能源中心技术交流-金自天正

能源中心技术交流北京金自天正智能控制股份有限公司提纲z能源中心简介z金自天正能源中心功能介绍z奥钢联能源管理模块介绍能源中心简介概述z在自动化技术和信息技术基础上的能源调度技术和能源管理技术，以客观数据为依据的能源生产和消耗评价体系，是钢铁企业先进能源管理领域昀基本的理念之一。改变传统的分散的能源生产管理方式为公司扁平化的高效管理方式，是现代大型钢铁企业先进的、被证明是行之有效的重大管理措施，正成为各大钢铁公司各级管理者的共识。能源中心z能源中心是一个能源管理、控制、优化系统，按照分层分布式结构，通过企业内部的通信网络，将分布在现场的能源数据采集站、检测站、现场控制站、操作管理控制中心的操作站以及管理控制站等联系起来，共同完成能源的分散控制和集中管理的管控一体化系统。能源中心能源调度与管理目标z建设能源中心系统的基本目的就是要在提高能源系统的运行、管理效率的同时，提供一个成熟的、有效的、使用方便的能源系统整体管控解决方案；一套先进的、可靠的、安全的能源系统运行、操作和管理平台。并实现安全稳定、经济平衡、优质环保的基本目标。目标z完善能源信息的采集、存储、管理和利用–完善的能源信息采集系统，便于获得第一手资料，实时掌握系统运行情况、及时采取调度措施，使系统尽可能运行在昀佳状态，并将事故的影响降到昀低。z在公司能源管理部门的指导下，对企业整体能源系统采用分散控制和集中管理–针对能源工艺系统的分散和能源管理要求集中的特点，建立能源中心系统可以满足能源工艺系统特点的分散控制和集中管理，使企业的能源管理水平适应企业的战略发展需要。z加快能源系统的故障和异常处理，提高对全厂性能源事故的反应能力–能源调度可以通过系统迅速从全局的角度了解系统的运行状况，故障的影响程度等，及时采取系统的措施，限制故障范围的进一步扩大，并有效恢复系统的正常运行。这在能源系统非常情况下特别有效。目标z通过优化能源调度和平衡指挥系统，节约能源和改善环境–能源中心系统的建成，将通过优化能源管理的方式和方法，改进能源平衡的技术手段，实时了解钢厂的能源需求和消耗的状况，将能有效地减少高炉煤气的放散，提高转炉煤气的回收率，采用综合平衡和燃料转换使用的系统方法，使能源的合理利用达到一个新的水平。z减少能源管理环节，优化能源管理流程，建立客观能源消耗评价体系–能源管理系统的建设，可实现在信息分析基础上的能源监控和能源管理的流程优化再造，实现能源设备管理、运行管理、停复役管理等自动化和无纸化，有效实施客观的以数据为依据的能源消耗评价体系，减少能源管理的成本，提高能源管理的效率，及时了解真实的能耗情况和提出节能降耗的技术和管理措施，向能源管理要效益。z为进一步对能源数据进行挖掘、分析、加工和处理提供条件目标z实现能源管理粗放管理向精益化管理转变。例如：–能源供需平衡可以实现在线监控、调整。–工序能源消耗实绩、主要能源管理指标每日跟踪。–能源消耗实绩结算报表自动生成。z实现能源管理由事后管理向事前管理转变。例如：–编制能源供需计划，按计划组织能源生产。–根据计划安排能源设备运转、检修计划。–预测能源消耗指标，制定能源管理措施。–实现能源计划精度管理。z实现能源优化由单体节能管理向系统节能管理转变。例如：–通过能源中心优化能源供需平衡，减少系统放散。–通过煤气、蒸汽、电力相互转换，实现能源昀优化使用。z实现能源管理由经验化管理向科学定量化管理转变。例如：–将能源供需计划作为公司能源生产计划的一部分。–对钢铁产品结构对能源消耗的影响进行分析。–对钢铁生产物流对能源消耗的影响进行分析。能源中心覆盖范围z能源中心建设将覆盖钢铁企业产品生产和能源生产流程中的各种能源介质的计量、控制与管理。–电力系统：变电所、配电室、热电厂等–动力系统：煤气系统、蒸汽系统、氧氮氩系统、压气系统、天然气系统。–水系统：制水、排水、循环水等设施。能源中心的发展与趋势z钢铁企业建立能源中心己有三十多年的历史，它随着电子信息技术、网络通讯技术、控制技术、节能技术和系统工程技术的应用而发展和完善。z从六十年代中期开始，国外发达国家的一些钢铁企业就开始根据二次能源的不同种类设置了一些能源管理信息系统，分门别类地对各种能源介质进行监视和控制。日本是昀早开发能源中心的国家，八幡制铁所设计了第一个能源中心，实现了对使用能源的集中控制，统一管理。其它还有和歌山、鹿岛钢铁厂以及德国的蒂森和布得鲁斯钢厂等．这一阶段的能源中心规模不大，主要用来进行能源信息（二次能源和有关参数）的在线采集和监视，用于能源设备的控制。70年代初，DCS开始在能源中心得到应用。能源中心的发展与趋势z与此同时，在能源技术领域，开始了能源系统工程理论的研究与应用。1974年就有人提出研究钢铁联合企业的能源问题应采用系统分析的方法把各个设备，各生产工序及各个厂矿的能源生产和能源使用联系起来，考察整个能源系统的能源消耗。能源系统工程遵循系统理论中大系统理论的原理，将其应用于钢铁企业能源系统中去，突破了以往对单体设备节能和工序节能的思路，将企业的能源工作看作一个整体来研究。之后，各钢铁企业开始建立能源系统模型，研究能源的投入产出，生产优化，需求预测等。建立能源模型昀早的有美国的内陆钢铁公司，印度的第安娜哈伯钢铁厂等。后者的模型以企业内部的能源转换装置和用能设备研究目标而建立的，采用线性规划方法，以能源的费用昀低为目标。日本君津钢铁厂研制的能源分配昀优模型，描述了钢铁厂企业内部的能源过程及物流过程，以求能源费用昀低。能源中心的发展与趋势z我国冶金行业的节能工作从七十年代末开始。昀初的能源工作主要研究单体设备节能，通过改造能源设备，改善操作条件，降低能耗。单体设备节能工作是节能工作的重要环节，但它不能代替系统节能，各单体设备的节能量之和不等于整个系统的节能量。之后的工序节能较单体设备节能前进了一步，对钢铁企业复杂的能源系统来说，设备之间都存在能量产生、消耗、转换、使用等方面的相互影响和制约，与单体设备节能相比，生产工序节能的视野扩大了。能源中心的发展与趋势z宝钢于80年代从日本引进能源中心设备，拥有全国昀早投入运营的能源中心。一期工程属七十年代水平的集中式计算机监控系统。二期改造工程部分采用较为先进的分布计算机系统。宝钢三期工程对一期、二期工程设备进行部分更新，采用西马克公司的集散系统，实现了能源信息在线管理，事件顺序记录、存档，开放性好，具有较好的可扩展性。能源中心的发展与趋势z主要发展趋势–管控一体化–能量系统优化–在线预测分析–能源仿真技术–无人值守能源中心建设的主要内容z（1）建设能源管理中心的管理控制大厅;z（2）能源管理系统（EMS）的集成z（3）电力、动力、用水等监控系统的完善改造z（4）环境监测z（5）动力管网、能源设备的改造金自天正能源中心解决方案能源中心系统架构z系统主要分为三个层次。底层为信息采集层，中层为实时数据处理层，上层为应用管理层。信息采集层由PLC和远程I/O组成，主要实现数据采集和实时控制，中层主要是I/O服务器、实时数据库，主要完成实时数据处理和短时归档，上层主要有应用服务器、数据库服务器、工程师站、操作员工作站、大屏幕控制器和打印机等，主要完成人机接口和调度管理等功能。上述设备均纳入以太网，并在相关软件支持下组成功能齐全的系统。实现无人值守，集中调度，经济高效的能源调配管理。能源中心基本信息流ERPERPMES系统应用示意图能源中心功能结构能源中心能源信息监测优化调度与控制能源基本管理能源运行分析1.能源信息监控能源信息监测过程监视故障报警趋势曲线管控日报1.1过程监视z对能源介质的接受量、流出量及其设备的压力温度等运行参数进行周期性扫描，以便进行监视。具体包括：电力系统的电量、电压、频率等，动力系统的流量、压力、柜位等，水道系统的流量、压力、水位等主要能源生产潮流；z监视一些重要能源设备运行状态，如电力系统的开关等，动力系统的加压机、放散塔、煤气柜等，水道系统的泵等重要设备。1.2故障报警z报警信息包括分级报警和多媒体报警。对重要现场设备的故障信号、报警参数超限、与能源生产相关的重要生产单元运行状态、能源中心现场无人值守电气室的门开、火灾等进行报警，根据故障程度、重要性，将报警信号进行多级分类，并提供相应的声响、语音、画面闪光报警方式，并提供相应的报警复归手段。1.3趋势曲线z对采集的有关能源系统运行潮流实时数据按时序保存在系统的短时/长时数据库中，计算昀小/大、平均、累计值，借助系统的用户查询界面，对于短时归档数据，提供过程曲线或棒图显示；对于长时归档数据，可按信号内容、起/讫时间、时间粒度（分钟/小时/天/月）、数值类型（Min/Max/Ave/Sum）进行历史数据查询，并可进行曲线或棒图显示。1.4管控日报z对于能源系统的计量与管理统计数据，EMS对原始采集数据经必要的计算处理后，按指定格式、时间自动进行系统报表输出。报表种类主要包括小时报、日报、月报，年报输出。另外EMS配备专门的故障信息输出打印机，进行在线故障信息报表输出。2.优化调度与过程控制优化调度与过程控制中短期在线预测能源综合优化调度面向能源优化的过程控制能源GIS2.1中短期在线预测z中短期在线预测基于生产作业计划、维护检修计划、历史生产数据和实时数据。采用不同的预测算法，预测各种能源介质在未来短期（1~6小时），中期（1~7天）生产、消耗量，作为能源调度的参考。并根据目前能源介质的潮流情况，对未来中短期的煤气柜位、全厂电力负荷等情况进行预测，给出供需预测曲线，协助调度员及时调度。主要预测模型：–依据经验的分析模型–神经元网络预测–离散事件模型2.2能源综合优化调度z在分别建立电网分析模型、热网计算模型、煤气管网模型、循环水排放调度模型等数学模型的基础上，结合能源系统的实时状态和过程信息，以节能和经济运行为昀优化目标，综合考虑多种能介的转化利用，采用专家调度规则和多种优化算法，进行实时优化计算，为调度员提供多种调度预案和预计结果，辅助调度员决策，实现能源的在线优化调度，同时对特殊事故，给出处理预案。2.3面向能源优化的过程控制z利用建模、控制以及优化技术，在生产过程的各个环节通过已有的过程控制系统和计算机网络来进行考虑降低能耗的综合优化控制，在不增加大量投资进行工艺和设备改造的情况下大大降低能耗，达到节能生产的目的。面向能源生产的过程控制如：昀佳负荷燃料控制、煤气系统优化控制、制氧优化控制等。2.4能源GISz能源GIS系统是对能源管网（包括水网、热网、气体管网、电网等）各种设备要素信息进行全面的计算机管理，通过将发生源、管网、用户等信息以地理位置为基础，与属性数据库相结合，可以随时提供图形的显示、查询及分析等功能；还可以利用网络分析模型，结合水网、热网、气网中的阀门、开关等设备的状态、压力等各种信息，实现网络压力和流向分析、渗透监测和流量分析、工作流程处理、施工检测、故障分析；遇到管道泄露、爆管等突发事件，在尽可能短的时间内确定事故发生的准确位置，提出抢修决策方案并及时处理解决这些突发事件。3.基本能源管理基本能源管理能源计划管理能源质量管理能源设备管理能源成本管理3.1能源计划管理z能源供需计划管理的主要目的是通过编制能源供需计划，可以实现按计划组织能源生产与使用。同时通过计划编制，实现能源管理由事后管理向事前管理转变。可以利用编制的能源供需计划进行指标预测，以及进行计划实绩对比，提高编制计划的精度。z能源供需计划管理主要根据产品生产计划，按一定的计划值和设备检修情况，制定能源生产计划，并跟踪计划的执行情况，对各种计划的执行情况进行统计、分析，以便及时做出调整。3.2能源质量管理z能源介质质量管理主要实现对煤气、水质、氧氮氩等能源介质的质量管理。z根据检化验部门对能源介质的检验结果或在线检测仪数据，对能源介质的质量进行实时跟踪监控，避免不合格的能源介质供应，确保公司整个能源系统的优质稳定供应。3.3能源设备管理z能源设备管理主要实现能源设备生命期的管理过程。设备状态监控、设备开机率统计、设备故障原因统计分析。z在记录设备停机事件的同时，允许