山西国际能源集团能效综合管理系统研发

张国胜，杜保华，王智微

（1.山西国际能源集团有限公司，山西 太原 030002；2.西安热工研究院有限公司，陕西 西安 710032）

山西国际能源集团能效综合管理系统研发

张国胜1，杜保华2，王智微2

（1.山西国际能源集团有限公司，山西 太原 030002；2.西安热工研究院有限公司，陕西 西安 710032）

针对山西国际能源集团生产特点，基于对能效数据实时采集、能流图分析、循环流化床锅炉物料平衡分析、对标管理等关键技术的研究，提出了一种能效管理系统设计方案，可较好满足集团能源管理中心建设的需求，为集团能源管理决策提供科学量化的依据。

能源管理；能效管理系统；能流图；物料平衡；对标管理

0 引言

为了达到节能减排的目标及实现科学发展的战略,我国提出在工业领域开展能源管理中心建设示范工作，通过工业化和信息化融合，提高工业企业能源管理水平和能源利用效率，推动工业企业节能减排[1,2]。能源管理中心，是指采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业能源系统的生产、输配和消耗环节实施集中扁平化的动态监控和数字化管理，改进和优化能源平衡，实现系统性节能降耗的管控一体化系统。

山西国际能源集团是集电力、煤炭、煤层气、清洁能源、水务等能源类型的综合型能源集团。为了在新形势下进一步提高集团对各类能源的综合管理和利用水平，优化能源消耗指标，加强集团能源管控能力，山西国际能源集团积极开展能源管理中心建设，本文提出一种能效管理系统设计方案以满足集团能源管理的需求。

1 能效综合管理系统架构

能效综合管理系统核心内容包括企业侧数据采集、集团侧生产实时数据库构建、企业测点标准化编码、传输、存储[3]、能效对标管理模型，循环流化床CFB（Circulating Fluidized Bed）锅炉物料平衡及启动点火指导模型，供电煤耗曲线分析模型，企业能流图管理模型等。能效管理系统由集团本部侧主站系统和下属各产业公司侧子站系统两大部分组成。主站系统与各子站系统通过集团内网进行数据通信。系统的总体架构如图1所示。

集团侧部署多台服务器分别负责专项工作，数据接收服务器负责在线接收下属企业的生产实时数据，并对各企业的数据采集软件、点表进行监控和远程管理。网络管理服务器负责对网络和数据库服务器进行管理、维护和故障诊断，对网络访问用户权限及安全进行管理和监视。性能计算服务器实现所有的后台在线数据计算、分析、统计。WEB发布服务器实现基于B/S结构的经济技术数据采集与分析系统的发布，是用户直接访问浏览的服务器。

实时数据库服务器以群集的方式实现集团所有企业实时生产数据以及性能计算结果数据的存储，性能优良且可靠性高。

图1 能效综合管理系统架构

2 能效综合管理系统关键技术

2.1 能效数据实时采集

山西国际能源集团下属29家企业，涵盖业务类型多，业务特点差别较大，不同类型企业其生产设备、生产数据、关键指标及工艺流程完全不同，并且信息化程度、网络建设、生产控制系统、人员技术素质等均有较大差别。因此，通过优化设计实现集团生产数据的持续可靠采集，是本系统的一项关键技术。

本方案设计了一套远程数据采集平台RDCS（Remote Data Collecting System），RDCS采用分布式结构，包括服务器端（集团侧）和采集端（企业侧）采集发送软件两大部分，通过异步通讯中间件技术，可实现高效可靠的网络数据传输和数据秒级采集存储，能够保证每秒峰值15 000点（每个点17 b），平均10 000点的数据传输量。通讯状态实时监控，在网络通信异常时，系统自动进行初始化及重连，确保通讯稳定可靠。RDCS还设计有强大的数据缓存功能，当网络通讯异常时保存实时数据，在数据库恢复后及时回补，很好地解决了综合能源集团企业接口形式多样、网络水平参差不齐的实际问题。

2.2 基于能效管理的能流图分析

针对火力发电机组的能源利用过程，依据机组性能计算数据，通过对从入炉煤燃烧发热至电厂上网送电的整个能源利用流程的损耗和效率进行分析，包括锅炉能量输入、锅炉能量损失、汽机能量输入、汽机能量损失、发电机能量输出、供电能量输出、厂用电量等能效指标的计算，以此完成对发电主要环节的节能潜力的分析。此外，系统还提供耗差分析指出影响机组能效的因素以及程度。通过构建直观能流图，为集团提高发电企业的能源利用效率指明方向。同时，对部分机组可以在线计算机组的入炉煤热值，为电厂的燃料管理提供基础数据。能流图分析流程如图2所示。

图2 能流图分析

2.3 物料平衡分析

针对集团循环流化床锅炉较多的实际情况，设计了物料平衡分析功能，循环物料平衡、热量平衡和高的燃烧效率是循环流化床锅炉正常运行的基础，物料平衡是循环流化床锅炉正常运行的基本条件。循环流化床锅炉内的物料可分为底渣、飞灰、内循环物料和外循环物料，实现能够进入炉膛上部的内循环物料的平衡是循环流化床锅炉物料平衡的核心，对锅炉内循环物料量多少的判断对实际运行有重要意义，可为企业的运行提供参考和指导意见。

锅炉循环物料系统分析通过如下参数的计算进行展示。

a）炉膛静止料层高度、立管静止料层高度、炉膛物料量、炉膛物料浓度分布。

b）布风板压降、炉膛压力分布、分离器压降；利用物料平衡分析可以掌握循环流化床锅炉的最佳物料浓度，厂用电率平均降低约0.2%，降低煤耗0.6～0.8g/（kW·h）。

2.4 对标管理

对标管理主要通过将本机组与标杆机组的主要能效指标等相关参数进行对比分析从而寻找和学习标杆机组最佳管理经验及其运行方式的过程与方法，便于管理层找出不足和明确改进方向。对标数据来源为采集或处理后的各企业能效指标。对标类型分为实时数据对标和填报数据对标两种。对标级别主要分为机组级对标、电厂级对标、公司级对标。

对标过程主要由基本信息对标、主要经济指标对标、主要运行数据对标、节能技改措施对标、节能管理工作对标、节能评分等环节构成。

通过对标管理可提高电厂管理水平，机组效率平均提高约0.1%，降低煤耗0.3～0.35 g/（kW·h）。

3 系统功能

能效管理系统设计了集团能效总貌、数字地图、板块指标分析、运行监视图、数据查询、报警管理、生产报表、数据填报、手机短信、文档管理、系统管理等功能。系统实现集团各板块关键能效指标的实时采集、计算和分析，提供强大专业分析工具的同时，辅以报表管理、手机短信报警等管理功能，使集团的能效管理工作实时、自动、可靠和规范统一，成为集团能源管理中心建设工作的重要支撑。

4 结论

山西国际能源集团通过采用信息化、自动化技术，结合科学的能耗计算评价模型、数据挖掘模型，针对不同的能源特点，建立山西国际能源集团有限公司的能源管理中心，对下属企业能源利用效率、物料消耗、能流图等进行监控，对节能技术的结果提供历史数据和分析评价手段，最终构建山西国际能源集团的能效综合管理系统，为集团能源管理中心提供技术支撑。集团能源管理中心建设同时是支撑企业主营业务的重大信息化项目，该系统立足于山西国际能源集团有限公司的实际需求，对集团能效管理和生产决策提供了有力支持。

［1］ 赵立永，马婕.发电厂能源管理中心监控系统的设计与研究［J］.华北科技学院学报，2006（02）：75-77.

［2］ 陈杰.能源管理中心在钢铁行业中的应用［J］.自动化应用，2013（03）：14-15，18.

［3］ 葛新，杨东，王毅，等.面向电力企业的实时/历史数据库系统研究与开发［J］.热力发电，2010（04）：91-94.

Development of Energy Efficiency M anagement System for Shanxi International Energy Group

ZHANG Guosheng1，DU Baohua2，WANG Zhiwei2
（1.Shanxi International Energy Group Co.，Ltd.，Taiyuan，Shanxi 030002，China；2.Xi’an Thermal Power Research Institute Co.，Ltd.，Xi’an，Shaanxi 710032，China）

According to the operation characteristics of Shanxi International Energy Group,a designing scheme ofenergy efficiency management system was presented，using a series of key technologies including real-time data collecting，power-flow diagram，CFB materialsbalance analyzing，and benchmarkingmanagement，the requirementofenergymanagement forgroup waseffectivelymet，which providesa scientific and quantitativebasis forgroup energymanagementdecision.

energymanagement；energy efficiencymanagement system；power-flow diagram；materials balance；benchmarking management

TK018

A

1671-0320（2015）01-0066-03

2014-11-28，

2015-01-08

2013年山西省信息化发展专项资金资助项目（晋经信信息化函[2013]246号）

张国胜（1975），男，山西怀仁人，1997年毕业于太原理工大学热能动力工程专业，高级工程师，从事发电企业安全生产和信息化管理工作；

杜保华（1979），男，河南焦作人，2004年毕业于西安交通大学机械工程专业，高级工程师，从事电站生产信息监控技术研究；

王智微（1970），男，四川自贡人，1999年毕业于清华大学热能动力专业，研究员，从事清洁能源利用技术和电站信息化技术的研究。