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1 系統建設必要性
1.1系統建設背景
1.1.1“十二五”規劃目標
我國目前是全球第二大能源消耗國。前十年，能源消耗年增長與 GDP 增長率基本持平約為 9%。根據國家統計局的核算數據，我國 2010 年全年能源消費總量達 32.5 億噸標準煤。
2011 年 3 月，“十二五”規劃正式發布，未來五年是中國發展實現歷史性轉折的關鍵時期，節能工作刻不容緩，“規劃”提出“十二五”期間單位國內生產總值能耗下降 16%、單位 GDP 二氧化碳排放降低 17%的節能減排目標。規劃還要求綜合運用調整產業結構和能源結構、節約能源和提高能效、增加森林碳匯等多種手段以促 進節能減排。預計 2010~2020年能源消耗增長率將降為 3.8%。同時，《2011 年政府工作報告》第一次提出要將節能目標分解到工業、建筑、交通運輸和公共機構等行業，并繼續實施重點節能工程。 在工業節能方面，工信部提出工業節能減排四大約束性指標：到 2015 年我國單位工業增加值能耗、二氧化碳排放量和用水量分別要比“十一五”末降低 18%、18%以上和 30%，工業固體廢物綜合利用率提高到 72%左右。 就在工業領域的節能措施而 言，在“十二五”節能減排規劃中，國家將在“十一五”期間的千家企業節能行動基礎上，組織開展萬家企業節能低碳行動。
1.2
系統建設的必要性分析
水泥是一種資源消耗型產業 ，其使用的主要能 源是煤、電、水和 油，其中，煤和電的消耗量非常大，這兩者約占水泥生產成本的 70%以上。目前企業對于這些能源的使用沒有進行實時監測和連續的記錄，對于能源質量和設備的運行狀態、運行環境也不清楚，有的還存在很大的安全隱患。另外，由于沒有建立用能平衡系統，對于能源在運輸、傳送等過程中的損耗程度和使用情況不甚了解，造成了大量無謂的浪費。 水泥生產過程中，各類用能 設備對各種能源的 負荷需求并不是一 成不變的，但是，水泥生產中涉及的許多大功率高、低壓設備都是在滿負荷的運行，并沒有隨著實時的功率需求進行變化。
目前，國內水泥市場的競爭 已從區域化競爭逐 步進入全國性競爭 階段；水泥生產進入微利時代，各個大型水泥集團都是以量取勝，所以，如何降低水泥生產成本，對于水泥企業是至關重要的，有時甚至關乎到企業的存亡。而通過能源管理系統進行能源數據的累積，計算每噸水泥的能源消耗量或每個生產班組的能源消耗量，建立用能考核定額，作為降低水泥生產成本的重要依據。 為此，非常有必要建立一套 完整有效的能源管 理系統，對水泥生 產過程進行三級在線計量，并結合水泥的生產工藝進行設備的節能控制，從而保障水泥生產系統的安全可靠運行、為節能降耗提供有效的技術手段。
2 建設內容
2.1建設內容
2.1.1能源管理系統功能
基于紫金橋實時數據庫系統 平臺構建能源數據在線監測、能源自動化節能控制，對能源數據進行采集、分析、處理、存貯、顯示、打印、發布、上傳等。 完成以下功能：
Ø 電、煤、水等各類能源實時在線三級計量，實時監控；
Ø 能源質量監測；
Ø 自動化節能控制（空壓機、泵、風機等），設備的啟停等；
Ø 集成 DCS、PLC 和 MIS 系統的能源數據；
Ø 能源數據采集、分析、處理、存貯、人機界面、圖形及表格化顯示、統計分析、打印、發布、遠傳等功能。
2.2建設目標
1、 采用紫金橋實時數據庫 平臺，結合計算機網絡等信息化技術，實現能源實時在線計量、能源質量監測和能源自動化節能控制，集成企業能源系統數據采集、處理和分析、生產調度和管理能源等功能，建設企業能源管理中心。
2、 通過能源實時在線計量和能源質量監測，提高安全管理水平。
3、 通過能源實時在線計量、監測和系統化的節能控制，實現能源管控一體化，達到 2%的綜合節能率。
3 技術方案
3.1 方案設計原則
1）實用性 確保系統設計目標和設計結果都滿足需求并行之有效。
2）開放性 系統設計采用開放標準、開放技術、開放結構、開放系統組件、開放用戶接口。
3）先進性 設計思想先進；軟硬件設備先進；網絡結構先進；開發工具先進。
4）標準化與模塊化 全部設計符合有關的國際標準、國家標準或部頒標準，軟硬件設計全部采用模塊化，便以系統擴展、運行維護和升級。
5）可擴展性 隨著監控規模的擴大及現代化管理需求的增長，確保系統有足夠的擴展能力。
6）實時性 系統基于現場控制網絡技術，確保系統運行管理所要求的實時性。
7）經濟合理性 系統具有最高的性能價格比和最低的生命周期成本。
8）易用性和可維護性 系統使用方便，人機界面友好，維護簡便。
9）安全性 確保系統安全可靠運行，防止人為誤操作和外來干擾影響本系統安全。
10）可靠性 確保系統在其生命周期內可靠運行。
3.2 需求分析
3.2.1
企業能源基本情況
主要能源消耗是固體煤炭和電能。 能源種類如下：
一、 一次能源 煤、電、水。
二、 二次能源 壓縮空氣。
3.2.2
能源管理功能實現
3.2.2.1 供煤系統
記錄進廠的煤炭數量，統計用煤總量；通過皮帶秤、轉子秤、沖擊式流量計等計量裝置進行生產工藝流程中用煤量的統計。
3.2.2.2 供配電系統
實時監測各類供電回路的電壓、電流、有功功率、功率因數、頻率等參數；
實時監測各類供電回路的開關狀態，供電回路三相不平衡監測，缺相及開關跳閘報警，變壓器、開關及電纜工作溫度超限報警等；
實時監測電能質量，提高用能安全性，避免設備的損傷；
實現三級計量；
進行用能診斷，盡早發現功率因數偏低、供電電壓偏高等情況，并提示相關人員予以處理；
在線分析各種用電回路的需量，識別有效負荷與無效能耗，廠區配電網線損分析、變壓器負荷率及效率分析等。
3.2.2.3 供水系統
對各主要用水點（計量到車間級）進行實時計量；
建立水平衡系統，實時分析管網的工作狀況，及時發現跑、冒、滴、漏等異常狀況，避免能源的無謂浪費。
3.2.2.4 壓縮空氣系統
對各主要用氣點進行實時計量；
建立流量平衡系統，實時分析管網的工作狀況，及時發現跑、冒、滴、漏等異常狀況，避免能源的無謂浪費；
根據用氣量實際需求，實時調節壓縮機出力。
3.3
能源管理系統方案設計
3.3.1
技術結構示意圖
3.3.2
系統軟件結構圖
3.3.3系統功能
3.3.3.1 能源管理系統功能
（1） 各種能源實時分類、分戶（各個分廠、車間）及三級精確計量，計 量數據遠程傳輸并存貯在中心實時數據庫。
（2） 系統實時監測各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數，在線分 析各種用電回路的需量與質量，識別有效負荷 與無效能耗，廠區配電 網線損分析， 變壓 器負荷率及效率分析等，從而可通過技術或行為節能方式，實現企業的有效節能。
（3） 系統實時監視各類供電回路的開關狀態，有功無無功無功率，供電回路三相不平衡，缺相及開關跳閘報警，變壓器、高耗能設備超限報警等，從而確保供配電系統安全穩定運行。
（4） 對泵、風機和空壓機等大功率電機，采用變頻調速，并實現變頻器實時在線聯網，實現根據需量動態調節，達到節能的目的。
（5） 對水管網系統建立流量平衡系統，在對各主要用水進行精確計量的 同時，實現系統流量的平衡對比。實時分析管網的工作狀況，及時發現跑、冒、滴、漏等異常狀況，避免能源的無謂浪費。
（6） 采用棒圖顯示各類能源消耗大小，用餅圖顯示各分項電耗所占的比 例，用趨勢圖顯示能耗的變化趨勢；
（7） 系統按日、月、年打印或顯示用能消耗報表，并可提供用能的同比與環比報表；
（8） 以實時監測數據為依據，對企業用能進行能效分析，包括企業整體 用能及各重點生產工藝和重點用能設備的能效分析。通過實際的分析對比，挖掘各方面的節能潛力，實行節能改造，實現企業有效節能。對已改造完成的項目，通過能效分析數據來驗證節能效果。
（9） 通過與現有系統的融合與對接實現數據共享，提高企業能源的自動 化和精細化管理水平，對企業的生產起促進作用，使產品的生產數量與質量更有保證；
（10） 軟件采用模塊化結構，方便今后系統的擴展。
（11） 系統能耗數據可遠程上傳至集團中心能源管理中心。
（12） 結合生產工藝，在保證安全生產和產品質量的前提下，進行節能控制。
4 效益分析
4.1節能效益分析
4.1.1管理節能
（1） 對能源質量進行實時監測，確保提供給設備高質量的能源，提高設備工作效率和運行壽命，降低設備成本；
（2） 對能源質量進行實時監測，確保提供給設備高質量的能源，提高設備工作效率和運行壽命，降低設備成本；進行用能診斷，提高能源利用效率，減少能耗費用；
（3） 進行節能潛力分析，為節能改造提出指導方向，減少因采用不恰當節能方式引起的損失。
（4） 根據“科學用能、系統節能”的原理，對水泥生產系統和全廠管理的主要環節進行在線診斷、分析，能實時地掌握全廠管理和生產的狀況，由操作的四個基本要素（操作指標、操作參數、操作方法、排除故障）入手，不斷優化和控制，降低水泥廠生產能耗，提高水泥廠經濟效益，實現水泥廠的最佳效益。
4.2 社會效益分析
（1） 節約能源，降低企業能耗，提高能源利用率；
（2） 提供水泥企業能源節能控制與管理的技術手段，提高水泥生產能源自動化管理水平；
（3） 獲取節能經濟效益，節約國家財政支出；
（4） 推動水泥節能系統技術進步；
（5） 為社會增加就業機會；
（6） 降低污染排放，提高環境質量；
（7） 驗證節能效果，指引節能方向。
4.3 綜合經濟效益
能源管理系統效益包括直接經濟效益和間接經濟效益兩部分。 建成 EMS 后，實現公司能源生產全面管理、計劃生產、用能計量，實行能源成本管控，實行統一調度，優化能量平衡，減少用水量、排放量，提高環保質量，降低電網能耗，參考鋼鐵行業能源管理中心建設的先進經驗，實現能源統一管理可節能 2～3％，按照 2.5%的綜合節能率計算，能源管理中心項目實施后，年經濟效益為：50000 萬元×2.5%=1250 萬元。
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