钢铁企业能源管理系统的开发与应用.pdf

第32卷 第3期 2010年6月 山东冶金 Shandong Metallurgy Vol.32 No.3 June 2010 摘要 为提升整体基础能源管理水平， 济钢构建了钢铁企业基础能源管理系统。系统分为接口管理、 计划过程、 分析预 测、 调度运行、 系统设置5大模块， 分别运用计算机数据分析技术， 从基本业务和异常业务正反两个角度做了设计， 实现了能 源采集和ERP系统的数据通讯， 工序能源发生量、 使用量、 放散量的自动统计， 能源管制日报、 能源产供计划、 统计等报表的 自动生成， 主要能耗指标的自动计算及能源管控系统运行的一体化管理等功能。 关键词 能源管理系统； 计划实绩； 调度运行； 数据分析 中中图分类号号 TP315文献标识码 A文章编号 1004-4620 （2010） 03-0064-03 􀥜􀥜􀥜􀥜􀥜􀥜􀥜􀥜􀥜􀧜 􀥜􀧜 􀥜􀥜􀥜􀥜􀥜􀥜􀥜􀥜􀥜􀧜 􀥜􀧜 信息化建设信息化建设 1前言 济钢的能源管理由济钢生产部、 动力厂、 燃气 厂等单位共同完成， 各能源介质的管理相对独立， 能源的基础控制也相对较弱， 根本无法满足管理决 策层对能源供需实绩的及时统计、 有效分析， 从而 制约了能源资源的合理分配和利用。为有效利用 能源采集控制系统中的实时数据， 提升整体基础能 源管理的水平， 构建了钢铁企业基础能源管理系统。 2系统功能 钢铁企业能源管理采用的是 Oracle 10g 数据 库， SCADA服务器作为Oracle客户端， 直接将能源 管理所需数据写入能源管理数据库服务器， 能源管 理与ERP的数据通过DSG进行传输。能源管理系 统应用 软件采用Browser/Server结构， 基于J2EE和. NET开发平台， 应用ASP.NET 、 Web 、 服务器控 件、 COM、 Web Service、 C/VB.NET、 Internet信息服 务、 ADO.NET、 Oracle/SQL Server 等技术， 完成了能 源管理的应用软件功能。能源管理系统共分为5大 模块 接口管理、 计划过程、 分析预测、 调度运行、 系 统设置。 2.1接口管理 能源管理系统在济钢整个信息化系统中处于 中间的环节， 既要与SCADA采集系统进行数据通 讯， 又要从ERP系统中获取数据， 并将统计后的各 工序用量上传 ERP。根据能源管理的需要， 要求 SCADA实时采集的数据每隔1 h上传能源管理系统 1次， 鉴于传输量不是很大， 采用了文件传输的方 式， 并对通讯中可能出现的异常各种情况进行了处 理， 保证了数据传输的及时性和准确性。能源管理 部分则采用了外部表的方式对由SCADA上传的文 件进行处理， 在Oracle数据库中对外部表进行读取， 通过时间标签判断上传数据的时点， 即使通讯中 断， 再恢复正常后也可保证数据处理的完整性。 能源管理与ERP的通讯是双向的， 而且应用的 都是Oracle数据库， 为了保证数据传输的稳定性， 采 用了DSG标准接口的方式， 通过分析Oracle数据库 的日志处理， 完成数据的传输， 可靠性强、 速度快。 业务数据流程如图1所示。 水供需实绩 电供需实绩 煤气供需实绩 气体供需实绩 能源平衡 能源单耗 能源历史单耗 能源供需计划 能源介质库存量 能源介质外调量 能源介质购入量 生产原料投入量 （日） 生产实绩信息 （日） 生产计划信息 （日） ERP系统能源管理系统SCADA系统 图1业务数据流程 2.2计划实绩过程管理 能源计划过程管理主要包括供需回收过程数 据、 能源供需计划管理、 能源平衡管理、 能源生产管 制日报、 主要能源管理指标跟踪、 能源单耗管理等 功能。功能框架见图2。 计划实绩过程管理功能实现的基础是采集数 据的准确， 但如此庞大的采集系统难免会因干扰、 硬件故障等原因导致数据失真和丢失， 为了保证数 据的可靠性， 增加了对异常数据的处理， 对可能出 现的各种异常情况进行了详细的讨论和分析， 合理 反映了能源应用的实际情况。异常数据处理流程 见图3。 1） 能源供需、 回收过程管理。能源供需、 回收 过程管理是实时监控系统与能源管理系统关联最 紧密的部分， 系统根据SCADA系统上传标签点的信 息值， 按各工序的计算公式统计各工序的整点累计 钢铁企业能源管理系统的开发与应用 吕 玉 红 （济钢集团有限公司 自动化部， 山东 济南 250101） 收稿日期 2009-12-14 作者简介 吕玉红， 女， 1972年生， 1995年毕业于山东大学计算机应 用专业， 工程硕士。现为济钢自动化部ERP办公室副主任， 高级工 程师， 从事信息化技术工作。 64 量， 以统计全厂能源发生、 使用、 损耗及煤气的放 散量。 2） 能源供需计划管理。用户可选择计划值种 类 （年、 月） 、 介质种类和时间， 从计划值信息表中查 询历史计划值数据。可利用该功能制定能源计划， 以便编制下个月的能源计划报表。用户选择计划 值种类 （年、 月） 、 介质种类， 由系统列出相应计划值 数据供用户设定或修改， 计划值的默认值为系统推 荐值。按照用户要求， 系统可根据计划值设定日志 表的相应记录， 取出相应信息。 3） 能源生产管制日报。系统可生成能源生产 管制日报表， 用户可对能源管制日报表进行编制、 查询、 打印、 归档等操作。 4） 主要能源管理指标跟踪。用户可对能源管 理指标进行编制、 查询、 归档等操作。 2.3分析预测管理 能源管理分析预测利用计算机数据分析技术， 对能源生产相关的历史数据进行数据分析、 统计， 用以指导能源管理工作， 提高能源管理水平和效 率。首先要进行数据收集与转换， 如收集能源供需 计划、 能源消耗实绩、 能源平衡表、 计划产量等数 据。对已有的数据， 确定其数据源、 ID号， 缺少的数 据考虑手工输入。然后对数据进行挖掘分析， 实现 以下功能 能源供需计划分析、 能源供需实绩分析、 吨钢综合能耗分析、 经济技术指标查询分析、 能耗 预测分析。 2.4生产调度运行管理 生产调度运行管理模块主要包括运行方式管 理、 调度日志管理和事故预案管理。 1） 运行方式管理。运行方式管理主要完成能 源设备检修和运行方式的流程管理， 其基本业务流 程见图4。 设备管理人员编制检修申请单 （安全生产部运行管理人员审核） 安全生产部 分管部长审批 批准 不批准 维修保障中心 签收、 执行 安全生产部运行管理人 员审核编制运方申请单 安全生产部 分管部长审批 安全生产部调度 值班主任签收 安全生产部调度 值班人员执行 查询、 打印 查询、 打印 不批准 批准 图4基本业务流程 2） 调度值班日志管理。调度值班日志管理主 要包括调度值班日志的编制、 查询和打印。调度值 班日志编写时根据调度类型、 调度的班次、 总值班 长、 交班人员、 接班人员信息作为基本信息输入到 调度日志基本信息表中， 将运行情况登记信息输入 到调度日志运行情况表中， 也可以加载附件， 将重 要交代信息输入到调度日志交代情况表中， 交班者 和接班者的信息从人员信息表中获得， 用户通过选 择进行确定。调度值班日志编写完成存盘后， 用户 可根据日期、 班次、 调度类型来构造查询条件， 从调 度日志基本信息表、 调度日志运行情况表、 调度日 志交代情况表中将满足条件的信息检索出来， 并将 能源供需过程信息查询 能源供需过程报表编制 能源供需过程报表归档 生产计划信息查询 能源单耗信息查询 历史能源供需计划查询 计划信息查询 推荐计划值 计划值制定、 修改、 查询 能源供需过程报表归档 计划信息查询和报表编制 计划信息报表打印和归档 能源平衡信息查询 能源平衡报表编制 能源单耗数据查询 能源指标查询 能源单耗管理 主要能源管理指标跟踪 能源生产管制日报能源生产管制日报 编制、 查询、 归档、 打印 平衡报表打印归档 平衡报表管理 计划报表处理 计划制定 过程报表打印 过程报表管理 能源供需 计划管理 能源平衡 管理 供需、 回收 过程数据 能源计划过程管理 图2计划实绩过程功能框图 开始 检测准点值 记录错 误日志 大于 与量程比较判断 为0 不为0 检测表具 故障表具 固定值替代 上一时点值作 为本准点值 无故障表具 计算小时 累计值 比较上一时点值 本时点值-上一时点值检测通讯状态 上一时点正常 上时点中断， 本时点正常 小于 本时点值量程- 上一时点值 小于 大于 与上一时点值比较 将小时累计值平 摊到中断时间内 与上限1.5倍比较 用前3 h累计 平均值代替当前值 大于 结束 小于 图3异常情况流程 钢铁企业能源管理系统的开发与应用吕玉红2010年第3期 65 山东冶金2010年6月第32卷 检索出的信息显示在画面的各个数据项上。显示 在画面上的查询信息不能编辑、 修改， 用户可以通 过选择打印按钮将查询结果以调度值班日志的样 式打印输出。 3） 能源事故预案管理。根据能源系统用户提 供的事故预案， 将提供用户能源事故预案管理功 能。有紧急情况发生时， 用户可以通过能源事故预 案管理系统， 迅速查询到事故处理预案， 为解决问 题提供依据。 2.5系统设置 能源管理系统设置包括 工序工位维护、 能源 介质维护、 上传标签点管理、 报表模板维护、 抄表表 具维护、 供需实绩项目制定及用户、 角色、 权限的 管理。 工序工位维护主要是对要参与计划过程管理 和分析预测的主要工序维护， 达到灵活统计各工序 供需实绩的目的； 能源介质维护是对能源管理所涉 及的能源介质的管理； 上传标签点管理主要定义采 集系统上传的数据内容、 能源介质种类及标签点的 属性 （累计还是瞬时） ； 该系统最大的特点是报表修 改方便、 灵活， 如果报表格式有改动， 修改后上传即 可； 抄表表具维护是对因各种原因暂时无法采集的 表具进行手工抄表， 以保证系统数据的完整； 供需 实绩项目制定是制定各工序与所对应采集数据的 对应关系， 可根据实际应用情况对采集点进行加、 减、 乘、 除的任意计算。 3应用效果 钢铁企业能源管理系统已正式上线运行了2 a 多的时间， 系统运行稳定， 数据准确， 应用效果良 好。1） 通过能源管理系统的计划过程、 平衡预测、 各主要工序的能源生产和消耗情况的监控与分析， 实现了能源的工序成本核算， 建立了客观的以数据 为依据的能源消耗评价体系。2） 通过对能源基础 数据的统计分析， 自动统计吨钢煤气回收、 吨钢耗 新水、 吨钢能耗等指标。3） 对能源基础数据进行挖 掘分析， 按成本向ERP系统提供完整、 真实快捷的 能源系统分析数据和核算结果， 为济钢生产运营、 成本分析提供了可靠的依据。4） 真实、 实时的能源 统计分析数据可以自动上报济钢决策层， 并生成查 询报表， 可通过OA系统及时了解能源的整体运行 情况。 Development and Application of Iron and Steel Enterprise Energy Management System L Yu-hong （The Automation Department of Jinan Iron and Steel Group Corporation, Jinan 250101, China） AbstractAbstract In order to promote whole management level of basic energy resource, Jinan Steel constructed the iron and steel enterprise basic energy management system. The system divided into five modules, that is, the interface management, plan process, analysis forecast, dispatching operation and system configuration. It designed the modules by the data analysis technology from both basic service and unusual service, realizing many functions the data communication of energy gathering and the ERP system; the automatic statistics of the occurrence amount, used amount and bleeding amount of in process energy; the automatic creation of the energy control daily report, energy production and supply plan and statistical report etc; the automatic calculation of main energy consumption inds and the integrated management of the energy management and control system running. Key wordsKey words energy management system; program perance; scheduling operation; data analysis 2010年4月7日， 济钢国际工程技术公司与鞍 钢股份公司签订了鞍钢西区烧结余热发电技术改造 工程总承包合同。这是济钢向国内钢铁企业输出的 第三例烧结余热发电技术， 标志着这项节能减排、 低 碳发展的技术已经得到同行业的广泛认可。 在钢铁企业中， 烧结工序能耗仅次于炼铁工序， 占总能耗的9～12， 节能潜力很大。烧结余热发 电是一项将烧结废气余热资源转变为电力的节能技 术。该技术不产生额外的废气、 废渣、 粉尘和其他有 害气体， 能够有效提高烧结工序的能源利用效率， 平 均每吨烧结矿产生的烟气余热回收可发电20 kW h， 折合吨钢综合能耗可降低约8 kg标准煤， 从而促进 钢铁企业实现节能降耗目标。济钢于2007年4月建 成了国内第一套具有自主知识产权的烧结余热发电 装置， 并掌握6项专利技术， 投产后运行良好， 年发 电量6 560万kW h， 相当于年节约标准煤45 895 t。 自2008年以来， 济钢以国际工程技术公司为依托， 先后向4家国内钢铁企业输出烧结余热发电技术， 其中输出淮钢、 沙钢的总承包项目已经投产， 取得了 显著的经济效益和社会效益。鞍钢西区烧结余热发 电技术改造工程， 总装机容量 20 MW， 年发电量 1.05亿kW h， 年外供电7 600万kW h。项目计划于 2011年5月底竣工投产， 届时年可节约标准煤3.9万 t， 减少CO2排放5.5万t， 减少SO2排放400 t， 减少粉 尘排放370 t。 （周传勇） 济钢向鞍钢输出烧结余热发电技术 􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰 􀤰􀤰􀤰 􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰 􀤰􀤰􀤰 信息园地 66