能源中心，是指采用自動化、信息化技術和集中管理模式建立的管控一體化的系統性能源管控系統。能源中心的雛形最早始于20世紀60年代的日本和西德，其鋼鐵企業利用模擬儀表形成能源數據采集與監控系統來分別滿足能源介質生產和分配的需要。隨著計算機技術、控制技術的發展，能源中心技術也突飛猛進，國內第一家能源中心于1982年在寶鋼集團有限公司建成，并取得了很好的應用效果。與鋼鐵企業相比，國內的石油石化企業大多數還沒有建立起真正意義上的能源中心。
國家“十二五”規劃提出，堅持把建設資源節約型、環境友好型社會作為加快轉變經濟發展方式的重要著力點。做為能源消耗大戶之一的石化企業，在深入貫徹節約資源和保護環境基本國策、降低溫室氣體排放強度、發展循環經濟、推廣低碳技術等方面擔負著重要的責任。而且隨著能源成本在煉化企業操作成本中的比例逐步加大，通過建立能源中心，在一個工作平臺上實現高度集成的信息管理和過程自動化控制，快速構建一個職能集中、集中監控、流程簡化、運轉高效的能源管理系統(EMS)，滿足工藝過程節能減排管控需求，實現企業節能減排目標，已成為煉化企業實施能源管理和能效改進的重要手段，以及體現現代企業能源管理水平的重要標志。
1.能源中心應用現狀
依托信息化和自動化技術，建立一個集能源檢測、分析、診斷和控制于一體的能源中心管理系統，實現對能源生產、輸送和消耗環節的集中管理和動態監控，已成為當今國際大型石油公司進行能源管理和能效改進的重要手段。如BP公司通過應用Montage系統，并與專家咨詢團隊共同確定節能目標和具體措施，實現了能源成本的顯著下降；埃克森美孚化學公司建立全球能源管理系統(GEMS)，使裝置做到了能夠識別和捕捉提高能效、實現節約的各種機會，使公司煉油廠和化工廠的能效提高了15%～20%。
國內煉化企業在能源管理方面也做出了一些有效的嘗試，并取得了顯著的節能效果。如克拉瑪依石化建立了包括熱電聯產系統、電氣系統、蒸汽系統、燃料氣系統、氫氣系統和水系統的公用工程優化模型，并開展用能評價和節能潛力分析，研究制定能量系統優化方案。同時實現了公用工程操作實時優化、計劃優化和需求預測、能耗監視、能耗警戒、指標分析與能耗診斷等功能，該系統偏重于公用工程側實時優化，系統正常運行后，提高了企業能源利用效率，能夠針對不同的工況及時調整能源供應，保證了用能的優化，取得了十分顯著的節能減排效果。中國石油錦州石化分公司、中國石油蘭州石化分公司等也建立了相應的能源管理系統。通過能源管理系統的建設，提高了公用工程系統的調度水平，明確了生產過程中的能源利用瓶頸，實現了能源成本的顯著下降。
2.煉化企業能源管理的目標
煉化企業屬于高能耗、高排放生產企業，節能降耗的潛力很大。煉化企業能源設施分布在全廠各個工藝區，點多面廣，水、電、蒸汽、燃料油、燃料氣、催化燒焦、氮氣、風等多種能源介質交互并存，傳統的能源調度管理模式對能源的管理缺乏集中統一性，已不適應現代化大規模生產的能源調配需要。在國家十二五節能減排的大形勢下煉化企業迫切需要建立一個管控一體化的能源管理中心，實現對企業能源生產、輸配和消耗環節的集中管理和動態監控，在保障企業安全穩定生產的前提下，從管理和優化方面實現企業系統性節能降耗，降低生產成本，提高企業競爭力。
1)建立安全、穩定、高效的能源管理體系，提升能源管理水平。
煉化企業對能源的依賴度很高，其生產過程中對燃料、電力、氧氣、氮氣、蒸汽和水等能源介質的需求很大。種類多、數量大的能源介質如何統一平衡管理、平穩供應、合理使用是煉化企業要面對的一個十分重要的課題。因此，通過建立一個管控一體化的能源管理系統，實現能源安全、穩定、高效的管理，提升企業能源管理水平是非常必要的。
2)有效監控、及時發現能源系統故障，提升企業能源系統安全穩定運行水平。
煉化行業屬于危險性較大的生產行業，其中能源管理部分又是煉化生產中事故高發的部分，各種易燃易爆、高溫高壓能源介質的生產、轉換、消耗的過程以及能源設備的運行都需要嚴格的控制。因此，建立一個能源管理系統，實現能源產耗全過程監控，全面了解整個能源系統的運行狀況，當有突發事件時，可以迅速了解事件的原因、事件的發生地點、事件的影響程度等，從而準確、迅速的做出應對措施，保證生產的安全穩定運行。
3)建立能源系統對生產工藝系統的有效支撐，提升能源數據的使用水平。
生產工藝的優化調整不僅僅包括工藝操作參數的調整和物流走向的優化，還包括建立在能源統計基礎之上的用能優化。目前，大部分煉化企業的能源數據僅僅停留在統計階段，能源統計數據只服務于企業能源的產銷平衡和成本的核算，缺乏進一步的深化應用。通過建立煉化企業能源管理系統，對采集到的能源數據進行統計分析，深入挖掘，并與生產數據進行有效結合，提升能源數據的使用水平。
4)利用先進的數據分析技術和能源預測優化技術，提高用能節能水平。
煉化企業的節能降耗，除了依靠節能技術對設備進行改造降低能耗外，也可以基于先進的數據分析和預測優化技術，實現對企業能源的產耗預測和優化利用，在提高企業能源管理效率，保障企業能源系統安全穩定運行的基礎上，改進和優化企業能源平衡，提高用能節能水平。
3.煉化企業能源中心管理系統方案架構
3.1 能源管理系統功能架構
針對煉化企業能源管理的目標，結合國際上能源管理最佳實踐，進行能源管理系統的方案設計。方案充分考慮了煉化企業能源管理業務上存在的問題，能夠應用信息系統解決問題，提高能源管理業務工作效率。能源管理系統功能架構圖如圖1所示。
圖1 能源管理系統功能架構圖
能源管理系統功能架構主要包括數據層、業務應用層和訪問層。其中能源數據采集管理模塊主要采集能源管理業務所需的能源產耗數據和能源設備運行參數，并對采集到的數據進行存儲管理，是能源數據進一步利用的基礎，數據來源主要有3個：直接采集、從其它系統抽取、手動錄入；采集到的數據會在業務應用進行深入的加工和應用，對能源預測、能源計劃、能源調度、能源實績、用能過程監視、質量環保、公用工程優化、工藝優化以及資料管理等業務進行支持；用戶可以通過訪問能源統計分析模塊，對各類統計數據進行查詢和分析。能源管理系統各子模塊功能見表1。
表1 子模塊功能
3.2 能源管理系統數據流
能源管理系統數據流設計基于各子模塊之間以及與其他系統問的數據傳遞進行設計，系統內包括源預測模塊、工藝優化模塊、公用工程優化模塊、能源計劃管理模塊、能源調度管理模塊、能源實績管理模塊、用能過程監視模塊、能源質量管理模塊、能源統計分析模塊等9個模塊，系統外包括與MES，ERP等系統間的數據傳遞。能源管理系統數據流如圖2所示。
圖2 能源管理系統數據流
能源實時產耗數據、裝置運行參數、能源管網運行數據、能源介質采購價格、能源自產成本、能源質量數據、生產計劃、檢維修計劃、考核指標等一些通過直接采集和從MES，ERP等系統抽取的數據，以及手工錄入的其它數據，進入能源管理系統進行深入應用。各個子模塊之間根據業務需求進行一些數據的交互，如能源預測模塊的預測結果為能源計劃的編制提供支持；能源計劃管理模塊生成的能源計劃數據為能源調度管理提供支持，能源調度同時還需要用能過程監視模塊提供的能源監測數據，質量環保管理模塊提供的能源質量數據，以及公用工程優化模塊提供的公用工程優化數據等。能源管理系統生成的一些數據，如能源統計數據、優化分析報告等可為MES，ERP等系統提供支持。
4.結束語
本文針對煉化企業能源管理的特點，對煉化企業能源中心管理系統方案進行研究，通過建立集成用能過程監控、能源調度指揮、能源供需計劃編制、能源實績數據管理、能源平衡決策等管控功能一體化的新型能源中心管理系統，并與企業生產營有效結合，達到節能降耗、降低成本、提高產品競爭力、保護資源和環境等目標，最終實現企業的可持續發展戰略。
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本文標題：煉化企業能源中心管理系統方案研究
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