浅谈造纸企业能源管理平台建设实践与能效优化

安科瑞 刘迈

　　摘要：造纸行业能耗结构复杂、传统能源管理模式粗放，普遍存在能耗管控不准确、数据利用不足、节能挖掘困难等问题。为推进企业智能化与绿色低碳升级，本文以某造纸企业改造项目为实例，依托安科瑞Acrel-7000能源管理平台搭建智能化能源管理软件。通过计量体系、打通多系统数据壁垒、优化数据传输机制，实现能耗数据合规上传与企业内部精细化能耗管控、设备智能运维及参数优化。实际运行表明，该平台能够有效解决传统管理模式的诸多弊端，显著提升能源利用效率、降低生产成本，可为造纸行业数字化节能改造提供实践参考。

　　关键词：造纸企业；能源管理软件；安科瑞Acrel-7000平台；数字化管控；能效优化；节能降耗

　　1 建设背景与行业现状

　　在双碳战略与工业智能化转型的双重背景下，造纸行业作为传统高耗能制造业，面临着合规管控与节能增效的双重压力。造纸生产流程涵盖制浆、抄纸、复卷等多个工序，生产过程持续消耗电力、煤炭、蒸汽等多种能源，且空压机、热力设备、输配电系统等高耗能设备长期连续运行，能耗管控难度较大。传统造纸企业能源管理多依赖人工抄表、事后统计的粗放模式，存在诸多短板：一是计量体系，部分末端耗能设备、三级计量点位存在采集盲区，能耗数据统计；二是数据孤岛问题突出，SCADA、PLC、DCS、ERP等生产系统相互独立，数据无法互联互通；三是能耗分析滞后，仅能完成基础数据统计，无法实现能耗溯源、异常预警与潜力挖掘；四是难以适配政府在线监测要求，数据传输稳定性、规范性不足。

　　某造纸企业为实现高质量绿色发展，推进生产工艺与能源管理智能化升级，计划搭建标准化、智能化的能源管理软件。项目核心目标一方面是满足地方政府能源在线监测平台的数据对接、合规传输要求，完成能耗数据规范化上报；另一方面是依托数字化平台重构企业能源管理体系，贴合造纸生产工艺与自备电厂运行特性，实现能耗数据实时监测、智能分析、准确管控，通过数据价值挖掘完成设备参数优化与生产节能改造，持续降低企业用能成本。本次项目引入安科瑞Acrel-7000能源管理平台，依托平台成熟的数字化管控能力，结合企业现场实际工况完成定制化搭建与落地应用。

　　2 安科瑞 ACREL-7000 能源管理平台落地实施关键要点

　　2.1 核心建设目标

　　本次能源管理软件建设以“数据可视化、管控精细化、节能智能化、合规标准化"为核心目标，依托安科瑞Acrel-7000平台构建“感知-传输-分析-管控-优化"的全闭环能源管理体系。一是搭建全域数据采集传输网络，整合企业各类工业系统数据，实现电力、蒸汽、煤炭等全品类能源数据的实时采集、稳定存储与合规上传；二是实现能耗全维度统计分析，覆盖车间、生产线、关键工序、重要耗能设备及班组的分层能耗对标；三是建立设备智能管控机制，实现能耗异常、设备故障的自动报警与溯源，延长设备使用寿命、降低运维损耗；四是深挖能耗数据价值，通过参数优化、系统调控、工艺改进实现准确节能，提升企业整体能源利用效率。

　　2.2 系统设计原则

　　结合造纸企业连续化生产、高负荷运行的工况特点，融合安科瑞平台技术架构优势，本次能源管理系统建设遵循核心原则。整体性：统筹整合全厂能源设备、计量装置、工业系统，实现全域能源一体化管控：采用物联网、大数据、智能分析等前沿技术，适配工业智能化发展趋势；前瞻性：系统架构支持柔性扩容，可适配后续产能扩建、设备更新、能耗管控升级需求；稳定性：具备高容错、抗干扰能力，满足工业现场长期连续运行要求；可操作性：界面简洁直观、功能模块化设计，适配企业管理人员日常操作；完整性：覆盖能源采集、传输、统计、分析、预警、优化全流程功能；可查询性：建立完整数据台账，支持历史能耗数据、设备运行数据随时溯源查询；易维护性：模块化架构便于设备检修、系统调试与故障排查；数据安全性：搭建数据加密、权限管控、备份恢复机制，保障工业数据安全；成本控制性：立足企业实际需求定制功能，避免资源冗余，实现性价比很高。

　　3 基于安科瑞平台的系统功能架构

　　本次项目采用安科瑞Acrel-7000企业能源管控平台，搭建适配造纸行业工况的能源管理体系，构建“企业-车间-产线-工序-设备"五级精细化计量管控架构，适配造纸企业多能源、多设备、多工序的管控需求，核心功能如下。

　　3.1 合规在线监测与数据传输

　　平台严格契合地方能源在线监测规范要求，可将全厂实时能耗数据稳定传输至市级能源监测平台，满足政府合规管控要求。同时支持多终端可视化展示，通过能源驾驶舱实时呈现电力、蒸汽、煤炭等各类能源的消耗动态、负荷变化、质量参数，管理人员可通过大屏、PC端随时掌握全厂用能状态，解决传统人工抄表的误差大、时效差、漏统计等问题。

　　3.2 能耗智能分析与对标管理

　　依托平台大数据分析模型，实现多维度能耗统计与对标分析。系统可自动完成各生产车间、生产线、重要工序及班组的能耗核算，生成日、月、季度、年度能耗报表。同时支持纵向历史数据对比、横向班组与设备对标，准确定位高能耗环节、低效运行设备，快速挖掘生产过程中的节能潜力，为节能改造、生产调度优化提供数据支撑。

　　3.3 重要耗能设备专项管控

　　针对造纸企业空压机、热力设备、输配电系统等高耗能核心设备，平台搭建专属能效管控模块。可实时监测设备运行压力、功率、负荷、温度等核心参数，自动识别设备空载、超压、低效运行等异常状态，触发智能告警并记录溯源。同时结合设备运行数据生成能效优化方案，解决传统设备依赖经验管控、能耗浪费严重的问题，实现重要设备的精细化运维。

　　3.4 自动化报表与数据管理

　　平台具备自动抄表、智能填报、台账归档功能，可替代传统人工统计模式，自动生成能耗统计报表、设备运行报表、能效分析报告。所有数据全程留痕、可溯源、可查询，既提升能源管理工作效率，又保障能耗数据的真实性、规范性，适配企业内部管理与外部核查需求。

4 项目实施难点与优化解决方案

　　项目落地过程中，结合企业原有设备工况、数据传输架构，发现多项现场问题，依托安科瑞平台的可定制化优势，完成针对性优化整改，保障系统稳定运行。

　　4.1 计量体系问题整改

　　项目初期，企业部分三级末端耗能设备未安装计量器具，存在能耗数据采集盲区，无法实现全域数据传输与统计。针对该问题，项目新增加装高精度能源计量器具，配套部署LoRa远距离无线传输终端，优化终端传输参数，设定速率等级8、信道35、目标地址888的标准化参数配置，将现场采集的能耗数据直接传输至DCS系统与能源管理软件服务器，补齐末端数据采集短板，构建完整的三级计量采集体系。

　　4.2 SCADA数据传输不稳定优化

　　企业原有SCADA系统对接程序无法支持高频次、大容量数据读取，采用USB转串口对接方式易出现传输中断、数据缺失问题。项目优化硬件对接架构，取消原有USB转串口模式，改用热电前置机自带串口直接对接传输。同时调整数据传输机制，将传统数据变位上送模式优化为定时上送模式，有效稳定通讯通道。优化后，系统可稳定采集电流、电压、功率、功率因数、频率等十余项电力运行参数，SCADA系统与能源管理平台数据对接准确、传输连续。

　　4.3 数据抓取时序偏差修正

　　系统试运行阶段发现，每日固定时段存在产量数据归零偏差问题。核心原因是能源管理平台数据抓取时序过早，复卷机纸卷尚未完成称重，生管系统数据未完成更新，导致平台读取数据与实际产能不符。依托安科瑞平台可自定义数据采集时序的优势，项目针对性调整抓取时间节点，将原有采集时间延后8小时，匹配生产数据更新周期。优化后，能源管理平台产量数据与ERP系统数据一致，数据准确度大幅提升。

　　4.4 设备对接参数错误整改

　　通过人工数据与系统自动数据比对核查，发现初期设备对接存在多项问题，包括计量器具选型错误、接口接线异常、线路虚接、二次仪表参数设定偏差、系统计算公式错误、热力温压补偿参数偏差等。项目组建专项整改小组，对所有对接设备、传输线路、系统参数逐一核查校准，修正全部异常参数与逻辑错误。经过两个月持续调试、观测与优化，能源管理软件数据采集、传输、分析功能全部稳定达标，顺利实现与市级能源在线监测平台的常态化稳定对接。

5 项目实施整体成效

　　本次基于安科瑞Acrel-7000平台搭建的造纸企业能源管理软件，经过落地调试与常态化运行，实现了企业能源管理模式的多方位升级，综合成效显著。一是实现合规化管控，能耗数据可实时、稳定、规范上传至政府能源监测平台，满足行业监管要求；二是实现能耗精细化管理，解决传统人工管理的数据偏差、管控滞后、盲区较多等问题，实现全工序、全设备、全时段的能耗可视化管控；三是提升设备运维水平，通过智能预警、异常溯源、能效分析，及时排查设备故障与不合理运行参数，减少设备损耗，延长设备使用寿命，保障生产稳定运行；四是实现降本增效，通过空压系统等重要设备的参数优化与系统调控，有效降低生产能耗，创造直接经济效益；五是推动企业绿色智能化转型，构建了数字化、精细化、长效化的能源管理体系，提升企业智能制造与绿色生产水平。

　　6 安科瑞企业能耗管理--系统功能

　　平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理。实时监测企业各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业加强能源管理，提高能源利用效率和节能潜力，为节能改造提供数据依据。

　　6.1平台登录

　　在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。

6.2大屏展示

　　用户登录成功之后进入大屏展示页面，展示企业及各区域的能耗折标、产值、异常、排名、占比、通讯情况，点击区域展示该区域的分类能耗、产值等相关信息。

6.3首页

　　首页展示峰谷平用电、变压器情况、年能耗趋势、单耗趋势、分类能耗等企业级统计数据。

6.4数据监控

　　对企业各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便企业用户能够实时的监测各个点位的运作情况，同时能更快的掌握点位的报警，并为企业削峰填谷、调整负载等技改措施提供数据支撑。

　　能源实时监控：对于水、电、气等能源消耗进行实时监测，确保用能环节的持续稳定运行，显示配电图、能流图、能源平衡网络图、能源计量网络图等功能。

　　能流图：需要在能流图上对水、电、气的消耗情况进行实时展示；当能源参数越限报警，可提供报警重要性等级分类，同时支持APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗报警提示等；

　　配电图：将配电房真实情况画入配电图，实时展示接入的门禁、水浸、电水气等仪表的实时参数、门禁水浸状态及能耗数据。

　　实时统计：实时统计工厂、车间、工序、设备的当年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

　　数据展示：通过实时曲线和历史曲线展示不同区域、不同设备的不同的能耗参数；

　　检测：对能源报警信息进行集中显示，可以对报警阈值信息进行相关处理操作，可以对报警参数进行在线设置，当能源参数越限报警，可提供报警重要性等级分类，具备APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗等报警提示；

6.5视频监控

　　接入摄像头，实时掌控企业内实际情况。

6.6变压器监控

　　展示各电压器的负载情况，从而可以为变压器配备情况进行科学合理的规划。通过各种运行参数状态下用电效能的对比分析，找出更好的运行模式。根据运行模式调整负载，从而降低用电单耗，使电能损失降低。

6.7仪表实时监控

　　展示各个水电气仪表的实时参数变化，以曲线图的方式展示。

6.8能源中控

　　将所有有关能源的能源参数集中在一个看板中，能从多个维度对比分析，实现各个产业线的对比，帮助领导掌控整个工厂的能源消耗，能源成本，标煤排放等的情况。

6.9用能统计

　　从能源使用种类、监测区域、车间、生产工艺、工序、工段时间、设备、班组、分项等维度，采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对企业用能统计、同比、环比分析、实绩分析，折标对比、单位产品能耗、单位产值能耗统计，找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方，从而调整能源分配策略，减少能源使用过程中的浪费。

6.10分析

　　统计各个监测节点（工厂、车间）的当年、季度、月、周、日各类能源消耗费用，其中电包括峰电量、峰电费、谷电量、谷电费以及平均电量和平均电费。

6.11产品单耗统计

　　与企业MES系统对接，通过产品产量以及系统采集的能耗数据，在产品单耗中生成产品单耗趋势图，并进行同比和环比分析。同时将产品单耗与行业/国家/国际指标对标，以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。

6.12绩效分析

　　对各类能源使用、消耗、转换，按班组、区域、车间，产线、工段、设备等进行日、周、月、年、时段绩效统计按照能源计划或定额制定的绩效指标进行KPI比较考核，帮助企业了解内部能效水平和节能潜力，评定能源消耗是否合理。

6.13运行监测

　　系统对区域、工段、设备能源消耗进行数据采集，监测设备及工艺运行状态，如温度、湿度、流量、压力、速度等，并支持变配电系统一次运行监视。可直接从动态监测平面图快速浏览到所管理的能耗数据，支持按能源种类、车间、工段、时间等维度查询相关能源用量。

6.14自定义能耗报表

　　用户可通过自定义报表头与列，灵活生产各种报表，查看企业各个节点的能耗，单耗，成本，综合能耗等信息，并同比、环比报表，支持导出报表。

6.15同比、环比

　　提供能耗成本的图形对比分析，包括分时段（日、月、年）的同比、环比分析，分类、分时段、分项（地点、机构、设备）统计图形对比分析（柱状图、饼图、堆积图等）。

同比

环比

　　6.16分析报告

　　以年、月、日对企业的能源利用情况、线路损耗情况、设备运行情况、运维情况等进行仔细的统计分析，让用户更加了解系统的运行情况，并为用户提供数据基础，方便用户发现设备异常，从而找出改善点，以及针对用能情况挖掘节能潜力。

6.17能耗设备用能

　　监控耗能设备运行、停机及异常状态，及时解决设备故障停运导致无法正常生产。

6.18线损分析

　　根据节点、能源分类，查询各个节点线路上的能源损耗数据，及时发现能量在使用过程中的跑冒滴漏和异常用能等浪费的问题，提醒用户及时进行干预。

6.19碳排放管理

　　按照区域对碳排放总量的变化趋势进行统计，并进行同环比分析。对单位产值碳排放量进行计算，并结合减排指标实现超标预警，提升区域减排水平，促进碳达峰目标实现。

　　6.20电能质量监测

　　实时监测谐波含量、三相不平衡度、功率因数等，确保功率因数不低于供电局考核指标，避免被罚款和设备出现故障。

　　6.21运维管理

　　系统支持设备日常巡检计划、派工、消缺、报修、派工等设备运维管理，方便运行管理人员的制定巡检计划、派工，巡检人员执行巡检、完成工单、巡检发现问题消缺，进行故障报修、跟进维修进度，满足日常巡检、设备维修保养需要。

6.22报警管理

　　针对于电气正常开展、限电和能耗双控，实现电参量异常报警、电气火灾隐患报警、能耗超标报警、限电报警等，帮助企业提前预警，避免发生火灾事故和被罚款导致用能成本过高。支持分级分类报警，可对报警进行派发与闭环处理。

6.23能耗抄表

　　可自定义时间段抄仪表的抄表值以及差值，可自定义抄表的分类分项。

6.24能耗分析自定义时间抄表

　　可自定义时间段内各个拓扑节点的能耗值，可自定义抄表能耗值的的分类分项。

6.25容需量报表

　　提供容需量报表，实时展示容量需量价格的变化情况，帮助企业实现容改需，降低基本电费。

　　6.26复费率报表

　　对尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析，为企业分时用电，优化成本效益提供数据支持。

6.27文档管理

　　对国标、能源管理制度、能源指标体系等文件进行归档，可快速查询相关文档。对仪表台账进行系统管理，支持文件的上传和下载。

6.28 3D可视化大屏

　　对场景进行虚拟仿真，展示各区域运行及能源消耗情况，可实现分层预览、转场展示、风格切换、智能巡检等效果，支持模型与监测点位的自定义绑定。

6.29 3D子系统

　　对各动力子系统进行虚拟仿真，展示子系统的动力管线、设备的实时状态及能源消耗情况，可实现动态的能源流向效果。

6.30工业组态

　　可通过图形化的编辑方式自定义组态图，展示设备运行状态及能源消耗情况，可上传自定义素材及绑定监测数据。

6.31自定义驾驶舱

　　可通过图形化的操作方式自定义驾驶舱，以折线图、饼图、表格等图形展示采集数据及各类统计数据，数据源包括API、数据库查询、MQTT、Excel等方式。

6.32基础数据管理

　　对系统的项目、探测器、设备型号、电参量、节点、能源、公示、及相关参数进行配置、修改、删除等管理、进行用户添加和授权管理、合同管理。

6.33手机APP

　　APP支持Android、iOS操作系统，方便用户按能源分类、区域、车间、工序、班组、设备等不同维度掌握企业能源消耗、产线比对、效率分析、同环比分析、能耗折标、事件记录、运行监视、异常报警、配电图、工艺流程图、能流图。

6.34知识产权证书

7 系统硬件配置

　　8 结论

　　造纸行业的节能降耗与智能化转型，核心在于打破传统粗放管理模式，依托数字化技术实现能源数据的深度挖掘与利用。本文依托安科瑞Acrel-7000能源管理平台，结合造纸企业生产与用能特性，完成能源管理软件的定制化建设、问题整改与能效优化。项目实践证明，专业化的数字化能源管理平台可有效解决造纸企业数据采集不全、传输不稳、管控不精、能耗浪费等核心问题，通过精细化管控与智能化优化，实现合规达标、降本增效、长效管控的多重价值。本次实践积累的建设经验与优化方案，可为同类型造纸企业的能源管理数字化升级、绿色低碳转型提供实用的参考借鉴。

　　参考文献

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　　[3]李继庚,刘焕彬,洪蒙纳,等.中国造纸工业智能化转型升级路径的探讨与实践[J].中国造纸,2020,39(8):1-13.

　　[4]安科瑞企业微电网设计与选型手册.2022.05版.