【解决方案】综合智慧能源管理平台在钢铁加工厂的应用

浏览次数：416更新时间：2024-03-21

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

0、引言

钢铁工业是我国工业体系中的重要组成部分，在促进社会进步、经济发展、技术繁荣等方面发挥着至关重要的作用。基于近些年钢铁工业的高速发展，钢铁生产制造的自动化水平、数字化水平、信息化水平不断提高，在一定程度上导致钢铁能源供需匹配、钢铁制造工艺方法使用、钢铁生产流程衔接、钢铁各种流调度流通等发生巨大改变，能源资源智能化配置管控成为钢铁工业新时期建设与发展的客观需求与必然趋势。智能化配电系统及智能化能源管理系统能够对多种能源介质进行精细化管控，能够实现钢铁工业全流程各种流的等科学调度，切实提高企业管理水平，推动企业高*、安全、环保、稳定、长久发展。

1、钢铁行业中能源管理的应用意义分析

(1)智能化配电系统应用意义

基于近些年钢铁工业的高速发展，钢铁企业生产规模不断扩大，导致钢铁企业生产装置增多，为满足生产用电需求，供配电网内中低压变配电所数量增多。加之在智能制造进程的不断推进下，钢铁企业供配电网络自动化、信息化水平不断提高，对供配电管理提出了更高要求，如何实现钢铁企业供配电系统管理有效性、安全性，促进供配电系统管理智能化、集约化、透明化、精细化发展成为相关人员关注与思考的重要问题。而智能化配电系统的有效设计与科学应用，能够满足钢铁企业供配电系统管理需求。钢铁企业通过使用智能化配电系统(图1)可对电力参数、环境参数、运行参数等进行*面监测，并根据监测结果预测负荷用能，指导企业节能减排；预警电气设备或系统过载、过压、过温等危险情况，降低这些危险行为发生与发展对企业安全生产的不利影响；监视设备运行故障与电能质量问题，以便运维人员及时发现和处理故障，防止事故扩散，从而将事故影响降至*低。钢铁企业通过使用智能化配电系统可实现对资产管理(如资产存档快查、评估等)、运维管理(如流程规范、运维追踪、案例存储等)、能源管理(如能源使用监测、能耗统计、能耗评估等)的集成化、精细化管控。

(2)能源管理系统应用意义

能源短缺与环境污染是我国各领域建设与发展过程中关注的*点问题。钢铁行业不仅是能耗大户，也是污染物排放大户。从生产工艺角度来看，多数钢铁企业采用“烧结——炼铁——炼钢——轧制”工艺流程进行生产，涉及原料厂、烧结厂、焦化厂、炼铁厂、炼钢厂、轧制厂等诸多生产设施。据统计烧结工序能耗可达到48kgce/t左右，焦化工序能耗可达到103kgce/t左右，炼铁工序能耗可达到386kgce/t左右，炼钢工序能耗可达到54kgce/t左右、吨钢电耗可达到456~462kWh/t，吨钢新水消耗可达到2.45~2.56m3/t等，综合能耗约为545~552kgce/t。从生产排放角度来看，钢铁行业碳排放量仅次于电力行业，占全国碳总排放量的13%~15%，此外二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘、废水等排放量也位居工业行业。

因此，在新时期发展中，如何在保证生产质量，提高生产效率的同时，降低资源能源消耗，减少环境生*负荷，实现能源精细化管理成为企业以及相关人员关注与思考的*点问题。能源管理系统作为钢铁企业信息化系统重要组成部分，其在资源能源数据采集、分析、整理、存储、利用等方面的优势为钢铁企业能源管理智能化、精细化发展提供了支持。目前，钢铁企业应用的能源管理系统能够对多种能源介质(各种气、各种水、采暖热网、电力等)信息，如压力、温度、浓度、流量、运行状态、开闭信号等进行监视管控，也能够对污染物信息，如浓度、流量、排放总量、污染指数等进行监视管控，从而为能源分配利用、设备维修养护、污染预防控制等提供指导。与此同时，能源管理系统能够与其他信息化管理系统互联互通，进一步提高企业管理水平。促进钢铁企业高*化、环保化、节能化、专*化、科技化、创新化发展。

2、钢铁行业中能源管理系统应用现状及存在的问题分析

钢铁企业能源管理系统是一种集制造过程监控、能源资产管理、能源资产调度等功能为一体的管理系统，其有效应用对企业能源利用率提高、企业能源管理质量提高存在积极影响，是新时期企业实现绿色化、信息化、创新化发展的重要手段。纵观钢铁企业能源管理系统应用现状，发现能源管控系统的应用仍存在诸多问题，有待在后续研究发展中改进、完善、优化。例如，能源数据采集缺乏准确性、全*性；能源管理系统与其他系统之间*合有限，易产生信息孤岛问题；现场装备集成度不够高，设备监管的离散性较高；系统通讯存在一定滞后性，事后管理现象屡见不鲜等。

3、钢铁企业能源管理系统优化设计分析

随着“互联网+”理念以及“加快建设制造强国与网络强国”任务的提出，钢铁企业应促进钢铁制造管理与信息技术的深度*合，积极优化能源管理系统，实现物质流、信息流、能源流一*化智能调度与管控，从而有效解决传统能源管理系统应用问题，促进能源管理系统应用作用*大化发挥，实现钢铁企业能源精细化管理，推动钢铁企业绿色化、自动化、创新化、智能化发展。

(1)智能化能源管理系统主要架构

根据钢铁企业特征结合“智能制造”对钢铁企业建设与管理的要求，钢铁企业应以系统安全运行、制造节能减排、全流程能源协同优化控制为目标，以计算机技术、互联网技术、大数据技术、云技术、物联网技术、信

息通讯技术等为支撑，搭建智能化能源管理系统。根据智能化能源管理系统功能对其架构进行划分，可分为数据中心层侧重于钢铁企业各种流的调度管控，包括生产原料、燃料、材料等物质流调度管控；电能、水能、气能、热能、机械能等能量流调度管控；生产制造、运营管理等过程中产生各种信息的信息流调度管控。协同管控层则是根据各种信息对能源资产进行高*高质量匹配，切实提高企业生产、管理质量和效率，*大程度提高对各种能源、资产的利用率。智能管控层进一步提高能源管理系统智能化水平，实现对企业全流程的智能化监测、调度、管控。

(2)智能化能源管理系统设计要点

1）明确系统之间的关系，提高系统交互性

2）根据钢铁企业特征，给予系统设计综合考虑

3）根据企业能源管理要求，科学规划系统功能

4）合理选择系统实现技术，保证系统功能有效发挥

4、Acrel-EIOT能源物联网云平台

（1）概述

Acrel-EIoT能源物联网开放平台是一套基于物联网数据中台，建立统一的上下行数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。用户仅需购买安科瑞物联网传感器，选配网关，自行安装后扫码即可使用手机和电脑得到所需的行业数据服务。

该平台提供数据驾驶舱、电气安全监测、电能质量分析、用电管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警和记录、运维管理等功能，并支持多平台、多语言、多终端数据访问。

（2）应用场所

本平台适用于公寓出租户、连锁小超市、小型工厂、楼管系统集成商、小型物业、智慧城市、变配电站、建筑楼宇、通信基站、工业能耗、智能灯塔、电力运维等领域。

（3）平台结构

（4）平台功能

电力集抄

电力集抄模块可以实现对各种监测数据的查询、分析、预警及综合展示，以保证配电室的环境友好。在智能化方面实现供配电监控系统的遥测'、遥信、遥控控制，对系统进行综合检测和统一管理；在数据资源管理方面，可以显示或查询供配电室内各设备运行（包括历史和实时参数，并根据实际情况进行日报、月报和年报查询或打印，提高工作效率，节约人力资源。

变压器监控

配电图

能耗分析

能耗分析模块采用自动化、信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能耗管理等全过程的自动化、科学化管理，使能源管理、能源生产以及使用的全过程有*结合起来，运用先进的数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理，实现全厂能源系统的统一调度，优化能源介质平衡、有效利用能源，提高能源质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。