能源管理系统集成项目建设建议书

能源管理系统项目建议书二零一七年十二月目录1 项目概述 41.1 项目概况 42 项目建设的必要性 52.1 项目背景 52.1.1 项目编制依据 52.2 项目建设的必要性分析 53 建设内容和规模 73.1 建设内容 73.1.1 能源管理系统 73.2 建设目标 84 技术方案 94.1 方案设计依据 94.2 方案设计原则 104.3 需求分析 104.3.1 企业能源基本情况 104.3.2 生产管理优化需求分析 114.4 能源管理系统方案设计 124.4.1 技术路线 124.4.2 子系统解决方案 134.4.3 系统结构 194.4.4 系统功能 214.5生产管理优化功能设计 234.5.1 在线仿真系统 234.5.2 生产优化与分析系统 254.5.3 管理优化与决策系统 274.5.4 在线决策控制系统 295 效益分析 305.1 节能效益分析 305.1.1 节能改造与控制 305.1.2 管理节能 305.2 社会效益分析 315.3 综合经济效益3.1 1 项目概述1.1 项目概况1、项目名称：能源管理系统建设项目2、申报单位：*3、建设目的：建设*能源管理中心，实现能源管控一体化。本项 目实施后，可通过对生产线的能源实时在线计量、能源质量监测 和能源自动化控制，实现高效能源管理，达到节能减排的目的。4、建设性质：新建5、建设地点：成都6、建设内容：（1）对电力、空压、空调、中水、锅炉、燃气进行监视、远控、 数据分析建设现场控制网络和现场能源管理系统；（2）建设能源管理中心，包括软硬件系统集成和中心软件的开发 应用；（3）以设备运行实时/历史数据为基础，建立在线仿真系统，实 现管理优化。7、建设总投资估算350 万元2 项目建设的必要性2.1 项目背景2.1.1项目编制依据1、中华人民共和国节约能源法2、节约能源管理暂行条例3、国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知4、工业节能“十二五”规划5、工业企业能源管理中心建设示范项目财政补助资金管理暂行 办法2.2 项目建设的必要性分析烟草行业是一种资源消耗型产业，其使用的主要能源是电、水和 天然气，其中，天然气和电的消耗量非常大，这两者约占烟草行业生 产成本的X%以上。所以必须建立能源管理系统，对于能源在运输、 传送、使用等过程中的损耗程度和使用情况了解、然后做数据分析达 到节能降耗的目的。烟草行业生产过程中，各类用能设备对各种能源的负荷需求并不 是一成不变的，但是，烟草行业生产中涉及的许多大功率高、低压设 备都是在满负荷的运行，并没有随着实时的功率需求进行变化。目前，国内烟草行业市场的竞争已从区域化竞争逐步进入全国性 竞争阶段；各个大型烟草行业集团都是以量取胜，所以，如何降低烟 草行业生产成本，对于烟草行业企业是至关重要的，有时甚至关乎到 企业的存亡。而通过示范工程的能源管理系统进行能源数据的累积， 计算每吨烟草行业的能源消耗量或每个生产班组的能源消耗量，建立 用能考核定额，作为降低烟草行业生产成本的重要依据。为此，非常有必要建立一套完整有效的能源管理系统，对烟草行 业生产过程进行三级在线计量，并结合烟草行业的生产工艺进行设备 的节能控制，从而保障烟草生产系统的安全可靠运行、为节能降耗提 供有效的技术手段。3 建设内容和规模3.1 建设内容3.1.1能源管理系统实现能源数据在线监测、能源自动化节能控制，对能源数据进行 采集、分析、处理、存贮、显示、打印、发布、上传等。建设内容如下：能源三级计量表计安装、调试和集成能源现场控制网络建设现场能源管理系统软硬件集成 DCS系统、PLC系统数据集成 完成以下功能：电、天然气、水等各类能源实时在线三级计量，实时监控；能源质量监测；自动化节能控制（空压机、泵、风机等）；集成DCS和PLC系统的能源数据；具有能源数据采集、分析、处理、存贮、人机界面、图形及 表格化显示、统计分析、打印、发布、远传等功能的系统应 用软件。3.2 建设目标 1、采用信息化技术，实现能源实时在线计量、能源质量监测和能源自动化节能控制，集成企业能源系统数据采集、处理和分析、控制和调度、平衡预测和管理能源等功能，建设企业能源管理中心2、通过能源实时在线计量和能源质量监测，提高安全管理水平。3、通过能源实时在线计量、监测和系统化的节能控制，实现能源管控一体化，达到 2%的综合节能率。4 技术方案4.1 方案设计依据中华人民共和国节约能耗法中华人民共和国审计法中华人民共和国统计法中华人民共和国审计法实施条例中华人民共和国统计法实施细则中华人民共和国计量法 中华人民共和国计量法实施细则工业企业能源管理导则GB/T 15587-2008企业节能量计算方法 GB/T 13234-2009企业能量平衡统计方法 GB/T 16614-1996综合能源计算通则 GB2589-2008节能监测技术通则 GB/T 18883-2002用能设备能量测试导则 GB/T 6422-2009企业能耗审计技术通则 GB17166-1997电子计算机机房设计规范 GB50174-93电子计算机场地通用规范 GB2887-2000计算机场地技术条件 (GB 2887)自动化仪表工程施工及验收规范 GB/50093-2002电能计量装置技术管理规程 DL/T 4482000电力装置的电测量仪表装置设计规范 GBJ63-904.2 方案设计原则1）实用性 确保系统设计目标和设计结果都满足需求并行之有 效。2）开放性 系统设计采用开放标准、开放技术、开放结构、开放 系统组件、开放用户接口。3）先进性 设计思想先进；软硬件设备先进；网络结构先进；开 发工具先进。4）标准化与模块化 全部设计符合有关的国际标准、国家标准或 部颁标准，软硬件设计全部采用模块化，便以系统扩展、运行维护和 升级。5）可扩展性 随着监控规模的扩大及现代化管理需求的增长，确 保系统有足够的扩展能力。6）实时性 系统基于现场控制网络技术，确保系统运行管理所要 求的实时性。7）经济合理性 系统具有最高的性能价格比和最低的生命周期成 本。8）易用性和可维护性 系统使用方便，人机界面友好，维护简便。9）安全性 确保系统安全可靠运行，防止人为误操作和外来干扰 影响本系统安全。10）可靠性 确保系统在其生命周期内可靠运行。4.3 需求分析4.3.1企业能源基本情况能源种类如下： 一、 一次能源天然气、电、自来水。二、 二次能源压缩空气、中水4.3.2生产管理优化需求分析在线仿真通过数据共享直接取得现场运行状态和操作指令，并实 时地对当前状态进行仿真计算、分析与预警，为在线安全监 视、经济性计算、故障诊断提供在线的、智能化的辅助信息， 确保运行安全。 生产优化与分析利用在线获取的机组运行实时数据和历史数据以及在线 仿真系统的实时计算数据，对设备和机组的运行状态、经济 性进行分析，给出优化的操作指导。 管理优化与决策通过数据共享，实现信息系统、控制系统和仿真系统的有机结合，为发烟草行业厂管理提供及时和丰富的数据，并 以这些信息为基础，提供决策支持和管理优化。 在线决策控制适应各种工况的自动寻优和适应运行工况变化的控制方案在线决策，使系统达到连续可靠运行和系统单耗显著降低。4.4 能源管理系统方案设计4.4.1技术路线能源管理系统的核心是一套完整的针对企业能源系统的生产、输 送、分配和使用环节实施集中扁平化的动态监测和数字化、信息化管 理的系统平台，以及用于各能源关键监测点的智能计量表计。面向企业的能源管理系统，由工业企业级能源管理系统平台软 件、网络控制器与多功能电力监控终端、水表采集器、可编程网关等 关键产品，连同企业的能源系统、各种计量表计、受控的用能设备、 联动装置等构成，以 LonWorks 分布式高速实时控制网络构架现场能 源控制网络，可高速实时地对企业各类能源的分类三级在线计量能耗 数据及报警信息（包括供配电系统的过压、过流、缺相、三相不平衡、 异常跳闸，气体及液体如蒸汽等的过压、过流等）实现采集、传输、 存储、处理、统计、形成报表和图形显示、查询、发布与上级远传， 为工业企业的能源统计与分析、能源调度、能效公示、能源审计、节 能效果验证，提供有力的数据依据和决策的辅助支持。企业能源现场监测网络系统由各类能源计量装置、现场控制网 络、以及网络控制器等组成。能源计量装置包括多功能电表、水表、 气表、电子称重计、热能表、流量计等表计，多功能电计量装置采用 LonWorks控制网络接口、其他能源计量装置可采用LonWorks控制网 络接口、RS232/485接口、模拟量或脉冲接口。现场控制网络可支持 多种多种网络拓扑结构，如总线形、星形、环形、自由形网络拓扑结 构等。本系统的整体方案设计采用具有国际先进水平的分布式控制 网络系统技术，通过光纤环网、Internet与LonWorks现场控 制网络的无缝连接构建现代化企业能源管理平台。 充分且合理利用已有软、硬件资源，通过能源管理系统与现 有生产系统的数据对接，使各系统之间信息共享并可按要求 实现联动。 以实时监测的能源数据为依据进行能源利用效率与节能潜力 分析，充分发掘节能潜力，并对节能潜力较大的设备和工艺 进行节能改造，在满足生产需求的情况下有效节能。4.4.2子系统解决方案4.4.2.1 配电回路监控和电能计量对于配电回路监控和电能计量，应在每一条配电回路安装经过计 量许可的多功能电力监控终端，如图：DOMHo负载0.51(AC三相交流电源( ； 在线计量信息：电度质量信息：频率、功率因数、谐波、电压等需量/负荷信息：功率/电流匕监控值農:设虫时麻电盘牌?.(3M5.AHI冇功功富无功功羊1011在功車网电澄g?4U?W.3?% JI A有功电底胸103)031347車R死功电JI車R唱虞小川电溢喪比设定eepi娜照阴播矗东无功电区，#AWf -wh)LonWoik ;控制网络4.4.2.2 水系统网络控制器LonWorks现场控制网络1、水平衡计算对于用水系统，在管线总管、各分管处安装智能水表，实时监测 瞬时流量、累计流量数据，实现水表总计量及分户计量，基于管网图 进行水平衡计算。通过水平衡计算，有利于发现跑冒滴漏，并有利于 查找异常流失点。2、水系统节能控制对水泵进行变频节能控制，采用PID调节，根据用水端的实际压力监测，实现恒压供水控制，有效降低水泵负荷。变频器选用支持 LonWorks 控制网络接口的智能变频器，将实现变频器智能联网，实 时监测变频器频率和功率等。4.4.2.3 风系统风压传感器网络控制器监控计算机对于鼓风机、引风机系统的大功率风机，通过对于风压、风速、 风量的实时监测和控制，实现风机变频，在生产负荷降低时，可有效 降低风机功率，减少电能消耗。4.4.2.4 压缩空气系统对于空压站，可通过现场控制器实现对于供气压力、供气流量、 冷却油温度、各用气点压力、用气量的实时采集，计算管网平衡，实 现漏气监测与报警；同时采用智能变频器，实现空压站的恒压供气控 制，可根据生产用气需量，动态调节电机转速，达到节能减排的目的。4.4.2.5 事前预控、事中控制1、事前预控事前预控主要包括两部分。1) 设备级别的参数预警通过对设备供电回路的电压、电流、功率因数，空气压缩 系统的输出压力等设备参数的实时在线监测，对其中异常变化 进行预警，以便及时采取措施，避免设备故障损失，减少停机 维修时间。2) 生产过程的预警 主要依靠在线仿真系统对历史数据、当前数据和状态进行 仿真计算，分析趋势变化，对异常事件进行预警。2、事中控制采用界面声光报警方式，对超出正常运行允许值的各类变化进行 实时在线报警，包括供配电系统电压过高、电流过大、空压机输出压 力过低等报警。4.4.2.6 系统化节能改造与控制目前生产线上高压风机和低压风机等主要耗能设备已经配备了 变频器，但目前主要还是就地 PID 调节控制，没有实现风机变频器的 远程在线监测和管理。本能源管理系统通过对有条件提供远传接口的 变频器的智能联网，实现远程集中化监控管理，通过对能源数据的统 计分析，挖掘各设备节能潜力，作为风机变频调节的依据，并利用各 工艺段的压力、温度、风速等实时参数对现有变频器进行自动控制， 对变频运行效果不好的设备及时进行跟踪和改造措施，避免长期工频 运行，有效节能。系统提供能源对标管理功能，对产品单耗、各生产环节能耗与国 内外先进指标进行比对，及时采取针对性改进措施，提高能源利用效率。4.4.3系统结构光纤以太环网/局域网照明智能L三相多功能电 力监控终端厂 、0厂 、0数据库服务器集团能源管理屮心TCP/IP能源调节和控制Lon works控制网络4.4.3.1 能源管理系统结构图4.4.3.2 总体能源管理系统结构图路山器分丿粉磨站以A网以太网I口口 口网络控制器II.- -I Intemet/VPN以太网防火墻数据库I服务器QX监控T作站监控匸作站网络控制器4.4.3.3 系统软件结构图4.4.4系统功能4.4.4.1 分厂现场能源管理系统功能1）各种能源实时分类、分户（各个分厂、车间）及三级精确计量， 计量数据远程传输并存贮在中心数据库。2）系统实时监测各供电回路的电压、电流和功率等电力参数，在 线分析各种用电回路的需量与质量，识别有效负荷与无效能 耗，厂区配电网线损分析， 变压器负荷率及效率分析等，从 而可通过技术或行为节能方式，实现企业的有效节能。3）系统实时监视各类供电回路的开关状态，有功无无功无功率， 供电回路三相不平衡，缺相及开关跳闸报警，变压器、高耗能 设备超限报警等，从而确保供配电系统安全稳定运行。4）对泵、风机和空压机等大功率电机，采用变频调速，并实现变 频器实时在线联网，实现根据需量动态调节，达到节能的目的。5）对水管网系统建立流量平衡系统，在对各主要用水进行精确计 量的同时，实现系统流量的平衡对比。实时分析管网的工作状 况，及时发现跑、冒、滴、漏等异常状况，避免能源的无谓浪 费。6）采用棒直图显示各类能源消耗大小，用饼图显示各分项电耗所 占的比例，用趋势图显示能耗的变化趋势；7）系统按日、月、年打印或显示用能消耗报表，并可提供用能的 同比与环比报表；8）以实时监测数据为依据，对企业用能进行能效分析，包括企业 整体用能及各重点生产工艺和重点用能设备的能效分析。通过 实际的分析对比，挖掘各方面的节能潜力，实行节能改造，实 现企业有效节能。对已改造完成的项目，通过能效分析数据来 验证节能效果。9）通过与现有系统的融合与对接实现数据共享，提高企业能源的 自动化和精细化管理水平，对企业的生产起促进作用，使产品 的生产数量与质量更有保证；10）系统的硬件和软件均采用模块化结构，方便今后系统的扩 展。（11） 系统能耗数据可远程上传至集团中心能源管理中心。（12） 结合生产工艺，在保证安全生产和产品质量的前提下，进 行节能控制。4.4.4.2 能源管理中心功能（1）采集各下属企业的基本信息并可对企业能耗数据动态采集或 实时监测，所有监测数据储存在集团能源管理中心数据库；（2）定期分析企业能效并发布相关能耗数据，包括各个分厂及车间 的用能排序、同比、环比等。（3）以动态监测或实时监测能耗数据、以及统计分析结果为依据， 制定企业能耗定额，对企业能源进行审计、奖惩与执法；（4）对单位产值能耗、单位工业增加值能耗、能耗总量及减排量进 行定期统计与分析。（5）系统提供能源对标管理功能，对产品单耗、各生产环节能耗与 国内外先进指标进行比对，及时采取针对性改进措施，提高能 源利用效率。4.5 生产管理优化功能设计4.5.1在线仿真系统4.5.1.1 在线仿真系统介绍在线仿真系统（OLS）是通过控制系统与仿真系统的数据共享直 接取得现场运行状态和操作指令，并实时地对当前状态进行仿真计 算、分析与预警，为在线安全监视、经济性计算、故障诊断提供在线 的、智能化的辅助信息，确保运行安全。同时用于生产优化和管理决 策支持，使烟草行业厂管理和生产有了最及时和科学的决策依据。与 现场操控和运行状态信息同步利用采集数据和仿真数据进行实时在 线运行分析指导与控制系统、信息系统无缝联结，最大限度地发挥其 效能。4.5.1.2 在线仿真系统功能在线仿真数据采集、分析；运行状态初始化；高精度的全厂全物理过程的仿真；针对工况变化和设备性能变化的自学习；机组设备和系统特征参数的在线计算；在线实时、同步仿真运行；异常事件预测和安全预警；控制系统研究； DCS组态转换与仿真；A在线仿真控制及在线信息显示；仿真运行研究；重演历史运行过程和演绎系统未来的发展趋势。4.5.1.3 在线仿真系统技术特点独创的仿真、控制、信息三位一体支撑软件平台；建立与烟草行业厂同步运行的高精度仿真过程模型；独创了历史压缩存储和访问技术，保证长达12月的数据存储;与DCS系统软件实现自动转换；采用模型工具包ADMIRE，保证模型软件的开发效率及质量；全面实现计算机监控系统的仿真，自动转化监控界面和控制逻 辑；在线进行机组安全性计算与分析；在线进行机组运行的全面经济性能计算；在线进行机组预测仿真。4.5.2生产优化与分析系统4.5.2.1 生产优化与分析系统介绍生产优化与分析系统（POA）是利用在线获取的机组运行实时数 据和历史数据以及在线仿真系统的实时计算数据，对设备和机组的运 行状态、经济性进行分析，给出优化的操作指导。4.5.2.2 生产优化与分析系统功能生产优化与分析系统（POA）以烟草行业厂DCS信息、控制系统 和在线仿真系统的数据信息为依据，对烟草行业厂安全和效益做分析 研究，其主要组成部分为：针对烟厂安全问题安全分析软件包主要功能有异常参数侦测、异常甄别分析、故障诊断、 实时预警分析、控制逻辑在线监视、实时记录操作过程、生 产过程实时监视。针对烟厂效益分析一一经济分析软件包生产优化与分析系统（POA）经济包通过实时采集设备的运行数据，计算设备重要的经济性能指标，分析主要参数的偏差对这些指标的影响，并以各种直观的图形方式输出，对设备运行特性和动态特性进行全面的了解和分析，用以指导操作人员科学地调整操作方式，优化操作，提高全厂的经济 性。设备在线经济效率的计算，不仅能反映设备的运行效益 而且可从另一侧面反映出设备的健康水平。针对烟草行业行业能源消耗、管理及节能技术的现状， 根据烟草行业企业能效对标采用的指标和指标体系进行计 算，为烟草行业行业能源消耗、管理及节能提供基本依据。针对设备控制一一在线决策控制软件包生产优化与分析系统（POA）中的在线决策控制包能够根据烟草行业厂控制系统在运行状态不断变化的情况下，为保 证系统的最高可靠性、最佳经济性进行在线决策，保证优化 结果的实现。4.5.2.3 生产优化与分析系统技术特点以实时机组运行数据和仿真数据为基础，对机组运行状态进行 实时、在线分析。突破以往故障诊断以事后分析为主的模式，实现在线诊断和预 测。安全分析中包括了先进分析算法和以往大量运行经验（比如危 险点的预警）。在线经济性分析和运行优化，使机组运行在较高效率的状态 下。在线热力实验的功能，提供一个厂方日常监视、测试机组性能 的手段。4.5.3管理优化与决策系统4.5.3.1 管理优化与决策系统介绍管理优化与决策系统（MOD）是以集成仿真、控制、信息技术为特 征的数字化烟草行业厂解决方案的重要组成部分oMOD通过数据共享， 实现信息系统、控制系统和仿真系统的有机结合，为管理提供及时和 丰富的数据，并以这些信息为基础，提供决策支持和管理优化。4.5.3.2 管理优化与决策系统功能设备管理、运行管理、技术监督、安监管理、物资管理、工程管 理、人力资源、生产监视、统计管理、办公自动化、班组管理、企业 网站、本质安全管理系统、安全状况监视管理、检修决策支持系统和 厂级决策支持系统。4.5.3.3 管理优化与决策系统技术特点业务过程优化MOD提供企业动态建模功能，实现组织、过程的柔性化，提供工作流仿真分析功能。在线数据分析一一MOD提供多维数据分析及数据挖掘等多种在 线数据分析功能，辅助领导决策。资产管理优化一一MOD提供先进的企业资产维护管理系统，与 POA 相结合，提供基于设备实时信息的状态检修功能。项目实时控制一一MOD提供完整的工程项目管理解决方案，提 供项目进度及成本的实时跟踪和控制。经营决策支持一一MOD提供以成本为中心的经营管理系统，库 存优化、实时成本、竞价上网。 MOD在功能上完全可以替代目前电力行业中各烟草行业厂所使 用的MIS、SIS系统。与后者比较，MOD具有明显的优势：MOD 的目标是优化决策系统，而MIS、SIS主要是一种辅助管理的 工具。4.5.4在线决策控制系统4.5.4.1 在线决策控制系统功能系统实时、全信息的显示和指导运行便捷的历史数据查询、显示以及分析。根据不同报警级别采用不同的报警显示快速的模块故障诊断方便、安全、无扰的手/自动切换用户权限管理4.5.4.2 在线决策控制系统技术特点在线仿真技术在线软测量技术仿真控制信息通信四位一体平台技术专用10模块、控制站硬件技术A控制策略及控制参数在线决策控制5 效益分析5.1 节能效益分析5.1.1节能改造与控制（1）对泵、风机、空压机等大功率电机系统根据实时负荷需量，采 用变频节能运行模式；（2）风机、空压机等变频器智能联网，实现远程集中化监控管理，利用各工艺段的压力、温度、风速等实时参数对现有变频器进行自动控制，对变频运行效果不好的设备及时进行跟踪和改造 措施，避免长期工频运行，有效节能。（3）对供配电系统进行实时在线计量、监测和控制，实现遥信、遥测、遥控、遥视、遥调，实现配电自动化。5.1.2管理节能（1）对能源质量进行实时监测，确保提供给设备高质量的能源，提高 设备工作效率和运行寿命，降低设备成本；（2）进行用能诊断，提高能源利用效率，减少能耗费用；（3）进行节能潜力分析，为节能改造提出指导方向，减少因采用不 恰当节能方式引起的损失。（4）根据“科学用能、系统节能”的原理，对烟草行业生产系统和全厂管理的主要环节进行在线诊断、分析，能实时地掌握全厂管理和生产的状况，由操作的四个基本要素（操作指标、操作参数、操作方法、排除故障）入手，不断优化和控制，降低烟 草行业厂生产能耗，提高烟草行业厂经济效益，实现烟草行业 厂的最佳效益。5.2 社会效益分析（1）节约能源，降低企业能耗，提高能源利用率；（2）提供烟草行业企业能源节能控制与管理的技术手段，提高烟草行 业生产能源自动化管理水平；（3）获取节能经济效益，节约国家财政支出；（4）推动烟草行业节能系统技术进步；（5）为社会增加就业机会；（6）降低污染排放，提高环境质量；（7）验证节能效果，指引节能方向。5.3 综合经济效益能源管理中心系统效益包括直接经济效益和间接经济效益两部 分。建成 EMS 后，实现公司能源生产全面管理、计划生产、用能计 量，实行能源成本管控，实行统一调度，优化能量平衡，减少用水量、 排放量，提高环保质量，降低电网能耗，参考钢铁行业能源管理中心 建设的先进经验，实现能源统一管理可节能23%。