1．行業背景

1.1．現狀

鋼鐵企業是消耗能源的大戶，在有的國家要占全國總能耗的15%，在我國也要占10%左右，因此如何搞好鋼鐵工業的能源管理，以達到節能增效的目的，是發展鋼鐵工業的重要任務之一。我國噸鋼能耗比世界先進水平高出20—30%，主要原因是鐵鋼比高，高爐余壓發電，干熄焦等大型有效的節能環保裝置配備率低，高爐，轉爐煤氣等余能余熱回收利用率低。同時，更重要的是鋼鐵工業節能措施，不能只對單個設備，單一工藝進行節能，而應從企業整體出發，進行全流程綜合考慮和系統節能。這樣才能以較少的投入，實現最大的節能效果，產生較大的經濟效益。

1.2．需求分析

鋼鐵廠的能源消耗約占鋼鐵成本的比例約20%-30%，不同的裝備水平，工藝流程，產品結構和能源管理水平對能源消耗都會產生不同的影響。把能源管理系統（EMS）作為大型企業自動化和信息化的重要組成部分，不僅對能源的統一調度、優化煤氣平衡、減少煤氣放散、提高環保質量、降低噸鋼能耗和提高勞動生產率有重要作用，而且對于事故預案策略的制定和執行、事故原因的快速分析和及時判斷處理、能源供需的合理調整和平衡以及在客觀信息基礎上的能源實績分析、能源計劃編制、能源質量管理、能源系統的預測等都將是十分有效的。

2．能耗計量系統的設計及開發

2.1．方案設計簡介

能源管理系統的建立不僅對濟鋼能源的統一調度、提高勞動生產率、優化煤氣平衡、減少煤氣放散、提高環保質量、降低噸鋼能耗都將發揮重要作用，而且它對于事故預案的制定和執行、事故原因的快速分析和事故的及時判斷處理、正常和異常情況時的能源供需的合理調整和平衡都是十分有效的。

鋼廠能源管理控制系統（Energy management system，簡稱EMS）是鋼廠信息化系統的一個組成部分，對能源數據進行采集、加工、分析，處理以實現對能源設備、能源實績、能源計劃、能源平衡、能源預測等全方位的監控和管理功能。

鋼廠能源管理控制系統（EMS）的設計，按照集過程監控、能源管理、能源調度為一體的廠級管控一體化計算機系統的理念進行。監控管理的主要能源介質有：電力、煤氣（焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣、混合煤氣）、壓縮空氣、氧氣、氮氣、氬、蒸汽、生產水、生活水等。能源管理控制系統的建立對濟鋼能源系統加快實現集中統一調度、在公司層面優化煤氣平衡、減少煤氣放散、提高環保質量、降低噸鋼能耗、提高勞動生產率和能源管理水平將起到十分明顯的促進作用。通過能源管理控制中心實現對各種能源介質的優化決策調度，及時了解和掌握各種能源的生產、使用和運行工況，做到科學決策，正確指揮，確保安全、可靠、經濟、優質運行，實現從經驗型到分析型調度職能的轉變。

整個EMS系統分成煤氣調度監控系統、電力監控調度系統、水調度監控系統、氣系統（氧氣、氮氣、壓縮空氣）及蒸汽等調度監控系統。

2.2鋼廠能源系統建設目標

能源介質數據采集、能源設備狀態監控、基本能源管理。

1)數據采集功能

將全公司的能源數據采集進入系統，供數據監視、報警、數據分析、數據計算、數據統計等用。

2)監控功能

工藝監視功能: 以大屏幕工藝圖或者常規操作員站工藝圖方式，對全廠能源系統的實時運行工況進行監視。

報警功能： 對全廠能源系統的設備異常，工藝異常，能源質量異常等給出分類聲光警報；

歷史趨勢功能：通過數據歷史曲線和實施趨勢，進行運行狀態分析。

遠程控制功能：對煤氣加壓混合系統，煤氣放散系統，發電變電系統用電調度，進行能源中心遠程遙控。

煤氣平衡預測功能：基于煤氣管網模型以及煤氣發生、耗用和放散歷史數據，對煤氣柜位進行實時預測，幫助調度人員進行煤氣實時平衡調度。

運行報表功能：自動生成能源生產運行報表。

3)基本能源管理功能

將采集的數據進行歸納、分析和整理，結合生產計劃的數據，進行能源管理工作，包括能源實績分析管理、能源質量管理、能源平衡管理、能源預測分析、運行管理支持等。

2.3 系統網拓撲圖

典型能源系統架構包括能源調度管理中心、通訊網絡、遠程數據采集單元等三級物理結構（如圖示）。

1） 以SCADA軟件為核心，建立I/O Server實時數據服務器，實現在線的數據監視、工藝操作和實時的能源管理功能；基于數據庫技術開發具有模型背景的能源管理功能并對外提供接口。

2） 采用工業級以太網交換機，建立分區域的冗余環網，環與環之間采用耦合拓撲結構進行連接，從而建立高可靠專有的能源數據采集通訊網絡。

3） 以力控通信網管服務器pFieldComm產品為核心，通過數據采集、通訊、協議轉換等技術手段，將能源介質參數的采集與生產控制系統隔離，提供連續、真實、可靠的數據依據。

3. SCADA軟件

采用國際主流的SCADA軟件建立I/O Server實時數據服務器功能，通過在線的數據采集實現動態流程圖、參數表、趨勢曲線等監控功能，并與關系數據庫建立通訊。

1) 對企業能源進行集中監視、測量、控制和管理，實現能源實時及歷史數據存儲、查詢、分析、統計、分析功能，實現能源管理的自動化。

2) 充分利用真實數據，作為節能運轉分析的依據，避免了人為判斷的疏失，幫助企業強化能源消耗、能源核算管理，使企業管理科學。

3) 幫助企業提高能源管理效率和質量，減少人力成本，強化基礎信息設施建設，提高企業信息化水平。

4) 實時監測產品能源單耗、各工序能耗、大耗能設備的能源利用，分析各部門資源利用效率和節能潛力；統計各部門、各車間能源消耗狀況。

5) 為企業信息系統提供包括企業能耗成本、企業能耗定額的管理，為整個企業管理系統的數據傳遞與共享，提供一個完備的信息平臺。

6) 可根據需要設置或自動生成企業能源管理所需的各類報表(各類能源運行的值班記錄表、日報、月報、年報表等)

7) 編制、下達、調整旬、月、季和年度能源計劃，制定企業能源平衡表