一、能源管理系統(tǒng)概述

能源管理系統(tǒng)作為一種信息化管控系統(tǒng)，在當今社會發(fā)揮著至關重要的作用。它誕生于能源日益緊張和環(huán)境不斷惡化的背景之下，成為企業(yè)尋求提高能源利用效率的重要手段。

該系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)體系結構，能夠對建筑的電力、燃氣、水等各分類能耗數(shù)據進行采集、處理，并深入分析建筑能耗狀況，進而實現(xiàn)建筑節(jié)能應用。通過能源計劃、監(jiān)控、統(tǒng)計、消費分析、重點能耗設備管理及能源計量設備管理等多種手段，企業(yè)管理者可以準確掌握企業(yè)能源成本比重和發(fā)展趨勢。例如，鋼鐵廠的能源消耗約占鋼鐵成本的 20%～40%，不同的裝備水平、工藝流程、產品結構和能源管理水平都會對能源消耗產生不同影響。而能源管理系統(tǒng)能幫助鋼鐵企業(yè)降低生產成本，改善環(huán)境質量，提高市場競爭力。

能源管理系統(tǒng)不僅是企業(yè)自動化和信息化的重要組成部分，還具有諸多重要作用。它可以完善能源信息的采集、存儲、管理和有效利用，確保系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)；在公司層面實現(xiàn)分散控制和集中管理，適應企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展需要；減少管理環(huán)節(jié)，優(yōu)化管理流程，建立客觀能源消耗評價體系；降低能源系統(tǒng)運行成本，提高勞動生產率；加快系統(tǒng)故障處理，提高對全廠性能源事故的反應能力；通過優(yōu)化能源調度和平衡指揮系統(tǒng)，節(jié)約能源和改善環(huán)境；為進一步對能源數(shù)據進行挖掘、分析、加工和處理提供條件。

總之，能源管理系統(tǒng)是企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能降耗、提高經濟效益、增強市場競爭力的有力工具。

二、能源管理系統(tǒng)的案例展示

（一）江西銅業(yè)的能源管理實踐

江西銅業(yè)作為全國最具實力的銅冶煉企業(yè)之一，對能源管理高度重視。為實現(xiàn)對電、水、氣、油等能源介質的實時監(jiān)測，江西銅業(yè)建設了能源管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含對多種能源使用狀況的管理，以及對現(xiàn)場壓力、溫濕度等參數(shù)的集中監(jiān)測、管理和分散控制。通過 “互聯(lián)網 + 大數(shù)據”，自由組合成多個 “能耗單元”，實現(xiàn)實時監(jiān)控、單耗指標、對比分析等功能。例如，實現(xiàn)了企業(yè)級、事業(yè)部級、車間級、設備級四級能源精細化報表，完成了能耗數(shù)據和成本數(shù)據的對接，為企業(yè)能源成本核算和費用對標提供了科學依據，幫助企業(yè)挖掘節(jié)能空間，優(yōu)化能源調度水平。

（二）太龍股份的低碳園區(qū)建設

太龍股份積極踐行綠色管理思路，通過光伏 + 智慧能源管理系統(tǒng)推動低碳園區(qū)建設。2023 年公司引進智慧能源云平臺管理系統(tǒng)，為公司提供能源消耗預測、方案制定等綜合性能源管理服務。在產品研發(fā)方面，以綠色設計、綠色制造、節(jié)能使用為理念，嚴格按照相關標準進行產品研發(fā)，并對主要產品開展生命周期生態(tài)評價。公司現(xiàn)已建成太陽能光伏一期項目，規(guī)模 0.53MW，年發(fā)電量約 50 萬 kW?h；2024 年規(guī)劃建成太陽能光伏二期項目，規(guī)模 2.5MW，年發(fā)電量預計 270 萬 kW?h。

（三）邯鋼的系統(tǒng)節(jié)能成效

邯鋼成立能源中心，對多種能源介質統(tǒng)一管理和優(yōu)化調度。如狠抓能源管理工作，全面開展技術攻關，以增加發(fā)電量、降低水耗、節(jié)約用電為中心，多措并舉降成本增效益。2 月份，邯寶能源中心發(fā)電量達 1.2897 億千瓦時，環(huán)比提升 21.6%，發(fā)電煤氣單耗環(huán)比降低 0.2 立方米 / 千瓦時。邯鋼重視二次能源回收利用，嚴格落實高效機組優(yōu)先運行原則，保證發(fā)電機組滿負荷發(fā)電，同時對煤氣排水器進行電伴熱改造，減少蒸汽用量。此外，邯鋼以能源平衡為中心組織生產檢修，采取間斷運行設備盡可能谷段運行措施，降低峰段用電量，充分利用峰谷電價差，取得顯著節(jié)能成效。

（四）興發(fā)化工集團的能源管理項目

興發(fā)化工集團建設能源管理中心項目，在興山本部、猇亭園區(qū)、宜都園區(qū)相繼建設能源管理平臺。通過該項目，實現(xiàn)了能源的實時監(jiān)控、對標管理等多種功能。例如，覆蓋 18 座電站的電力系統(tǒng)能源管理平臺，年可實現(xiàn)綜合效益 724 萬元，包括多發(fā)電增加收入、對電站進行科學調度減少電量損失、通過自動化改造降低生產成本等。同時，興發(fā)集團通過能源管理平臺的建設，提升了公司管理水平，改善了環(huán)境狀況，黃磷電爐改造每年可減少二氧化硫排放 5000 余噸、二氧化碳 20000 余噸、煙塵 6 余噸。

三、能源管理系統(tǒng)的體系結構與作用

（一）體系結構

能源管理系統(tǒng)采用分層分布式體系結構，主要分為站控管理層、網絡通訊層和現(xiàn)場設備層?，F(xiàn)場設備層由各類能源計量儀表組成，如電表、液位表、現(xiàn)場流量計等終端表，負責采集建筑的電力、燃氣、水等各分類能耗數(shù)據。網絡通訊層由通訊管理機、以太網設備及總線網絡組成，是數(shù)據信息交換的橋梁，負責采集現(xiàn)場設備回送的數(shù)據信息并進行分類和傳送。站控管理層由系統(tǒng)軟件和硬件設備組成，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS 電源等，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況。通過這種體系結構，能源管理系統(tǒng)能夠對建筑能耗進行全面采集、處理和分析，實現(xiàn)建筑節(jié)能應用。

（二）作用

1. 完善能源信息采集、存儲、管理和利用，確保系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)：能源管理系統(tǒng)如同企業(yè)的能源消耗的 “明眼人”，對電力、水、燃氣等能源的實時消耗情況進行監(jiān)測，提供實時的能源數(shù)據和分析報告。例如，通過對能源數(shù)據的分析、處理和加工，能源調度人員和專業(yè)能源管理人員就能實時掌握系統(tǒng)狀態(tài)，經過系統(tǒng)的合理調整，確保系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)。
2. 滿足能源工藝系統(tǒng)分散特性和集中管理需求，適應企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展：能源管理系統(tǒng)將在公司全局角度審視能源的基本管理需求，滿足能源工藝系統(tǒng)分散特性和能源管理需要集中的客觀要求。例如，在冶金企業(yè)中，鋼鐵廠的能源消耗約占鋼鐵成本的 20%～40%，不同的裝備水平、工藝流程、產品結構和能源管理水平對能源消耗都會產生不同的影響。能源管理系統(tǒng)可以對冶金企業(yè)的能源進行統(tǒng)一調度、優(yōu)化煤氣平衡、減少煤氣放散，提高環(huán)保質量，降低噸鋼能耗和提高勞動生產率。
3. 減少管理環(huán)節(jié)，優(yōu)化管理流程，建立客觀能源消耗評價體系：能源管理系統(tǒng)實現(xiàn)在信息分析基礎上的能源監(jiān)控和能源管理的流程優(yōu)化再造，滿足能源設備管理、運行管理等的自動化，建立客觀的以數(shù)據為依據的能源消耗評價體系。例如，企業(yè)可以通過能源管理系統(tǒng)對多個部門以及設備的能耗水平進行考核和評價，提供基礎的數(shù)據支撐，向管理要效益。
4. 降低能源系統(tǒng)運行成本，提高勞動生產率：能源管理系統(tǒng)的建設，對能源管理體制的改革將發(fā)揮重要作用。其基本目標之一是可以實現(xiàn)簡化能源運行管理，減少日常管理的人力投入，節(jié)約人力資源成本，提高勞動生產率。例如，借助智能運維管理系統(tǒng)，配電房能夠實現(xiàn)全天候、無盲區(qū)的集中化監(jiān)控，全面取消專職抄表崗位，推動了配電室自動化和管理水平的飛躍，顯著節(jié)約了人工成本。
5. 加快系統(tǒng)故障處理，提高對性能源事故反應能力：能源管理系統(tǒng)能迅速從全局的角度了解系統(tǒng)的運行狀況，故障的影響程度等，及時采取系統(tǒng)的措施，限制故障范圍的進一步擴大，并有效恢復系統(tǒng)的正常運行。例如，運維人員通過智能設備可以 24 小時隨時掌握系統(tǒng)的運行和設備異常情況，以便于及時采取相應的措施，避免事態(tài)影響擴大造成對經濟和生產上的損失。
6. 優(yōu)化能源調度和平衡指揮系統(tǒng)，節(jié)約能源和改善環(huán)境：能源管理系統(tǒng)將通過優(yōu)化能源管理的方式和方法，改進能源平衡的技術手段，實時了解鋼廠的能源需求和消耗的狀況，能有效地減少高爐煤氣的放散，提高轉爐煤氣的回收率，采用綜合平衡和燃料轉換使用的系統(tǒng)方法，使能源的合理利用達到一個新的水平。例如，在興發(fā)化工集團的能源管理中心項目中，通過對電站進行科學調度減少電量損失，提升了公司管理水平，改善了環(huán)境狀況。
7. 為能源數(shù)據挖掘、分析、加工和處理提供條件：能源管理系統(tǒng)的建設，不僅可有效解決能源實時平衡管理和監(jiān)控管理，還可以通過對大量歷史數(shù)據的歸檔和管理，為進一步對數(shù)據進行挖掘、分析、加工和處理創(chuàng)造條件。例如，企業(yè)可以通過對能源管理系統(tǒng)中的歷史數(shù)據進行分析，找出節(jié)能潛能，制定切實可行的節(jié)能策略，最終實現(xiàn)建筑節(jié)能，降低能耗支出成本的目的。

四、能源管理系統(tǒng)的功能介紹

（一）數(shù)據采集

能源管理系統(tǒng)的數(shù)據采集功能強大，能夠對監(jiān)測企業(yè)區(qū)域內重點設備、監(jiān)測回路等各種能源進行監(jiān)測，還可以連接攝像頭進行視頻監(jiān)控。例如，在工業(yè)企業(yè)中，可實時監(jiān)測生產設備的能耗情況，確保設備運行在高效狀態(tài)。同時，通過攝像頭監(jiān)控，管理人員可以隨時了解設備運行現(xiàn)場的情況，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，提高生產安全性。

（二）系統(tǒng)顯示

能流圖實時顯示企業(yè)用能情況，各個時間維度內水、電、氣、暖等能源扇形圖、折線圖、柱狀圖顯示，提供對比分析，根據折標煤系數(shù)生成噸標煤數(shù)字，并折算成為電費。這一功能為企業(yè)管理者提供了直觀的能源使用情況展示，便于他們進行能源管理決策。例如，某大型公共建筑通過能源管理系統(tǒng)的系統(tǒng)顯示功能，清晰地了解到不同時間段內水、電、氣的能耗變化趨勢，從而針對性地調整能源使用策略，降低能源成本。

（三）通訊功能

實現(xiàn)各層各設備間的數(shù)據通訊，集合多種通訊方式及通訊協(xié)議。這使得能源管理系統(tǒng)能夠高效地整合不同設備的數(shù)據，實現(xiàn)信息的快速傳遞和共享。例如，在醫(yī)療中心，各種醫(yī)療設備和能源監(jiān)測設備可以通過能源管理系統(tǒng)的通訊功能實現(xiàn)互聯(lián)互通，提高能源管理的效率和準確性。

（四）電費計量功能

可以完成全國各個省份的波峰平谷的電費計量，幫助企業(yè)省時省力，計量精確。這一功能對于企業(yè)合理安排用電時間、降低用電成本具有重要意義。例如，某企業(yè)通過能源管理系統(tǒng)的電費計量功能，準確掌握不同時間段的電費價格，調整生產計劃，避開用電高峰，大大降低了電費支出。

（五）數(shù)據管理

建立工況數(shù)據庫，操作信息庫，所測參數(shù)存入實時數(shù)據庫及歷史數(shù)據庫。這為企業(yè)提供了豐富的數(shù)據資源，便于進行數(shù)據分析和決策。例如，企業(yè)可以通過對歷史數(shù)據庫的分析，找出能源消耗的規(guī)律和趨勢，為未來的能源管理提供參考。

（六）報警功能

對于超限工況，根據不同需要發(fā)出不同等級，不同方式的報警，并生成報警報表。這有助于企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)能源使用異常情況，采取措施避免能源浪費和安全事故。例如，當某設備能耗突然升高超過設定閾值時，能源管理系統(tǒng)會立即發(fā)出報警，提醒管理人員進行檢查和處理。

（七）報表功能

即時報表、日報表、月報表、年報表、各類分析報表、各個維度數(shù)據對比。豐富的報表功能為企業(yè)提供了全面的能源管理信息，便于進行能源審計和績效考核。例如，企業(yè)可以通過月報表和年報表了解能源消耗的總體情況，通過分析報表找出能源浪費的環(huán)節(jié)，為節(jié)能措施的制定提供依據。

五、如何選擇能源管理系統(tǒng)

（一）理清能源管理系統(tǒng)、能源體系建設與節(jié)能的關系

能源管理系統(tǒng)僅是配合完善能源管理體系的實現(xiàn)，而能源管理體系的成功實施則需要專業(yè)知識和完整的建設邏輯。一切行為的出發(fā)點是企業(yè)節(jié)能，在這過程中我們需要通過能源管理系統(tǒng)定期檢查能耗賬單，在這過程中需要流程、審計和軟件，通過一系列的配合最終實現(xiàn)節(jié)能的目的。歸根結底，能源管理體系主要是關于人員和管理的。

一個好用有效的能源管理系統(tǒng)不僅需要功能全面，具備定額管理、能源報告、節(jié)能診斷等多方面功能，還需要管理精細，可以對各種能耗數(shù)據進行分類、分項、分級的精細化管理，另外還需要擁有穩(wěn)定可靠、高性能、低延時的能源數(shù)據中心，以便準確、實時地對企業(yè)內的水、電、氣等能耗進行可視化監(jiān)控，對采集的能耗數(shù)據進行全面深入分析，為優(yōu)化管理提供數(shù)據支撐和決策依據。

（二）根據行業(yè)特性選擇

不同行業(yè)的智能能源管理系統(tǒng)所使用的變量和算法往往不同，而相同行業(yè)的能源管理系統(tǒng)卻有類似之處。同樣，不同智能能源管理系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)所擅長的行業(yè)往往也不同。因此，企業(yè)可以根據所在行業(yè)直接選擇適合自己的智能能源管理系統(tǒng)或開發(fā)企業(yè)進行專門開發(fā)。

比如發(fā)電行業(yè)企業(yè)可以選擇成熟的發(fā)電行業(yè)能源管理系統(tǒng)或者選擇擅長發(fā)電行業(yè)能源管理系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)進行專門開發(fā)。針對企業(yè)有冷熱源利用并且占據了很大的能源消費指出的可以找有經驗且有實際優(yōu)化策略的企業(yè)進行開發(fā)或直接使用。能源監(jiān)測系統(tǒng)通常為政府選用的能耗在線監(jiān)管平臺，可切實推進國家機關辦公建筑、大型公共建筑和節(jié)約型校園的節(jié)能監(jiān)測、管理、審計和公示工作，是建筑節(jié)能監(jiān)管體系建設的核心環(huán)節(jié)。

根據節(jié)能相關法規(guī)，國家對機關辦公建筑、大型公共建筑、重點用能單位進行監(jiān)管。因此，當下已經在逐步完善重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的普及，要求高耗能企業(yè)建立能源監(jiān)測系統(tǒng)進行監(jiān)管。

（三）根據功能需求選擇

根據能源管理系統(tǒng)功能完善的程度，可以將能源管理系統(tǒng)分為能耗監(jiān)測、能源管理、能效管控以及專家系統(tǒng)等，使用者據此進行進一步選擇：

1. 能耗監(jiān)測：對能源消耗情況（水、電、氣、汽、煤等）進行統(tǒng)計查詢，同時進行數(shù)據分析和可視化展現(xiàn)，最后為管理者的能源審計和節(jié)能規(guī)劃提供數(shù)據支撐。企業(yè)通過能耗監(jiān)測系統(tǒng)可以清晰地了解到不同能源介質的消耗情況，通過對這些數(shù)據的分析，可以發(fā)現(xiàn)能源消耗的高峰時段和低谷時段，為節(jié)能規(guī)劃提供依據。
2. 能源管理：該能源管理系統(tǒng)除能耗監(jiān)測的功能外，還具有控制調度功能，該能源管理系統(tǒng)一般在數(shù)據采集與其他子系統(tǒng)（DCS、SCADA 等）軟件系統(tǒng)上開發(fā)而成。如智能照明管理系統(tǒng)，使用者不僅可以知道能耗情況，還可以實現(xiàn)對用能設備的控制，達到節(jié)能的目的。
3. 能效管控：該類能源管理系統(tǒng)包括了能耗監(jiān)測、能源管理的全部功能。還具有龐大的行業(yè)數(shù)據庫及自學習功能，為使用者提供能耗使用狀況進行評估，并提供合理的用能建議等等。能效管控系統(tǒng)通過對企業(yè)歷史能耗數(shù)據的分析，結合行業(yè)數(shù)據庫，為企業(yè)提供個性化的節(jié)能建議，如更換高效節(jié)能設備、優(yōu)化生產流程等。
4. 專家系統(tǒng)：專家系統(tǒng)能夠基于豐富的行業(yè)經驗和專業(yè)知識，對復雜的能源管理問題進行深入分析和決策支持。它可以模擬專家的思維過程，為企業(yè)提供更加精準的能源管理方案。在大型工業(yè)企業(yè)中，專家系統(tǒng)可以根據企業(yè)的生產特點、設備狀況和能源需求，制定最優(yōu)的能源調度策略，實現(xiàn)能源的高效利用。

六、能源管理系統(tǒng)的優(yōu)勢

（一）安全性

能源管理系統(tǒng)的安全性至關重要，它通過數(shù)據傳輸安全設計、用戶認證授權和數(shù)據備份三部分，為企業(yè)能源管理提供了堅實的保障。

在數(shù)據傳輸安全設計方面，當采集數(shù)據由智能終端傳輸至通訊管理機時，通訊管理機對數(shù)據進行加密后傳輸。同時，服務器有專用的防火墻進行防護和軟件加密，能有效防止非法用戶如黑客、網絡破壞者等進入內部網絡，禁止存在安全脆弱性的服務進出網絡，并抗擊來自外部各種線路的攻擊。

用戶認證授權方面，硬件授權可對 U 盤、光驅的使用進行軟件控制，避免病毒的感染和傳播。同時可提供硬件加密狗，有效的對用戶訪問權限進行限制和管控?？蓪崿F(xiàn)嚴格的等級操作權限和不同對象的查詢范圍的控制，主要覆蓋在應用層面。根據等級保護中用戶身份的認證及核實，對訪問數(shù)據的層級、內容進行區(qū)別展示，有效保障了數(shù)據訪問的機密性。

數(shù)據備份是系統(tǒng)的重要組成部分，系統(tǒng)通過提供數(shù)據備份，覆蓋數(shù)據層面，解決一些重要系統(tǒng)的數(shù)據備份存在的問題，保障重要數(shù)據的完整性和可用性。

（二）可靠性

儀表和系統(tǒng)服務器之間的分離度對能源管理系統(tǒng)的可靠性有一定影響，這種情況在不同層次都存在，包括硬件、網絡、操作系統(tǒng)、數(shù)據庫和應用。通常越簡單、越直接則結果越可靠。

能源管理系統(tǒng)的可靠性指標主要有以下幾個方面：CPU 負載率正常情況下小于 20%，事故情況下小于 30%。這意味著在日常運行中，系統(tǒng)不會因為過高的 CPU 負載而出現(xiàn)卡頓或故障，能夠穩(wěn)定地處理各種能源管理任務。

系統(tǒng)平均無故障運行時間（MTBF）高達 100000 小時。這表明能源管理系統(tǒng)具有極高的穩(wěn)定性，能夠長時間持續(xù)運行而不出現(xiàn)故障。

遙信準確率達到 99.9%。這意味著系統(tǒng)在接收和處理遠程信號時，具有非常高的準確性，能夠為企業(yè)提供準確的能源數(shù)據和狀態(tài)信息。

事務成功率在 500 用戶并發(fā)下，如用戶登錄、檔案維護、查詢操作成功率均可達到 100%。這說明即使在高并發(fā)的情況下，能源管理系統(tǒng)也能夠穩(wěn)定地處理各種事務，滿足企業(yè)多用戶同時使用的需求。

（三）可擴展性

能源管理系統(tǒng)是與技術發(fā)展潮流相吻合的產品，建立一個可擴展的平臺，可以保護前期工程和后繼先進技術的銜接，確保系統(tǒng)具有先進性。

集成后的系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)，系統(tǒng)集成的過程主要是解決不同系統(tǒng)和產品間接口和協(xié)議的 “標準化”，可使不同廠商的設備及產品互聯(lián)在同一個系統(tǒng)中，達到信息共享的目的，又可使系統(tǒng)在日后能方便的擴充。隨著企業(yè)的發(fā)展，需要接入更多的設備和新能源類型，由于系統(tǒng)具有良好的可擴展性，能夠輕松地實現(xiàn)新設備和新能源的接入，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。

可擴展性還體現(xiàn)在能夠適應企業(yè)不斷變化的能源管理需求。隨著技術的進步和企業(yè)業(yè)務的拓展，能源管理的要求也會不斷變化。能源管理系統(tǒng)能夠根據這些變化進行靈活調整和擴展，為企業(yè)提供更加完善的能源管理解決方案。