企业能源管理平台研究及应用

郑芳雄

（中海石油化学股份有限公司，海南东方 572600）

1 概述

目前石油化工企业普遍性的能源管理主要靠电子文件报表流转，层级传递能耗数据，这种能耗管理已经和现代企业生产实际需求相脱离，容易导致决策偏差、发出指令滞后等问题，严重影响企业的竞争力。

中海石油化学股份有限公司基于对企业能耗情况和现有能源管理模式的充分分析，在企业两化融合体系基础上进行能源管理业务和数据的集成，在确保生产工艺流程平稳运行的前提下，实现企业能源系统的在线监控、集中管理与优化调度，从而有效地提高企业能源管理水平和能源利用效率，为单体设备、各生产装置和整个企业的全方位节能提供充分支撑。

构建企业能源管理平台，主要通过对能源数据的采集及能耗数据的计算、分摊、平衡等处理，实现班组、装置及企业层次的能耗计算，通过对重点耗能设备的监控分析，班组能耗考核的管理实现节能降耗的目的。本文从几个方面概述研究内容与应用的关键技术问题。

2 技术路线与平台简介

能源管理平台的未来发展将向能源预测、能源计划、能源优化调度和节能控制进一步发展和加强，通过质量、环保、公用工程及设备工艺优化等各方面因素的支撑实现节能减排的最大化，主要从几个方面概述研究内容与要解决的关键技术问题。

2.1 技术路线

该平台采用架构分别为后台设施层、数据中心层、应用平台层、应用系统层和用户层。

后台设施层：为系统的框架提供运行、算法、技术等支撑。

数据中心层：将系统获得的数据进行清洗、去重、归档、存储等处理和加工，形成分门别类的数据单元和数据库，并且与两化平台数据库进行数据互通，从而为平台层、应用层和接口提供支持。

应用平台层：是平台内部各个业务单元的处理节点，通过业务逻辑层可将应用层和接口层发来的指令进行处理，并将结果给到应用层和接口。接口的主要功能是根据外部业务系统的服务请求来进行接口调度和管理，如对接外部的大数据平台、认证平台等。

应用系统层：是基于数据面向客户的应用展示，通过应用层用户可对有关内容进行查看、导出，为部门决策提供素材。

用户层：是基于权限管理展示应用设计，通过权限设置调用应用层应用。

平台提供统一权限管理，统一消息管理，统一工作流平台，统一日志管理，实时服务，统一通信管理，统一定时管理。

该平台设计时采用当前信息系统建设先进平台化建设思维，主要核心是：前台轻量化，后台全面引擎化，可灵活地适用组织需求化，其主要包括以下几部分：

（1）基础数据支撑环境共享化，不同基础数据来之不同的系统，实现与两化平台、各装置报表系统、生产调度日报、大数据平台等多系统平台形成数据共享，支撑起系统的基础数据环境。

（2）业务应用系统平台化，集成采用统一入口，单点登录等相关技术建设以两化平台及生产管理系统为核心，与其他已有系统基于数据、入口、流程、业务级的连接，实现对本地数据、生产实时采集数据的各项业务数据集成。

（3）监测管护系统平台化，采用模块化、插件管理及引擎技术等一系列扩展技术。

2.2 平台简介

（1）能源数据采集

主要是对企业能源消耗点进行数采，把以前由人工抄表，再输入系统的工作，转化为系统自动获取水、电及气等数据采集。同时能源采集还包括对采集数据通过分析计算得出各种重点耗能设备需要监测的数据，例如能效。

（2）能源监控

能源监控主要是把能源计量数据、能耗数据及生产过程各种数据通过实时、汇总、统计和对比等各种操作，并以简单易懂的图像形式在大屏之中展示，可供生产管理部调度人员及时了解了整个生产过程的情况，为调度提供强有力的决策支撑。

（3）能源管理

主要对生产能源数据的管理、平衡生产数据、数据展示和统计。根据实际业务需要划分的模块有：班组能耗、碳排放管理、开停车能耗管理、对标管理、耗能设备管理、能源数据管理、外购能源管理、文档管理、合理化建议、报表管理、企业数据上报、基础数据管理和系统设置管理等，共有12个大模块。

（4）能源模型

能源管理模型是指通过分析监测能源流数据，建立能源评估、预测与优化模型，对主要能源介质的生产和消耗进行预测，实现能源介质产、存、耗动态平衡，提高介质利用效率实现节能减排目标。比如建立效益预测模型，通过经济效益分析得出装置最佳负荷建议值，以便为企业获得最大经济效益。还有对蒸汽管网进行建模评估，结合蒸汽产耗历史数据进行模型计算，建立蒸汽管网的平衡图。

2.3 开发技术

采用B/S架构，传统的B/S程序是由后端渲染好页面，交给前端来显示，为了使数据展现过程更加直接，提供更好的用户体验，经评估平台采用最新的前后端分离架构进行搭建，实现前后端解耦，前端框架将采用成熟的Js框架和Bootstrap，后端采用传统分层架构、采用多层（N-Layer）逻辑架构，层与层之间是低耦合的，增加各层的独立性，从而也提高了可测试性，降低系统的复杂度，大大提高系统的鲁棒性。

通过彻底的前后端分离，可以适应现代流行的多终端的界面体系，表现层既可以在PC端访问界面，也可以通过BI软件在大屏幕进行展示，未来还可以通过移动端APP，甚至微信小程序等最新的技术进行系统展现，而无需改动后端系统及逻辑。

基于渐进式框架构建用户界面，Ajax 完成请求数据传输。前端架构具有轻量级、高性能、高稳定性、可组件化的特点，相比旧的前端框架更具优势。

前后端之间采用轻量级的WEB服务RESTful Web Services来实现资源访问。为了实现REST访问协议，系统采用了成熟的.NET技术来实现后台功能。后台采用传统Entity Framework和MVC架构进行搭建，此架构使用非常成熟，具有高度稳定性和扩展性。

3 企业实施能源管理平台的价值

3.1 能源实时监控与采集

实现对电力系统、蒸汽系统、天然气系统等多种能源介质实行集中监控和管理；对能源流进行集中监测和管理，取消线下人工作业，实现从能源数据采集、能源计量分析、能源介质消耗分析、能耗管理上报整个过程自动化、高效化、科学化，是企业节能减排的重要基础性工作。

3.2 指导生产运行

采集到的能源数据通过生产流程图、数据列表、图表、大屏幕推送等多种方式展示，及时发现生产运行中的能耗变化，指导生产运行。

能源数据监控可有效地保证单位产品综合能耗、万元工业总产值综合能耗等关键指标完成，实现了能源管控与生产的有机结合，确保生产平稳经济运行。

3.3 性能分析与优化

实现重点耗能设备能耗性能指标的计算，由计算引擎自动实时计算性能指标，深入分析生产运行和能耗情况，通过节能减排评估找到节能减排优化方法。

3.4 能源管理精细化

通过对介质损耗的分析及时发现计量仪表问题，确保计量准确，减少管道输送过程产生的损耗。通过建立量化的运行指标，将采集到的能耗数据通过计算实现班组、日、月能耗考核数据自动生成，为精细化管理提供考核手段。

3.5 促进企业生产技术提升

实现主要耗能设备的台账管理及能耗水平识别，促进节能技术改造及落后耗能设备的淘汰。

4 结论

总结分析了如何通过能源管理平台的建设，实现对各种能源介质和重点耗能设备的实时监视、控制、优化调度和综合管理，及时了解和掌握各种能源介质的生产、使用以及各种能源管网、关键耗能设备的运行工况，做到科学决策，正确指挥，确保安全、可靠、经济与高效运行，实现从经验型到分析型调度职能的转变。利用新信息技术实现在信息化、可视化、自动化及部分智能化四个方面内容，对化工企业建设能源管理平台有非常重要的启示作用，可指导企业如何发挥能源管理平台的实施价值，从而提高企业能源利用效率和管理水平。