以提升能源績效和綠色發(fā)展為目標的智慧能源管理研究

李海龍，王志軍

（中車齊齊哈爾車輛有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161002）

1 通過“精挖”能源管控平臺，實施智慧能源管理

中車齊齊哈爾車輛有限公司于2017年開始建設(shè)能源管控及關(guān)鍵設(shè)備智能監(jiān)控平臺，2019年開始正式應(yīng)用，本系統(tǒng)利用lora無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，實時采集風(fēng)、水、電、氣、熱、溫度、壓力等儀表及傳感器數(shù)據(jù)，上傳至服務(wù)器存儲和顯示，主要功能包含：實時數(shù)據(jù)采集、用量統(tǒng)計、能效分析、智能報表、異常報警、設(shè)備管理、系統(tǒng)配置等。實現(xiàn)了對工藝紀律執(zhí)行的監(jiān)視，對設(shè)備運行狀態(tài)的感知，對工序能源成本的統(tǒng)計，對能耗指標的監(jiān)控，實現(xiàn)了具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化功能的先進管控平臺。

1.1 “精挖”實時數(shù)據(jù)采集，轉(zhuǎn)變現(xiàn)場監(jiān)察管理模式

通過實時數(shù)據(jù)采集功能綜合監(jiān)控電流、電壓、流量、溫度、壓力等能源介質(zhì)參數(shù)，實現(xiàn)設(shè)備的運行狀態(tài)可視化，幫助管理者遠程掌握設(shè)備工作時長、停機時長、工件加工節(jié)拍、是否超限運行、工件單耗、管網(wǎng)泄漏等數(shù)據(jù)信息。管理模式由人員現(xiàn)場監(jiān)察或現(xiàn)場采集轉(zhuǎn)變到系統(tǒng)自動采集、顯示、統(tǒng)計，堵塞了管理漏洞，提高了工作效率和準確性。

（1）在管損治理方面：2019年9月，管理人員在進行冷水數(shù)據(jù)查看、對比時發(fā)現(xiàn)，夜間最低流量處于40~50t/h，經(jīng)過與歷史用量進行比對，判斷公司冷水外網(wǎng)可能存在泄漏情況，指示維修單位立刻進行排查，經(jīng)排查，發(fā)現(xiàn)并處理漏點14處，最終最低流量降至10t/h。2019年較2018年減少用水量40萬t，減少用水成本228萬元。具體見圖1。

（2）在運行控制方面：2019年11月，管理人員發(fā)現(xiàn)鍛造分廠多臺燃氣加熱爐每日早5時準時開啟，經(jīng)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，鍛造分廠值班人員早5時將其當日需要生產(chǎn)的燃氣加熱爐進行集中點爐升溫，早8時操作者進行生產(chǎn)操作，經(jīng)與鍛造分廠協(xié)調(diào)，修訂了作業(yè)指導(dǎo)書，點爐升溫工作由當班操作者進行，加熱爐預(yù)熱時間減少1h左右。具體見圖2。

圖1 冷水管損歷史曲線對比

圖2 燃氣加熱爐燃氣流量曲線圖

（3）在工序主輔機協(xié)同運行方面：2019年10月，管理人員發(fā)現(xiàn)鑄鋼分廠冶煉電弧爐停止運行后，除塵器多開啟2h（450kW/h），循環(huán)水多開啟18h(126kW/h)。經(jīng)過與鑄鋼分廠溝通，修訂了規(guī)定，明確了除塵器、循環(huán)水的開啟、停止時間，并定期進行檢查。具體見圖3。

圖3 冶煉電弧爐、循環(huán)水、除塵器電流曲線對比圖

應(yīng)用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)改變節(jié)能減排的工作方式，拓展節(jié)能減排工作的內(nèi)容，使能源管理為企業(yè)降本增效、清潔安全生產(chǎn)提供支持。

1.2 “精挖”指標精細管理，建立能源成本核算模式

齊車公司拓展能源信息化系統(tǒng)深度應(yīng)用。擴大能源量化指標管理體系縱深，推進能源消耗指標分級分項管理，全面開展分廠級能源量化指標管理，制定公司級量化指標26項，分廠級量化指標76項，指標范圍覆蓋冶煉、熱處理、鍛造、噴漆烘干等所有重點工序及關(guān)鍵耗能配件產(chǎn)品。依托能源計量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、單耗統(tǒng)計模型及單耗統(tǒng)計計算標準，對貨車制造全過程能耗進行精準核算，實現(xiàn)了中車集團內(nèi)首家涵蓋全車型的“一車一成本”產(chǎn)品制造過程能耗精準核算。

1.3 “精挖”多維能效分析，建立過程能耗分析系統(tǒng)

能源管控平臺的能效分析系統(tǒng)具有“工藝平面顯示+曲線多軸對比+能效報表”的多維智能分析功能，涵蓋了供電、供熱、供風(fēng)系統(tǒng)，鍛造、鑄造、噴涂工序等重點耗能工序。通過三維模型分析對比，可快速的查找出影響能源績效的相關(guān)變量，策劃能源績效改進辦法，制定整改方案并進行實施。能效分析功能首先將工序運行的工藝、設(shè)備、能源參數(shù)顯示在工藝平面圖中（具體見圖4），在圖中可系統(tǒng)、準確的看到整個冶煉工序中各設(shè)備的運行情況，從圖中可看出在此時間段冶煉系統(tǒng)未工作，但循環(huán)水系統(tǒng)在運行，循環(huán)水溫度為41℃，說明正在對冶煉電弧爐降溫。點擊進入多軸對比頁面查看進一步分析（具體見圖5），通過多軸對比曲線可看出當日凌晨4點23分電爐停止運行，距離停爐未超出12h，運行正常。在曲線中也可看出除塵器也在30min內(nèi)隨主機停止運行，證明鑄鋼分廠按照作業(yè)指導(dǎo)書進行了冶煉操作。再進入能效報表界面，在報表中查看7-155爐鋼水耗電指標高達731Kwh/t，遠高于其他爐次，經(jīng)多軸對比曲線分析，現(xiàn)場設(shè)備可能出現(xiàn)故障，立刻通知設(shè)備部門至現(xiàn)場監(jiān)察，經(jīng)查證，當日20t電弧爐只冶煉1爐，原因為變壓器故障造成停爐。

圖4 鑄鋼冶煉系統(tǒng)工藝平面圖

圖5 冶煉工序多軸對比曲線圖

1.4 “精挖”智能報表開發(fā)，建立智能能源報表系統(tǒng)

報表系統(tǒng)在能源管理過程起著不可或缺的作用，隨著能源的深入管理，數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)作用更加顯著，精準數(shù)據(jù)的支撐是開展能源管理工作的基礎(chǔ)。指標對數(shù)據(jù)的需求、報表對數(shù)據(jù)的需求導(dǎo)致需要統(tǒng)計的數(shù)據(jù)量龐大而繁雜，所以在建設(shè)能源管理平臺時智能報表的開發(fā)嚴重影響著一個公司的能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計效率和能源管理精度。公司在開發(fā)報表時經(jīng)過多次優(yōu)化，以“實時數(shù)據(jù)”為基準形成一級計量報表，以“自動分配”為原則形成二級能源分配表，以“自動提取”為手段形成各類三級統(tǒng)計臺賬。

2 通過“精雕”體制機制建設(shè)，助推智慧能源管理

2.1 “精雕”組織機構(gòu)設(shè)置，配置專業(yè)管理人員

為了統(tǒng)籌策劃能源管理工作，取消節(jié)能組，組建能源管理辦公室，由其實施“大能源”管理，由以節(jié)能為主的事務(wù)管理向以體系化、平臺化、智能化為主的智慧能源管理轉(zhuǎn)型升級。在能源管理組織機構(gòu)的縱向上，建立公司決策層、部門管理層、分廠執(zhí)行層三級能源管理網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對能源管理全過程管控。決策層負責(zé)能源管理規(guī)劃、節(jié)能改造計劃、管理體系運行等領(lǐng)導(dǎo)工作。部門管理層負責(zé)能源管控平臺的建設(shè)和應(yīng)用工作，能源管理體系的策劃和組織實施工作，考核評價能源管理績效結(jié)果。分廠執(zhí)行層建立由主管領(lǐng)導(dǎo)、專（兼）職節(jié)能員組成的管理團隊，按照能源管理責(zé)任制落實管理職責(zé)，班組明確能源管理負責(zé)人，監(jiān)督執(zhí)行本作業(yè)區(qū)的設(shè)備設(shè)施運行控制。通過三級能源管理網(wǎng)絡(luò)體制建設(shè)，把能源管理工作目標和任務(wù)逐級分解到各分廠、各班組，層層抓落實。

2.2 “精雕”激勵分配機制，實施能源成本大包

在能源管理體系和能源管控平臺建設(shè)之前，公司不具備能源精準激勵條件，管理人員制定的各項管理措施很難落地，操作者習(xí)慣用自己的方式來操作和使用設(shè)備，管理措施和實際生產(chǎn)情況“兩層皮”現(xiàn)象非常嚴重。通過能源管理體系和能源管控平臺的建設(shè)，具備了創(chuàng)建能源精準激勵的條件，促進全員參與節(jié)約能源的良好氛圍，真正做到提升能源績效的效果。齊車公司針對動能運輸分廠下發(fā)了《動能運輸分廠績效考核及承包方案》，在動能加工轉(zhuǎn)換及輸送環(huán)節(jié)設(shè)定相關(guān)指標，方案中獎勵比例高達節(jié)約額的35%。針對生產(chǎn)分廠下發(fā)了《生產(chǎn)分廠人工成本承包辦法》，開展了能源“一車一成本”的承包模式，方案中按照節(jié)約額的30%給予獎勵。針對分廠領(lǐng)導(dǎo)班子成員公司下發(fā)了《子（分）公司績效考核評價實施辦法》將能源目標成本完成情況作為分廠領(lǐng)導(dǎo)生產(chǎn)經(jīng)營改善指標中的一項，指標完成情況與分廠領(lǐng)導(dǎo)收入掛鉤，在指標設(shè)置時分T1、T2、T3，能源成本控制越好，掛體系數(shù)越高，此項政策實施后，各分廠的一把手牽頭，財務(wù)、工藝、設(shè)備等管理人員配合，是能源管理由粗放轉(zhuǎn)至精益的歷史轉(zhuǎn)變，也是能源與規(guī)劃、財務(wù)部門間在成本改進中協(xié)調(diào)、配合的起點，為公司的生產(chǎn)分廠成本承包提供了有力的依據(jù)，能源績效得到了質(zhì)的躍升。

3 以提升能源績效和綠色發(fā)展為目標的智慧能源管理實施效果

3.1 獲得中車綠色制造特色企業(yè)

2020年9月，公司通過中國中車綠色工廠標桿企業(yè)評價，成為中國中車貨車企業(yè)首家綠色工廠企業(yè)。同時，將公司的11項指標作為中車企業(yè)特色標桿，作為貨車企業(yè)綠色工廠評價標準。

3.2 經(jīng)濟效益顯著提升

公司實施智慧能源管理，能源消耗總量和能源強度逐年降低且效果明顯，能源指標達到行業(yè)領(lǐng)先水平，“十三五”期間實現(xiàn)年創(chuàng)效約1000萬元，單車能源成本較“十二五”末降低1000元/輛；萬元增加值綜合能耗由0.61t標煤/萬元降至0.27t標煤/萬元，降幅高達55%；年用水量由166萬t/年降至58萬t/年，降幅高達65%；萬元增加值用水量由20t/萬元降至4.17t/萬元，降幅高達79%。

3.3 回饋社會彰顯央企擔當

中車齊齊哈爾車輛有限公司智慧能源管理工作取得了良好的成績，實現(xiàn)了資源能源的高效利用，履行了國有企業(yè)的社會責(zé)任?？蒲谐晒把h(huán)水余熱利用技術(shù)研究及工程應(yīng)用”被評為黑龍江省機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎二等獎；“循環(huán)水余熱回收綜合利用系統(tǒng)”獲得國家發(fā)明專利；“余熱回收換熱裝置”獲得國家實用新型專利。