鋼鐵企業能源管理系統的研究

張加云

摘 要：鋼鐵企業能耗居高不下是長期困擾企業的難題，本文從能源管理系統的硬件構成、能源信息管理軟件功能實現方案分析和研究了吉林鐵合金股份有限公司能源信息管理系統的體系結構，能為吉林鐵合金股份有限公司能源管理信息化提供重要的理論依據。

關鍵詞：能耗預測；智能優化；能源管理系統

1 引言

鋼鐵企業能源消耗系統是一個復雜的系統，它具有很強的非線性。目前，不論是機理分析模型，還是統計模型，在模型建立的過程中受許多建模假設的限制。這些模型很大程度上只是對實際能源消耗規律的一種近似模擬，難以用于處理冶金企業能源消耗系統內在的、復雜的非線性關系。

2能源管理系統系統設計

本系統通過對廠內的高壓室、電磁站以及高低壓用電設備等大中容量負載為主要監控對象，基于相同通訊協議分組的原則，由現場采集器實時獲取電量數據，之后經過分控工作站，以以太網加模塊的方式，借助光纖和廠內管理網絡，把信息集中到控制中心站，之后通過上層的管理、分析、優化軟件進行處理，實現對設備的用電情況監控、統計、輸出以及耗能分析、過程優化。

2.1能源管理系統的監控對象

能源管理系統是該廠全廠管理系統的一個子系統，它以全廠公用能源管理網為對象，直接調度和監控全廠各種能源介質的供應和分配；監控各種水、電、煤氣、氧、氮、氬、氫、蒸汽、壓縮空氣以及環境等約40種參數；并對現場允許無人值守的能源站點進行三遙（直接為車間生產工藝過程服務的能源系統，由車間生產調度自行調配，能源管理系統不介入管理）。

2.2能源管理系統的硬件構成

能源管理系統的總體架構如圖1所示。

EMS是一個分布式中間數據庫的計算機網絡系統，系統硬件分成3級，由19個信息采集站分別組成7個子網絡，各個網絡通過服務工作站與主網絡通信。主網上設9個過程工作站來實現各種功能。

（1）信息采集站

（2）服務工作站（SWS）

（3）用于控制站的過程工作站（PWS）

（4）用于歷史數據庫的工作站（DB）

（5）用于系統開發的工作站（DEV）

（6）用于大屏幕的工作站（LSMS）

（7）網絡系統

EMS的管理對象覆蓋整個廠區，地域很廣，信號采集站設在能源站點內，采集的信號包括其周邊零散的信號。每個服務工作站下的采集站組合按地域、建設進度、站點性質以及通信負載率等因素決定。

各子網絡采用ISO/OSI開放系統協議。局域網開放系統參考模型1～4層符合國際標準：CSMA/CD、IEEE802.3、IEEE802.2、ISO8473網絡層協議和ISO8073傳輸層。主干網采用TCP/IP協議。網絡在邏輯上是總線式，在物理上是星形的。為了保證傳送信息時間的正確性，設一套標準時鐘系統以統一各個子網絡的時間。

2.3能源管理系統的軟件功能實現

本系統采用當今比較流行的適用于WEB系統開發的編程語言JAVA開發，并采用jsp、javabean和servlet技術結合功能強大的oracle數據庫，真正實現實際問題的網絡化。由于JAVA的面向對象、跨平臺和高安全性，oracle數據庫強大的功能和優勢，使得軟件的功能和實用性得到了很好的保證。我們在進行能源信息管理系統軟件系統結構設計時，采用由頂向底逐步求精的設計方法。系統軟件包括能源計量、能源管理、系統管理、預測分析等四大模塊，具體包括電能查詢、能源管理、能耗查詢、能耗統計、能耗報表、預測分析、設備管理、系統維護和幫助等功能。各模塊間既可單獨使用，數據庫又可互相調用，實現數據共享。

（1）計量管理功能實現方案

實現多種時段、不同費率電能量數據的統計、分析及自動結算。具有按用戶規定的不同時段、不同區域、不同類別分別統計各種計算方式的電量的功能。所有的統計、計算分析可在后臺自動完成，也可人工操作完成。可手動或自動統計某條線路在某一時間范圍的正反向、有無功的總電量、和各費率時段的電量。

（2）系統維護功能實現方案

系統維護部分的功能主要包括用戶管理、峰谷平設定、電價設定、班組編排、數據備份和幫助六個功能模塊，用戶管理界面使編制人員自由添加、刪除、修改數據成為可能，并最大程度保證了數據的嚴密性，能夠滿足各種復雜的數據源和數據關系；分時電價是目前需求側管理的一種有效的手段，其通過發揮價格杠桿作用，促使用戶自覺改變用電方式，從而有效緩解峰期用電緊張的局面，實現移峰填谷的目的。本項目研究的峰谷平設定、電價設定功能可根據時段電價，將銷售側電價與上網側電價聯系起來，可使用戶根據市場實時電價參數對能耗或成本目標函數進行優化，得到最佳的生產任務排產和班組編排等，達到降低能耗的目的。幫助功能模塊可方便用戶快速了解該軟件平臺的使用。

（3）預測分析、優化方法實現方案

預測分析系統是基于所有的數據庫的數據信息所產生的預測分析。通過遺傳算法、最優控制等智能控制策略實現自動排產、能量平衡等功能，實現能源管理智能化。

3結語

能源信息管理系統的研究能對吉林鐵合金股份有限公司能源管理信息化提供重要的理論依據，為后續開發吉林鐵合金股份有限公司的能源計量管理信息系統軟硬件平臺以及系統的最終實現奠定了良好的基礎。我們將在現有工作的基礎上，進一步完善軟件設計，使吉林鐵合金股份有限公司能源計量管理真正實現提高企業管理水平和降耗增效的目標。

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