施耐德EMS能源管理系统钢铁行业应用.docx

1、施耐德EMS能源管理系统钢铁行业应用施耐德电气钢铁工业能源管理系统暨节能增效解决方案综述Energy Management Solution And Energy Efciency Guide前 言目前能源紧缺与环境恶化已经成为全球面临的最大问题。近几年来，全球经济持续高速的增长和对矿产，水资源的过度利用成为过去几年中全球社会发展的特点,但随着经济增长的同时也引发了全球范围内的能源供应紧张并对环境保护造成了巨大的压力,这些发展中的带来的问题都要求从个人到公司必须担负起社会环境的责任采取有力措施来降低能源消耗。中国政府高度重视节能与环保，已经将节能增效提升为国家战略的一部份.在2006年国务院做

2、出的决定中明确提到:到“十一五期末,万元国内生产总值（按2005年价格计算)能耗要下降到0。98盹标准煤，比“十五”期末降低20左右。作为全球电力及自动化控制行业的领袖，施耐德电气致力于通过更好的能源管理手段及节能降耗技术来帮助用户提升商业竞争力。在楼字、住宅、基础设施及工业行业，我们全面广泛的节能增效解决方案、服务及产品能够帮助客户有效地实现节能降耗的目标。在能源使用的每个环节上，我们的解决方案能够帮助您平均节省10%到30%的能源。2施耐德电气为客户提供核心价值 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。2节能降耗的技术驱动 .。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。

3、.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。3能源管理系统目标 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.6功能应用.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。7能源监视与调度 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。8能源信息管理.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。10能源决策支持.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。

4、.。. 12动力能源数据采集 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.14项目实施与服务 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.18善用其效, 尽享其能.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.19我们的客户 .。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 221施耐德电气为客户提供核心价值降低能源消耗b 降低客户在生产运行中各方面、各种能源的消耗b 综合运用技术手段和管理手段降低能源消耗，减少

5、温室气体排放提高能源供给使用的有效性和可靠性b 保障可靠有效的设备运行，实现可持续的能源节省b 通过合理的设计及管理，降低生产中断风险b 依靠主动性预防性的维护及服务,保证能源高效平稳的使用优化能源成本b 降低客户的综合能源成本b 优化能源配给使用。能源采购及使用时段2节能降耗的技术驱动由于中国大中型钢铁生产企业装备大型化、连续化以及节能新技术的应用，2006年上半年，大中型钢铁企业吨钢能耗为同比下降6。7，明显低于国家产业政策2010年730千克标准煤的目标水平，但中国钢铁业节能水平与世界先进水平仍有20%的差距。按照国家节能降耗战略目标,到2020年我国单位产品的能耗值要比2005年降低2

6、0。该目标对于高耗能（占全国总能耗的15。18）、高污染（吨钢产生2。5吨二氧化碳，3。08公斤二氧化硫，约50公斤的粉尘）、高物流（吨钢约需46吨物资流动）的中国钢铁工业在节能降耗环境保护方面面临着很大压力。目前国内冶金行业采取了多种节能降耗的技术手段，从如下四个方面对节能增效目标的持续改善.工艺改造建立循环经济尽管钢铁行业污染高、能耗高，但因为钢铁制造流程工序多、结构复杂，制造流程伴随大量物质和能量排放，其中蕴含着诸多减量化、再利用、再循环的可能性。与其他行业相比，钢铁行业在实施循环经济上具有巨大潜力.在钢铁生产过程中,能源的转换很强很快，能源二次循环应用具有很大的空间。b 转炉余热发电b

7、 余热、废气二次能源回收b 煤气替代燃油、替代动力煤宝钢二次能源利用占总用能的10;鞍钢原来大量使用的天然气、重油先后改用二次能源，采用可循环的综合节能措施后,鞍钢吨铁少用 45公斤标准煤；武钢对重组企业采用先进节能技术也取得了良好效益.节能增效四大举措b 工艺改造建立循环经济b 技术设备升级b 制度建立及能源服务b 信息技术提升能源管理水平3技术设备升级b 循环水泵采用变频技术b 电机变频调速（如风机泵)b 高效电机应用b 无功补偿b 输变电变压器降耗技术b 电网谐波治理b 办公照明和暖通空调系统升级制度建立及能源服务b 节能政策与能源使用审计b 工业流程能耗性能指标制定b 能源管理标准流程

8、b 节能战略制定以及能源规划b 节能服务 （咨询、方案、设备、性能、安装、实施）信息技术提升能源管理水平利用信息技术建立能源管理系统更可以为各种节能降耗手段的充分实施奠定数据基础，具有非常明显的现实意义。通过信息技术手段建立集中统一的能源管理系统(EMS）势在必行，对能源数据进行分析、处理和加工，工作人员能实时掌握能源运行的状态：b 全方位监控能源运行、使用与分配b 能源数据采集、能效分析b 能源供给的优化、负荷分配、负载均衡利用EMS系统，在企业出现用用能高峰或低谷时,从全局角度了解能源使用和变化。通过对能源进行合理调整，确保系统运行在最佳状态。EMS还有利于工作人员及时采取措施,优化其他能

9、源调度，有效地减少高炉煤气的排放，减少了环境污染,进一步提高了能源的合理利用率。4能源管理调度中心b 能源管理调度中心是钢铁企业负责能源运行、作业实绩、能源计划、平衡预测的职能部门。b 该部门以能源管理系统工作平台完成动力能源运行监控、能源信息管理以及优化调度决策等工作内容。施耐德能源管理系统 EnergyManagement System, EMSb 是集能源过程监控、能源调度、能源管理为一体的能源管控一体化计算机系统。 EMS确保能源调度的科学性、及时性和合理性，从而提高能源利用水平,实现生产工序用能的优化分配及供应,保证生产及动力工艺系统的稳定性和经济性,并最终实现提高整体能源利用效率的

10、目的。b 施耐德EMS该系统实现对各种能源介质（风、水、电、气、氮、氧、氩等）进行集中监控、统一调度；通过监控台对各类供能用能环节(供配电、电站、水厂、煤气柜等）进行监控管理；对无人值守站所设备进行远程操作和控制；提供能源调度高级决策支持信息等。集动力能源过程监控、能源信息管理、能源调度为一体综合信息化管控平台。能源管理系统L4L3L2L1b 集动力能源过程监控、信息管理、调度一体化管控平台b 保障能源调度的科学性、及时性和合理性b 优化能源利用、保障生产稳定经济运行b 提高整体能源利用效率v 生产能源（风、水、电、气、氮氧氩等)监控与调度v 供能用能环节（供配电、电站、水厂、煤气柜等）监控管

11、理v 无人值守站所设备进行远程操作和控制v 提供能源调度高级决策支持信息等5能源管理系统目标能源应用可视化施耐德电气能源管理系统平台解决方案从能源使用的全生命周期角度实现灵活可靠的工业能源过程监控。通过对重要的能源运行数据的集成，建立透明度更高的能源调度与管理平台，在更低能耗、更低排放的水平下获取运行优化和最大化生产力：b 图形化的能源运行 (变配电、煤气柜、发电、锅炉房、给排水、泵站等)b 实时能源介质测量 （电、氮氧氩、蒸汽、压缩空气、煤气、天然气、水等）b 直观历史和实时趋势 (压力、温度、功率、质量等）b 丰富的能源管理报表 （班组、批次、产品、设备能耗报表）b 强大的分析工具 （时间

12、、批次、电能质量分析、功率因数等)b 跨企业的能源使用消耗可视化界面 (设备、车间、分厂、企业、集团等）b 动态实时能源使用消耗状况 （秒、分钟、小时、班组、日、月、年等)能源预测与追溯针对冶金行业对节能增效的需求,通过动态灵活地定制报表、管理和可视化功能，对各部门用电以及其它能耗趋势、增长情况、节能情况实绩进行自动或手工操作进行记录。为节能增效提供全方位多样性的追溯手段以及各种分析工具。施耐德电气能源管理系统解决方案从系统上改善了冶金企业能源使用的跟踪与追溯能力。通过对能源使用的可视化改善,提供各单位对能源消耗过程以及记录的可追溯性,降低满足政府环保法规和国际标准遵从的时间成本和资金成本。从

13、企业管理角度而言,施耐德电气能源管理系统解决方案为企业管理者提供高可视化的能源使用和消耗状况,辅助企业决策层对节能增效管理策略的制定和实施。b 能源使用问题以及影响的快速诊断, 加速节能增效工作的推进b 设备运行以及能源消耗信息的高度集成b 能源管理实现远程闭环，优化工作流，最大化生产效率建立高质量的、可扩展的能源管理系统，为企业应对发展挑战、环保挑战、建立数字化管理奠定良好基础；从而在竞争激烈的市场利于不败之地。节能降耗创造价值b 优化能源以及电力资产提高运行能力b 提高能源维护以及能耗事件快速响应能力b 扩大节能降耗的改善空间b 实现对能源应用的全方位可视化以及可追溯性b 提高能源供应的可

14、靠性和有效性b 降低吨钢能耗以及环保成本6功能应用能源管理系统功能架构系统定位面向钢铁行业能源管理系统EMS是集过程监控、能源管理、能源调度为一体的厂级管控一体化计算机系统。随着钢铁企业规模的扩大、技术不断进步、信息产业的高速发展,EMS面向生产运行的能源介质（包括水、电力、重油、各种煤气、天然气、蒸汽、压缩空气、氧、氮、氩等）实现能源预测、降低能耗,实时监控的综合能源信息管理平台。下图为EMS在企业应用中的定位.管理对象能源系统的工艺对象覆盖钢铁生产所涉及的各种大型能源设施,如变电站、水泵站、煤气站等。能源系统采集的数据点范围遍布整个生产运行与作业区，作为实时监控与信息处理系统，其实现包括信

15、息的实时采集、海量储存、二次加工。因此EMS解决方案立足于系统集成的高度，以信息为核心满足能源管理应用功能上的特殊性及能源生产利用的连续性。EMS对各种能源介质进行集中监控、统一调度和平衡优化,对无人值守站所设备进行远程操作和控制的要求，充分满足过程控制、信息管理和数据库的一体化系统集成需求。施耐德电气EMS方案充分考虑了时间、空间上的可扩充性,采用开放的体系结构，增强与第三方的可连接性.其易于扩充的平台架构，延长了系统应用的生命周期，增强了发展后劲,适应了市场激烈竞争的需要。功能架构b 能源信息处理能源信息管理主要将需要的各种一级或二级能源实时数据集成起来,以便于进行后续能源管理和分析。施耐

16、德电气EMS打包了几乎全世界所有的著名的控制器的驱动程序,支持PROFIBUS、DH+、MODBUS、MODNET、SSEVEN（Siemens Industrial Ethernet）等常规的通讯协议.具有速度快、工作稳定可靠的优点.同时也支持OPC(OLE for Process Control）和ODBC的通讯方式。能源管理中心实时数据库服务器通过驱动程序实现对现场PLC以及配电系统通讯。v 能源数据采集(周期采集、中断采集、SOE)v 能源运行监控 (能源实绩、能源计划、能源预测及对比分析）。v 分类数据归档(实时数据 短时数据 统计数据 历史数据、记录）v 实时闭环调节v 逻辑分析处

17、理（条件联锁、越限报警等）v 人机界面（过程图、过程曲线、设定和查询等）v 管理报表（瞬时报、正点报、日报、月报等)7能源监视与调度能源监视调度台能源监视与调度b 总调台对各个专业信息进行监控b 燃气、电力、水和供气调度台b 动力介质能耗及工序动力监视调度操作b 部门、车间、班次能消耗存储、查询、分析、统计b 横纵对比分析各二级单位部门或各班次的大耗能设备的能源利用效率和节能潜力b 自定义各种生产上的能耗报表,提供单位的能耗汇总情况燃气系统调度b 焦气、高气、转气的生产指挥、协调、平衡调度及故障情况下应急处理b 燃气系统数据的记录、分析、报表b 监控高炉、焦炉煤气的发生量、转炉煤气回收量，炼铁

18、高炉生产情况、炼钢转炉的冶炼状况b 煤气柜、加压站、混合站以及管网监视b 含尘量、含水及混合煤气热值、压力b 用户的煤气用量、煤气放散塔状态等水系统调度实现b 外购水、循环水、除盐水、生活水、外排水及污水处理的指挥、协调、平衡,及故障情况下应急处理b 水系统数据的记录、分析、报表b 监控各水处理系统运行情况、废水处理量、新水生产量、补水量、外排废水量、各工序循环水用量、消耗水量等8供气调度b 气体产、供、用量(氧、氮、氩)生产的指挥、协调、平衡b 高炉鼓风量、压缩空气用量b 动力锅炉运行（蒸汽产量、压力等)b 各种余热资源产量(转炉余热蒸汽、加热炉余热蒸汽、烧结余热蒸汽、高炉冲渣水余热）b 供

19、气系统数据的记录、分析、报表b 快速响应供气故障情况下应急处理电力监视调度功能b 电网监视b 保护设置功能b 动态着色功能b 统计分析及预测性维护b 事件管理b 报警管理b 趋势和曲线b 历史数据管理b 报表和打印b 用户权限管理b 模拟和仿真功能b 在线帮助功能b 高级管理功能v 自诊断功能、电能质量分析电力调度实现b 全厂供配电、自发电的指挥、协调、平衡，及故障情况下应急处理b 电力系统数据的记录、分析、报表；负责供电v 智能负荷卸载管理v 供配电网络电气拓扑v 序列控制 （顺控)v 内部连闭锁v 电气运行和预防性维护管理系统的对外协调联系b 变电站所、厂内各二级变电站所b 发电设备运行情

20、况 （CDQ、TRT、余热机组、热电厂等）b 全厂电的整体情况及单线负荷情况9能源信息管理能源管理系统建模b 工厂模型以及能耗模型b 现场运行状态和停机识别b 实时追溯能耗变化数据b 设备运行与能耗关系定义动力生产以及能耗分析b 能源消耗总貌图b 能源消耗比例图b 能源消耗累计图b 介质消耗Pareto 图b 动力运行以及生产事件b 用能趋势以及计量动力生产管理b 根据能源消耗指标,由系统对主要指标进行实时计算对比b 捕获能源的超标事件，超标事件记录、分析b 动力生产事件发生的时间、原因、位置等因素b 能耗超标、供给不足、设备故障事件等综合管理10动力介质质量管理b 对水、电、气等采样指标进行

21、质量统计b 标准质量图表：均值极差图、直方图、质量规格趋势、b 能源质量报告、交互式的质量数据查询工作b 煤气热值等曲线，均值极差图能流数据分析b 生产区域和工序能流分析b 总系统分析、厂内分析、工序分析等b 动力介质分析v 水能流分析v 蒸汽能流分析v 煤气能流分析v 氧气能流分析能源计划管理b 能源计划定义和检查b 对比计划量统计分析实际使用量工序名称b 计划时间b 计划能源介质类型b 计划单位b 实际消耗量b 本月计划b 下月计划b 目标能耗能源计划管理b 交班记录、调度日志b 各类能源知识库b 设备清单、文档b 可集成显示各类文档包括v PDF、Excel、Wordv DWG HTML

22、v 工艺或设备指令、视频或音频11能源决策支持能源实绩分析管理b 二次挖掘能源信息平台、丰富的计算方式b 建立面向管理部门的能源决策支持功能b 帮助进行能源决策的调整b 四级能耗指标实绩分析与比较b 灵活的分析查询、SPC图或仪表盘b 总耗、单耗、以及交互式的分析报告能源对标管理b 能耗标杆数据的采集管理b 能耗对标历史数据维护b 工序能耗情况对标分析v 吨钢综合能耗v 吨钢可比能耗v 万元产值能耗v 焦化工序能耗v 烧结工序能耗v 炼铁工序能耗v 炼钢工序能耗v 轧钢工序能耗能源平衡计算报告b 系统在多层面提供能源数据的各种计算能力，同时通过物料模块Mass Balance对给定的工序或区域

23、进行自动或手工的能流平衡,使能源的输入和输出一致.b 能流数据经过计算和平衡调整之后以记录形式存储于数据库b 系统提供大量交互式平衡报表以供查询或打印能源预测分析b 海量数据的存储与数据挖掘b 能耗短期、中期、长期预测b 能耗基准线以及生产用能模型12能源成本管理b 能源消耗分介质工序进行成本核算v 将按照当月、生产单位、介质类型分析统计介质消耗，计算吨产量消耗，折算成吨产量能耗成本v 可与去年同期相比，又可计算在总成本中的比例，发掘能耗指标在成本考核中的影响力b 计算分析项存储到历史数据库,系统提供不同选定时间段的能源成本管理的可视化能源优化调度b 静态调度v 根据生产和检修计划，预测一段时

24、间内的能源供应需求量,并制定相应的能源生产供应计划，从而达到预测性平衡并实现手工静态调度b 动态调度v 在短期时间内，结合生产过程各种因素的影响,各能源参数的动态变化,通过动态平衡和优化调度模型，采取及时平衡策略将能耗变化限制在允许范围内，求解能源供应和需求量最佳解13动力能源数据采集给排水数据集成b 动力厂及各二级用水单位b 生活水、深井水、工业水、b 软水、除盐水、化学水、b 水处理、管网和排污水b 压力、流量）b 水泵、出口阀状态b 送水质量指标b 泵站自动以及远程控制给排水泵站自动化14煤气数据集成b 动力厂及各二级用水单位b 动力厂及各二级生产单位b 煤气柜、放散塔、加压站、混合站、

25、管网b 高炉、转炉、焦炉等的回用用户b 自备发电机组的锅炉等用户b 出口、入口温度、压力、流量、b 阀门状态及开度、热值、CO组分等供气系统数据采集b 动力厂及各二级用气单位b 低压蒸汽锅炉房、蒸汽管网及用户b 中压蒸汽（高炉鼓风等）b 制氧厂:氧站、氧氮氩管网及用户b 空气压缩站设备状态集成环境保护数据范围b 风向、风速、气温、相对湿度b 雨量、日照、尘量等数据b 环保设备的运行情况信号b 主要污染物的浓度、流量b 废气排放点污染因子指标b 污染物排放总量、大气质量指标b 厂区视频检测、厂界噪音b 单位产量消耗和单位产量排放15供配电数据采集b 中央变电站所b 二级单位变电站所b 三级配电室

26、以及配电柜b 出入口电能计量及设备状态b 电压、电流、有功无功功率b 频率、开关状态、功率因数等b 供配电智能计量装置ERP等管理系统数据集成1617项目实施与服务施耐德电气项目实施方法论b 调研阶段 ： Engage了解客户需求与机遇b 分析阶段 : Discover确认目标与战略b 定义阶段 : Dene建立具体的项目可交付内容b 设计阶段 : Design技术和业务流程设计b 开发阶段 : Develop配置、客户化、系统测试b 实施阶段 ： Implement培训并执行解决方案b 优化阶段 ： Optimize投运后持续改进18善用其效，尽享其能以施耐德电气成熟的商品软件和完善的实施服

27、务构建钢铁工业能源管理系统，其卓越性为我们的客户不断创造着价值：完善能源信息的采集与存储管理有效利用EMS对能源数据进行分析、处理和加工,能源调度人员和专业能源管理人员能实时掌握系统状态。通过系统的实时调整，确保能源系统运行在最佳状态。实现企业级全局能源管理通过EMS，管理者在公司层面对能源系统采用分散控制和集中管理。实现从公司全局的角度审视能源的基本管理需求，以适应钢厂的战略发展需要。减少管理漏洞,优化管理流程建立能源消耗评价体系,实现在数据基础上的能源监控和能源管理的流程优化再造，从而不断地向管理要效益。同时也满足能源设备管理、运行管理等的自动化。降低能源系统运行成本EMS在能源管理体制的改革将发挥重要作用。通过简化能源运行管理,减少日常管理的人力投入，节约人力资源成本，提高管理效率.能源故