国冶金,2006,16(10):1-3,8.
【关键词】能源统计;能源管理;节约资源
能源统计工作是提高企业能源管理的重要方法,可以对企业中的能源利用率以科学的方式计算,能够直观反映企业能源的消耗状况,企业可以依据这些问题制定解决策略。
一、企业能源管理工作和统计方法
1.能源统计的基本任务
能源统计的主要工作是节能管理。开展该工作的具体内容是:首先,在企业能源管理工作中,主要工作内容是能源的统计指标建立、统计报表的计算管理。其次,企业能源统计任务的开展也是企业能源管理的重要内容。能源统计工作可以为国家制定能源政策法规提供参考,并可以为国家能源编制计划以及保证能源供需提供依据。另外,企业能源统计管理能够在一定程度上改善企业管理环境,提高能源利用率。
2.企业能源统计的方法
企业中部门之间的联系是非常密切的,各个部门的能源使用是以混合形式存在的,能源可以在部门间交叉使用,企业能源的审计可以把各个部门联系到一起,要了解各个部门间能源利用流程,这样可以方便能源统计,从统计学角度看,可将能源的使用分为如下几个环节:能源最终利用率、能源配送、能源转换、能源存放。此外,了解能源的统计边界也是很重要的,可以依据企业能源系统来确定。统计人员要随时记录能源统计中的各项数据,并要对这些数据仔细核对、整理最后编排存档,每个月底可以对这些统计资料进行汇总,从而使能源统计变得高效化和规范化,借助电子网络化的管理能够使统计效率提高。
(1)原始记录的统计。能源统计的原始记录是能源统计中最为常见的统计方法。原始记录的统计是借助能源单据、各种统计表格,对能源的各项统计做好原始记载。首先记录能源在购买时的信息,在记录完成后要记录能源的入库及使用信息,比如,能源在企业中存放的时间记录、能源的结算记录等。
(2)记录能源的统计台账。能源的统计台账是一种非常常见的统计方法,是一种记录能源管理办法、能源使用、能源各项报表、能源核算材料汇总单的账册。一般来说,能源台账可以分为统计报表台账、专项能源指标台账和能源管理台账三种。首先,统计报表台账是一种过渡台账,能够将原始的台账转变为能源统计报表,功能是可以对报表的属性进行汇总;能源管理台账主要负责记录能源的核算结果、会计审核、生产中能源消耗量等;能源专项台账是指对某一个特定能源使用状况进行记录,比如,企业中煤炭资源使用状况的单项能源损耗台账。
二、能源统计对企业能源管理的意义
能源统计人员在统计能源时首先要了解企业各项生产环节,掌握和研究每一类产品能源消耗量,在了解了这些内容以后就可以采用统计学方法分析和研究。统计学中应用的曲线图、折线图以及饼形图等都能直观反映企业能源的损耗状况。通过建立上述图表可以对能源使用期间发生的波动状况以及能源变动对企业造成的影响做出分析。通过分析可以找到能源消耗的原因,并依据这些原因采取节能减排的措施。可见,能源统计在企业能源管理中的作用是非常大的,可以找到能源消耗的关键因素,企业便可以及时制止这种消耗,生产效率得到提高,减少了资金和能源的浪费,企业节约了生产成本,经济效益得以增加。
三、提高能源统计管理的具体措施
1.构建健全的能源管理体系
企业能源管理体系一般分为以下几个内容:企业能源在买进以后存放量的计算和分析、能源具体分配到各个部门中的数量、能源在各项生产中的消耗量、剩余能源的回收利用率等。此外,在制定能源管理体系时一定要结合企业具体生产状况和各项生产需求,针对具体情况制定的统计计划可以就具体问题提出解决办法,避免了盲目统计。此外,企业为满足统计需求可以适当增加或者减少统计项目,保证能源统计符合企业发展要求。比如,可以建立企业中单一产品的能源消耗量,还可以建立企业内部能源消耗的考核体系,从而可以及时对能源的消耗状况进行反馈,可以增加企业能源的使用效率、可以为企业能源管理提供可参考的依据。
2.加强基础管理
首先要建立企业能源的原始记录与台账。企业要对各种原始能源统计记录进行完善,提高能源统计的质量。之后,可以对各项原始记录整理和分级,并制作成能源统计的最终台账;其次要不断完善计量管理,使能源统计的数值更加精准,统计质量得以保证,这就要对管理制度健全和加强,对各种仪器设备、技术、工艺手段有效配置,计量统计可以依据具体的生产工艺来确定;在对计量体系检测以后,仪器要定期进行检修,并对计量实施校验。
3.不断提升专业人员的职业素质
统计人员是做好统计工作的前提,在能源统计中起到了非常重要的作用。要想使统计工作更加顺利的开展,就要重视人才的配备,不断提高统计人员的专业素养。统计人员除了做好日常统计工作外,更重要的是提高自身職业素养,各项统计工作的开展都要符合国家的相关法律法规。
四、结语
本文主要对企业能源统计管理工作开展的具体方法进行了论述,并探讨了企业能源统计工作对企业能源管理的重要作用,最后对如何加强企业能源统计管理的方法提出了几点建议。
参考文献:
[1]徐红利.浅析能源统计在企业能源管理工作中的作用[J].经济视野,2014(3).
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