低碳工业园区能源管理平台

2015-12-08力控科技

自动化博览 2015年2期

力控科技

低碳工业园区能源管理平台

力控科技

低碳工业园区的建设与推广是我国推进工业低碳转型的重要举措，低碳工业园区能源与碳排放管控平台是低碳工业园区建设的关键环节。如何对园区内企业的能源量进行采集、计量、碳排放核算，如何对能源消耗和碳排放进行实时动态监测和评价等问题，涉及多个技术领域，专业性强。其数据不仅要求准确，更要求真实可靠（即可核查、可溯源）。这是低碳工业园区“管控平台”建设的核心任务，也是当前我国工业园区建设中需要迫切解决的主要问题之一。

需求分析

（1）设备种类、通讯链路、通讯协议繁多

低碳工业园区能源与碳排放管理过程涉及到大量计量设备、数据采集设备接入，能耗计量设备与各类传感器对外接口协议，通讯链路复杂，如何将园区内各企业的能源及碳排放数据进行汇总并集中管理是低碳园区能源与碳排放管理平台建设的重点之一。

（2）海量数据采集，基础数据长期归档

低碳园区节能减排数据服务器需处理园区各单位海量能耗数据，为各单位、同行业企业能耗同比环比分析提供基础数据。这需要保证管理平台历史归档服务器具有高效的存储压缩性能，以达到海量存储数据高分辨率、高精度存储并节省磁盘空间，保证数据库服务的长期稳定运行。

（3）能耗及碳排放基础数据统计计算能力

能耗分析过程涉及园区不同单位、不同能源介质。例如水、电、气表一次设备只提供实时能耗数据，涉及到按年、月、日分析能耗情况，需要能源管理平台来将实时数据信息统计计算值存储到能源数据服务器中。碳计量、标准煤折算值等相关数据计算方式、可能统计方式、能源介质情况变化、园区企业变更等进行不断修正。这些特点就要求能耗及碳排放管理平台具备强大的统计计算功能。

（4）高性能的数据检索响应速度

园区能耗及碳排放管理平台涉及的用户群非常大，在做综合分析时涉及数据量时间跨度可能是一个月、一年甚至几年，要求系统具有高性能的数据检索响应速度，为园区综合数据分析提供基础。

通过园区能源与碳排放管控平台将能耗与碳排放计量体系应用于整个园区，完成园区内主要工业企业能耗和用电品质参数、指标的在线监测，完善园区能耗管理基础数据体系，在完成园区企业能耗数据进行采集、上报、汇总、分析的基础上，依据节能法规及节能监测标准与办法，建立一套科学完善的能源利用监督评价，利用专家管理系统进行工业企业能耗数据分析、诊断；帮助企业科学地利用能源，从而促进整个园区能耗监测和能效管理水平的提高，助力环境友好型、资源节约型园区建设，实现可持续发展。

系统架构设计

工业园区能源及碳排放管理平台系统架构设计，如图1所示。

系统功能

（1）数据采集

在能源系统监控中心部署实时数据库，与园区各企业能源及碳排放管理系统进行远程通讯，实现远程数据采集、设备运行监控、对工艺生产区进行监测报警，加强对园区各企业能源及碳排放情况的自动监控和管理，保障系统的安全和经济运行。

主要的监测范围，包括园区建筑能耗、生产能耗、工业碳排放量、多联供系统能源转化情况。

监测能源品种的范围，包括原煤、一般烟煤、煤制品、焦炭、成品油、汽油、煤油、柴油、电力等品种。

监测主要耗能产品的范围，包括粗钢、钢材、发电量、多晶硅、单晶硅、生铁、水泥、合成氨等。

监测主要产品单耗的范围，包括吨钢耗电、吨水泥综合能耗、炼铁工序单位能耗、电厂火力供电标准煤耗、单位合成氨耗标准燃料煤、炼焦工序单位能耗、吨水泥标准煤耗、单位合成氨生产综合能耗、单位合成氨耗原料煤、铁矿烧结工序单位能耗等产品单耗指标。

监测能源加工转换效率的范围，包括火力发电、原煤入洗、炼焦、制气、能源回收利用率等。

监测工业用电量的范围，包括按区域、按行业、按重点类型等多种方式进行查询和汇总。

（2）过程监控

实时监控系统，通过C/S客户端或B/S客户端，显示系统当前运行状态下各项数据实时参数，方便操作人员进行监视、查看及控制，如图2所示。

图1 工业园区能源及碳排放管理平台

图2 能源生产数据管理系统界面

图3 统计分析结果显示图

（3）统计分析

根据能耗管理系统采集到的数据和相关资料，可按用能设备、能源介质（水、电、气等）对能源量数据做日平衡和月平衡分析。将统计分析结果通过棒图饼图、报表、曲线等多种形式直观地展现给用户，如图3所示。

主要的管理手段有：

用能单位基本情况汇总。园区单位基本信息、能源管理人员资料、经济及能源消费指标，以及主要产品单位能耗情况等。

能源消费结构统计。园区各单位统计年度内重点用能单位各类能源购进量、能源消费量和能源库存量等。

能源消费结构汇总。园区内统计年度内重点用能单位能源加工转换环节的能源投入量、加工转换产出量以及回收利用能源量等。

单位产品/产值能源消耗情况。园区各单位产品综合能耗以及与上年期比较的变化情况。

节能减排目标完成情况。用能单位“十二五”期间节能目标逐年完成情况。

节能减排改造项目情况表。园区各单位每年企业的技改项目的基本情况及节能减排量等情况。

（4）碳排放状况分析

通过系统平台可以提供园区年综合能耗5000吨以上重点用能单位的二氧化碳排放的总体状况，分能源品种的排放情况和各单位的排放情况，进而分析变动趋势、研究能源消费结构对排放量的影响。

图4 全市CO2排放总量趋势分析

（5）能耗公示

系统具备能耗公示的采集、编辑、审核、发布的功能及自定义栏目管理功能，能够基于园区指定的网站对能耗统计结果或能源审计结果进行公示，接受监督。

（6）能耗对标

通过对年度、季度的整体综合能源数据统计与分析，掌握同行业企业先进水平的差距，及时将进行工艺优化及设备改造的能耗对标有效地进行展示。

（7）安全预警

系统平台利用多个报警模型，负责过程、设备、质量、安全指标、能源限额的超限进行多种方式的报警。包括模拟量报警、事件报警、重大变化连续重复报警、硬件设备报警等。

报警及事件的传送，报警确认处理以及报警记录存档。用户可以自定义各种报警，报警信息可以通过不同方式传送至用户。

部分主要功能列表：

· 设备报警

重要能耗设备的运行状态异常报警。

· 能耗及碳排放超限报警

区域用水、用电超限报警，碳排放超标预警。

· 电源故障报警

设备电源故障，UPS断电报警。

· 网络通讯报警

设备通讯及网络故障等异常报警。

· 报警级别设定

基于事件的报警，报警分组管理，报警优先级管理。

· 报警和事件输出方式

报警窗口、声、光、电、短信、文件、打印等。

（8）节能监察

园区用能单位能耗数据库全面掌握各企业能源利用状况，实现对园区企业生产过程中产品能耗指标、耗能设备、生产工艺、能源消费结构等的监察，并对节能法律、法规，和相关标准的执行情况进行监督检查，督促和帮助园区加强节能减排管理，提高能源利用效率，对监察过程中出现问题的企业给出相应的监察意见和说明，以书面监察、现场监察等形式建立完善的节能减排监察查询系统。

（9）设备管理

建立能耗设备管理整体框架，实现能耗设备的综合管理（包括台账管理、检修管理、缺陷管理、变更管理等），在提高设备管理效率的同时保障能耗设备使用的安全性、可靠性。

（10）数据上报

根据国家对低碳园区建设要求将园区能源利用及碳排放状况报告要求，可以将系统中的区域或企业的数据以Excel格式导出。

建立和维护系统组织架构、基础代码、能源品种、产品代码、能耗指标、对标标准、节能目标值、平均值、先进值等指标值，供企业选择使用。

（11）地理信息系统

系统通过集成的在线电子地图，可对园区各监测点进行标注，实时显示在地图上，使用者可根据需要随意缩放选择相应区域，并可根据需求，对各项目进行管理，标记相关负责人及联系方式。

（12）视频监控系统

在重要监控区域可部署视频监控设备，对系统当前环境进行监控。

视频监控系统可与管理平台无缝集成。在管理平台中随时对指定地点的视频进行浏览，也可在有异常情况发生时，随时切换到相关的视频监测点，查看画面情况。平台支持视频的录制与回放，对当前画面进行抓图，对画面进行暂停，播放等操作。

（13）WEB发布系统

系统支持纯浏览器用户使用模式，用户可通过登录到Internet上的固定站点或手机APP形式即可进入该系统，对系统能耗随时随地地查看，将综合服务平台安装到智能手机，工作人员在任何地方都可以参与业务流程，提升了关键事件处理的效率，节约大量时间成本与用车成本。