EMS能源管理系統(tǒng)

目前國內(nèi)EMS能源管理系統(tǒng)多集中于耗能量大的冶金、鋼鐵、煉油等產(chǎn)業(yè)中，由于能耗在生產(chǎn)成本中所占比例很高，上述行業(yè)一直致力于降低能耗方面的研究，力求能降級能源成本。EMS（Energy Management System）系統(tǒng)，主要包含數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)平衡、數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)分析等功能模塊。

一、星服EMS能源管理系統(tǒng)概述

能源管理模塊功能主要是對工廠的能源使用進(jìn)行管控，從上層的ERP系統(tǒng)接收能源計(jì)劃，從下層的能源設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)獲取能源使用數(shù)據(jù)，制定能源使用計(jì)劃和能源設(shè)備啟用計(jì)劃，管理能管部門各班次工作計(jì)劃。具體可劃分能源基本信息管理、能耗信息獲取、能耗計(jì)劃制定、能源設(shè)備使用計(jì)劃制定、多層次能源使用信息展示、能耗綜合分析、能耗預(yù)測等七個(gè)功能模塊。

二、EMS能源管理模塊設(shè)計(jì)

1、基本信息管理包括部門信息維護(hù)、能源設(shè)備信息、能源信息管理、能源計(jì)量信息管理、儀表信息管理、耗能公式維護(hù)、儀表數(shù)據(jù)維護(hù)。能源基本信息是能源管理模塊的基礎(chǔ)，需要定期維護(hù)。

能管部門信息維護(hù)管理能管理運(yùn)營需要的信息，包括工作班次、工作人員等信息。

能耗部門維護(hù)主要維護(hù)各耗能部門信息，如制絲車間、卷包車間等。

能源信息維護(hù)主要維護(hù)能源種類、能源計(jì)量單位、能源儲量、能源計(jì)價(jià)單位等信息。

儀表信息維護(hù)主要管理現(xiàn)有的所有儀表及其相關(guān)信息，包括儀表廠家、儀表有效使用日期、儀表維護(hù)信息等信息。

儀表用途維護(hù)管理儀表使用用途，包含儀表與能源關(guān)系。

儀表與部門關(guān)系管理儀表與部門間的對應(yīng)關(guān)系，每個(gè)部門可以包含多個(gè)儀表，每個(gè)儀表也可以隸屬于多個(gè)部門。

耗能計(jì)算公式維護(hù)生產(chǎn)與能源使用間的計(jì)算公式，此處的維護(hù)是基本信息維護(hù)，在能耗計(jì)劃中MES會根據(jù)此處能耗計(jì)算公式和能耗和生產(chǎn)已有數(shù)據(jù)推導(dǎo)出新的生產(chǎn)能源使用計(jì)算方式。

2、能耗計(jì)劃

能耗計(jì)劃的主體是能耗使用量，主要功能是制定能源使用計(jì)劃，能耗計(jì)劃有多重粒度，從上至下可以看作倒樹形式，可以根據(jù)計(jì)劃時(shí)間、能源種類、使用部門、設(shè)備、產(chǎn)品來制定能源使用計(jì)劃。上層ERP向MES能源管理模塊發(fā)送能源計(jì)劃，由ERP發(fā)送的能源計(jì)劃包含年度、月、季度等能源計(jì)劃，ERP發(fā)送到MES的計(jì)劃區(qū)分能源種類。對于收到的ERP計(jì)劃，通過計(jì)算處理將計(jì)劃詳細(xì)劃分到部門、車間形成詳細(xì)的能耗管理計(jì)劃。

3、設(shè)備使用計(jì)劃

設(shè)備使用計(jì)劃管理各部門各能源設(shè)備的使用計(jì)劃，即能源設(shè)備調(diào)度計(jì)劃，包括設(shè)備何時(shí)啟動，啟動時(shí)間等。對于一個(gè)批次的生產(chǎn)計(jì)劃，有多重設(shè)備啟動方案，當(dāng)設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行會對設(shè)備生命周期產(chǎn)生影響，不同設(shè)備消耗能源量和動力供應(yīng)量也不同，需要在各個(gè)因素間進(jìn)行取舍已達(dá)到最優(yōu)化目的。MES能源管理模塊根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃，設(shè)備自身因素，設(shè)備運(yùn)行情況動態(tài)制定設(shè)備使用計(jì)劃，能管部門工作人員可以對MES系統(tǒng)制定的設(shè)備啟用計(jì)劃人工進(jìn)行修正，最終制定出可執(zhí)行的設(shè)備啟用計(jì)劃。

4、多層次能源使用信息展示

能源信息展示功能將能源使用情況按照不同需求和不同層次進(jìn)行展示，按照時(shí)間劃分可以按照年、季度、月、旬、日進(jìn)行展示，按照部門展示可以按照制絲車間、卷包車間等能耗部門進(jìn)行展示，按照能源種類展示可以按照煤、天然氣、水、電等能源進(jìn)行展示，能將各階段能源使用情況形成對比。

能源信息展示根據(jù)需求首先在頁面中進(jìn)行信息展示，對于統(tǒng)計(jì)型數(shù)據(jù)采用報(bào)表形式進(jìn)行數(shù)據(jù)展示，報(bào)表包含打印功能，對于對比型數(shù)據(jù)采用圖形化的數(shù)據(jù)展示方式進(jìn)行數(shù)據(jù)展示，圖形化展示包括統(tǒng)計(jì)常用的條形圖、餅狀圖和走勢圖等。

5、能耗綜合分析

根據(jù)生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)，利用采集到能耗信息，按照國家、行業(yè)、生產(chǎn)廠的分析體系，進(jìn)行綜合能耗分析，獲得工廠的實(shí)際能耗分析報(bào)告，找出能耗關(guān)鍵點(diǎn)，為提高用能效率提供支持[5]。

三、能耗數(shù)據(jù)的獲取

能源管理的基礎(chǔ)是能源數(shù)據(jù)的采集，只有數(shù)據(jù)采集完整，才能保證系統(tǒng)管理的準(zhǔn)確。能源管理模塊的外部數(shù)據(jù)來源主要有四個(gè)渠道，ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、PCS等底層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)和能管部門工作人員錄入的數(shù)據(jù)。

1、ERP傳入數(shù)據(jù)

能源管理模塊接收ERP制定的能源使用計(jì)劃、能耗設(shè)備使用計(jì)劃等信息，制定能耗設(shè)備啟用計(jì)劃，并將能耗設(shè)備的能耗使用情況做處理分析后反饋到上層ERP系統(tǒng)。

2、MES系統(tǒng)傳入數(shù)據(jù)

能源管理模塊需要從人員和部門管理模塊中獲取人員和部門信息，需要從計(jì)劃模塊中讀取生產(chǎn)計(jì)劃以便預(yù)測能耗使用量和制定能耗設(shè)備啟用計(jì)劃，需要從物料模塊讀入能源剩余量以便制定能耗設(shè)備啟用計(jì)劃，需要從生產(chǎn)模塊讀取實(shí)際產(chǎn)成品的數(shù)量等。

3、人工錄入數(shù)據(jù)

能源管理模塊很多數(shù)據(jù)需要人工錄入，包括確認(rèn)信息和錄入信息等，在系統(tǒng)初始化時(shí)，也需要人工錄入部門人員配置、人員職責(zé)、能耗設(shè)備、能耗設(shè)備所屬部門、能耗信息、能耗設(shè)備與能源的使用關(guān)系等信息。由于PCS等底層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不能記錄所有能耗信息，某些能耗信息也需要人工錄入，包括PCS等底層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的異常數(shù)據(jù)。另外，由MES系統(tǒng)制定的能源管理計(jì)劃和能源設(shè)備啟用計(jì)劃同樣需要人工確認(rèn)或調(diào)整。

4、PCS等底層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

PCS等數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的能源設(shè)備能耗使用實(shí)施數(shù)據(jù)通過存儲到數(shù)據(jù)庫的方式傳輸給MES能源管理模塊，MES能源管理模塊對PCS傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，通過統(tǒng)計(jì)得出能源使用情況，通過分析得出能源與生產(chǎn)的關(guān)系模型和能源使用計(jì)劃及能源設(shè)備啟動計(jì)劃

四、EMS能耗管理系統(tǒng)功能模塊圖

以科學(xué)的能源管理為核心的管理思想，構(gòu)建總體框架，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)優(yōu)化管理過程，采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)能源系統(tǒng)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)施集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化管理，改進(jìn)和優(yōu)化能源平衡。

能源管理方式分為四大層次：感知層-控制層-應(yīng)用層-服務(wù)層。集約式管理，可以幫助企業(yè)能效管理規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、數(shù)字化、透明化。