北京贝之瑞公司--节能减排清洁生产技术指南(工业企业能效智能监控系统)

1 节能减排清洁生产技术指南节能减排清洁生产技术指南 技技 术术 名名 称 工业企业能效智能监控系统称 工业企业能效智能监控系统 一 技术简介一 技术简介 1 概述 中国经济在持续高速增长的同时也伴随着能源紧张和环境恶化的巨大压力 而面 对这一挑战的最有效 最经济的办法是在高能耗企业建设能耗监测 管理 控制系统 通过信息化科学管理实现节能增效 清洁生产的目的 根据国外权威机构统计资料 工业企业每年 10 以上的能源损耗源于没有能源管理及控制系统 通过能源管理体系 的建立 对企业生产过程中能源消耗的结构 过程及要素进行管理 控制和优化 提 高能源使用效率 实现企业节能减排目标 本智能用电技术运用先进的趋势分析软件 对企业用电峰值进行在线监测与调整 对用电结构和需量区间进行优化后 一般可以降低企业最大用电需量 10 20 需量电 费一般每千伏安 25 30 元 推广该技术不仅有显著的社会效益 同时可为企业减少需 量电费成本开支 2 基本原理和功能 能效监控 管理系统架构图 2 系统采用现代计算机技术 网络通信技术和分布式控制技术 系统自动采集企业 生产过程中多种能耗信息 自动生成能源管理所需的统计图表 曲线 柱状图和饼图 如设备单耗 班耗 小时 日 周 月 年用电 用能 统计报表 以及能源消耗结 构分析和能源消耗成本分摊 评估企业节能措施的效果和关联影响等 为企业节能提 供全面的信息和决策依据 系统具有以下基本功能 1 实现能源消耗过程的信息化 可视化 在线采集和监测整个企业 集团 大量 分散的能耗动态数据 并将这些能耗数 据与相对应的设备 车间 班组生产数据相关联 让用户了解和掌握生产环节和重点 设备的实时能耗状况 单位能耗信息及变化趋势 深入了解和分析生产过程中单位能 耗变化趋势 以便能效分析专业人员及时发现生产过程中的能耗问题 从而采取措施 对生产用能结构和方式进行调整和优化 提高能源利用效率 减少废气 粉尘排放 2 历史能耗数据统计 对比 分析 具有历史能耗 能效数据追溯和分析功能 可以在给定时段内生成各种能耗 能效 数据报表以及能耗 能效曲线 如设备单耗 生产线和生产班组单耗等 可根据需要在 不同时段下对多种参量的变化趋势进行对比 以便于深入分析能源消耗过程和结构中 存在的问题 3 电能质量及谐波监测 分析 大量非线性和冲击性用电负荷在冶金企业中的应用 在提高生产效率的同时也产 生了大量的谐波污染 导致供电网络谐波和电能质量问题的发生 系统在线监测电能质量和谐波分量数据 通过谐波分量图和趋势图 对重点设备 如中频炉 电弧炉 大型电机变频调速设备 和供电线路的谐波状况进行监测 使 用户及时了解真实用电环境 避免谐波危害和电能质量问题的发生 同时降低供电系 统谐波发热和无功损耗 3 项目实施前实测供电网络中各次谐波分量趋势图 4 生产线气体 粉尘排放实时监控 监测生产线排放的温室气体 CO2 粉尘和 NO2 SO2 污染物参数 分析各生产环节 排放物的含量值 及时了解气体和粉尘排放情况 为企业实现节能减排 清洁生产提 供科学依据 3 系统人机会话界面的设计应用层次 1 企业管理层 采用菜单或光按钮直接引导界面模式 图形界面包括企业宏观 的能耗数据和相关信息 快捷 直观反映企业 生产车间 班组和重要生产环节实时 和历史能耗 能效信息 2 企业运行人员 采用菜单或光按钮直接引导界面模式 图形界面主要包括对 生产工艺流程能耗数据以及供电模拟系统主要电气设备参数 状态的实时监控 3 企业能效及生产工艺分析人员 可按不同需要灵活设置工作点参数 以便用 多种方法对主要能耗设备和生产线的实时和历史能耗数据进行查询 对比 分析 从 而发现能源消耗结构和过程中存在的深层次问题 对企业能源消耗结构和方式的改进 优化提出方案和建议 4 工艺流程 1 数据采集层 安装在现场的智能数据采集器 变送器 采集有功 无功 谐波 电量 采集器是专用的智能电力数据采集器 或是带有数字通信接口的电子式电能表 电量变送器 也可以对用水量 用气量 热量 投料量 产量等 通过电子式流量表 电子式热量表 电子皮带秤 地秤等现场智能数据采集 根据现场条件和系统应用的 4 要求 采集的数据也可以取自用户的 DCS 和 SCADA 系统的数据接口 2 数据传输网络 支持 RS 485 RS 232 总线 光纤 电话网络 电力线载波 无 线电 GSM GPRS CDMA 和 TCP IP 网络传输等多种方式 系统支持移动的 TD GPRS 技术 企业局域网 3 能效管理系统软件 完成数据采集 校验 分析 处理 输出 系统维护 授权使用权限分级控制等 并可将现场运行的重要数据 报警信息 故障信息等传送 到企业决策人员 5 技术特点 1 以设备为对象构建的内置实时关系数据库 这种结构化 对象化的实时数据 库相比较传统的平面数据库 大大提高了数据检索和访问的速度及效率 2 灵活的进程调度管理技术 进程调度管理功能可以把大量的数据采集和处理 任务分布到不同的服务器上运行来实现负载均衡 支持在线组态 在不影响操作的情 况下 允许全部或部分应用程序进行修改 3 系统的集中管理和维护 有权限的用户 可以在 EEMS 系统中任意一台服务 器或工作站上修改系统配置 在提交以后系统自动同步数据库的配置 4 能源管理系统基于先进的网络体系架构 支持多层次网络冗余及故障切换 增强的 Web 功能和 Internet Intranet 浏览器技术 直接支持多文档 5 I O 通信冗余 直接读取现场数据采集设备存储的数据 同时具备良好的开 放性和灵活性 支持 RS 232 422 485 Ethernet Can LonWorks MODBUS 等多种通 信协议和标准 网络通信采用标准的 NetBIOS 支持 IPX SPX TCP IP 等协议 6 支持多种关系数据库 包括 Oracle SQL Server dBASE 等 实时数据库内 置多种功能模块 可实现累计 统计 控制 线形化 PID 控制 各种运算等功能 通 过高效的压缩技术和海量的存储技术 可以处理 10 万点以上的数据 7 丰富的图形开发工具以及优化设计的图库 新增更多的矢量子图 使工程画 面制作更加丰富 灵活 提供面向对象编程方式 内置间接变量 对象变量 模板变 量 方便构造强大的企业级运行系统 8 开放性 全面支持 DDE OPC ODBC SQL ActiveX 标准 提供 OLE COM DCOM 动态链接库等多种接口 以便用户利用各种常用开发工具 如 VC VB 等 进行深层的二次开发 6 技术水平 系统借鉴跨国公司先进的能源管理技术 结合我国企业能源使用 管理实际情况 和相关标准 由多名行业专家牵头开发的具有自主知识产权的 面向企业生产能耗 5 能效管理专家系统 达到国内领先技术水平 所有硬件 软件均采用成熟 先进技术 并通过专业机构检测与试验 可在恶劣的环境下可靠工作 7 技术来源 北京贝之瑞系统控制技术有限公司 二 应用效果应用效果 应用实例简介及效果 实例 1 北京新北水水泥有限责任公司节电项目 2009 年投入 北京新北水水泥有限责任公司年电费成本在 1 2 亿元 企业开展节电 EEMS 项目 投入运行后 为北京水泥厂建立能效考核 评估体系 用信息化管理实现节能降耗提 供了有效的手段 保守计算年节约电费 3 12000 万元 x 3 360 万元 建立节电 及能效管理系统的投资 在一年内即可收回 实例 2 山西潞安集团五阳煤矿一期项目 2008 年完成 五阳煤矿是山西潞安矿业集团下属的一个大型现代化生产煤矿 2007 年生产原 煤 225 17 万吨 耗电 5864 万 KWH 生产吨煤耗电量 26KWH 吨 洗精煤 154 411 万 吨 耗电 1168 万 KWH 精煤耗电量 7 56KWH 吨 安装用电及能效管理系统后 通过系统监测 分析的数据和提供的用电结构和负 荷特性等信息 五阳煤矿通过优化用电结构和运行方式 2008 年生产原煤 262 24 万吨 耗电 6752 万 KWH 生产吨煤耗电量 25 7KWH 吨 洗精煤 190 51 万吨 耗电 1280 万 KWH 精煤耗电量 6 7KWH 吨 节电效果达到 11 三 投资与效益三 投资与效益 1 总投资 在企业完善二 三级计量装置基础上 每套单体控制设备及软件系统 100 万元左 右 单体控制项目经组合可以是一条生产线 一个车间或全厂 投资费用即按比例增 加 可根据资金情况 统筹安排 分步实施 2 经济效益 参照国外 国内案例数据 企业建设能效管理控制系统后 可降低生产企业 10 30 的 生产能源消耗 降低企业 10 20 的生产能源成本 经济效益 社会效益十分显著 企业使用能源管控制系统后 一般情况下节约 10 20 的需量电费 以月平均最大 需量 200MW 的企业为例 根据完成的数据可以降低用电需量 10 以上 年经济效益约合 6 720 万人民币 经济效益是十分显著 3 环境效益 使用能效管理控制系统后 企业还可获得一些额外的受益 1 提高用电可靠性与主要供电设备的使用寿命 系统实施后 由于整个用电负荷趋于合理 均衡 系统冲击电流大大减小 能大 大减少供电系统故障 减少峰值冲击电流对用电设备和变压器绝缘及性能的损害 延 长用电设备使用寿命 提高企业经济效益 2 可提高企业现有供电设备的效率 实施后可降低 10 20 用电最大需量 相当于为企业增加了 10 20 的变压器供电 容量 随着企业生产规模的扩展可减少或延缓对供电容量增容投资的压力 3 对实际生产工艺无负面影响 提高生产利用率 实施后 计算机系统在实际控制过程中反映时间很短 改善了生产工人操作条件 由于能控装置系统是独立的 即使把它关闭 对现有正常生产系统也无任何影响 4 社会效益 1 对供电系统有益 通过调整和优化用电负荷结构和运行方式 降低和均衡企业用户的峰值负荷 可 提高供电网络的电压质量 减少用电高峰时对电网的压力 提高供电网络的安全性和 经济性 2 对发电部门有益 发电部门可以减少应对用户地区峰值而必须提供的 调峰 负荷 使发电系统稳 定 减轻发电部门的投资规模 提高发电效能 3 根本上是对全社会有益 用电大型企业通过能耗信息化科学管理代替传统的粗放管理 在实现节能降耗目 标的同时 还能够平抑用电最大需量 国家可减少能源消耗 降低碳排量 是一个社 会清洁环保范畴 国家进而减少发 供电固定资产投资 而转向投入更需要的领域 拉动经济发展 三 推广应用前景三 推广应用前景 1 技术支持单位 北京贝之瑞系统控制技术有限公司 7 2 应用范围 水泥厂 化工企业 冶金厂 矿山 轧钢厂 钢铁厂 电炉 空气压缩机 通风 设备 制冷设备等 等 从小的通风系统和加热器 到大的炼钢电弧炉 所有用电设 备 到一条生产线 一个生产车间都可以和能源管理系统连接起来 3 推广应用 近年来 在水泥 煤炭 化工 冶金各行业内已有多家企业使用 应用效果很好 该技术的应用将有效降低企业能源消耗和最大用电需量