施耐德EMS能源管理系统钢铁行业应用.docx
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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
EnergyManagementSolutionAndEnergyEfficiencyGuide
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。
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节能降耗的技术驱动.。
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能源管理系统目标。
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功能应用.。
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能源监视与调度。
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能源信息管理.。
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能源决策支持.。
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动力能源数据采集。
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项目实施与服务。
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善用其效,尽享其能...。
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我们的客户.。
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1
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20％。
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4～6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
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Energy
ManagementSystem,EMS
b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
L4
L3
L2
L1
b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、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（SiemensIndustrialEthernet）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（OLEforProcessControl）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
vPDF、Excel、Word
vDWGHTML
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MassBalance对给定的工序或
区域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、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
16
17
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:
Define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
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