基于綠色礦山體系的能源管控系統分析

張 聰，姜中曄，許 前，沈 波

（1.新疆有色金屬工業（集團）有限責任公司，烏魯木齊 830099；2.礦冶科技集團有限公司；3.金屬礦山智能開采技術北京市重點實驗室；4.北京北礦智能科技有限公司，北京 100160；5.新疆喀拉通克礦業有限責任公司，新疆 富蘊 836107）

目前，與國際先進礦山企業相比，我國大部分有色金屬礦山企業的能耗水平偏高。新疆某礦山企業的能耗成本已經占企業生產總成本的25%～40%，因此提高能源利用效率，降低綜合能耗已經成為該企業發展的客觀要求。隨著該礦山企業對能源管控的重視度不斷增加，水、電、氣、油等能源的管控已經實現從“配角”向“主角”轉變，同時，提高水、電、氣、油等能源的使用效率，優化能源管控方法已經成為該礦山企業能源管控的關鍵。根據《中國制造2025》要求，隨著5G 網絡普及應用，基于綠色礦山體系構建礦山能源管控系統，將大數據、物聯網等技術應用到礦山能源管控系統中，已成為現實[1-3]。本文以該礦山企業為例，設計一套適用于有色金屬礦山的能源管控系統，并對其關鍵內容進行分析。

1 礦山能源管控系統架構

礦山能源管控系統由能源折標模塊、能源計劃管理模塊、重點用能設備管理模塊、統計模塊、報表模塊等五個模塊組成，系統架構如圖1所示。該系統具有架構穩定、能耗分級管控、實時報警等功能[4-7]，可為有色金屬礦山企業構建礦山能源管控系統提供參照。

圖1 礦山能源管控系統架構

2 礦山能源管控系統建設內容

2.1 能源折標模塊

能源折標模塊主要用于將水、電、氣、油等能耗物資的傳統度量單位與國際標準的計量單位進行準確換算，從而實現能源消費總量的快捷統計[8-10]。能源折標模塊可以實現能源折標系數的實時管控，可以根據礦山能源管控系統統計的數據，實時計算水、電、氣、油等能耗物資的使用量和節約量。

2.2 能源計劃管理模塊

能源計劃管理模塊具備設定能耗種類、能耗總量、能耗量計劃的功能，它不僅可以統籌安排礦山企業生產能源消耗的年、月、日計劃，還可以合理協調礦山級、分廠級、工序級計劃。因此，能源計劃管理模塊不僅是礦山能源管控系統的重要支撐，更是企業進行能源綜合管控的主要依據[11-13]。

2.2.1 企業能源計劃

礦山企業依據歷年企業能源實績、集團能源消耗計劃、高耗能設備情況和工藝流程制定本年度的能源管控計劃，能源計劃經礦山企業能源管控負責人發布并交予各分廠。礦山級能源計劃可以實現計劃制定、計劃審批、計劃下發、對標分析等功能。

2.2.2 分廠能源計劃

各分廠接收能源管控主管下發的企業能源計劃后，根據各工序歷年實績能源消耗，上報礦山生產裝備、固定作業裝備的耗能情況，制定并優化本年度各工序能源計劃表。分廠能源計劃能夠實現能源計劃接收、歷年能源計劃查詢、能源實績查詢、能源計劃制定、能源計劃上報、能源計劃審批、能源計劃下發、能耗對標等功能。

2.2.3 工序能源計劃

各工序接收分廠下發的能源計劃后，根據歷年實績能源消耗，本工序礦山生產裝備、固定作業裝備耗能情況，制定并優化本年度能源計劃表。工序能源計劃能夠實現工序能源計劃接收、設備耗能實績情況統計、能源計劃制定、能源計劃上報、能源計劃查閱、能耗對標等功能。

2.3 重點用能設備管理模塊

重點用能設備包括鍋爐、風機、水泵和鏟運機等。重點用能設備管理模塊可以實現設備用能信息維護和設備用能情況分析，同時能夠對主要用能設備進行臺賬管理，實時監控設備能源消耗[14]。

2.4 統計模塊

統計模塊主要對采集的能耗數據進行統計分析，從而確定水、電、氣、油等各類能源能效、排污指數等，統計的數據將以圖表形式展現給能源管控人員。同時，該模塊能夠生成各種報表和預測報告，為管理層的能源科學管控提供支撐。

2.4.1 能源消耗年度統計

統計模塊將本年度的能源消耗匯總并形成報表，對水、電、氣、油等能耗物資進行羅列并以圖表形式展示，直觀地反映能耗情況。能耗類型主要有電總用量、新水總用量、蒸汽總用量、氧氣總用量、氮氣總用量、純水總用量、壓縮空氣總用量、柴油總用量、天然氣總用量、原煤總用量和焦炭總用量。首先計算企業生產消耗的總能量，然后根據產品產量，確定產品能耗指標。

2.4.2 能源消耗對比

統計模塊能夠對新水、純水、壓縮空氣、柴油、原煤、燃氣、蒸汽、氧氣、氮氣、電力等能耗物資進行分類，對比分析水、電、氣、油等能耗物資的實時使用量與同期使用量。

2.4.3 能源消耗趨勢分析

統計模塊能夠統計分析新水、純水、壓縮空氣、柴油、原煤、燃氣、蒸汽、氧氣、氮氣、電力等能耗物資的計劃用量、同期用量和實時用量。該模塊可以逐月統計能耗物資使用情況，反映能源消耗的變化趨勢。

2.5 報表模塊

報表模塊具有文件管理、格式管理、報表數據處理、圖表展示和打印輸出等功能。該模塊能夠生成水、電、氣、油等能耗物資的月明細表、月匯總報表、季度匯總報表、工業能源總消耗表，并能夠將生成的報表實時備份，以供日后查詢。

3 結語

隨著礦業的飛速發展，傳統的生產管理模式已無法滿足日益增長的生產需求，而礦區生態環境也面臨嚴重威脅。因此，未來要利用現代化手段改進礦山管理模式，推進智能礦山與綠色礦山共建。本文提出一種基于綠色礦山體系的礦山能源管控系統，利用大數據分析、折標管理等先進技術實現礦山能源管控的智能化，該系統具備高可靠性、高精準度的特點。經現場調試和安裝驗證，該系統能夠實現水、電、氣、油等能耗物資的精確統計、分級管控與計劃管控，為礦山減能增效、降低生產成本等提供科學管理支持，對礦山企業綜合管控的實現起到重要支撐作用。