文/徐元清

能源是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，在保障國民經(jīng)濟發(fā)展、促進社會進步和提高人民生活水平等方面都發(fā)揮著極其重要的作用。能源管理狀況及能源機構(gòu)的優(yōu)化程度對國民經(jīng)濟的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)機構(gòu)的提升起著重要影響。

企業(yè)能源管理是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營、成本管理的重要組成部分。在我們國家能源資源緊缺，以建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會為工業(yè)化、現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略的核心內(nèi)容的背景下，企業(yè)能源管理系統(tǒng)應(yīng)以采集、控制、過程監(jiān)管、數(shù)據(jù)分析為整體，組成模塊的過程脈絡(luò)和建設(shè)思路。

國家對企業(yè)能源管理的要求

為確保實現(xiàn)“十二五”節(jié)能減排約束性目標，緩解資源環(huán)境約束，應(yīng)對全球氣候變化，促進經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，增強可持續(xù)發(fā)展能力。我國于2012年8月6日發(fā)布了《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》。

1.總體目標到2015年，全國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降到0.869噸標準煤（按2005年價格計算），比2010年的1.034噸標準煤下降16%（比2005年的1.276噸標準煤下降32%）?！笆濉逼陂g，實現(xiàn)節(jié)約能源6.7億噸標準煤。

2015 年，全國化學需氧量和二氧化硫排放總量分別控制在2347.6萬噸、2086.4萬噸，比2010年的2551.7萬噸、2267.8萬噸各減少8%，分別新增削減能力601萬噸、654萬噸；全國氨氮和氮氧化物排放總量分別控制在238萬噸、2046.2萬噸，比2010年的264.4萬噸、2273.6萬噸各減少10%，分別新增削減能力69萬噸、794萬噸。

2.具體目標到2015年，單位工業(yè)增加值（規(guī)模以上）能耗比2010年下降21%左右，建筑、交通運輸、公共機構(gòu)等重點領(lǐng)域能耗增幅得到有效控制，主要產(chǎn)品（工作量）單位能耗指標達到先進節(jié)能標準的比例大幅提高，部分行業(yè)和大中型企業(yè)節(jié)能指標達到世界先進水平。風機、水泵、空壓機、變壓器等新增主要耗能設(shè)備能效指標達到國內(nèi)或國際先進水平，空調(diào)、電冰箱、洗衣機等國產(chǎn)家用電器和一些類型的電動機能效指標達到國際領(lǐng)先水平。工業(yè)重點行業(yè)、農(nóng)業(yè)主要污染物排放總量大幅降低。

企業(yè)能源管理狀況

中國企業(yè)聯(lián)合會、中國企業(yè)家協(xié)會、中國企業(yè)管理科學基金會于2014年9月21日聯(lián)合發(fā)布了《2013年中國企業(yè)節(jié)能減排狀況報告》。本年度報告立足于2013年我國開展節(jié)能減排的宏觀背景，以2014年3月—4月期間國內(nèi)數(shù)省地方企業(yè)的實地調(diào)研和問卷調(diào)查為基礎(chǔ)，旨在推進企業(yè)確保完成“十二五”節(jié)能減排目標。

2013年，全國GDP能耗下降3.7%，完成國家年初的預(yù)定目標。報告顯示，從企業(yè)層面看，我國企業(yè)繼續(xù)把節(jié)能減排作為向低能效浪費與環(huán)境污染宣戰(zhàn)的目標任務(wù)，采取管理、技術(shù)“雙輪驅(qū)動”，以重點項目為依托等一系列措施，節(jié)能減排取得新的進展，可持續(xù)發(fā)展能力進一步增強，但“十二五”節(jié)能減排形勢依然嚴峻，任務(wù)的艱巨性不容小視。要全面完成“十二五”規(guī)劃的節(jié)能減排目標，后兩年單位GDP能耗須年均降低3.9%以上。

1.絕大多數(shù)企業(yè)完成或超額完成計劃進度31.3%與61.7%的企業(yè)分別認為，在“十二五”規(guī)劃已經(jīng)執(zhí)行過半之時，本企業(yè)已經(jīng)超過、等于本企業(yè)的“十二五”節(jié)能減排計劃進度。兩者共計93%(余下7%的企業(yè)沒有回答，或回答不明確)。

2.大多數(shù)企業(yè)的能耗水平與排放情況大為改善50%與40%的企業(yè)分別認為，本企業(yè)的能耗與排放情況好于或等于國內(nèi)同行業(yè)企業(yè)，而有10%的企業(yè)沒有回答該問題。

3.絕大多數(shù)企業(yè)“十二五”的節(jié)能減排投入水平大于“十一五”時期100%的企業(yè)在“十二五”前三年對節(jié)能減排技術(shù)、設(shè)備的投資額，與“十一五”時期相比均有所增加。雖然100%的比例可能不夠精確，但從大趨勢看，絕大多數(shù)企業(yè)在“十二五”對節(jié)能減排有更多的投入。

4.更多的企業(yè)在“十二五”時期建立完善了專事節(jié)能減排的組織機構(gòu)與規(guī)章制度36%的企業(yè)在“十二五”時期成立了專門推進節(jié)能減排的機構(gòu)，組織機構(gòu)按照“小分工、大合作”的原則，實行層層責任制，建立人、職、權(quán)、責相統(tǒng)一的工作機制，落實詳細職責。

66%的企業(yè)在“十一五”時期制定了推進節(jié)能減排相關(guān)制度，100%的企業(yè)在“十二五”時期制定了節(jié)能減排的相關(guān)制度。

5.絕大多數(shù)企業(yè)有信心完成本企業(yè)與國家的“十二五”節(jié)能減排目標50%、45%的企業(yè)認為，本企業(yè)能夠超額完成、基本完成本企業(yè)的“十二五”節(jié)能減排目標。余下5%的企業(yè)沒有回答，或回答不明確。60%、35%的企業(yè)認為，我國能夠超額完成、基本完成國家“十二五”規(guī)劃的節(jié)能減排目標。

企業(yè)能源管理需求

企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中能源管理需求迫切，在政策指導和追求社會責任的總體要求下，對能源管理有著細致的需求.

1.將能源管理納入現(xiàn)有生產(chǎn)調(diào)度體系生產(chǎn)調(diào)度體系的合理運作與能源耗用有著強關(guān)聯(lián)，合理的調(diào)度方式將大大提高能源利用率。但傳統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度模式往往忽略能源相關(guān)因素。將能源使用與企業(yè)資源計劃系統(tǒng)、生產(chǎn)運營管理系統(tǒng)進行高效銜接，建立能源生產(chǎn)計劃管理平臺，增強能源利用效率。

2.對能源使用進行全過程管理對能源使用的過程管理將有效提升能源使用的有效性，在傳統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)中，能源泄漏、浪費現(xiàn)象時有發(fā)生，不合理用能更是普遍現(xiàn)象。實現(xiàn)對能源的生產(chǎn)、輸送、分配、轉(zhuǎn)換、使用等各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的全面監(jiān)控和調(diào)度。

3.分析能源使用過程信息能源數(shù)據(jù)分析利用一直是企業(yè)的短板，長期予以忽視。但能源數(shù)據(jù)的分析對于企業(yè)運作中的能源有效利用至關(guān)重要。對能源使用過程數(shù)據(jù)的分析能夠?qū)崿F(xiàn)能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計的客觀、實時、高效呈現(xiàn)，提供能源管理決策支持。

4.大量歷史數(shù)據(jù)的效益挖掘在長期的節(jié)能工作中，節(jié)能管理的辨識往往停留在以個人認識和自身思考的層面，其無法充分對數(shù)據(jù)進行理解，往往存在局限性。充分利用先進算法及工具，從能源歷史數(shù)據(jù)中挖掘信息，促進能源管理的持續(xù)改進，將為企業(yè)的能源效益提升發(fā)揮意想不到的作用。

能源管理系統(tǒng)技術(shù)方案

面對企業(yè)對能源管理的需求，能源信息管理系統(tǒng)由三層體系構(gòu)架組成，系統(tǒng)層次分為設(shè)備控制層、集中監(jiān)控層和能源管理層，系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)如下圖所示：

1) 設(shè)備控制層

設(shè)備控制層是整個能源管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，實現(xiàn)各子系統(tǒng)底層設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制、對上數(shù)據(jù)傳送等。該層設(shè)備儀器采用工業(yè)以太網(wǎng)通信，對于不能采用工業(yè)以太網(wǎng)通信的，采用現(xiàn)場總線通信。

設(shè)備控制層主要由PLC電控柜、分布式I/O站、能源傳感器、能源設(shè)備、獨立控制系統(tǒng)或設(shè)備等組成。

設(shè)備控制層用于控制相關(guān)能源設(shè)備，按照能源供應(yīng)的工藝要求和生產(chǎn)要求完成控制操作。主要包括對電機的啟停、閥的通斷等數(shù)字開關(guān)量控制，對溫度、壓力、流量等模擬量工藝參數(shù)實施控制以及其它控制元器件的參數(shù)化控制。各控制段根據(jù)能源管理工藝要求，合理設(shè)置啟/停操作功能，既能夠滿足能源供應(yīng)要求，又能夠減少無效能耗，達到節(jié)能降耗的目的。

設(shè)備控制層，主控PLC通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊、操作站通過網(wǎng)卡進入集中監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)的交換機，底層設(shè)備通信有兩種模式，一種以工業(yè)以太網(wǎng)通信，采用星形結(jié)構(gòu)，連接系統(tǒng)前端主設(shè)備控制器和觸摸屏、變頻器、軟啟動器等設(shè)備，一種以現(xiàn)場總線通信，采用線型結(jié)構(gòu)，連接系統(tǒng)制冷機、空壓機、配電儀表等設(shè)備。對于不支持此種通信的設(shè)備，通過轉(zhuǎn)換協(xié)議模塊，以現(xiàn)場總線方式通信。

系統(tǒng)大量采用了支持Profibus、MODBUS現(xiàn)場總線的儀表，具有布線簡單、測量精度高、可以對參數(shù)進行集中設(shè)置等優(yōu)點。特別是現(xiàn)場總線設(shè)備特有的診斷能力，通過對Profibus-PA（用于過程自動化的PROFIBUS）進行特定的組態(tài)可以實現(xiàn)將現(xiàn)場總線設(shè)備的診斷信息獨立地、循環(huán)地傳送到過程控制系統(tǒng)。

2) 集中監(jiān)控層

集中監(jiān)控層包括集中監(jiān)控系統(tǒng)（數(shù)采系統(tǒng)）和診斷維護系統(tǒng)。由數(shù)采服務(wù)器、監(jiān)控客戶計算機（需依據(jù)工藝段劃分合理設(shè)置）、工程師維護站、通訊網(wǎng)卡、主干交換機和光纖環(huán)網(wǎng)等硬件設(shè)備組成。

該層為控制系統(tǒng)的人機交互接口，完成集中控制操作、監(jiān)視設(shè)備及數(shù)據(jù)采集和存儲，報警顯示、記錄等功能。

集中監(jiān)控層是作為運行人員監(jiān)控動力系統(tǒng)運行、管理動力設(shè)備和能源管理的接口，主要由連接各子系統(tǒng)的PLC和其它相關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)的PLC，以及上層的監(jiān)控計算機、服務(wù)器、工程師站、實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)器件組成。分別配置各子系統(tǒng)上位計算機操作站，基本上所有的操作都可在這一層完成，一般只有在遠程通訊發(fā)生故障時運行人員才需到設(shè)備現(xiàn)場的過程控制層去手動控制、調(diào)節(jié)設(shè)備。

集中監(jiān)控層主要通過控制網(wǎng)絡(luò)將可編程控制器PLC及設(shè)備現(xiàn)場分散的設(shè)備層各子系統(tǒng)組織起來，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制、保護、聯(lián)鎖、報警、數(shù)據(jù)采集等功能，以及設(shè)備層與監(jiān)控管理層的數(shù)據(jù)交換。同時該層為控制系統(tǒng)的人機交互接口，完成動力自控系統(tǒng)集中控制操作、監(jiān)視、報警顯示、記錄等功能。

3) 能源管理層

能源管理層由能源數(shù)據(jù)庫、能源調(diào)度子系統(tǒng)、能源分析子系統(tǒng)等軟件系統(tǒng)構(gòu)成。

能源管理層各種能源介質(zhì)的計劃調(diào)度、設(shè)備管理、工藝管理、能源統(tǒng)計、能耗分析工作，使得相關(guān)職能部門通過系統(tǒng)了解生產(chǎn)運行中實際能源耗用情況，為企業(yè)提供客觀準確的能源數(shù)據(jù)，并確保能源供給穩(wěn)定有序。

能源管理層主要包括基礎(chǔ)能源管理、調(diào)度監(jiān)控、應(yīng)用發(fā)布系統(tǒng)（Web）以及與企業(yè)其它信息化系統(tǒng)接口等部分。

基于集中監(jiān)控層的監(jiān)控管理平臺和外部系統(tǒng)接口，能源管理層實現(xiàn)對能源數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)及其他相關(guān)數(shù)據(jù)的集中管理，以支持業(yè)務(wù)管理人員對于能源統(tǒng)計、能耗分析、能源調(diào)度等業(yè)務(wù)管理要求。

能源管理層硬件包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、EMS應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器。

企業(yè)其他辦公終端可根據(jù)要求配置訪問權(quán)限，并通過安全的路由實時訪問到能源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析信息。

實現(xiàn)能源管理系統(tǒng)的難點

在系統(tǒng)構(gòu)建的過程中，在技術(shù)方案確定并可行的前提條件下，依然存在部分技術(shù)與管理難點，特別是能源管理體系在系統(tǒng)建設(shè)過程中的同步構(gòu)建對企業(yè)的管理執(zhí)行力有著相當高的要求。

1.能源數(shù)據(jù)采集設(shè)備的安裝調(diào)試及日常管理能源管理系統(tǒng)的運行基礎(chǔ)在實時能源耗用數(shù)據(jù)采集，在整體系統(tǒng)中相關(guān)數(shù)采計量設(shè)備數(shù)百個，均通過有線與無線方式將數(shù)據(jù)回傳系統(tǒng)服務(wù)器。能源系統(tǒng)的運行依賴數(shù)據(jù)的準確穩(wěn)定采集，所以在項目建設(shè)中的采集設(shè)備安裝調(diào)試尤為重要，但更為重要的是此類設(shè)備的長期日常管理，包括在維修之外的例行保養(yǎng)，設(shè)備檢定等，否則整體系統(tǒng)運行將無法得到數(shù)據(jù)的保障，系統(tǒng)運行效果將大打折扣。

2.原管理體系納入能源控制后的調(diào)整企業(yè)生產(chǎn)體系中原涉及能源管理的較少，銜接流程更是鳳毛麟角，隨著能源管理系統(tǒng)的建立，其與企業(yè)資源計劃系統(tǒng)、生產(chǎn)運營管理系統(tǒng)之間的高效銜接，改變了企業(yè)運作模式。生產(chǎn)調(diào)度改變了以生產(chǎn)任務(wù)和經(jīng)濟效益指標為核心的調(diào)度模式，增加了能源消耗、節(jié)能降耗的相關(guān)管理要求。由于生產(chǎn)管理體系是生產(chǎn)企業(yè)的核心，涉及企業(yè)的各個部門，所以整體管理體系的調(diào)整直接關(guān)系到能源管理系統(tǒng)的運作效果和最終評價。

3.能源管理體系的建立作為能源管理的手段，能源管理系統(tǒng)構(gòu)建了以監(jiān)控、計劃、分析為核心的信息化平臺，為能源管理提供了有效的管理手段和工具。但企業(yè)能源管理體系的構(gòu)建、認證將最終將企業(yè)能源管理納入正軌，以制度的形式落實各項能源管理項目和措施，使得能源管理工作成為一項長期持續(xù)的工作。該體系的有效建立將確保能源管理系統(tǒng)的有序運行。在能源體系構(gòu)建中應(yīng)遵循循序漸進的思路，以統(tǒng)一整體節(jié)能理念、構(gòu)建企業(yè)能源管理制度為核心。

整體實現(xiàn)效果

通過構(gòu)建企業(yè)級的能源管理系統(tǒng)，企業(yè)實現(xiàn)了對主要能源的使用監(jiān)控、計劃管理、數(shù)據(jù)分析，在節(jié)能辨識和能源消耗預(yù)測上取得了良好的效果。在系統(tǒng)使用后有效的降低了能源的浪費，提升了使用效率，大幅降低了能源消耗。

1.實現(xiàn)能源使用的精確監(jiān)控能源信息采集系統(tǒng)實現(xiàn)了能源信息的采集、存儲、管理，由此確保了獲得第一手運行工藝數(shù)據(jù)，實時掌握能源運行情況、及時采集調(diào)度措施，使系統(tǒng)盡可能運行在最佳狀態(tài)。系統(tǒng)的建立改變了原有運作模式，數(shù)據(jù)的采集由事后的數(shù)據(jù)抄表記錄轉(zhuǎn)變?yōu)閷崟r監(jiān)控，依據(jù)能流圖的實時、精確能耗數(shù)據(jù)實現(xiàn)了滿足能源工藝系統(tǒng)特點的分散控制和集中管理。

2.減少能源管理環(huán)節(jié)，優(yōu)化能源管理流程建立客觀能源消耗評價體系，實現(xiàn)在信息分析基礎(chǔ)上的能源監(jiān)控和能源管理流程優(yōu)化再造，實現(xiàn)能源設(shè)備管理、運行管理、有效實施客觀的以數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評價體系、績效考核，減少能源管理的成本，提高能源管理的效率，及時了解真實的能耗情況和提出節(jié)能降耗的技術(shù)和管理措施，向能源管理要效益。

3.減少能源系統(tǒng)運行管理成本，提高勞動生產(chǎn)率大型企業(yè)的能源管理系統(tǒng)規(guī)模加大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。傳統(tǒng)的現(xiàn)場管理、運行值班、檢修及管理的工作量大，成本高。能源管理系統(tǒng)的建立，為企業(yè)的管理體制改革發(fā)揮重要示范作用。系統(tǒng)實現(xiàn)遠程抄表統(tǒng)一監(jiān)控，簡化能源運行管理，減少日常管理的人力投入，節(jié)約人力成本，提高勞動生產(chǎn)率。

結(jié)束語

在地球漫長的演化歷史中，沒有任何一種生物能像人類一樣對地球的環(huán)境和氣候產(chǎn)生劇烈影響。自從18世紀英國工業(yè)革命開始，人類對能源的需求進入燃燒化石燃料的時代，隨著數(shù)百億噸沉積在地球深處數(shù)億年的化石燃料被燃燒，地球大氣的成分在發(fā)生顯著的變化。如果通過對企業(yè)能源管理的不斷優(yōu)化，提升能源使用效率，減少不必要的浪費，最終降低整體生產(chǎn)能耗，將是對企業(yè)、社會、國家的一種貢獻。