能源可视化管理系统在企业节能增效中的实践

张丹枫　杨翔宇　赵志英　东忠谦

摘   要： 节能增效工程从初期的引进节能技术和设备性能提升，到现在向精细化管理要效益，其中可视化管理有较大潜力。提出一种集成了生产控制过程、安全关键点和能耗信息三方面的能源可视化管理系统。采用AX Energy能源分析管理软件，实现自动化抄表和报表生成;引入能效比指标，实现能源消耗和产能结合的目标管理;将安全与生产控制有机结合，深度对接能耗信息的实时控制，保障设备及工艺运行安全。能源可视化管理系统将管理节能与设备节能紧密结合起来，对改善企业用能进行了多方位探索，为进一步优化工艺控制和设备管理提供了有力的保障。

关键词： 精细管理;能源可视化;节能增效;AX Energy;能效比;工艺控制

中图分类号：TK01+8    文献标识码：A    文章编号：2095-8412 （2020） 04-074-06

工业技术创新 URL： http：//gyjs.cbpt.cnki.net    DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.014

引言

以往，节能增效以引进节能技术和设备为主要措施，只是针对点的改善，忽视了从可视化管理的角度进行节能增效的巨大潜力[1]。能源可视化管理系统，正是从管理的角度对企业的节能状况进行全面把握的系统;将管理节能与设备节能紧密结合起来，优化能源使用效率的系统;针对企业能源使用的立体改善而建立的系统[2]。

从企业的整体生产管理来说，除了应关注生产与能耗问题，还应着重强调安全可视化管理的重要性，毕竟安全生产始终是关乎企业发展与效率的首要问题[3-4]。将生产控制过程、安全关键点和能耗信息三方面深度对接，可以同时将安全问题整合到能源可视化管理系统中，实现安全用电与设备保障的实时性与预见性应对[5]。

本文首先简要分析构建能源可视化管理系统的必要性;其次从生产的可视化、安全的可视化和能耗的可视化三大模块，给出能源可视化管理系统的总体设计方案;最后结合伽师县铜辉矿业有限责任公司生产业务管理实践，提出节能增效的详细改善方法。

1  構建能源可视化管理系统的必要性

从生产监测来看，目前企业的电能消耗数据基本靠人工抄表、统计而得，统计方式也仅是简单的汇总对比，对用能对象的统计也仅来源于变电站、厂区总进线等仪表的数据，亟需生产监测的可视化。

从能耗监测和安全保障来看，以往的企业用能情况只包括总能耗这一独立指标，而对于企业各个厂区内的一些重点用电设备（如球磨机、提升机、浮选机等），并未做到详细能耗情况的分析统计，这直接导致能耗的可视化无法实现，伴随而来的问题就是生产的可视化无法与能耗的可视化相结合，用电安全、设备安全（如电流过载、漏电等）的可视化和预警更是无从谈起。

2  总体设计方案

2.1  生产的可视化、安全的可视化和能耗的可视化

根据企业实际，将能源可视化总结为三大模块：生产可视化、安全可视化和能耗可视化。图1概述了三者在生产管理中的逻辑关系。

2.2  能源可视化管理系统

能源可视化管理系统结构如图2所示。系统主要由能源可视化管理软件、电能计量硬件和通信网络组成;其中电能计量采用三菱能量测量仪（EcoMonitorPlus/EcoMonitorLight），对电压、电流、电能、功率、谐波、漏电状态等参数进行监测，电能数据通过三菱CC-LINK现场总线由PLC收集;最后能源可视化管理软件通过Ethernet（以太网）与PLC通信，完成数据的收集、分析等工作。

经过详细统计分类，全厂区分高压变电站、选矿厂破碎车间和选矿厂磨浮车间三部分。其中，变电站为高压输电线路，共计8路10 kV供电输出，均汇集到能源可视化管理系统。由于选矿厂的工艺流程较繁重，用电设备较多，电能消耗和控制工艺情况复杂，下文将重点介绍节能增效的详细改善方法，为能耗分析提供依据。

3  详细改善方法介绍

3.1  能耗可视化：自动化抄表和报表生成

能源可视化管理系统通过采用三菱AX Energy能源分析管理软件收集计量数据，并以报表和曲线的形式将电量数据展示出来，其中AX Energy对电能数据的收集周期为15 min。同时，如图3所示，用户可以通过自定义的方式选择查看的日期区间，以及按设备、按分钟、按小时、按天等统计的电能消耗数据，通过鼠标拖放的方式查看指定设备在指定的时间内的耗用电量、最大值、最小值等。

如图4所示，在能源可视化管理系统中，通过ReportWorX组件，可以让用户在Excel中自定义要导出的数据的内容和格式，用户提前将表格设计好，并配置相关查询参数，即可轻松导出所需要的报表。

3.2  生产可视化：能源消耗和产能结合的目标管理

通过与现场自动化系统的生产信息对接，获取现场实时生产的产量、设备的启停等信息，结合对应的电能消耗，可以汇总出当时的能效比，这里的能效比的计算方式为：指定的设备在特定时段内的电能消耗量与该设备在该时段的产量值的比值。比值越小，表示能效更高。能效比的比较画面如图5所示，异常时段分析示意如图6所示。

3.3  安全可视化：设备及工艺运行的安全性

对现场设备实时运行的电流、电压、功率因数等参数进行监控，并将这些参数实时与正常值比较，一旦出现设备异常运行的情况，系统自动记录并显示报警信息，提醒现场维护人员，结合现场自动化控制系统运行情况，提前预警，如图7所示。

3.4  合理用电：倡导合理安排峰平谷时段用电

如圖8所示，通过对现场设备的峰、平、谷不同时段的耗电情况做出横向比较，能够看出占比较高的峰值时间用电是否合理，指导现场生产合理安排用电，并在用电高峰时段，关闭不必要的待机设备，减少不必要的用电。

4  结束语

伽师县铜辉矿业有限责任公司通过能源可视化管理系统的综合应用和实践，在减少能源消耗、合理有序用电、保障安全用电等方面得到了改善。能源可视化管理系统显著降低了不必要的能源消耗量，规范了用电，保证了设备的安全和工艺的合理运行。自动化的数据收集和报表统计功能降低了人为参与统计分析的成本，为进一步优化工艺控制和设备管理提供了有力的保障。

参考文献

[1] 黄光凤. 关于选矿厂节能降耗途径的分析探讨[J]. 世界有色金属， 2019（7）： 18， 20.

[2] 郭以东， 何晓梅. 从能源管控建设谈石油化工企业的节能管理[J].中国能源， 2020， 42（5）： 44-47.

[3] 孙召龙， 孙秀玲， 安学先， 等. 建设能源管控中心平台， 实现企业提质增效[J]. 石油石化节能与减排， 2018， 3（3）： 6-8， 14.

[4] 胡嵩， 殷立， 郭晓冬， 等. 可视化节能系统在大型工厂的应用[J]. 上海节能， 2012（3）： 35-40.

[5] 何世念， 陶炎， 王群伟. 信息化打开节能增效空间[J]. 中国石化， 2016（10）： 30-31.

作者简介：

张丹枫（1989—），男，山东招远人，大专，主要从事矿山自动化控制技术工作。

E-mail： 772028366@qq.com

（收稿日期：2020-06-20）

Practice of Energy Visualization Management System in Energy Saving and Efficiency Increase for Enterprises

ZHANG Dan-feng1， YANG Xiang-yu1， ZHAO Zhi-ying1， DONG Zhong-qian2

（1. Jiashi County Tonghui Mining Co.， Ltd.， Kashgar 844000， China;

2. Zhaoyuan Mining Industry Co.， Ltd.， Zhaoyuan 265400， China）

Abstract： The engineering of energy saving and efficiency increase has been improved from the introduction of energy saving technology and equipment performance in the initial stage to asking for the benefit from refined management at present， among which visual management has great potential. A visualized energy management system which integrates three aspects： control process of production， key points of safety and information of energy consumption is presented. Energy analysis and management software AX Energy is used to realize automatic meter reading and report generation; energy efficiency index is introduced to realize the target management of energy consumption and capacity combination; by organically connecting the safety control with production control and deeply jointing the real-time control of energy consumption information， to ensure the safety of equipment and process operation. The energy visualization management system combines management energy saving and equipment energy saving closely， and explores the improvement of enterprise energy consumption in many aspects， which provides a strong guarantee for further optimization of process control and equipment management.

Key words： Refined Management; Energy Visualization; Energy Saving and Efficiency Increase; AX Energy; Energy Efficiency Ratio; Process Control