化工企业能源管理体系下智能化技术实践与探索

安科瑞 刘迈

　　摘要：化工企业生产能耗大，降低能源消耗、提升能源效率对能源管理要求较高。本文阐述化工企业能源管理的定义、重要性及现存挑战，从能源监测与数据采集、能源优化与节能两个方面，探讨智能化技术的具体应用，并结合其特点分析应用中的挑战与对策，以推动智能化技术在化工企业能源管理中的深化应用。

　　关键词：化工企业；能源管理；智能化

　　随着全球工业化的不断发展和人们对环境可持续性的关注增加，化工企业在能源管理方面面临着从未有的挑战。能源是化工企业各项生产工作开展的重要基础，但是不少企业存在能源管理不到位的问题，造成了严重的能源浪费，这就不利于企业的可持续发展。因此，为了改善化工企业能源管理存在的不足，需要将智能化技术与能源管理工作进行有机结合，进而提高化工企业能源管理水平，实现能源的合理利用，提高企业的竞争力。

　　1 化工企业能源管理概述

　　能源管理是对能源使用进行规划、监测、控制与优化的综合管理方式，目的是保障生产经营可持续发展，主要包括能耗监测记录、能效提升、节能措施落地、用能规划优化等内容。

　　化工行业生产能耗高，建立能源管理体系，可帮助企业掌握用能规律、挖掘节能潜力、落实降耗举措、持续评估用能绩效，既能降低生产成本，又能减少温室气体排放，为企业长期稳定发展提供支撑。

　　化工企业能源管理面临多重难点：一是生产工艺复杂，能源需求种类多，涉及电力、天然气、油品等多种能源，统筹利用难度大；二是装置规模大、设备数量多，反应釜、蒸馏塔、管网等关键设备能耗高，能耗监测与管理对自动化与数据采集要求高；三是用能负荷波动大，受原料供应、市场需求、季节变化等因素影响，能源需求不稳定，增加管控难度。

　　2 智能化技术在能源监测和数据收集中的应用

　　2.1 传感器与监测设备的应用

　　传感器与监测设备可实时采集能源使用数据，为企业提供能耗信息，支撑能源流程管控。温度、流量、电能、燃气等传感器可实时监测设备运行与各类能源消耗，并将数据上传至监控系统，便于及时管控、减少浪费；电能质量分析仪、能效监测设备等可监测能源品质与利用效率，通过数据分析与报表输出为能源决策提供依据。随着智能化技术发展，监测设备具备联网与上云能力，可实现多站点数据远程访问、整合与对标，助力企业识别好的方案与改进方向。

　　2.2 实时数据采集与监控系统

　　实时数据采集与监控系统将多类监测数据集成至中央平台，实现能源使用的实时监管与快速响应，提升能效、降低成本。该系统可自动、实时汇聚各类设备数据，保障企业及时掌握用能状态；同时支持远程访问与调控，操作人员可异地调整设备参数，适用于多厂区协同管理；系统还可支撑数据统计与趋势分析，帮助企业识别长期用能规律，持续优化能源管理。

　　2.3 数据分析与可视化工具

　　数据分析工具可对海量实时与历史数据进行处理，自动识别异常、挖掘浪费点与节能潜力，明确用能高峰与波动规律，为削峰填谷、平稳用能提供支撑。可视化工具以图表、仪表盘等直观形式呈现复杂数据，界面实时更新，便于管理人员快速掌握能耗与运行状态，提升能源管理的决策效率与执行效果。

　　3 智能化技术在能源优化和节能中的应用

　　3.1 智能控制系统与自动化技术

　　智能控制系统及自动化技术在化工企业能源优化与节能中具有重要作用，可通过实时监测与智能调节提升能源利用效率。智能控制系统可准确调控生产过程，依据工艺参数与能耗数据自动调整运行状态，实现温度、压力、流量等关键指标的稳定控制，保障高速有效运行与合理用能。自动化技术能够减少人工操作误差，降低能耗浪费风险，提升生产连续性与稳定性。同时，此类系统支持能源动态调度，可根据时段与生产负荷灵活分配用能，助力削峰填谷与整体用能优化。

　　3.2 能源消耗模型与预测

　　能源消耗模型及预测技术是化工企业能源管理的重要手段，依托历史数据与算法模型实现用能准确管控。能耗模型结合温度、压力、流量、物料等多维度参数，量化描述不同工况下的用能规律，帮助企业识别浪费环节并确定好的运行参数。能耗预测技术可结合季节、价格、生产计划等因素预判未来用能需求，为能源采购、分配与调度提供依据，有效规避高峰用能成本，提升资源配置合理性。

　　3.3 能源效率改进策略

　　能源效率提升是智能化技术应用的核心目标之一，主要通过工艺优化与设备管理实现降耗增效。依托智能控制与数据分析工具，可定位生产瓶颈与高耗环节，通过优化工艺参数、改进流程与设备配置，降低无效能耗。同时，借助智能传感器与在线监测手段，实时掌握设备运行状态，及时开展维护与升级，改善老旧低效设备高耗问题，保障装置长期高速有效运行，持续降低生产能耗。

　　4 安科瑞企业能耗管理系统介绍

　　4.1 数据隐私与安全

　　化工企业在智能化能源管理中需采集与传输大量实时数据，数据隐私与安全尤为关键。在数据隐私方面，企业能耗、工艺、设备状态等信息涉及核心运营数据，未经授权泄露易引发竞争风险与合规问题，可通过强化身份认证、权限管控、数据加密与匿名化等手段降低泄露风险。在数据安全方面，智能系统与物联网设备易成为网络攻击对象，企业需部署防火墙、入侵检测等防护措施，并定期开展安全审计，保障系统与数据稳定可靠。

　　4.2 技术集成与人员培训

　　智能化技术在化工企业的落地涉及传感器、控制器、数据平台等多类软硬件系统协同，技术集成与人员适配是重要环节。技术集成需解决多厂商设备与系统的互联互通问题，通过统一接口与通信协议保障数据顺畅流转和集中管理。同时，新型智能系统对操作人员技能提出更高要求，企业应制定针对性培训计划，提升员工操作与运维能力，并组建专业技术团队，保障系统稳定运行与持续优化。

　　4.3 投资与成本效益

　　智能化技术改造涉及硬件采购、软件开发、系统集成及人员培训等大额投入，开展投资与成本效益分析是项目可行的重要前提。企业需量化智能化改造带来的生产效率提升、能耗降低、设备停机减少、产品质量改善等收益，并估算前期与实施成本，通过收益与成本对比测算投资回收期与经济效益。此外，应兼顾短期投入与长期价值，开展全生命周期成本效益评估，确保智能化升级具备长期可行性。

　　5 安科瑞企业能耗管理系统介绍

　　安科瑞企业能源管控系统采用自动化、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，监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、工艺、车间、产线、班组、重大能耗设备等的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、碳排分析，为企业加强能源管理，提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。

　　6 应用场所

　　钢铁、石化、冶金、有色金属、采矿、医药、水泥、煤炭、造纸、化工、物流、食品、水厂、电厂、供热站、轨道交通、航空工业、木材、工业园区、医院、学校、酒店、写字楼以及汽车制造、机电设备、电器产品、工器具制造等离散制造业。

　　7 系统结构

　　现场通过厂区局域网和平台通讯，平台搭建在客户自己配置的服务器上。搭建完成之后，客户可以在任意能与局域网联通的地方，通过有权限的账号登陆网页以及手机APP查看各处的运行情况。

　　系统可分为三层：即现场设备层、网络通讯层和平台管理层。

　　现场设备层：主要是连接于网络中用于水、电、气等参量采集测量的各类型的仪表等，也是构建该配电、耗水、耗气系统必要的基本组成元素。肩负着采集数据的重任，这些设备可为本公司各系列带通讯网络电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块以及合格供应商的水表、气表、冷热量表等。

　　网络通讯层：包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器，智能网关可在网络故障时将数据存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

　　平台管理层：包含应用服务器、WEB服务器和数据服务器，一般应用服务器和WEB服务器可以合一配置。

　　平台采用分层分布式结构进行设计，详细拓扑结构如下：

8 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。

　　8.1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。

8.2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。

8.3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。

8.4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；

8.5视频监控

　　接入摄像头，实时掌控企业内实际情况。

8.6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。

8.7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。

8.8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。

8.9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。

8.10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。

8.11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。

8.12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、规定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。

　　8.13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。

8.14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。

8.15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

　　8.16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。

8.17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。

8.18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。

8.19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。

　　8.20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。

　　8.21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。

8.22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。

8.23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。

8.24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。

8.25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。

　　8.26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。

8.27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。

8.28 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。

8.29 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。

8.30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。

8.31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。

8.32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。

8.33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。

8.34知识产权证书

9 系统硬件配置

　　10 结论

　　综上所述，智能化技术在化工企业能源管理中应用具有巨大的潜力，其能够为企业提供更多的技术来提高能源效率、降低碳排放、实现可持续发展。然而，在智能化技术的实施过程中，需要谨慎考虑各种因素，确保其顺利落地并取得良好的效果。随着智能化技术的不断发展，化工企业的能源管理工作水平也将不断提高。

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