能源管理在煤炭企業(yè)中的應(yīng)用

煤炭是我國能源的主要來源，也是我國經(jīng)濟的重要支柱，2019年煤炭消費量占全國能源消費總量的57.7%。當(dāng)前，煤炭行業(yè)正處于全面深化改革、轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期，煤炭轉(zhuǎn)型發(fā)展需要開拓新的空間礦企業(yè)能源管理系統(tǒng)在我國煤炭行業(yè)已經(jīng)逐步開始應(yīng)用，例如能源集團與360公司聯(lián)合成立清潔能源大數(shù)據(jù)安全技術(shù)研究中心，徐州礦業(yè)集團與華為公司聯(lián)合建設(shè)淮海大數(shù)據(jù)中心等。與此同時，煤炭行業(yè)也面臨著從“高碳”到“低碳”的能源革命的挑戰(zhàn)，隨著能源結(jié)構(gòu)向清潔低碳轉(zhuǎn)變，煤炭比例的逐步下降將導(dǎo)致煤炭企業(yè)效益的下降，提高生產(chǎn)效率、降低煤炭生產(chǎn)成本將是促進煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展、開拓利潤空間的必由之路。

煤礦企業(yè)是煤炭資源生產(chǎn)企業(yè)，也是重點耗能行業(yè)。煤礦企業(yè)能源消耗較大，一方面是由煤礦行業(yè)特點造成的，煤炭生產(chǎn)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，集煤炭開采、隧道運輸、機電、通風(fēng)、地質(zhì)勘查、安全等功能于一體，消費的能源主要為電力，耗能設(shè)備多，裝機容量大；另一方面是由于煤礦企業(yè)發(fā)展模式傳統(tǒng)、能源管理粗放，生產(chǎn)過程中浪費嚴(yán)重，能源損失多。因此，節(jié)能減排是煤礦企業(yè)實現(xiàn)降本增效的重要途徑。通過加強煤礦的能耗管理、煤礦高耗能設(shè)備節(jié)能改造、礦井綠色照明技術(shù)研究等措施，降低煤礦企業(yè)能源消耗，促進煤礦企業(yè)綠色生產(chǎn)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

一、煤炭企業(yè)生產(chǎn)線工藝流程及主要用能設(shè)備

煤炭企業(yè)生產(chǎn)線工藝流程

不同類型礦山主要用能設(shè)備

1.開采

支護用材料采用單體液壓支柱，根據(jù)煤層高度選用不同高度的單體液壓支柱。作面需要鋪設(shè)SGW-30A型刮板運輸機幫助運煤；人工電鉆打眼，爆破落煤。

2. 掘進

基本上為人工掘進，使用氣動式鑿巖機，爆破落煤型耙斗裝巖機裝巖，電瓶車運輸。

3. 運輸系統(tǒng)

運輸采用兩種運輸方式，一種是架線式電機車，另一種是礦用防爆蓄電池電瓶車。主提升采用礦用提升絞車，“U”型礦車串車運輸。采煤、掘進等工作面運輸采用電瓶車牽引礦車運輸。

此外，煤礦還需要數(shù)量較多的大功率風(fēng)機保持良好的通風(fēng)，地下礦井需要大功率水泵。

煤礦企業(yè)主要用能設(shè)備所用能源有水、電、柴油，其中由于煤炭生產(chǎn)過程復(fù)雜，生產(chǎn)工序很多，工作場所不斷變化，是多工種和多工序的操作作業(yè)，電能消耗環(huán)節(jié)多、耗電量大，其電耗成本占生產(chǎn)總成本的2/3以上，是煤礦企業(yè)主要的耗能因素。

二、煤炭企業(yè)生產(chǎn)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)

在節(jié)能減排嚴(yán)峻的形勢下，搞好能源管理和節(jié)能降耗工作，是實現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展的重要措施。為使企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須堅持節(jié)能優(yōu)先，降低單位產(chǎn)品能耗，遏制能源消費總量增長過快，努力推進結(jié)構(gòu)節(jié)能、技術(shù)節(jié)能、能源轉(zhuǎn)換和梯級利用。

1、現(xiàn)有能源系統(tǒng)現(xiàn)場監(jiān)控的設(shè)計出發(fā)點基本上都是為滿足就地設(shè)備監(jiān)控要求而設(shè)計的，部分采用了PLC（或DCS）控制系統(tǒng)，但還存在著部分的常規(guī)電氣、智能儀表控制的現(xiàn)象，并存在如下幾個方面的問題：①部分現(xiàn)場就地電氣、儀表的設(shè)置導(dǎo)致數(shù)據(jù)很難實時采集和遠(yuǎn)程上傳；②大多數(shù)系統(tǒng)為獨立的系統(tǒng)，沒有聯(lián)網(wǎng)，在設(shè)計上沒有考慮前后道工藝之間的信息共享及物料之間的信息流轉(zhuǎn)；③已建成項目在設(shè)計中對系統(tǒng)可維護性、可擴充性和集中管理方面考慮較少；

2、能源系統(tǒng)運行管理分散，各類監(jiān)控系統(tǒng)信息不共享，計量點的設(shè)置還有待完善。且計量點設(shè)置僅為考慮常規(guī)收費要求，因而只能滿足計量收費要求，難于滿足集中管理和優(yōu)化調(diào)度平衡要求。能源系統(tǒng)采用的分散管理模式，不僅造成了運行管理效率不高，勞動生產(chǎn)率較低，而且造成能源的浪費和環(huán)境負(fù)荷的加重。

3、由于能源工藝系統(tǒng)的調(diào)度管理和實時平衡還無法建立在集中統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，目前現(xiàn)有能源調(diào)度為傳統(tǒng)電話調(diào)度模式，信息不全，因而能源系統(tǒng)的日常平衡和在異常情況下的指揮和調(diào)度的及時性受到很大的限制。

4、企業(yè)能源調(diào)度及管理、計量及管理、能源系統(tǒng)的異常及故障的報警及處理等，目前基本上還是按照不同能源介質(zhì)分區(qū)域進行，還不具備進行能源系統(tǒng)及時有效的綜合平衡，尤其是還難于實現(xiàn)不同能源介質(zhì)之間按總體平衡的需要進行及時互相轉(zhuǎn)換，對企業(yè)在系統(tǒng)動態(tài)平衡中應(yīng)該有所作為的節(jié)能和降耗工作帶來了很大的困難。

5、企業(yè)還未設(shè)立全面的能源管理體制，各關(guān)鍵的工藝單元的能源消耗缺乏實時、真實、有效的數(shù)據(jù)作為優(yōu)化分析和考核依據(jù)，無法從系統(tǒng)的角度對企業(yè)的能源消耗實行整體的監(jiān)管和評價，更無法為今后節(jié)能減排的持續(xù)改進提供方向。

三、煤炭企業(yè)能源管理系統(tǒng)功能模塊

1、能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要實現(xiàn)現(xiàn)場工序及能源數(shù)據(jù)的采集，并把采集到的數(shù)據(jù)上傳給能源綜合監(jiān)控系統(tǒng)，由采集網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集站組成。將采集各種能源計量表計數(shù)據(jù)，與各個子系統(tǒng)進行對接，獲取能源相關(guān)數(shù)據(jù)。能源數(shù)據(jù)主要由數(shù)據(jù)采集器、電能表、電力測控儀、電能質(zhì)量監(jiān)測儀及各類傳感器、繼電器數(shù)據(jù)上傳組成。根據(jù)現(xiàn)場情況，各儀表及傳感裝置通過現(xiàn)場總線，與數(shù)據(jù)采集器進行數(shù)據(jù)的交互，然后數(shù)據(jù)采集器通過IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與主站的數(shù)據(jù)傳輸功能。

2、能源綜合監(jiān)控系統(tǒng)

能源綜合監(jiān)控系統(tǒng)接收能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的信息，并對采集的數(shù)據(jù)進行實時處理顯示、統(tǒng)計分析、趨勢記錄和報警，實現(xiàn)對全礦能源的生產(chǎn)、輸送、消耗的實時監(jiān)控，由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、操作站及顯示系統(tǒng)等組成，主要包括能源看板、實時告警、報表統(tǒng)計、趨勢分析、統(tǒng)計分析、駕駛艙、綜合能源監(jiān)控、能耗數(shù)據(jù)上報8個模塊。

3、 能源分析系統(tǒng)

能源分析系統(tǒng)主要實現(xiàn)能源數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計、分析等功能，主要功能為能耗在線監(jiān)測、告警通知、設(shè)備利用率分析、峰平谷負(fù)荷分析、能源統(tǒng)計分析、碳排放分析、能源性能管理、能源單耗對標(biāo)管理、統(tǒng)計報表/報告管理、能耗匯總、系統(tǒng)配置管理等。

4、 能源設(shè)備運維系統(tǒng)

能源設(shè)備運維系統(tǒng)利用信息處理技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)等對大范圍的能源設(shè)備進行實時集中監(jiān)控和一體化運維管理，對各能源設(shè)備設(shè)施實現(xiàn)完全的無人值守、有人巡檢、線上實時監(jiān)控、線下巡視檢修的自動化目標(biāo)，提高能源設(shè)備管理的信息水平。

能源設(shè)備運維子系統(tǒng)主要包括以下4個功能模塊∶設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備巡檢管理、設(shè)備臺賬管理、設(shè)備備件管理。

四、煤炭企業(yè)建設(shè)能源管理系統(tǒng)可獲得的收益

1、幫助企業(yè)設(shè)置專門的能源管理機構(gòu)，負(fù)責(zé)企業(yè)節(jié)能工作，重點在于加強能源的用能過程管理、通過信息化系統(tǒng)的建設(shè)，切實提升企業(yè)的生產(chǎn)管理水平，提升企業(yè)的計量管理水平，實現(xiàn)生產(chǎn)和能源利用的精細(xì)化管理，從而達到節(jié)能降耗的目的。

2、通過能源管理中心建設(shè)便于獲得運行工藝數(shù)據(jù)，實時掌握系統(tǒng)運行情況、及時采取調(diào)度措施，使系統(tǒng)盡可能運行在較佳狀態(tài)，并將事故的影響降低。在企業(yè)能源管理部門的指導(dǎo)下，對能源系統(tǒng)采用分散控制和集中管理。針對能源工藝系統(tǒng)的分散和能源管理要求集中的特點，建立能源管理中心可以滿足能源工藝系統(tǒng)特點的分散控制和集中管理，使企業(yè)的能源管理水平適應(yīng)企業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展需要。

3、減少能源管理環(huán)節(jié)，可實現(xiàn)在信息分析基礎(chǔ)上的能源監(jiān)控和能源管理的流程優(yōu)化再造，有效實施客觀的以數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評價體系，減少能源管理的成本，提高能源管理的效率，及時了解真實的能耗情況和提出節(jié)能降耗的技術(shù)和管理措施，向能源管理要效益。

4、實時了解企業(yè)的能源需求和消耗的狀況，使能源的合理利用達到一個新的水平。為進一步對能源數(shù)據(jù)進行挖掘、分析、加工和處理提供條件。建設(shè)能源管理中心對提高能源系統(tǒng)運行和管理的水平，減少能源消耗，提高供能質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，改善環(huán)境質(zhì)量，從而提高企業(yè)產(chǎn)品的市場競爭力，都具有良好的作用和效果。