摘要：钢铁企业建设能源管理系统（EMS）势在必行，根据昆钢的实际提出了建设昆钢EMS的构想，认为能源调控模型、基础能源数据的准确、实时性和完整性、EMS与ERP和生产管理系统无缝连接是技术关键。
关键词：能源管理；EMS；思考
为了提高钢铁企业能源管理水平和能源利用效率，国家工业和信息化部于2009年7月编制了《钢铁企业能源管理中心的实施方案》，
能源管理系统（Energy Management System，简称EMS）是钢铁企业信息化系统的一个重要组成部分，通过对能源数据进行采集、加工、分析、处理，在能源设备管理、能源实绩、能源计划、能源平衡、能源预测等方面发挥着重要的作用。
钢铁企业能源中心是在整个钢铁企业中，通过将分布于全厂范围的变电所（室）、制氧站排水泵站和给排水设施、煤气加压站、煤气混合站及能源分配设施等信息通过计算机网络连接在一起，根据不同能源介质的特点及产生量，建立能源的优化和调控模型，实现能源系统的实时监测、分散控制、集中管理、优化分配。
按照《钢铁企业能源管理中心的实施方案》要求，昆钢能源管理系统正在建设中，本文作者结合昆钢实际主要介绍了能源管理系统建设的构想、结构、系统功能、特点和技术关键等方面的几点思考。
1、EMS（昆钢）构想
昆钢是一个跨地区、跨国、跨行业的大型企业集团，主要产业有钢铁、重型装备、水泥建材、煤焦化工、铁矿石开采、铁合金、耐火材料、钢制品、现代物流、房地产等。构建昆钢EMS，必须要根据昆钢的实际，才能达到建设昆钢能源管理中心的目的。
建立能源中心按照监控与管理这二大功能，能源中心依据准确、可靠、实时监测的计量数据和视频信息，依托计算机系统的支撑，实现信息共享。
另外在EMS的结构和接口方面充分考虑可扩充性，因此在建设红钢、玉钢、昆钢本部及草铺新区的能源管理子中心时，由于建设阶段不同，先上项目必须预留与上层EMS的接口，各子EMS本身也必须预留今后的发展空间。如果由于管理体制对EMS提出新的功能需求，可以比较方便地修改和调整。
1.1 能源管理系统功能构建
能源管理系统的主要功能有：能源监视调度、能源信息管理、能源决策支持，昆钢集团及各分公司能源管理系统功能包含以下三方面的内容：
（1）能源监视调度
1）各种能源动力介质进行集中监控
2）关键用能供能能设备运行实绩
3）关键变电所、泵站、调压站、煤气柜等设备遥信、遥测、遥控
4）关键产能设备、耗能设备及其管网实时调度管理
5）能源事件以及报警
6）能流趋势以及动态预测
（2）能源信息管理
能源计划管理、能源供需平衡、能源设备管理、能源系统建模、现场能耗考核、能源介质质量管理、能源事件管理、能流数据分析、能源计划管理、能源系统运行支持；
（3）能源决策支持
能源数字化仪表盘、能效对标管理、能源平衡报告、能源优化运行、能源预测分析；
能源中心的管理功能概念见图1所示。
1.2 昆钢集团EMS总体结构
1.2.1 能源中心的管理范围
能源中心是对全厂的主要产用能设备及其形成供需管网的能源介质（包括水、电力、各种煤气、蒸汽、压缩空气、氧、氮、氩等）进行供需平衡和管理，它直接关系到全厂的生产稳定和生产效率，它的流通网构成了生产的动脉，在企业范围内，能源中心主要管理范围见图2所示。
所有的能介管网（包括：各种煤气管网（包括储能设备煤气柜）、氧氮氩管网（包括储气设备球罐）、供水及排水管网、压缩空气管网、各种压力的蒸汽管网、供电电网等及其与这些管网连通的产用能设备（包括：高炉、转炉、焦炉、发电站或厂（包括变电所等）、氧气站、锅炉房（包括蓄热器站等）、空压站、工业水厂（包括水处理站等）、对二次能源进行净化处理的设备等）都是能源中心监控和管理范围。
1.2.2 能源中心管理模式的构想
典型能源系统架构包括能源调度管理中心、通讯网络、远程数据采集单元等三级物理结构，符合基于基础自动化向信息化建设发展的原则。
钢铁联合企业能源中心信息管理结构则分为三个部分：信息采集（底层，由采集设备组成，实现数据采集和实时控制）、数据处理（中层，由I/0服务器，主要完成实时数据处理和短时归档）、应用管理（上层，由应用服务器、数据库服务器、工程师站、操作员工作站、大屏幕控制器等，主要完成监控和管理功能）。
能源管理系统作为管理系统既具备现场监控系统的实时性，又兼顾更长期的计划和成本以及管理目标的广度。
EMS主要对能介干管及其干管上能介输送设备进行调度管理以及对各单元的总耗能数据采集，以实现全厂能耗考核和优化。能介送入到各生产用能单元后，由各生产用能单元对该单元内的能介分配实施调节。其管理运行人员可以是能源系统委派，也可以是相关生产单元委派，这基本不影响能源管理系统的设计。能源介质管理考虑集中管理分散操作模式，具体管理部门见图3所示。
1.2.3 有限DDN网络通信系统的思考
昆钢集团EMS系统有线网络通信系统指的是建立一个广域通信网络，包括1个集团EMS中心、四个分公司EMS中心。
昆钢集团EMS系统的网络通信系统主要由光纤网络或有线DDN通信系统组成。EMS软件套件内嵌通信冗余管理功能，它拥有自主选择与所有站点通信的最佳永久路径的能力，并且在系统出现任何故障时，能够向EMS中心操作人员报警，同时还能够周期性地检测未使用链路的状况。
因地域分散的原因，昆钢集团EMS系统有线通信系统可通过租用电信有线网络业务（DDN数字数据业务）来实现。对各分公司内部，用光纤方式实现网络连接。从而确保公司能源介质（水、电、煤气、蒸汽、氧气、氮气、压缩空气等）的安全可靠、供需平衡、经济运行。
1.3 昆钢EMS系统的特点
目前昆钢的钢铁园区有四个，即本部、红钢、玉钢和草铺新区。
根据昆钢跨地区的特点，考虑昆钢EMS分为两级，即总部一级、各园区一级。总部级的EMS对各个园区能源生产进行全面管理，以达到节能减排的预期目标。
（1）对各个园区的能源生产计划进行全面平衡掌握。
（2）对各个园区的能源生产管理进行全面监督。
（3）对各个园区能源供需平衡拥有调整指导权。
（4）可各园区进行能源考核评估。
（5）对各个园区的能源设备的管理进行监督检查并提出更莉改造意见和审批改造方案。
园区一级的EMS强化园区内各相关单位整体能源综合管理能力、实现能源的高效回收利用、减少能源浪费和无组织使用，实现规模效益，降低小型能源系统对事故应对能力低的风险，为园区创立起一个高效率、低损耗、高可靠性的能源供应体系。园区一级的EMS应具有以下功能：
1）对全园区的能源数据进行采集、分析、统计，进行能源管网的峰值、峰谷进行预测。
2）对园区内的能源进行集中调度，进行有组织的生产和使用，避免浪费。
3）对园区内的变电所、水泵站、调压站、煤气柜等设备实现遥信、遥脉、遥测。
4）及时向上传输实园区内各种能源并数据，为上层管理部门提供管理所需的实时数据。
5）执行上级生产调度指令，按预测模型数据要求做好园区实时能源生产计划。
2、建设昆钢EMS的技术关键
要建设一个能满足昆钢能源管理的EMS系统，需要解决的关键技术是网络技术、通信技术、计算机软硬件技术，结合国内能源管理系统的成功经验以及昆钢集团公司的现实情况，采用世界领先的计算机软硬件技术以及成熟可靠的系统架构，确保能源数据采集高效、实时、全面；管理功能灵活、务实、有效。
2.1 系统技术基础
应用实施将是基于国际先进信息化平台的二次应用开发，将依托于目前最新的开发手段，开发中用到的技术基于如下一些基本原则。
（1）系统整体开发建立在微软最新的NET3.5平台上。
（2）系统开发环境为Visual Studio 2008。
（3）系统服务和系统组态环境的编程采用C#。
（4）系统的数据库操作采用C#调用存储过程共同完成。
（5）系统数据库采用SQL Server 2008。
（6）商业系统信息交互以及对用户应用接口采用Web Service标准模式。
2.2 系统平台功能
能源管理SCADA是基于Windows环境，采用流行的Client/Server结构体系、模块化的设计思路，通过组态可对各项任务（如I/O处理、报警、趋势、报表等）进行分配来平衡和协调系统的负荷，各项任务可按需要运行在不同的计算机来分担负荷，基于这种结构的系统具有良好的扩充性能，系统扩展时不会改变原有的系统结构，扩展方便。对从而确保系统工作在最佳的状态，也为系统的扩充提供技术上的保障。
平台内部集成了几乎全世界所有品牌的PLC、DCS、RTU等控制器的驱动程序。能源SCADA软件的驱动技术采用动态链接库DLL（Dynamic Link Library）方式，这种驱动技术是现今世界上最为快速高效和稳定的驱动技术。DLL是一种高速的驱动程序封装格式，其特点是速度快、开发难度大、效率高。同时，能源管理SCADA也全面支持OPC Server、OPC Client、ODBC、OLEDB、DDE、ActiveX、API等流行的数据交换技术，可方便实现与第三方软件或应用程序交换数据。
2.3 能源调控模型
能源调控模型是EMS的大脑，应具有以下的功能：
（1）对系统采集到的各种能源数据进行分析、计算、统计，并在此基础上进行预测，调控能源的生产和使用，从而实现最佳的能源生产和使用，避免能源的浪费，提高企业的能源利用效率，实现节能减排，提高企业经济效益。
（2）充分优化能源系统，充分利用低价能源代替高价能源，全面分析能源品质和流向，合理有效调配能源利用状况，实现能源梯级利用，以求实现能源的合理配置、提高能源效率，实现能源成本最低化。
（3）系统出现异常情况时，应及时报警，进行故障分析。
2.4 基础能源数据的准确
基础能源数据的准确是实现EMS运行的条件，如果基础能源数据有误差，则EMS的预测也将出现误差并被放大，从而调控也将是错误的。因此，需要对一些计量设施老化、运行不稳定、计量数据不可靠的计量设施进行改造和完善，定期做好计量检测仪表的检定和校验工作，加大现场仪表的巡查维护，确保计量数据准确可靠。
3、结语
昆钢集团公司建设能源管理系统建设应该遵循“结合实际、长远考虑、有序规划、分步实施、技术领先、功能全面”的策略来执行。
通过完善能源计量基础，建设符合昆钢实际、体现昆钢管理理念、先进完整实用的高水平的能源调度管理中心，对提高昆钢集团公司节能减排管理水平，科学建设循环经济型企业具有现实意义。作者简介：
孙树坤（1971-），男，云南陆良人，工程师，毕业于中国计量学院，主要从事冶金行业能源计量管理及计量测试技术运用研究。
