两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料16——鞍山钢铁集团公司_钢铁企业节能减排经验

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16、鞍山钢铁集团公司

两化融合促进节能减排经验交流材料

能源管控中心是在信息技术的基础上的先进能源管理技术和以客观数据为依据的能源生产、消耗评价体系，是能源管理领域的最基本理念之一。变分散独立的传统能源生产管理方式为一贯制集中管理方式是现代化钢铁企业先进的、被证明行之有效的重大管理措施。鞍钢在2006年经过充分调研、多方论证建立了一套集能源、生产、环保、运输为一体的信息化管理平台，这一平台建立以来，通过优化能源管理，提高了能源管理水平，使能源消耗实现了实时监控，取得了显著的节能减排效果。并在2008年进一步完善并应用于鲅鱼圈分公司。

鞍钢从2000年开始不断完善基础自动化，对基础PLC、采集仪表、网络进行改造、建立、完善，建立采集子站；2002年建立计量信息系统，实现数据的实时采集和网上结算；2007年建立了鞍钢本部的能源管控系统，具备了生产调度实时监控各机组能源产生、存储、消耗情况，具备实时能源平衡能力；2008年结合鞍钢本部能源管控系统成功经验，建立鲅鱼圈能源管控系统，实现了部分机组的无人值守、远程控制。

一、鲅鱼圈能源管控中心建设的必要性和基础条件

（一）外部形势

节能减排被列为我国的基本国策，也作为对各级政府、企业的重要评价指标。国资委就把节能减排指标作为对鞍钢考核的约束性指标，要求“十一五”期间，吨钢综合能耗降低15%，SO2、COD降低20%。

《国家钢铁产业发展政策》、《钢铁产业振兴与发展规划》，提高了钢铁行业吨钢综合能耗、吨钢耗新水、可燃气体回收利用率、污染物排放等标准。

不远的将来增加钢铁产品碳税的要求。

（二）内在要求

钢铁企业能源消耗占产品总成本的20%～30%,与总成本中原料消耗、人工、财务、管理等费用相比，能源是制造成本中的主要可控部分，节能的潜力大。

（三）工艺流程要求两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编

鲅鱼圈钢铁项目整体布局呈一线型阶梯布臵，属典型紧凑性短流程，能够充分发挥工艺节能、流程节能的优势，同时采用当今大量先进节能技术和设备，因此具备了基础设备节能、工艺节能的条件，但同时提高了对管理节能更高的要求。紧凑性短流程对各生产工序的运行与能源动力供应的紧密结合、系统经济调整的整体性提出了更高要求，生产工艺链条或供辅系统的任一环节发生变化，都会联锁反应并逐级递延，系统的稳定性随之改变。因此，保证能源系统稳定，推动铁素流的稳定流动，并在系统改变状态时，能源管控机构能够及时反映，快速决策，安全经济调整，在短流程钢铁企业的能源生产组织过程中显得尤为重要。

（四）体制的适应性

鲅鱼圈钢铁项目实行扁平一体化管理，能源动力系统一是取消了发电厂、供电厂、燃气厂、氧气厂、给水厂的传统建制，动力生产厂全部整合为一，同时建立了集中的能源调度监控系统，便于不同系统间的统筹与协调；二是融合了公司级能源管理和动力厂级生产管理，减少了管理层次，提高了信息流转速度；三是强调节能与环保的协调性，将环保管理纳入统一管理架构，在此基础上组建形成环境与能源部，为能源管控一体化提供了体制保证。

（五）技术及人员基础优势

鲅鱼圈钢铁项目建设之初，遵循“设备大型化、操作自动化、管理信息化”的理念，因此，现场设备基础自动化条件相对完备，具备建设能源信息化管理的基础技术条件。

能源管理人员拥有先进的能源管理理念和经验，同时具有鞍山本部能源管理系统的开发经验，能够将能源管理技术与信息化技术进行很好结合，为系统的建立、开发和应用提供了技术与人力基础。

二、鲅鱼圈能源管控中心建设目标

以先进的节能设备、工艺流程为依托，以科学的管理流程和体制为支持，以综合的能源、生产、环保信息为平台，以智能化的信息分析和决策模块为手段，实施能源生产、输送、调配的集中管控与快速响应，以实现能流的稳定、高效流动，提升系统管理节能水平，实现绿色钢铁制造。

按照扁平化和集中一贯的理念，将数据采集、处理和分析、控制和调度、平衡预测和能源管理等功能进行有机、一体化设计，并进行系统与应用功能的开发和完两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编

善，根据系统运行实际，后期再逐步固化各类生产组织控制模型，同时有机融合生产ERP系统的生产信息，实现能流与物流深层次的结合，融合环保系统的环保信息，实现节能与环保的统一。

三、鲅鱼圈钢铁能源管控中心系统特点

（一）参照国内先进的能源管理模式和理念，结合鲅鱼圈钢厂能源管理实际，及鞍山本部建设能源管理中心的经验和运行效果，充分征求各级能源管理人员的建议，依靠鞍钢自身的技术力量，自主研发，自主建设，集自动化技术、计算机信息技术、网络技术、能源管理技术为一体的能源管控系统。

（二）本着一次规划设计、分步实施的设计原则，主机系统及主干网络配臵满足一期、二期工程总体能源管理的需要。根据能源管理系统的条件和实际要求，系统采用分布式、前臵机隔离、客户/服务器的控制系统结构，具有良好的可靠性、开发性、可扩展性以及合理的性能价格比。采用先进的、具有良好运行实绩的、可靠的软硬件系统。人机界面友好，全中文系统。整个系统易于开发和维护，并提供符合国际标准的接口和开发界面。

（三）覆盖全厂区的能源管理系统

鞍钢鲅鱼圈厂区配备有完备的从原料、冶炼到成品轧制的生产工艺装备及公辅设施，因此，为满足全厂一次能源、二次能源的消耗、回收，优化供需平衡，减少能源逸散的需要，系统管理范围覆盖了全部的主要公辅设施及生产工艺装备。

该系统涵盖了能源动力管理系统、能源电力管理系统、大屏幕系统、能源安全生产视频监控系统、固定污染源在线监测系统、废水连续在线监测系统、大气环境监测系统，噪声监测系统等环保在线监测系统。

(四)扩大系统受众，建立信息实时共享系统

能源信息系统除供能源调度人员使用外，还供各事业部能源管理人员同步使用，为保证系统安全，分级授权浏览班、日、月能源报表，以求缩短能源管理周期，实现能源计划与实绩的短周期比对，并对出现的问题进行及时跟踪与纠偏。

（五）扩充数据采集类型，增加系统分析信息

一方面采集完备的动力计量信息、动力设备状态信息，增加分工序或主要单体设备的用能参数，另一方面增加影响能源系统的各生产工序的工艺技术参数，以此分析能源消耗或发生变化的原因。如通过采集高炉顶压，比肖夫洗涤塔前后煤气温两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编

度，洗涤水温度、流量，TRT入口导叶开度，旁通阀开度、TRT发电负荷变化等信息，综合分析影响TRT发电的原因。如采集加热炉烟气、空气、煤气预热前后温度、流量、钢坯出炉温度等分析加热炉的效率。

（六）实现任意画面、任意介质历史与实时曲线自由组合功能，形成对单一系统或设备的基础能源分析模型。

通常情况下能源中心调度运行支持系统，后台显示画面均以单一介质潮流展示该系统实时平衡，清晰明确，但不能同时方便的反映其它因素同时作用于该系统产生的影响，不利用及时的综合分析。如通过将转炉系统与回收系统信息，包括转炉吹氧、氮封、蒸汽回收、煤气回收一次风机流量、转炉煤气柜位、CO及O2变化曲线，集中同步显示于同一时间区间，可方便的研究各种因素间相互的变化与影响，进行煤气回收、蒸汽回收的组合分析。

（七）集中生产、能源、环保各类信息，深层次综合管控

管控中心生产调度、能源环保调度组织关系虽分别隶属于制造管控中心与环境能源部，但在调度大厅集中配臵，集中共享生产ERP、能源EMS和环保信息，以及生产能源现场视频等各类信息，能够在第一时间进行反映，统筹分析、调整决策，缩短了整个事件的决策时间。

同时生产ERP系统与能源EMS系统的数据交换，可形成短周期能源消耗综合报表，实现能耗预测分析。

(八)在保证能源设施运行安全的前提下，适度设臵能源系统无人站所远程监控范围

具有能源中心远程控制功能的电力设施包括全厂全部8座66KV总降压变电站（1座220KV总降压变电站为有人值守）。为防止误操作，各总降压变电站设臵“五防”系统，在能源管控中心与集控操作站可远方“解锁”，实现遥控。

具有能源中心远程控制功能的动力设施主要包括：、30万立高炉煤气柜、15万立焦炉煤气柜、8万立转炉煤气柜、煤气混合站、高炉煤气放散塔、焦炉煤气放散塔。

在动力系统远程控制系统中，各现场控制系统设臵三种操作方式，即机旁操作、本地操作、远程操作，其中远程操作方式为能源中心操作，三种方式的选择由现场控制系统确定，机旁操作和本地操作优先远程操作，管控中心能源调度大厅所设臵 5 两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编的操作站（OPS）为能源PLC系统操作站，该操作站配臵有专用监控软件，经主干网、工业以太网与能源PLC直接通讯，并由能源PLC仅向各公辅控制系统下达控制（设定）指令，控制（设定）指令所涉及的公辅设施连锁控制由现场控制系统完成。

（九）设臵能源系统前端站（PLC），进行各自区域的数据处理（包括少数散点的数据采集），避免因能源系统与生产系统及公辅系统数据交换引起的相互干扰。

（十）合理顺畅的信息流设计

根据能源管理需求以及所确定的主要功能，从自动化系统层次结构角度分析，EMS系统既综合了基础自动化（L1）、过程自动化（L2）、生产管理控制系统（L3）三个层次的功能，又具有管理信息涉足鲅鱼圈整个厂区的特点，因此，EMS系统信息流分析显得尤为重要。

通过充分利用鲅鱼圈厂区各自动化系统现有的信息资源，实现信息共享，节省工程投资，例如，能源介质量，设备运行状态利用各产线L1系统数据；电力信息通过与电力自动化调度系统通信获得；生产计划信息来自ERP系统等，二是合理分配数据处理负荷，减少网络负担，避免出现信息流瓶颈；三是保证远程控制指令信息的响应时间和可靠性；形成合理顺畅的能源管理信息流。

有关信息流处理过程，参见能源管理系统信息流概略图。（附图一）

（十一）先进灵活的系统架构

EMS系统采用C/S、B/S相结合的系统架构，以满足管理和实时监控的需要，主要设备包括历史数据库服务器、实时数据库服务器、应用服务器（含Web服务）、I/O服务器、HMI、PLC、网络交换机等。

EMS系统的历史数据库服务器、实时数据库服务器、应用服务器全部为冗余配臵，为集群系统；设臵区域前臵PLC、实现与各自区域能源设施及生产线的数据交换，负责各区域能源信息的处理，包括能源累计量计算等。

EMS系统网络架构按标准的三层结构设臵即核心层、汇聚层、接入层，其中核心层为冗余配臵，核心层交换机为异地设臵；设臵现场工业以太环网，用于连接区域前臵PLC、环保采集子站等设备。

EMS系统配臵有大屏幕显示装臵，为鲅鱼圈厂区生产、动力、电力、环保调度系统共用，实现72块等离子拼接墙作为一个显示单元任意拼接、任意漫游。

EMS系统软件体系结构分为三层，用于创建多层应用程序，三层分别是表示层、6 两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编

业务逻辑层和数据层。

EMS系统可提供便捷的安装以及浏览界面，操作人员只需点击指定网址上的安装按钮，系统自动实现整个过程的安装，整个系统框架以及应用均采用C/S模式，其后台数据流采用B/S架构，这种灵活的C/S、B/S相结合的架构方式，既提高了系统的稳定性、安全性，又减轻了系统服务器的负荷，同时也满足了用户群不断变化的需求。

EMS系统配备有实时数据库和关系数据库。

有关系统架构描述，参见能源管理系统架构图（附图二），能源管理系统软件架构图（附图三）。

（十二）生产管控大屏幕系统采用MPDP大屏幕显示控制系统、图像传输系统及其它辅助显示信号在MPDP大屏幕显示系统上进行动态综合的显示，从而实现对整个厂区工作状态直观实时监控，以便及时做出判断和处理，实现集中控制和辅助指挥调度的目的。大屏幕显示系统拼接形式为等离子拼接（MPDP），6行12列（6*12），计72块屏，总体拼接面积约为36平米。该系统支持单屏、跨单屏以及整屏显示，实现图像窗口的缩放、移动、漫游等功能。能同时显示多路网络信号图像。整个系统能同时接入至少60路计算机图像。

（十三）合理的权限设臵

针对能源管理信息量大、种类多、变化频繁等特点，为保证EMS系统有效方便正确的使用运行，EMS系统提供了系统维护及用户权限管理功能，根据操作人员职责、监控信息性质以及报警信息动态地进行信息维护和权限管理。

四、完备的能源生产调度和管理功能模块设臵

鲅鱼圈钢厂能源管控系统涵盖了动力管理系统、电力管理系统、环保监测系统、大屏幕系统、能源生产视频监控系统。在能源管理系统的功能设臵方面坚持“先进、适用、完备”的原则。

能源数据采集满足在线实时性的要求； 按工序进行能耗分析，满足工序成本核算要求； 与公司ERP系统建立无缝连接； 实现能源负荷、消耗分析预测； 逐步完善能源动态平衡及优化调度策略；两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编

具备较强的故障分析能力，形成快速反映的应急预案；

满足动力、电力两个系统的有机融合，保持风格、人机界面的一致性； 电力系统实现变电站遥测、遥信、遥控、遥调、遥视功能，并实现电能量的自动统计报表管理；

适应生产、动力、电力、环保调度大屏幕集中设臵管理的需要； 实现能源管理过程无纸化。

能源管理系统功能总体上分为两大部分，一是监视与远程控制功能；二是管理功能，其主要功能包括能源计划管理、运行支持、能源实绩管理、能源设备管理、能源质量管理、环保信息管理、大屏幕显示等。系统功能架构见附图：（附图四）

（一）信号采集与监视报警

通过实时数据库的接口功能，接收来自厂区内各种PLC、DCS系统（AB、HoneyWell、施耐德、SIEMENS、GE、三菱、FOXPORO）的各类信息，完成数据采集、定时存储等功能，所有数据的刷新速度应达到秒级。系统采集参数包含各种介质的发生量、各贮柜的贮量、贮量变化情况和各用户的消耗量，管网系统的压力、温度变化、各设备的操作状态等。系统对实时数据库的任一模拟量，均可定义并以曲线表征其即时和历史趋势。

电力设施的信息通过与电力子系统进行数据交换获得。系统重要参数按级别设臵多级提示功能。

（二）能源计划管理

接受ERP的生产计划、检修计划、生产实绩，制定能源计划，并向ERP系统发送能源管理实绩。可以实现的功能包括能源预计划制定、能源计划形成、能源计划查询、能源计划修改、生产计划查询、设备检修计划查询、计划报表生成。

（三）能源实绩管理

根据需要查询、显示并打印按工序或按介质的班、日、月生产实绩（实物）报表，显示方式分表格或曲线图；根据ERP生产数据，形成初级能源平衡报表（单耗、折标量），并可与计划进行比对。

（四）运行支持

根据ERP的日生产计划、检修计划，采用类比回归法、单耗计算法建立预调整模型，测算能源生产与消耗平衡，指导调度员进行预调整，包括煤气柜位预测调整 8 两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编

模型、氧气系统调整模型、蒸汽系统调整模型等、电力系统经济调整模型。

建立动力系统事故应急预案逐级提示处理流程。

（五）设备管理

建立重点设备设计参数及实际运行重要参数档案；

建立重点设备故障信息管理档案，内容包括事故编号、事故名称、事故时间、事故类别、事故经过、事故原因及处理经过。

（六）质量管理

质量管理包括全厂水介质、煤气、氧氮氩的质量管理和检测管理，数据来源包括在线仪表与手工录入。系统设臵统计（实绩、偏差、不合格率）、查询、报表打印（表格、曲线）功能。

（七）环保管理

包括污水总排放口、焦化废水水质在线监测、废气污染源在线监测、除尘设备运行状态在线监测、环境噪声在线监测、空气环境在线监测，系统提供各类实绩报表功能。

五、能源管控一体化的实施效果

1、直接效益 1）提高劳动生产率

在系统投入运行前和系统投入稳定运行后比较，由于部分站所室实现无人值守、取消分动力品种调度中心成立集中调度中心，而减少动力系统定员，鞍山本部从2006年-2009年减少劳动定员610人，鲅鱼圈分公司折算到同口径减少劳动定员183人。

2）、节能效益

建立在能源信息化基础上能源管控模式，通过煤气、蒸汽、氧气系统在线及时的经济调整，降低煤气、蒸汽、氧气放散率，提高煤气、蒸汽发电利用效率，降低制氧电耗；通过电力潮流的监控调整，合理平衡用电负荷，减少自发电上网。

系统在投入运行前和投入运行后的数据比较，吨钢综合能耗降低78Kg/t，实现节能125万吨标准煤/年；由于该系统的投入运行，各项余能余热利用得到大幅度，其中转炉煤气回收增加4.02亿立方米/年，余热蒸汽回收量增加744万吉焦/年，高炉煤气放散率由2006年的5.87%降低到1.16%，TRT发电量增加2.85亿千瓦时/年。两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编

3）自主开发节约系统设计开发维护费用

按国内同行业同规模的项目的设计、开发费用相比，鞍钢在实现自主设计、开发的能源管控项目上同比可节约6000多万元设计、开发、调试、培训、维护费用。

2、间接效益

1）、产品能耗降低带来的二氧化碳排放的减少，也为节能减排，创建绿色工厂带来了贡献，具有很大的社会效益。

2)、能源管控中心的建立使全公司的生产、能源调度实现计算机网络管理，大幅度地提高了鞍钢公司的信息化管理水平，使公司及各生产厂领导能根据网上的实时数据进行生产决策，为领导决策提供了实时性和科学性。

3）、能源管控中心的建立在公司层面对生产、能源、运输、环保系统分散控制和集中管理，优化调度，减少管理环节，优化管理流程、节能减排，能源平衡，生产过程控制，设备运行管理，对事故预案的制定与执行，事故的及时判断与处理具有重要的意义和作用。它的应用必将极大地提高企业的经济效益和社会效益。

4）、能源管控中心的建立使公司各生产厂能根据实际情况及时向公司汇报，避免长期以来养成的错报、漏报、瞒报等情况的发生，各单位也提高生产节奏，提高生产的警惕性，对生产的顺行起到积极的作用。

六、经验体会

1、企业一把手抓系统开发是系统成功的关键

2、管理思想——定位

思 想：思想观念的转变是系统成功的前提 谁 管：管理流程、文化能够满足系统建设的需要 管什么：信息种类，包括层次与范围 怎么管：系统功能的开发、优化

3、装备——基础

系统设计 基础自动化水平 计量管理

4、冗余的能源系统

系统设备具备调节能力，可提升系统节能的力度

5、自主开发应用功能

各企业间系统配臵存在的共性、差异，导致决策模型边界条件的不同，企业能两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编

源管理人员应是功能开发的主体。

6、人员素质——最大限度发挥信息化管理作用的关键 具备经严格培训的高素质的能源管控员工。

兼备专业与系统综合的能力，掌握系统物流平衡、能流平衡、生产工艺。

7、团队建设

培养企业自己的团队，包括能源管理人员，系统工程师，便于维护以及适时完善和修改。

七、下一步工作

1、建立鞍凌公司能源产管控系统

2、进一步对采集的测点进行完善

对能控因子进行全面排查分类，进一步完善系统的监控、分析、预测能力。

3、逐步扩大鞍钢本部站所室无人值守、远程控制的范围

二〇一〇年九月

附图一：

附图二：两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编

附图三：

附图四：两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编

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