中天鋼鐵集團有限公司能源管控中心項目的建設

施處良

（中天鋼鐵集團有限公司，江蘇 常州 213011）

中天鋼鐵集團有限公司（以下簡稱集團）是一家涵蓋鋼鐵、物流、酒店、地產、教育、投資、外貿、港口等多元產業的大型鋼鐵聯合企業。2011年，鋼產量突破700萬t。“十一五”期間集團通過技術節能、管理節能、結構節能，引進先進節能技術與節能設備，積極實施節能技改項目。為確保集團到“十二五”期末單位GDP能耗下降20%，集團依托信息化與工業化的融合，建設能源管控中心，借助數據采集網絡動態管控能源流，提高能源利用效率。

1 建設背景

鋼鐵工業是國家基礎性產業之一，能源消耗種類繁多，能源消費總量大，約占全國工業總能耗的15%，廢水、固體廢棄物排放量分別占整個工業排放量的14%和17%，是國家“十二五”期間節能減排的重點行業之一。傳統的粗放型鋼鐵發展模式已難以為繼，集團積極轉變發展方式，以節能減排為重要抓手，采用工業化、信息化技術，全面提升集團能源管理水平，按照可持續發展和循環經濟理念，提高環境保護和資源綜合利用水平，節能降耗，最大限度地提高廢水、廢氣與廢棄物的綜合回用率，實施余熱余壓回收發電，提高能源利用效率和資源回收率，建立資源節約型、環境友好型綠色鋼城。按照《鋼鐵企業能源管理中心建設實施方案》文件指示，年生產能力300萬t鋼以上的鋼鐵企業要求推廣建設能源管理中心。

鋼鐵企業能源消費種類繁多，能源管網錯綜復雜，且能源成本所占比重日益凸顯。目前集團的能源調度、管理、計量、平衡及系統故障報警處理等基本上還是按照不同的能源介質分區域、分部門進行管理，采用分散管理模式難以實現不同能源介質之間按總體動態平衡需求進行科學調度，造成能源綜合利用效率不高。經反復論證后從2010年10月開始建設能源管控中心。

2 組織結構

集團投資近億元承建能源管控中心，該項目也是“兩化融合”重點示范項目。按職員分工開展能源管控中心的建設協調工作，并且成立能源管控中心管理部門，對集團各種能源介質進行集中管理，下設各專業管理人員對水、氣（汽）、電等耗能介質進行有效管控，及時完善能源管理制度，使能源管控中心按修訂完善的能源管理制度進行考核管理。

3 架構及功能

集團能源管控中心系統架構采用高速工業以太網為節點的3層主網結構，分別為通信主干環網、過程控制網、系統運行主網。通信主干環網為集團通信主干網，擔負著各子站系統到能源管控中心的通信工作。過程控制網是將地理位置較近的控制系統連接到通信管理機上形成局部網絡。系統運行主網采用雙網架構，能源管控中心系統各節點之間通過雙網實現各節點之間的數據交互。主網與主干網之間的通信通過前置集群系統來完成，同時主干網上還通過防火墻實現WEB發布和培訓仿真功能等。

能源管控中心系統的網絡架構如圖1所示。

圖1 能源管控中心系統網絡架構圖

系統功能主要包括：能源綜合監控、能源優化調度和基礎能源管理3個主要部分，另外系統還包含培訓仿真系統、與ERP/MES/OA系統接口等功能。

3.1 能源綜合監控

集團能源管控中心系統采集的I/O信號點超過10萬點，采集的數據包括：水、電、氣（汽）各種介質的計量數據、運行數據、動力公輔系統狀態和故障信息、與能源調度相關的各生產廠主體生產單元信息等。

采集數據的管控能源介質有：高爐煤氣、轉爐煤氣、氧氣、氮氣、氬氣、天然氣、壓縮空氣、蒸汽、生活水、工業凈環水、工業濁環水、軟化水、電力等動力能源。采集介質的物理信號有：壓力、流量、溫度、閥門的開閉、調節閥的開度、開關信號、動力設備的運行狀態、主生產線設備的運行狀態等。供配電系統包括功率、電量、設備運行狀態等。

能源綜合監控不僅實現了各類能源的一體化管控，同時還實現了煤氣站、凈水站、空壓站、變電所的遠程控制與無人值守，改變了傳統分散的能源控制方式。

3.2 能源優化調度

能源優化調度是能源管控中心系統的高級應用功能之一，分為動力和電力2個方向。能源優化調度是利用能源管控系統（EMS）采集的水、電、氣（汽）等能源介質的實時傳輸數據，結合集團綜合能耗和工序能耗模型，綜合分析生產系統和能源轉換系統水、電、氣能源介質的產生、傳輸、轉化和消耗，優化調度能源介質使用策略，包括煤氣的優化、水的優化、氧氬氮的優化、電壓無功自動控制系統（AVC）優化、自動發電優化等，保證各種能源介質的供給和平衡，提高能源利用效率。

3.3 基礎能源管理

基礎能源管理系統在集團能源管控中心系統中處于中間的環節，既要與能源管控系統進行數據通信，又要從ERP系統中采集實時數據，利用用能設備、系統設置、分析預測、統計報表、能源質量、調度運行、計劃實績、平衡計算、接口管理等模塊功能及時了解能源介質的運行情況，同時將自動生成各類統計報表上傳至ERP/OA系統，生成查詢報表，從全局角度分析能源使用效率，達到能源的動態平衡。

3.4 培訓仿真系統

培訓仿真系統用于調度員培訓考核、反事故演習以及運行方式分析，能夠模擬水、電、氣（汽）的正常狀態、緊急狀態、事故狀態和系統恢復過程，使調度員能在與實際能源管控中心完全相同的調度環境中進行正常操作、事故處理及系統恢復的訓練。培訓仿真系統各模塊之間的關系如圖2所示。

圖2 培訓仿真系統各模塊之間的關系

3.5 與MES/ERP/OA系統接口

通過與集團信息化系統（MES/ERP/OA）進行信息交換，實現能源分析信息的上傳和生產系統管理信息的下達，確保完整的能源管控中心系統的專業化分析功能和信息化的財務和能源指標管理功能。

4 建設過程

項目建設內容主要包括集團生產現場計量儀表升級與基礎自動化改造，建設能源管控大廳、控制系統和通信網絡采集門站，配置計算機及應用軟硬件等。設備主要包括主站計算機系統1套，主站網絡系統1套，中央控制室設備1套，系統基礎軟件平臺1套，工業千兆環網1套、現場PLC控制系統8套，現場PLC采集子站39套，第三方系統接口和現場基礎自動化儀表。

項目按照時間計劃，從2010年10月開工建設，經過前期近10個月的儀表改造、軟件研發、模塊設計等工作，至2011年9月完成能源數據從子站對接導入主站。從2011年10月起到11月底，對能源管控系統軟件平臺各項功能進行聯合調試，對各種能源數據進行梳理及配置調整，同時對各種介質數據進行分析和高級應用試驗，在集團內部通過網頁瀏覽整個能源系統運作狀況。2011年12月項目聯動調試完成，按照集團現場工藝及設備的實際情況，將重要的場所（煤氣站、供水泵房、變電所、空壓站）設置為無人值班，進行遠程控制，配置現場巡邏人員。項目于2011年12月底建成投運并通過了江蘇省經濟和信息化委員會的驗收。

5 經濟與社會效益

該系統成為全國首套從軟件平臺到高級應用擁有完全自主知識產權且應用于實際生產過程的能源管控體系。通過集團能源管控中心的投運，實現了工業化與信息化的有效融合，每年可節約能源5.82萬tce，年產生直接經濟效益3 000萬元左右，同時減少SO2排放1 035.33 t、CO2排放15.21萬t、NOx排放832.01 t。

6 結束語

中天鋼鐵集團有限公司利用能源管控中心系統實施集團能源集中管理與控制，提高設備基礎自動化水平，優化能源管理，降低生產工序能耗，實現了能源由粗放管理向精細化管理轉變，能源由事后管理向事前管理轉變，由單體節能管理向系統節能技術管理轉變，由經驗化管理向工業化和信息化管理轉變，并取得了良好的經濟效益和社會效益。