1、概述

河南某水泥有限公司現(xiàn)擁有兩條2500t/d新型干法旋窯熟料生產(chǎn)線，生產(chǎn)線分為礦山、原料調(diào)配、 生料粉磨、煤粉制備、熟料燒成、熟料存儲與輸送、水泥粉磨、生料粉磨、廢氣處理、輔助用電等工序，并配2套純低溫余熱電站，余熱發(fā)電站總裝機容量為19.5MW，實際年發(fā)電功率在12.34MW左右，余熱發(fā)電經(jīng)濟效益非常可觀。水泥廠總降變電站采用35kV/10kV供電，每月的電度電費約為271萬元，基本電費按容量收費方式繳納費用，廠區(qū)內(nèi)一共18個配電室，相對較為分散，分別為全廠的高、低壓設(shè)備供電；水泥廠年水泥產(chǎn)能達450萬噸，年產(chǎn)骨料120萬噸，兩條生產(chǎn)線水泥綜合能耗為95KWh/t,生料電耗20KWh/t，熟料電耗40KWh/t，水泥電耗34KWh/t，余熱發(fā)電每噸34度。相對于水泥行業(yè)2500t/d的先進生產(chǎn)線（水泥綜合能耗90KWh/t）而言，此水泥廠的能耗明顯偏高。

2、設(shè)計原則

本方案的設(shè)計將在盡可能減少投資的情況下，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施、設(shè)備選型等方面綜合考慮，以確保系統(tǒng)中任何一個環(huán)節(jié)都沒有單故障節(jié)點，實現(xiàn)7×24×365的不間斷服務(wù)，對于安裝的服務(wù)器、終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制設(shè)備與布線系統(tǒng)，完全能適應(yīng)嚴格的工作環(huán)境，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定。服務(wù)器系統(tǒng)具有負載均衡和多機互相冗余功能，通訊鏈路具有雙通道冗余設(shè)計。

① 可操作性：系統(tǒng)設(shè)計選用易于操作的圖形人機界面，提供信息共享與交流、信息資源查詢與檢索等有效工具。提供易于使用的數(shù)據(jù)庫功能，讓使用者能隨時查詢信息及制作所需的報表。

② 可擴展性：考慮到各能耗企業(yè)主工藝系統(tǒng)不斷擴展的特點，在能源管理中心系統(tǒng)中所有的網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存貯、應(yīng)用軟件的設(shè)計都將遵循可擴充的原則，以實現(xiàn)隨著生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)的發(fā)展而擴展。

③ 高效性：考慮到能源管理中心系統(tǒng)為大量遠端用戶提供WEB服務(wù)以及OPC通訊功能，系統(tǒng)設(shè)計將從服務(wù)器處理能力、網(wǎng)絡(luò)帶寬傳輸能力、軟件系統(tǒng)效率等角度綜合分析，合理設(shè)計結(jié)構(gòu)、配置，以確保大量用戶并發(fā)訪問的峰值時段，系統(tǒng)具有足夠的處理能力，保障服務(wù)質(zhì)量。

④ 可維護性：從應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、硬件設(shè)備的選型等方面考慮通用性、開放性，在系統(tǒng)局部發(fā)生故障時，運行維護人員能盡快發(fā)現(xiàn)并能及時處理，避免故障擴大并快速恢復(fù)正常運行。具有在線的修改能力，提供遠程可維護功能。

⑤ 安全性：從操作系統(tǒng)層，網(wǎng)絡(luò)層，應(yīng)用層每個層次都有相應(yīng)的措施。系統(tǒng)運用了網(wǎng)段安全隔離措施，包括有效的防病毒防黑客技術(shù)措施，用戶驗證等技術(shù)以解決傳輸安全，系統(tǒng)安全和信息安全的需求。

3、能源管理硬件平臺與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)監(jiān)測點設(shè)計標準

為滿足企業(yè)能源管理中心系統(tǒng)的運行要求，實現(xiàn)基于客觀過程數(shù)據(jù)的分析和管理，實現(xiàn)精細化能源管理，根據(jù)節(jié)能服務(wù)公司萬洲電氣在水泥行業(yè)施工過程中積累的技術(shù)經(jīng)驗，現(xiàn)對此水泥廠監(jiān)測點設(shè)置遵循以下原則：

? 電源關(guān)口（指貴廠從供電局接入的進線、發(fā)電機等）位置（總降位置）100%安裝電力能效監(jiān)測終端。

? 用戶變電站或開關(guān)站的變壓器各出線回路100%安裝監(jiān)測終端（備用回路除外），對于支線直接接入用電設(shè)備的回路的監(jiān)測終端安裝在變電站或開關(guān)房的出線開關(guān)位置，對于支線接入設(shè)備動力柜（或控制柜的）監(jiān)測終端安裝在動力柜中。

? 用戶的主要用電設(shè)備100%安裝監(jiān)測終端（高壓設(shè)備、大功率用電設(shè)備、用戶關(guān)注設(shè)備)。

? 能效項目關(guān)口（ 用戶為提高能效而開展的技術(shù)改造項目所涉及的能源關(guān)口100%安裝監(jiān)測終端）。

3.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計

經(jīng)現(xiàn)場工況調(diào)查與確認，全廠用電監(jiān)測回路一共257個（其它能源介質(zhì)監(jiān)測，不在本設(shè)計方案內(nèi)），分布在廠區(qū)的18個配電室中，水泥廠現(xiàn)已配置了相對較全的電能計量儀表，但局部地方配置還不完善，需增補電能三級計量儀表，新增計量點以就近接入工藝控制系統(tǒng)，再經(jīng)數(shù)采站通訊網(wǎng)關(guān)送能源管理中心服務(wù)器為原則進行設(shè)計。

本方案在設(shè)計時充分考慮廠家原有網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備及系統(tǒng)的擴展升級，能源專網(wǎng)采用工業(yè)級以太網(wǎng)光纖星型結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場采集采用100/1000Mps光纖環(huán)網(wǎng)和現(xiàn)場串行總線構(gòu)建能源管理中心系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺，搭建一個可靠性強、傳輸速率快、安全經(jīng)濟、易于擴展與維護的綜合性網(wǎng)絡(luò)平臺，構(gòu)建無障礙的線速交換網(wǎng)絡(luò)。其系統(tǒng)拓撲圖如下：

3.3 系統(tǒng)硬件平臺構(gòu)成

此水泥廠能源管理中心系統(tǒng)的硬件平臺主要包括：服務(wù)器系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、通訊網(wǎng)關(guān)等。對于硬件產(chǎn)品的選型采用當前主流廠商的產(chǎn)品，質(zhì)量可靠，能提供全年 365 天，全天 24 小時的連續(xù)運行和售后服務(wù)；對于安裝的服務(wù)器、終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制設(shè)備，必須能適應(yīng)嚴格的工作環(huán)境；系統(tǒng)具備反應(yīng)快速，滿足行業(yè)要求的性能，最終確保能源中心的高效、穩(wěn)定、實時的運行；在充分考慮整個硬件平臺的成熟、可靠、穩(wěn)定性、可擴展性。最終系統(tǒng)硬件設(shè)計如下：

① 服務(wù)器

節(jié)能服務(wù)公司萬洲電氣WEMS能源管理系統(tǒng)服務(wù)器主要包括綜合監(jiān)控服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、WEB 服務(wù)器等。根據(jù)系統(tǒng)功能的不同，結(jié)合系統(tǒng)容量、系統(tǒng)負荷以及實時性的要求，系統(tǒng)服務(wù)器配置如下：

采集服務(wù)器（1 臺 ）：用于電力系統(tǒng)的能源數(shù)據(jù)的監(jiān)視和控制，主要功能包括能源數(shù)據(jù)的顯示，能源設(shè)備的控制，參數(shù)報警，事件記錄，能數(shù)據(jù)管理，歷史數(shù)據(jù)歸檔和查詢，以及系統(tǒng)監(jiān)控診斷等。

Web服務(wù)器（1臺 ）：Web服務(wù)器安裝Windows 2008 Server操作系統(tǒng)和Web發(fā)布程序，主要用于Web發(fā)布。Web發(fā)布的主要內(nèi)容包括基礎(chǔ)能源管理系統(tǒng)的管理界面及綜合監(jiān)控系統(tǒng)畫面web發(fā)布。

應(yīng)用服務(wù)器（1臺 ）：應(yīng)用服務(wù)器安裝Windows 2008 Server操作系統(tǒng)、開發(fā)軟件和基礎(chǔ)能源管理應(yīng)用軟件，主要實現(xiàn)能源計劃管理、實績管理、調(diào)度運行支持、能源預(yù)測與優(yōu)化平衡、能源質(zhì)量管理、能源設(shè)備管理、能源分析、能源監(jiān)察和環(huán)保管理等。

② 計算機系統(tǒng)

操作站計算機：在能源中心大廳配置的調(diào)度人員監(jiān)控客戶機，作為整個系統(tǒng)的運行操作工作站，使運行人員對能源數(shù)據(jù)和設(shè)備進行監(jiān)控。終端包括電力系統(tǒng)7臺、生產(chǎn)調(diào)度1臺，預(yù)留工位2臺等設(shè)備。這些操作站完成潮流監(jiān)視、設(shè)備狀態(tài)顯示、操作畫面，信息顯示、實時曲線、參數(shù)設(shè)定、語音報警等功能，在操作站上還可進行數(shù)據(jù)查詢、報表查詢、報表打印等工作。

工程師站計算機：工程師站使系統(tǒng)維護人員對節(jié)能服務(wù)公司萬洲電氣WEMS計算機軟硬件進行開發(fā)、組態(tài)和日常維護處理等。這些維護操作站可對應(yīng)用軟件，接口程序，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，操作日志，數(shù)據(jù)備份等進行系統(tǒng)級別的操作管理。系統(tǒng)共設(shè)計筆記本工程師站1臺。

以上工作站各自分工，各司其職，組成了能源管理系統(tǒng)的人機交互平臺。

4、能源管理系統(tǒng)軟件設(shè)計

本次方案針對電能進行監(jiān)測分析，構(gòu)建企業(yè)能源管理平臺，在平臺上運行節(jié)能服務(wù)公司萬洲電氣WEMS能源管理中心系統(tǒng)軟件，對企業(yè)實時用能進行監(jiān)視、對重點用能設(shè)備的運行狀況實時監(jiān)控、對歷史能源數(shù)據(jù)進行分析。