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關(guān)鍵詞：數(shù)字能源管理，數(shù)據(jù)采集，節(jié)約能源
前言
目前能源緊缺與環(huán)境惡化已經(jīng)成為全球面臨的最大問題。中國持續(xù)高速的經(jīng)濟(jì)增長成為過去幾年中全球經(jīng)濟(jì)的最大亮點(diǎn)，但同時(shí)也引發(fā)了能源供應(yīng)危機(jī)及環(huán)境保護(hù)的巨大壓力，其要求從個(gè)人到公司必須采取有力措施來降低能源消耗。中國政府高度重視節(jié)能與環(huán)保，已經(jīng)將節(jié)能增效提升為國家戰(zhàn)略的一部份。國務(wù)院頒布的《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》，明確了到 2015 年，全國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降到 0.869 噸標(biāo)準(zhǔn)煤（按 2005 年價(jià)格計(jì)算），比 2010 年的 1.034 噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降 16%，比 2005 年的 1.276 噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降 32%；“十二五”期間，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源 6.7 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。2015 年，全國化學(xué)需氧量和二氧化硫排放總量分別控制在 2347.6 萬噸、2086.4 萬噸，比 2010 年的 2551.7 萬噸、2267.8 萬噸分別下降 8% ；全國氨氮和氮氧化物排放總量分別控制在 238.0 萬噸、2046.2 萬噸比 2010
年的 264.4 萬噸、2273.6 萬噸分別下降 10%。
借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和自動化技術(shù)等技術(shù)手段來解決企業(yè)能源管理方面的難題，基于紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫平臺，紫金橋軟件公司攜手合作伙伴，為石化、化工、冶金、鋼鐵、水泥、印染等高耗能企業(yè)節(jié)能降耗、降低成本、提高企業(yè)綜合競爭力提供切實(shí)可行的解決方案。我們?yōu)榭蛻籼峁┑暮诵膬r(jià)值體現(xiàn)在如下方面：
降低客戶在生產(chǎn)運(yùn)行中各方面、各種能源的消耗
綜合運(yùn)用技術(shù)手段和管理手段降低能源消耗，減少溫室氣體排放
降低客戶的綜合能源成本
優(yōu)化能源配給使用.能源采購及使用時(shí)段
保障可靠有效的設(shè)備運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的能源節(jié)省
通過合理的設(shè)計(jì)及管理，降低生產(chǎn)中斷風(fēng)險(xiǎn)
依靠主動性預(yù)防性的維護(hù)及服務(wù)，保證能源高效平穩(wěn)的使用
系統(tǒng)概況:
本系統(tǒng)涉及到某某市高新區(qū)高耗能企業(yè) 55 家，要采集的能源介質(zhì)主要有：水、電、煤、天然氣、蒸汽；
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
該系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，第一層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，第二層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和存儲，第三層負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)應(yīng)用。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下：
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述：
1． 第一層由智能數(shù)據(jù)采集器和無線傳輸模塊組成，負(fù)責(zé)企業(yè)現(xiàn)場計(jì)量儀表的數(shù)據(jù)采集和傳輸。企業(yè)計(jì)量儀表必須具備 RS-232/485 數(shù)據(jù)采集接口，沒有接口的需要對儀表進(jìn)行改造。
2． 第二層由無線基站、無線網(wǎng)關(guān)和公用網(wǎng)絡(luò)組成，負(fù)責(zé)將現(xiàn)場測控層和服務(wù)器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。
3． 第三層是數(shù)據(jù)處理層，紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的集中、歸檔和處理等工作。
4． 第四層是業(yè)務(wù)應(yīng)用層，主要滿足各單位的數(shù)據(jù)監(jiān)控，統(tǒng)計(jì)報(bào)表、決策支持等業(yè)務(wù)應(yīng)用。
功能架構(gòu)設(shè)計(jì)：
能源信息管理主要將需要的各種一級或二級能源實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成起來，以便于進(jìn)行后續(xù)能源管理和分析。我們的系統(tǒng)打包了幾乎全世界所有的著名的控制器的驅(qū)動程序,支持PROFIBUS、DH+、MODBUS、MODNET、SSEVEN(Siemens Industrial Ethernet)等常規(guī)的通訊協(xié)議。具有速度快、工作穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也支持OPC(OLE for Process Control)和ODBC的通訊方式。能源管理中心紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場PLC以及配電系統(tǒng)通訊。
能源信息處理
能源數(shù)據(jù)采集(周期采集、中斷采集、SOE)，能源運(yùn)行監(jiān)控 (能源實(shí)績、能源計(jì)劃、能源預(yù)測及對比分析)，分類數(shù)據(jù)歸檔(實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 短時(shí)數(shù)據(jù) 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 歷史數(shù)據(jù)、記錄)，邏輯分析處理(條件聯(lián)鎖、越限報(bào)警等)，人機(jī)界面(過程圖、過程曲線、設(shè)定和查詢等)，管理報(bào)表(瞬時(shí)報(bào)、正點(diǎn)報(bào)、日報(bào)、月報(bào)等)。
能源故障處理
故障監(jiān)測、分級報(bào)警(按輕、重故障分類)，故障信息記錄和歸檔(按類別)，故障基本分析(時(shí)序記錄分析、在線查詢等)、
能源計(jì)劃管理
實(shí)現(xiàn)參考能源預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行能源數(shù)據(jù)計(jì)劃的制訂，對執(zhí)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)調(diào)度算法及時(shí)做出調(diào)整，節(jié)能降耗指標(biāo)預(yù)測與分析。
能源實(shí)績管理
實(shí)績分析、歸檔、查詢、平衡分析、對標(biāo)分析等。
運(yùn)行技術(shù)支持
運(yùn)行方式管理、停復(fù)役管理、操作評估等。
能源設(shè)備管理
能源設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)能源設(shè)備生命期的管理過程。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備檢修計(jì)劃制定、設(shè)備運(yùn)行綜合查詢。
能源平衡及預(yù)測
采用不同的預(yù)測算法建立能源模型，或根據(jù)歷史數(shù)據(jù)、現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，預(yù)測轄區(qū)內(nèi)各企業(yè)各種能源介質(zhì)在未來一段時(shí)間的消耗量及變化趨勢；根據(jù)轄區(qū)各企業(yè)能源介質(zhì)的購進(jìn)、消耗和庫存情況，做好轄區(qū)企業(yè)之間的能源調(diào)度，保證能源供給，保生產(chǎn)，促進(jìn)企業(yè)之間在能源使用方面的合作。
數(shù)據(jù)采集方案：
采集原則：
1. 降低成本原則：對于已經(jīng)進(jìn)入采集平臺的儀表可以直接從現(xiàn)有系統(tǒng)做數(shù)據(jù)接口，不必增加硬件投資。
2. 數(shù)據(jù)統(tǒng)一原則：對于已經(jīng)進(jìn)入采集平臺的儀表可以直接從現(xiàn)有系統(tǒng)做數(shù)據(jù)接口，這樣就能做到數(shù)出一家，保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)一行。
3. 數(shù)據(jù)共享原則：采集數(shù)據(jù)可以多中心發(fā)送，如果企業(yè)以后上自己的能源平臺可以從現(xiàn)有系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，不必再增加投資。
4. 數(shù)據(jù)安全原則：采集數(shù)據(jù)加密傳輸，防止泄密，保證企業(yè)隱私不受侵害。
采集系統(tǒng)架構(gòu)：
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述：
1． 每個(gè)計(jì)量儀表通過無線模塊和采集器通訊，采集器集中采集某個(gè)單位的能耗數(shù)據(jù)。
2． 采集器將每個(gè)企業(yè)的數(shù)據(jù)集中后通過 GRRS 模塊上傳到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器上。
3． 采集器可以本地保存采集數(shù)據(jù)，以應(yīng)對各種網(wǎng)絡(luò)異常和數(shù)據(jù)異常。
能源管理系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)：
系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：
完善能源信息的采 集與存儲管理
有效利用 EMS 對能源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和加工，能源調(diào)度人員和專業(yè)能源管理人員能實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)狀態(tài)。通過系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)整，確保能源系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。
實(shí)現(xiàn)政府級全局能 源管理
通過EMS，管理者在政府層面對能源系統(tǒng)采用分散控制和集中管理。實(shí)現(xiàn)從政府全局的角度審視能源的基本管理需求，以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略發(fā)展需要。 減少管理漏洞，優(yōu) 化管理流程
建立能源消耗評價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的能源監(jiān)控和能源管理的流程優(yōu)化再造，從而不斷地向管理要效益。同時(shí)也滿足能源設(shè)備管理、運(yùn)行管理等的自動化。
降低能源系統(tǒng)運(yùn)行 成本
EMS 在能源管理體制的改革將發(fā)揮重要作用。通過簡化能源運(yùn)行管理，減少日常管理的人力投入，節(jié)約人力資源成本，提高管理效率。
能源故障快速響應(yīng)
EMS 能迅速從全局的角度了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況、故障的影響程度等， 從而及時(shí)采取系統(tǒng)的措施．限制故障范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大．并有效恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 優(yōu)化調(diào)度節(jié)能降耗
通過 EMS 進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析、加工和處理，尋找改善能源平衡的空間。結(jié)合 EMS 和工藝創(chuàng)新以減少高爐煤氣的放散、提高轉(zhuǎn)爐煤氣的回收率、采用綜合平衡和燃料轉(zhuǎn)換使用的系統(tǒng)方法，使能源合理利用達(dá)到一個(gè)新高度。
能源管理系統(tǒng)實(shí)施的意義
我國經(jīng)濟(jì)快速增長，各項(xiàng)建設(shè)取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環(huán)境代價(jià)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳，群眾對環(huán)境污染問題反應(yīng)強(qiáng)烈。這種狀況與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理、增長方式粗放直接相關(guān)。不加快調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式，資源支撐不住，環(huán)境容納不下，社會承受不起，經(jīng)濟(jì)發(fā)展難以為繼。只有堅(jiān)持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展。進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)能減排工作，也是應(yīng)對全球氣候變化的迫切需要，是我們應(yīng)該承擔(dān)的責(zé)任。
目前，我國煤炭、石油、電力等各大能源生產(chǎn)企業(yè)，能源的生產(chǎn)利用效能不高，主要原因就是生產(chǎn)的信息管理水平不高。由于能源是稀缺資源，在市場上供不應(yīng)求，因此大多數(shù)的能源生產(chǎn)企業(yè)主要關(guān)注的還是如何提高產(chǎn)量，而較少去考慮推進(jìn)信息化建設(shè)。而隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程加快，面對國外大型能源公司的競爭，我國能源生產(chǎn)企業(yè)只有根據(jù)市場的變化和要求，及時(shí)形成和調(diào)整產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營過程的整體優(yōu)化，增強(qiáng)企業(yè)競爭能力，才能在市場競爭中取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。為了加強(qiáng)對瞬息萬變的市場的響應(yīng)能力，能源生產(chǎn)企業(yè)迫切需要引入先進(jìn)的管理理念和信息技術(shù)。
同時(shí)，目前我國在能源管理，特別是能源消費(fèi)統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域的信息化水平還比較低，信息采集、溝通、共享等環(huán)節(jié)都難以滿足節(jié)能工作的要求，迫切需要提高信息化水平。充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，加強(qiáng)對資源消耗的計(jì)量和監(jiān)測管理，為企業(yè)節(jié)能降耗提供準(zhǔn)確、可靠、科學(xué)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)并解決存在的突出節(jié)能問題，對于政府和企業(yè)加強(qiáng)能源管理、合理使用能源資源、提高能源利用率、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境具有重要意義。
該系統(tǒng)的實(shí)施與運(yùn)行有助于加強(qiáng)能源計(jì)量管理的組織建設(shè)，加強(qiáng)能源計(jì)量器具的配置和管理，加強(qiáng)能源計(jì)量的數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計(jì)考核，加強(qiáng)計(jì)量檢測體系建設(shè)。經(jīng)過近幾年的努力和系統(tǒng)功能的不斷完善,能源計(jì)量和節(jié)能 減排的有關(guān)政 策、法規(guī)和標(biāo) 準(zhǔn)得到有效實(shí)施,企業(yè)節(jié)能意識和計(jì)量意識顯著增強(qiáng),能源計(jì)量器具的配備率、檢測數(shù)據(jù)的管理、應(yīng)用效果明顯提高，能源計(jì)量薄弱和嚴(yán)重浪費(fèi)能源的現(xiàn)象得到有效遏制,能源計(jì)量技術(shù)和管理水平明顯提高,重點(diǎn)用能單位的能源計(jì)量工作達(dá)到科學(xué)、規(guī)范的管理水平。企業(yè)能源計(jì)量器具的配備和管理達(dá)到了 GB17167-2006《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》標(biāo)準(zhǔn)，滿足了生產(chǎn)經(jīng)營管理對能源計(jì)量器具配備和管理的要求。
能源管理系統(tǒng)畫面：
 
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