石化企業(yè)能源管理平臺研究

時間：2024-11-13作者：安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司瀏覽：94

1 概述

目前石油化工企業(yè)普遍性的能源管理主要靠電子文件報表流轉(zhuǎn)，層級傳遞能耗數(shù)據(jù)，這種能耗管理已經(jīng)和現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)實際需求相脫離，*導(dǎo)致決策偏差、發(fā)出指令滯后等問題，嚴(yán)重影響企業(yè)的競爭力。

中海石油化學(xué)股份有限公司基于對企業(yè)能耗情況和現(xiàn)有能源管理模式的充分分析在企業(yè)兩化融合體系基礎(chǔ)上進(jìn)行能源管理業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的集成，在確保生產(chǎn)工藝流程平穩(wěn)運行的前提下，實現(xiàn)企業(yè)能源系統(tǒng)的在線監(jiān)控、集中管理與優(yōu)化調(diào)度，從而有效地提高企業(yè)能源管理水平和能源利用效率，為單體設(shè)備、各生產(chǎn)裝置和整個企業(yè)的多方面節(jié)能提供充分支撐。

構(gòu)建企業(yè)能源管理平臺，主要通過對能源數(shù)據(jù)的采集及能耗數(shù)據(jù)的計算、分?jǐn)?、平衡等處理，實現(xiàn)班組、裝置及企業(yè)層次的能耗計算，通過對重要耗能設(shè)備的監(jiān)控分析，班組能耗考核的管理實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。本文從幾個方面概述研究內(nèi)容與應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問題。

2 技術(shù)路線與平臺簡介

能源管理平臺的未來發(fā)展將向能源預(yù)測、能源計劃、能源優(yōu)化調(diào)度和節(jié)能控制進(jìn)一步發(fā)展和加強，通過質(zhì)量、環(huán)保、公用工程及設(shè)備工藝優(yōu)化等各方面因素的支撐實現(xiàn)節(jié)能減排的效率，主要從幾個方面概述研究內(nèi)容與要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

2.1 技術(shù)路線

該平臺采用架構(gòu)分別為后臺設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用平臺層、應(yīng)用系統(tǒng)層和用戶層。

后臺設(shè)施層：為系統(tǒng)的框架提供運行、算法、技術(shù)等支撐。

數(shù)據(jù)層：將系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、去重、歸檔、存儲等處理和加工，形成分門別類的數(shù)據(jù)單元和數(shù)據(jù)庫，并且與兩化平臺數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)互通，從而為平臺層、應(yīng)用層和接口提供支持。

應(yīng)用平臺層：是平臺內(nèi)部各個業(yè)務(wù)單元的處理節(jié)點，通過業(yè)務(wù)邏輯層可將應(yīng)用層和接口層發(fā)來的指令進(jìn)行處理，并將結(jié)果給到應(yīng)用層和接口。接口的主要功能是根據(jù)外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)請求來進(jìn)行接口調(diào)度和管理，如對接外部的大數(shù)據(jù)平臺、認(rèn)證平臺等。

應(yīng)用系統(tǒng)層：是基于數(shù)據(jù)面向客戶的應(yīng)用展示，通過應(yīng)用層用戶可對有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行查看、導(dǎo)出，為部門決策提供素材。

用戶層：是基于權(quán)限管理展示應(yīng)用設(shè)計，通過權(quán)限設(shè)置調(diào)用應(yīng)用層應(yīng)用。

平臺提供統(tǒng)一權(quán)限管理，統(tǒng)一消息管理，統(tǒng)一工作流平臺，統(tǒng)一日志管理，實時服務(wù)，統(tǒng)一通信管理，統(tǒng)一定時管理。

該平臺設(shè)計時采用當(dāng)前信息系統(tǒng)建設(shè)平臺化建設(shè)思維，主要是：前臺輕量化，后臺引擎化，可靈活地適用組織需求化，其主要包括以下幾部分：

(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐環(huán)境共享化，不同基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來之不同的系統(tǒng)，實現(xiàn)與兩化平臺、各裝置報表系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度日報、大數(shù)據(jù)平臺等多系統(tǒng)平臺形成數(shù)據(jù)共享，支撐起系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)環(huán)境。

(2)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)平臺化，集成采用統(tǒng)一入口，單點登錄等相關(guān)技術(shù)建設(shè)以兩化平臺及生產(chǎn)管理系統(tǒng)為，與其他已有系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)、入口、流程、業(yè)務(wù)級的連接，實現(xiàn)對本地數(shù)據(jù)、生產(chǎn)實時采集數(shù)據(jù)的各項業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成。

(3)監(jiān)測管護(hù)系統(tǒng)平臺化，采用模塊化、插件管理及引擎技術(shù)等一系列擴(kuò)展技術(shù)。

2.2平臺簡介

(1)能源數(shù)據(jù)采集

主要是對企業(yè)能源消耗點進(jìn)行數(shù)采，把以前由人工抄表，再輸入系統(tǒng)的工作，轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)自動水、電及氣等數(shù)據(jù)采集。同時能源還包括對采集數(shù)據(jù)通過分析計算得出各種重要耗能設(shè)備需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)，例如能效。

(2)能源監(jiān)控

能源監(jiān)控主要是把能源計量數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)及生產(chǎn)過程各種數(shù)據(jù)通過實時、匯總、統(tǒng)計和對比等各種操作，并以簡單易懂的圖像形式在大屏之中展示，可供生產(chǎn)管理部調(diào)度人員及時了解了整個生產(chǎn)過程的情況，為調(diào)度提供強有力的決策支撐。

(3)能源管理

主要對生產(chǎn)能源數(shù)據(jù)的管理、平衡生產(chǎn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)展示和統(tǒng)計。根據(jù)實際業(yè)務(wù)需要劃分的模塊有：班組能耗、碳排放管理、開停車能耗管理、對標(biāo)管理、耗能設(shè)備管理、能源數(shù)據(jù)管理、外購能源管理、文檔管理、合理化建議、報表管理、企業(yè)數(shù)據(jù)上報、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)設(shè)置管理等，共有12個大模塊。

(4)能源模型

能源管理模型是指通過分析監(jiān)測能源流數(shù)據(jù)，建立能源評估、預(yù)測與優(yōu)化模型，對主要能源介質(zhì)的生產(chǎn)和消耗進(jìn)行預(yù)測，實現(xiàn)能源介質(zhì)產(chǎn)、存、耗動態(tài)平衡，提高介質(zhì)利用效率實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。比如建立效益預(yù)測模型，通過經(jīng)濟(jì)效益分析得出裝置較優(yōu)負(fù)荷建議值，以便為企業(yè)獲得比較大的經(jīng)濟(jì)效益。還有對蒸汽管網(wǎng)進(jìn)行建模評估，結(jié)合蒸汽產(chǎn)耗歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行模型計算，建立蒸汽管網(wǎng)的平衡圖。

2.3開發(fā)技術(shù)

采用B/S架構(gòu)，傳統(tǒng)的B/S程序是由后端渲染好頁面，交給來顯示，為了使數(shù)據(jù)展現(xiàn)過程加直接，提供好的用戶體驗，經(jīng)評估平臺采用新的前后端分離架構(gòu)進(jìn)行搭建，實現(xiàn)前后端解耦，框架將采用成熟的Js框架和Bootstrap，后端采用傳統(tǒng)分層架構(gòu)、采用多層(N-Layer)邏輯架構(gòu)，層與層之間是低耦合的，增加各層的立性，從而也提高了可測試性，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，大大提高系統(tǒng)的魯棒性。

通過前后端分離，可以適應(yīng)現(xiàn)代流行的多終端的界面體系，表現(xiàn)層既可以在PC端訪問界面，也可以通過BI軟件在大屏幕進(jìn)行展示，未來還可以通過移動端APP，甚至微信小程序等新的技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)展現(xiàn)，而改動后端系統(tǒng)及邏輯。

基于漸進(jìn)式框架構(gòu)建用戶界面，Ajax完成請求。架構(gòu)具有輕量級、、高穩(wěn)定性、可組件化的特點，相比舊的框架具優(yōu)勢。

前后端之間采用輕量級的WEB服務(wù)RESTful Web Services來實現(xiàn)資源訪問。為了實現(xiàn)REST訪問協(xié)議，系統(tǒng)采用了成熟的NET技術(shù)來實現(xiàn)后臺功能。后臺采用傳統(tǒng)Entity Framework和MVC架構(gòu)進(jìn)行搭建，此架構(gòu)使用非常成熟，具有高度穩(wěn)定性和擴(kuò)展性。

3 企業(yè)實施能源管理平臺的

3.1能源實時監(jiān)控與采集

實現(xiàn)對電力系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、氣系統(tǒng)等多種能源介質(zhì)實行集中監(jiān)控和管理；對能源流進(jìn)行集中監(jiān)測和管理，取消線下人工作業(yè)，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、能源計量分析、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理上報整個過程自動化、科學(xué)化，是企業(yè)節(jié)能減排的重要基礎(chǔ)性工作。

3.2指導(dǎo)生產(chǎn)運行

采集到的能源數(shù)據(jù)通過生產(chǎn)流程圖、數(shù)據(jù)列表、圖表、大屏幕推送等多種方式展示，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)運行中的能耗變化，指導(dǎo)生產(chǎn)運行。

能源數(shù)據(jù)監(jiān)控可有效地保證單位產(chǎn)品綜合能耗、萬元工業(yè)總產(chǎn)值綜合能耗等關(guān)鍵指標(biāo)完成，實現(xiàn)了能源管控與生產(chǎn)的結(jié)合，確保生產(chǎn)平穩(wěn)經(jīng)濟(jì)運行。

3.3性能分析與優(yōu)化

實現(xiàn)重要耗能設(shè)備能耗性能指標(biāo)的計算，由計算引擎自動實時計算性能指標(biāo)，深入分析生產(chǎn)運行和能耗情況，通過節(jié)能減排評估找到節(jié)能減排優(yōu)化方法。

3.4能源管理精細(xì)化

通過對介質(zhì)損耗的分析及時發(fā)現(xiàn)計量儀表問題，確保計量準(zhǔn)確，減少管道輸送過程產(chǎn)生的損耗。通過建立量化的運行指標(biāo)，將采集到的能耗數(shù)據(jù)通過計算實現(xiàn)班組、日、月能耗考核數(shù)據(jù)自動生成，為精細(xì)化管理提供考核手段。

3.5促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)提升

實現(xiàn)主要耗能設(shè)備的臺賬管理及能耗水平識別，促進(jìn)節(jié)能技術(shù)改造及落后耗能設(shè)備的淘汰。

4 安科瑞工業(yè)能源管理系統(tǒng)介紹

安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃?xì)?、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)針對各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chǎn)線、班組、重大能耗設(shè)備等的能源利用情況等進(jìn)行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。

5 應(yīng)用場所

鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業(yè)、木材、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設(shè)備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。

6 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場通過廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網(wǎng)聯(lián)通的地方，通過有權(quán)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看各處的運行情況。

系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺管理層。

現(xiàn)場設(shè)備層：主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負(fù)著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設(shè)備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡(luò)電力儀表、溫濕度控制器、開關(guān)量監(jiān)測模塊以及合格供應(yīng)商的水表、氣表、冷熱量表等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，一般應(yīng)用服務(wù)器和WEB服務(wù)器可以合一配置。

平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

7 系統(tǒng)功能

平臺采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實時監(jiān)測企業(yè)各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率和節(jié)能潛力，為節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

7.1平臺登錄

在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

7.2大屏展示

用戶登錄成功之后進(jìn)入大屏展示頁面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標(biāo)、產(chǎn)值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產(chǎn)值等相關(guān)信息。

7.3頁

頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業(yè)級統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

7.4數(shù)據(jù)監(jiān)控

對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進(jìn)行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能快的掌握點位的報警，并為企業(yè)削峰填谷、調(diào)整負(fù)載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。




能源實時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進(jìn)行實時監(jiān)測，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網(wǎng)絡(luò)圖、能源計量網(wǎng)絡(luò)圖等功能。




能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進(jìn)行實時展示；當(dāng)能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗報警提示等；

配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。

實時統(tǒng)計：實時統(tǒng)計工廠、車間、工序、設(shè)備的當(dāng)年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

數(shù)據(jù)展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設(shè)備的不同的能耗參數(shù)；







檢測：對能源報警信息進(jìn)行集中顯示，可以對報警閾值信息進(jìn)行相關(guān)處理操作，可以對報警參數(shù)進(jìn)行在線設(shè)置，當(dāng)能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗等報警提示；





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