石化企业能源管理系统的研究与设计

刘占强 张 浩

（中国石油兰州石化公司,甘肃 兰州 730060）

1.引言

目前从我国石化企业现状来看，对水、电、气、风等公用工程数据的管理，仍处于比较粗放的状态。传统的公用工程管理主要以数据逐级处理上报形式进行，工厂内部计量基础自动化水平也相对较低，缺乏及时、准确的能源消耗数据，成为了生产精细化管理的瓶颈。因此，通过加强对公用工程系统的检测和管理，实现对全厂能源消耗数据的及时有效的采集，再经过逐级的平衡处理以及进行统计数据的分析和调整,可以随时跟踪每个装置的能耗状况，提高公司对于生产过程中能源消耗的准确计量与全厂能源消耗平衡计算的分析能力，达到了能耗数据的“日跟踪、旬平衡、月结算”。通过量化考核，发现工艺缺陷、管理漏洞和技术潜力,及时加以改进提高,为企业的节能降耗工作提供了有力手段。

2.现状需求分析

石化企业在节能降耗方面持续地开展了大量卓有成效的工作，但由于装置结构、技术水平、人员素质及管理水平等方面的原因，经过与先进水平的对标管理，仍然存在着巨大的环保要求和节能降耗减排的压力。

当前，我国的石化企业大都沿用以往的管理方式，相比国外先进水平，存在很多不足。例如员工节能降耗意识和责任感不强、企业节能降耗宣传和培训不到位、企业内部节能降耗机制不完善、能源计量体系不健全、同行业间节能降耗技术和信息交流不通畅，都是造成当前我国炼化企业能耗高于世界水平的管理原因。

石化企业通过进行能源管理的研究与设计，可以有效的提高数据处理的准确性、及时掌握全厂公用工程生产和消耗情况，并快速生成报表，从而实现全厂能耗的精细化管理。

3.业务流程分析

设计并梳理公用工程的业务流程是系统研究与设计成功的关键。公用工程业务范围广、管网杂而多，系统在设计时，就需要充分考虑炼厂基础设施条件、实施范围、业务需求、应用用户等。业务流程分析的总体思路是：以实际生产现状为基础，以满足业务需求、提高管理水平和管理效率为目的，合理设计模型规模和颗粒度，使系统覆盖到系统使用的各个用户，满足各用户的业务需求，指导生产和节能减排。

其业务流程如图1所示：

图1 能源管理系统业务流程

首先由生产装置的操作人员对自动或手动位号数据进行录入和确认，然后由计量部门进行数据的修订和审核。审核通过的数据将被作为公用工程统计平衡功能的数据基础，没通过的数据将需要生产装置人员重新录入。统计部门在得到审核通过的数据后，通过系统内置的平衡算法对供接方的能流差异量进行自动分摊。基于平衡后的公用工程数据，统计部门可进行统计查询，生产运行部门和管理层可以通过统计报表掌握能耗数据，进而指导生产。

4.系统结构设计

4.1 系统应用结构

能源管理系统作为MES系统的重要模块，是基于MES系统的Uniformance平台自主开发的应用软件，其应用结构如图2所示。

图2 能源管理系统应用结构

能源管理系统集成了企业各级公用工程静态数据，包括能流计量点、介质、关联单位等。作为工厂基础信息管理的静态信息，这些数据信息运用统一的编码规则进行编排，增强了系统的可移植性和可维护性。

能源管理系统根据配置的计量点、介质、工位号和管理单位等能流计量信息，通过PHD实时数据库获取水、电、气、风计量仪表数据，然后经过数据审核、统计平衡和统计查询等流程满足了石化企业公用工程业务情况。

能源管理系统报表包括各种能源介质日、月统计报表。通过这些报表，企业管理人员能方便直观地查看能源计量统计数据，从而指导生产和节能减排。

能源管理系统采用B/S架构，通过WEB浏览器方式实现数据信息的录入、审核、平衡、查询和报表生成等功能，充分运用MES的Uniformance数据平台和WPKS发布平台做到与MES其它模块的统一结合。

能源管理的数据采集系统总体考虑原则：

（1）生产系统产耗能数据尽量利用DCS或PLC系统，采用标准的OPC技术实现数据的自动采集。

（2）对于非生产系统用能数据，一般按照协议算法分配用能，公用工程系统将设计的算法配置模块自动实现这部分用能的切割分配。

（3）对于系统间能源的供入及转出，将采用人工定点定时的录入方式，实现这部分数据的自动采集。

4.2 系统功能结构

能源管理系统主要由数据录入、数据审核、统计平衡、统计查询和配置管理等五部分组成，其功能结构如图3所示。

图3 能源管理系统功能结构

能源管理系统的主要功能有：

（1）数据录入：该模块主要以信息数据库为载体，构建企业公用工程物理模型，集成整个公司管理网络的能源信息：用能节点、能流路由、能源介质、采集方案以及购、产与耗等数据，主要分为：人工录入、实时采集和系统计算。

（2）数据审核：该模块主要提供各级能源管理者对录入系统的表计量数据的审核与调整。

（3）统计平衡：该模块主要构建平衡统计模型，提供系统能源的平衡、统计核算。可以实现不同系统例如区域、分厂、装置的平衡，也可以实现不同时段例如月、旬、日的平衡，还可以实现不同能源之间的平衡。

（4）统计查询：该模块主要提供了能源数据的查询功能，用户根据统计组态的配置，可以查看任一时间段内各种介质的消耗情况，例如月累积量、平衡量、各管线详细数据以及能源盈亏情况等。

（5）配置管理：该模块主要提供了用户根据业务需求，可以灵活方便地进行各种类型功能方式的组态配置，其主要包括：能流计量点组态、结算日期组态、平衡组态、算法组态和统计组态等。

5.结论

能源管理系统通过在中国石油系统内各石化企业的研究设计，改变了传统的计量管理模式，集成了生产、统计等业务，实现了与PCS和ERP系统的进一步融合，大大提高了各炼厂的能源计量管理水平。能源管理作为MES系统的重要组成部分，随着MES系统的不断完善和应用深入，加上越来越多的石化企业管理层的关心和支持，以及石化企业的自动化和信息化水平的不断提高，公用工程对MES系统的支撑作用也越加明显，也将在石化企业提高经济效益、增强竞争能力方面发挥越来越重要的作用。

[1]李德芳.石化行业MES整体构架及应用[J].中国制造业信息化，2006，（8）.

[2]王凌，王雄，金以慧.MES-流程工业CIMS发展的关键[J].化工自动化及仪表，2001.