工業(yè)領域能源管理系統(tǒng)的應用與實踐

一、能源管理系統(tǒng)在工業(yè)領域的重要性

（一）應對能源供需矛盾

在當今工業(yè)蓬勃發(fā)展的時代背景下，能源供給與需求之間的矛盾日益凸顯，已然成為制約工業(yè)進一步高質(zhì)量發(fā)展的關鍵因素。從我國的情況來看，隨著經(jīng)濟的持續(xù)增長，能源供求形勢愈發(fā)嚴峻。據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國已成為全球最大的原油進口國，2018 年石油凈進口量 4.4 億噸，對外依存度接近 70%，同時天然氣進口超過日本，成為全球最大的天然氣進口國，能源安全問題亟待解決。

工業(yè)領域作為能源最大的需求側用戶，其能源消費量和用電量均已占全社會比重約 70%，這意味著工業(yè)領域?qū)τ谀茉吹氖褂们闆r，對整個能源供需平衡有著舉足輕重的影響。而能源管理系統(tǒng)在緩解這一矛盾方面，發(fā)揮著至關重要的作用。

它能夠通過對能源使用情況的實時監(jiān)測、精準分析等功能，合理調(diào)配能源。例如，依據(jù)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)、不同時段的實際需求，將能源精準分配，避免出現(xiàn)某些環(huán)節(jié)能源過剩浪費，而有些環(huán)節(jié)能源又供應不足的情況，從而提高能源的整體利用率。通過這樣的精細化管理，工業(yè)企業(yè)可以更好地應對能源供需不平衡的現(xiàn)狀，保障自身生產(chǎn)運營的穩(wěn)定有序，也為整個工業(yè)領域乃至全社會的能源穩(wěn)定供應貢獻力量。

（二）助力節(jié)能減排國策

節(jié)能減排作為我國的一項基本國策，在工業(yè)領域的落實有著極大的緊迫性。如今，我國面臨著能源結構尚處于向清潔能源轉型初期，碳捕集、利用和封存相關技術也尚不成熟等狀況，而工業(yè)又是碳排放的重要來源，2022 年我國工業(yè)碳排放約 2888Mt，占總排放量的 28% 以上。所以，節(jié)能就成為了工業(yè)界降低碳排放的主要手段。

能源管理系統(tǒng)恰恰能通過精細化管理，助力工業(yè)企業(yè)達成節(jié)能減排的目標。首先，它可以進行全面的能源審計與監(jiān)測，就像給企業(yè)做一場細致的 “體檢”，清晰地呈現(xiàn)出每一個環(huán)節(jié)、每一臺設備以及每一道工藝流程的能源消費情況，精準揪出能源消耗的 “大戶” 以及存在潛在浪費的設備，為后續(xù)的節(jié)能降耗提供堅實依據(jù)。

在設備與工藝優(yōu)化方面，能源管理系統(tǒng)能幫助企業(yè)識別老舊、高耗能的設備，促使企業(yè)及時進行更新?lián)Q代，選用能效更高的設備，并對工藝流程加以改進，減少不必要的能源消耗。比如引導企業(yè)采用新型的節(jié)能型鍋爐、電機等設備，優(yōu)化生產(chǎn)流程，提升設備運行效率。

能源的回收與再利用也是重要一環(huán)，能源管理系統(tǒng)能提醒企業(yè)重視此項工作。例如支持企業(yè)利用余熱回收技術，把生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱進行回收，并應用到其他工藝流程中，提高能源的利用率；還可以輔助企業(yè)通過雨水收集、中水回用等技術，減少新鮮水的使用量，進而降低能耗。

同時，借助物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術蓬勃發(fā)展的東風，智能化能源管理系統(tǒng)正逐漸成為工廠轉型升級的關鍵力量。它能夠?qū)崟r捕捉設備運行數(shù)據(jù)，深度分析并精準預測，實現(xiàn)能源調(diào)度的智能化和精細化，還可以預測設備維護周期，及時開展維護和保養(yǎng)工作，有效避免因設備故障導致的能源浪費情況出現(xiàn)。

而且，通過能源管理系統(tǒng)，企業(yè)可以密切關注國家和地方節(jié)能政策的動態(tài)，積極響應政府號召，充分利用節(jié)能補貼、稅收優(yōu)惠等利好政策，降低節(jié)能改造的經(jīng)濟負擔，也可以借助碳排放權交易、綠色金融等市場機制，將節(jié)能減排轉化為實實在在的經(jīng)濟效益，達成雙贏局面，推動節(jié)能減排國策在工業(yè)領域更好地落地實施。

二、工業(yè)能源管理系統(tǒng)的主要功能

（一）數(shù)據(jù)采集功能

工業(yè)能源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能至關重要，它主要依托各類傳感器、智能儀表等現(xiàn)場監(jiān)控設備來實現(xiàn)。例如，在電力數(shù)據(jù)采集方面，通過安裝在配電室、配電箱等位置的電力儀表，能夠?qū)崟r監(jiān)測電壓、電流、功率、功率因數(shù)等關鍵參數(shù)；水表則可精準獲取用水的流量數(shù)據(jù)，掌握企業(yè)各環(huán)節(jié)的用水情況；天然氣表負責收集天然氣的消耗數(shù)據(jù)，為能源使用分析提供依據(jù)。

這些現(xiàn)場監(jiān)控設備如同一個個 “觸角”，可以對電力、水、天然氣等不同能源數(shù)據(jù)進行準確、及時的采集。它們能夠按照設定好的時間間隔，自動實時或定時收集相關數(shù)據(jù)，并經(jīng)過濾波、檢出等處理，將有效數(shù)據(jù)傳輸出來，實時地更新數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)的監(jiān)控以及進一步的分析提供最基礎的支撐，確保整個能源管理系統(tǒng)可以依據(jù)可靠的數(shù)據(jù)來開展工作，助力企業(yè)更好地了解能源使用動態(tài)。

（二）數(shù)據(jù)存儲功能

數(shù)據(jù)存儲功能是工業(yè)能源管理系統(tǒng)穩(wěn)定運行以及數(shù)據(jù)有效利用的關鍵環(huán)節(jié)。在設計數(shù)據(jù)存儲時，要充分考慮擴容性，畢竟隨著企業(yè)的發(fā)展以及時間的推移，能源數(shù)據(jù)量會不斷增加，預留足夠的擴容空間才能保證系統(tǒng)后續(xù)能持續(xù)正常存儲數(shù)據(jù)。

分層設計也是要點之一，例如可以按照不同能源類型、不同部門、不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)等維度來進行分層，對不同單位、不同類型的數(shù)據(jù)存儲進行合理分配，像將電力數(shù)據(jù)、用水數(shù)據(jù)、用氣數(shù)據(jù)等分別存放于對應的邏輯層次中，方便后續(xù)的分類調(diào)用與管理。

同時，數(shù)據(jù)安全性不容忽視。要通過多種技術手段，例如設置訪問權限、數(shù)據(jù)加密等方式，保障存儲的數(shù)據(jù)不會被非法獲取、篡改或丟失。而且，像有的系統(tǒng)會采用先將從終端獲取到的數(shù)據(jù)存到對應數(shù)據(jù)類型的堆表，再按一定規(guī)則轉換為索引組織表存儲于數(shù)據(jù)庫中，并進行備份操作等方法，來確保數(shù)據(jù)能被妥善保存和隨時調(diào)用，為企業(yè)長期的能源管理工作筑牢數(shù)據(jù)根基。

（三）數(shù)據(jù)應用功能

工業(yè)能源管理系統(tǒng)具備多樣化的數(shù)據(jù)應用功能，以此滿足不同層級管理者對于數(shù)據(jù)應用的多樣化需求。

能源監(jiān)視功能可讓管理者實時查看各能源使用環(huán)節(jié)的具體情況，比如通過可視化界面直觀了解不同車間、不同設備當下的能源消耗數(shù)值及狀態(tài)；能源分析功能則借助大數(shù)據(jù)技術，對收集來的海量能源數(shù)據(jù)進行深度剖析，找出能源消耗的規(guī)律、異常點以及潛在的節(jié)能空間等；能源看板以圖表等直觀形式展示關鍵能源指標，便于管理者快速掌握整體能源態(tài)勢。

統(tǒng)計分析功能能夠按照日、月、年等時間維度，或者不同區(qū)域、不同設備等分類維度，對能源數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，生成相應的報表，像能耗明細報表、設備能耗綜合報表等，輔助了解能源消耗趨勢；監(jiān)控預警功能通過設置合理的閾值，當能源數(shù)據(jù)超出正常范圍時，及時發(fā)出預警信息，提醒相關人員關注并采取應對措施，避免能源浪費或者因能源問題影響生產(chǎn)等情況發(fā)生，從而為管理者在能源管理決策過程中提供有力的數(shù)據(jù)支撐，幫助企業(yè)科學合理地調(diào)配能源，實現(xiàn)降本增效等目標。

三、工業(yè)能源管理系統(tǒng)帶來的效益

（一）成本節(jié)約效益

在當下的工業(yè)生產(chǎn)中，能源成本占據(jù)了企業(yè)運營成本的較大比重，而工業(yè)能源管理系統(tǒng)在幫助企業(yè)節(jié)約成本方面發(fā)揮著顯著作用。

一方面，通過對能源消耗的細致監(jiān)控和精準分析，它能夠敏銳地發(fā)現(xiàn)并削減那些不必要的能源開支。比如，在一家大型制造工廠里，能源管理系統(tǒng)實時監(jiān)測各個車間、每條生產(chǎn)線以及每臺設備的能源消耗情況，通過對長時間積累的數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)某些設備在非生產(chǎn)時間段仍存在待機耗電的現(xiàn)象，還有部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)由于工藝參數(shù)設置不夠合理，導致能源消耗超出正常水平。借助系統(tǒng)提供的詳細數(shù)據(jù)，企業(yè)管理者能夠針對性地制定改進措施，如設置定時關機、調(diào)整工藝參數(shù)等，從而減少了這部分不必要的能源浪費，實現(xiàn)成本的降低。并且，在能源價格不斷上漲的今天，每一筆能源成本的節(jié)約都能直接轉化為企業(yè)利潤的增加，積少成多后，對企業(yè)的經(jīng)濟效益提升有著不可忽視的作用。

另一方面，工業(yè)能源管理系統(tǒng)具備的定時控制和自動化功能更是進一步消減成本的有力 “武器”。以工廠的照明系統(tǒng)為例，通過系統(tǒng)的定時控制，能夠依據(jù)不同車間的生產(chǎn)排班情況，精準地在上班時間開啟照明，下班時間自動關閉，避免了長時間的無效照明造成的能源浪費。再比如一些設備的自動啟停功能，根據(jù)生產(chǎn)任務的安排和實時進度，系統(tǒng)自動控制設備在需要工作時啟動，任務完成后及時關閉，確保僅在必要時使用能源，大大提高了能源的利用效率，讓企業(yè)在能源支出方面更加精打細算，進而增強了企業(yè)在市場中的成本競爭力。

（二）生產(chǎn)效率提升效益

工業(yè)能源管理系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)和深入分析，對于優(yōu)化生產(chǎn)流程、提升生產(chǎn)效率有著至關重要的作用。

例如，在一家汽車零部件制造工廠中，生產(chǎn)線上有著眾多的機器設備協(xié)同工作。以往，由于缺乏精準的能源數(shù)據(jù)指導，設備的啟停時間和負載分配往往不夠合理，經(jīng)常出現(xiàn)部分設備空轉等待加工物料，或者某些設備在高負載下過度使用，不僅浪費了大量能源，還容易造成設備的過早損耗，影響整體生產(chǎn)效率。而引入能源管理系統(tǒng)后，情況得到了極大改善。系統(tǒng)通過實時采集各設備的能源消耗數(shù)據(jù)，并結合生產(chǎn)任務量、工序銜接時間等多維度信息進行綜合分析，得出了最優(yōu)的設備啟停時間方案，使每臺設備都能在恰當?shù)臅r間啟動和停止，減少了不必要的空轉等待時間。

同時，在負載分配方面，系統(tǒng)依據(jù)設備的性能參數(shù)和實際能耗情況，對生產(chǎn)任務進行合理分配，確保各設備的負載處于最佳狀態(tài)，避免了過度使用造成的能源浪費和設備故障風險。通過這樣的優(yōu)化措施，整個生產(chǎn)流程更加順暢高效，單位時間內(nèi)的產(chǎn)品產(chǎn)量得到顯著提升，而且產(chǎn)品質(zhì)量也因為設備的穩(wěn)定運行而更有保障，使得企業(yè)在市場中能夠以更高的生產(chǎn)效率贏得更多的訂單和客戶認可，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和市場競爭力的雙重提升。

（三）環(huán)境責任履行效益

隨著環(huán)境保護意識的日益增強，工業(yè)企業(yè)肩負著越來越重要的環(huán)境責任，而工業(yè)能源管理系統(tǒng)在這方面成為了企業(yè)的得力助手。

它通過對能源使用的精細化管理，有效減少了能源消耗。比如在鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)中，以往粗放式的能源管理模式下，煉鐵、煉鋼等環(huán)節(jié)能源浪費現(xiàn)象較為嚴重，大量的煤炭、電力等能源沒有得到充分利用就被消耗掉了。而應用能源管理系統(tǒng)后，企業(yè)可以實時監(jiān)控各環(huán)節(jié)的能源消耗情況，精準找到能源浪費點，通過優(yōu)化工藝流程、改進設備運行參數(shù)等措施，降低了能源消耗。

在減少能源消耗的同時，溫室氣體排放和其他環(huán)境污染物的排放也隨之降低。以火力發(fā)電廠為例，能源管理系統(tǒng)幫助電廠優(yōu)化發(fā)電機組的運行，提高發(fā)電效率，使得單位發(fā)電量所需的煤炭量減少，進而減少了二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放。這對于企業(yè)遵守日益嚴格的環(huán)境法規(guī)意義重大，避免了因超標排放面臨的巨額罰款風險，同時也有助于塑造企業(yè)綠色、環(huán)保的良好形象，增強企業(yè)在社會公眾中的認可度和美譽度，符合當下可持續(xù)發(fā)展的大趨勢，更有利于企業(yè)在長遠的市場競爭中立足。

（四）決策支持效益

工業(yè)能源管理系統(tǒng)所生成的詳細報告和趨勢分析，為企業(yè)的決策者們提供了關鍵且可靠的信息，助力他們做出諸多明智決策。

例如，在設備更新?lián)Q代方面，系統(tǒng)通過長期對設備能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析，能夠準確判斷出哪些設備存在能耗過高、性能老化等問題，為決策者提供具體的設備清單以及相應的能耗對比數(shù)據(jù)?；谶@些信息，企業(yè)管理者可以科學地決定是否對老舊設備進行更新，選擇何種能效更高的新設備來替換，從而在提升生產(chǎn)效率的同時降低能源成本。

在能源購買策略調(diào)整上，系統(tǒng)提供的能源消耗趨勢分析，能讓決策者清楚了解企業(yè)不同時間段、不同生產(chǎn)階段的能源需求情況。如果預測到未來某段時間生產(chǎn)任務增加，能源需求將大幅上升，管理者便可提前與能源供應商協(xié)商，爭取更有利的采購價格和供應合同；或者在能源價格低谷時期，適當增加能源儲備量，以應對后續(xù)可能的價格上漲，實現(xiàn)成本的有效控制。

對于新項目的能源需求預測，能源管理系統(tǒng)同樣發(fā)揮著重要作用。在規(guī)劃新的生產(chǎn)項目時，通過參考以往類似項目的能源消耗數(shù)據(jù)以及結合新項目的設計產(chǎn)能、工藝特點等因素，系統(tǒng)可以精準預測出該項目所需的各類能源量，幫助決策者提前做好能源供應規(guī)劃，確保新項目在啟動后能源供應穩(wěn)定可靠，避免因能源供應不足影響項目進度，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和擴張?zhí)峁┯辛Φ臎Q策支撐。

四、工業(yè)能源管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

展望未來，工業(yè)能源管理系統(tǒng)有著諸多令人期待的發(fā)展趨勢，將在工業(yè)領域持續(xù)發(fā)揮更為重要的作用。

智能化程度不斷加深

隨著人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術的不斷發(fā)展，工業(yè)能源管理系統(tǒng)將更廣泛地運用這些先進手段。通過對海量能源數(shù)據(jù)的深度挖掘與分析，系統(tǒng)能夠精準識別能源使用中的各類模式和趨勢，提前進行能源消耗的預測，進而實現(xiàn)更優(yōu)化的能源調(diào)配。例如，依據(jù)過往生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及實時采集的信息，預測到某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)即將進入高能耗階段，系統(tǒng)可自動調(diào)整能源分配策略，確保能源供應的合理性與高效性，減少不必要的浪費，同時也極大地提高了系統(tǒng)的自動化程度，為企業(yè)節(jié)能降耗提供有力支撐。

集成化水平持續(xù)提升

未來的工業(yè)能源管理系統(tǒng)有望成為覆蓋能源應用全流程，即供應、輸配、消耗，以及全要素，包含設備、工藝、工況管理的綜合能源管理系統(tǒng)。它會采用數(shù)據(jù)中臺機制，將現(xiàn)有的獨立運行的能源管理系統(tǒng)、變配電監(jiān)測系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和運維管理系統(tǒng)等進行集成整合，實現(xiàn)一個界面、一個數(shù)據(jù)庫、一個 APP、一個賬號的統(tǒng)一管理模式。如此一來，不僅能提高交互體驗、簡化操作難度，更能大大提升企業(yè)整體的能源管理效率，讓管理者可以通過一個端口全面掌控能源相關的所有關鍵信息，實現(xiàn)一站式管理。

與更多新技術融合

一方面，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系的不斷完善，其在工業(yè)能源管理系統(tǒng)中的應用將更加深入。通過為每一個實體或虛擬對象賦予唯一的身份編碼，并承載相關數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)實體和虛擬對象的精準定位、有效連接和實時對話，這有助于進一步優(yōu)化能源管理系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)交互與協(xié)同，提升管理的精準性與實時性。

另一方面，邊緣計算技術的融入也值得期待。邊端的設備感知系統(tǒng)能夠快速采集周圍環(huán)境中的能源數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)竭吘売嬎銓舆M行初步處理，借助其具備的數(shù)據(jù)處理能力，篩選出關鍵信息后再傳至云端和管理端做進一步分析，有效減輕了云端壓力，提高數(shù)據(jù)處理效率，保障系統(tǒng)可以更迅速地響應能源管理中的各種需求，比如實時故障預警、快速調(diào)整能源分配策略等。

數(shù)字孿生技術也將在工業(yè)能源管理系統(tǒng)中大放異彩。通過在虛擬空間構建與實體工業(yè)場景一一對應的數(shù)字模型，實現(xiàn)對能源系統(tǒng)全方位、全周期的監(jiān)控。管理者可以借助該數(shù)字模型模擬不同生產(chǎn)場景下的能源配置方案，提前評估各方案的優(yōu)劣，為實際生產(chǎn)中的能源管理決策提供可靠依據(jù)，真正做到防患于未然，保障能源系統(tǒng)始終安全可靠且高效運行。

助力企業(yè)可持續(xù)發(fā)展

在應對全球氣候變化以及能源轉型的大背景下，工業(yè)能源管理系統(tǒng)將成為工業(yè)企業(yè)履行環(huán)境責任、達成可持續(xù)發(fā)展目標的核心助力。它不僅能幫助企業(yè)更精細地管理能源使用，降低能源消耗，減少溫室氣體排放以及其他環(huán)境污染物的排放，助力企業(yè)遵守日益嚴格的環(huán)保法規(guī)，避免因超標排放面臨巨額罰款風險，還能通過優(yōu)化能源結構，推動企業(yè)更多地采用清潔能源，提高可再生能源在能源消費中的占比，從根本上提升企業(yè)的綠色發(fā)展水平，塑造良好的企業(yè)形象，增強企業(yè)在社會公眾中的認可度和美譽度，為企業(yè)在長遠的市場競爭中贏得優(yōu)勢，保障企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

工業(yè)能源管理系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢將聚焦于利用新技術不斷優(yōu)化自身功能與性能，為工業(yè)企業(yè)提供更強大的能源優(yōu)化管理能力。