摘要: 能源管控是工業園區實現整體節能減排的必要手段。以上海電氣臨港重裝備產業園區為對象，采用較好的信息技術，建立了從園區能源供應到企業終端用能的智能能源管控平臺，在實現能源數據在線監測和統計的同時，引入企業生產優化調度技術和園區供能協調機制。

關鍵詞:工業園區；能源管控；信息技術；節能

進入21世紀以來，我國的工業化和城鎮化建設加速，工業園區作為其中如雨后春筍般興盛起來。目前我國工業園區建設和發展經歷了從無到有、從小到大、從功能單一到多元化、從分散到集中的發展過程，在推動國民經濟發展中發揮著越來越重要的作用。由于能源緊缺和環境污染日益嚴峻，節能減排也成為工業園區建設和發展之一。

由于工業園區內企業眾多，而園區往往都有獨立的能源生產供應系統，因此其系統節能不是單一的能源生產系統、能源輸送系統或能源利用系統節能，而是從能源生產到終端設備應用的全流程一體化節能。為此，可以整個園區能源信息監測為基礎，基于工業物聯網構建園區能源監控平臺，對數據進行診斷分析，采用優化技術實現管理節能。*節[2014]30號文也指出，“通過建設能源消耗數據信息系統，運用在線監測、能源診斷等分析”來提高節能監察工作的能力。

1 國內工業園區能源管理現狀

從能源管理的水平來看，能源管理的發展經歷了以下3個階段：

(1)粗放式能源管理只有總的能耗數據(月賬單 、年賬單)；對工藝及設施的能耗數據不了解；缺乏有效的能源管理機制。

(2)基本能源管理有安排人員進行人工抄表，并對抄表數據進行匯總、制表；有簡單的抄表和電力檢測系統；缺乏對海量數據的統計、整理和分析。

(3)能源管理體系對能耗數據進行分析和整理；對能源用量、能耗成本進行分攤；生成各種關鍵能耗指標；根據系統的分析數據進行需求側管理；利用能源管理系統發現浪費；利用能源系統進行績效考核。

目前，國內工業園區的能源管理介于第2階段和第3階段之間：有熱工抄表數據的基礎統計，部分企業有簡單的能耗分類統計、能耗分攤統計等簡單指標分析。但存在的問題主要有：一是信息化程度弱，沒有實現自動抄表、自動記錄存檔、自動生成報表功能；二是數據統計不精細，對海量數據沒有細致、合理的分類統計；三是數據分析不及時，沒有對數據進行分析，沒有給出與生產掛鉤的核心指標，僅在年度統計中有考量；四是節能減排沒效果，沒有利用數據分析為企業的節能減排提供建議；五是園區和企業聯動管理不緊密。

2 方案設計

本文以上海電氣臨港重裝備產業園區為對象，以智能能源服務系統為核心，將能源生產的上游終端與能源消耗的下游終端通過工業物聯網有機地結合在一起，構建園區智能能源管控平臺，如圖l所示。該平臺包括能源的生產、輸送、分配、服務、用戶等多個要素，以生產設備、工藝流程為依托，以科學的管理流程為支持，以智能化的信息分析和決策模塊為手段，實施能源生產、輸送、調配的集中管控與快速響應，建立閉環能源管控系統，實現能源供應與能源消費之間的優化互動，從而提高設備利用率，降低闊區單位產值的能耗，實現從能源生產到終端設備用能的系統節能。

信息支撐平臺是智能能源管控平臺的基礎，它采用集成了多協議轉換技術的工業網關產品，通過現場儀器儀表、傳感器、執行器和工業控制系統等，對各種數據進行信息采集，經園區網絡傳遞給數據中心；數據中心提供海量異構數據存儲、挖掘等技術，為智能能源管控中心的各類應用系統提供數據保障；在生產應用層面，基于數據信息完成園區的能源管控和相關的專業服務，并通過終端界面為各類用戶服務。智能能源管理中心信息結構如圖2所示。

 3 能源管控軟件系統

考慮到園區的管理模式，分為園區版和企業版兩個部分，并通過內部協調機制構成一個完整的體系。

3.1 企業版 

(1)生產能耗精細化管理系統

建立制造企業生產加工的基本單元標準加工工序庫，實現對基本加工工序的電子化管理。在此基礎上根據技術人員的設計，建立某產品的加工工藝流程，建立產品工藝流程的加工工序和工時管理。然后根據管理人員制定的生產計劃排班，結合產品工藝流程信息，來估計企業的生產用能。

(2) 企業能耗監控與統計

根據需要建立企業生產能耗和環境能耗監測系統，并根據用戶需要打印報表。

(3) 生產能耗優化調度

以降低能耗和減少生產能耗波動為目的，采用BP神經網絡與模糊判斷相結合的智能排班方法，對生產進行優化調度。管理人員可根據智能排班的結果對生產計劃進行修改，以達到管理節能的目的。

3.2 園區版 

(1)太陽能發電監測

通過實時數據監測太陽能發電系統的發電參數，并實時顯示，形成記錄。采用多元多項式回歸模型建立了太陽能發電的預測模型，通過預測值與實測值的比較來判斷太陽能發電系統的運行狀態。

(2)園區能耗監控與統計

建立了園區能耗監測系統，并根據用戶需要輸出所需月度能耗報表。

(3)企業用能匯總協調

一是園區能耗總量控制。各企業能耗需求數據上報后，可得出下月總能耗需求，由此可得出園區總能耗，若超出園區供能容量，則需要管理人員與企業進行協調。二是供能裕量估計。根據園區下月總能耗預測和園區供能容量，可得出園區能耗裕量值，并反饋給企業，供企業增加、調整生產的參考。三是各企業間的用能協調。通過網絡在園區和企業之間建立有效的能源調度互動平臺，當用電量超標時，協調企業之間的生產，特別是在有試驗的前提下更要加強協調。

4 安科瑞工業能源管控平臺介紹

安科瑞工業能源管控平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、重大能耗設備的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、用能預測、碳排分析，為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

4.1 系統結構

4.2 應用場所

鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫藥、水泥、煤炭、物流、鐵路、航空工業、木材、化學原料以及機電設備、電器產品、工器具制造等。

4.3 系統功能

4.3.1 可視化展示

展示企業各類能耗總量、折標值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區域能源消耗對比,以及當前天氣情況、污染情況，并三維展示企業重要工藝或工段的能源消耗動態。

4.3.2 實時監控

對企業各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監控。以便企業用戶能夠實時的監測各個點位的運作情況，同時能更快速有效的掌握點位的報警。

4.3.3 變壓器監控

展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規劃。通過各種運行參數狀態下用電效能的對比分析，找出較佳運行模式。根據較佳運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

4.3.4 用能統計

從能源使用種類、監測區域、生產工藝/工段時間、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業用能統計、同比、環比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

4.3.5 產品/產值單耗

與企業MES系統對接，通過產品產量以及系統采集的能耗數據，在產品單耗中生成產品單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析。以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

4.3.6 績效分析

對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、產線、工段等進行日、周、月、年、時段績效統計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業了解內部能效水平和節能潛力。

4.3.7 能耗預測

通過對企業生產工藝、生產設備等的能耗使用情況進行分析，建立能耗計算模型，根據人工智能算法對數據和模型進行修正，對未來企業能耗趨勢進行預測分析，為節能提供有效的決策依據。

4.3.8 運行監測

系統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測設備及工藝運行狀態，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統一次運行監視。可直接從動態監測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。

4.3.9 分析報告

以年、月、日對企業的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行多方面的統計分析，讓用戶多方面了解系統的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶發現設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節能潛力。

4.3.10 事件報警

持續監測設備和系統運行，對通訊失敗、數據異常、定額超限、工藝參數異常越限、設備異常或故障進行報警，提醒企業注意和查找問題，并形成報警日志。

4.3.11 移動端支持

APP支持Android、iOS操作系統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業能源消耗、效率分析、同環比分析、能耗折標、用能預測、運行監視、異常報警等。

4.4 現場設備選型

5 結語 

工業園區的能源管控往往包括能源生產系統、能源輸送系統或能源利用系統，這需要借助信息技術建立的全流程一體化的能源管理體系，引入智能分析和優化手段，達到園區整體節能減排的目標。本文為臨港重裝備產業園區設計建立的智能能源管控平臺，借助信息技術，實現了多層次、多視圖、多維度的供能、用能數據的在線監測、統計分析系統；以標準加工能耗和加工工時庫為基礎，完成了生產計劃和用能調度的優化，實現了降低生產過程中的無效能耗和單位產值能耗的目標；建立了供能與用能互動的閉環能源管控模型，不僅考慮“面向能耗的能源供應”，而且考慮“面向能源供應的能耗”，提高了供能設備和生產設備的利用率，降低了園區的單位產值能耗。

參考文獻

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[3]安科瑞企業微電網設計與選型手冊.2020.06版.