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摘要：本文主要探討了能耗管理系統(tǒng)(ECOMS)在LF12-3海上油田的應用。首先，介紹了該系統(tǒng)的應用背景；然后，詳細闡述了該系統(tǒng)的設計原則、系統(tǒng)特點、構架及功能；總結了能耗管理系統(tǒng)對海洋石油平臺在生產能耗動態(tài)監(jiān)測和能源使用效率提升方面的重要作用。
關鍵詞：海上油田；能耗管理系統(tǒng)；能耗動態(tài)監(jiān)測；能源使用效率
一、引言
我國經濟持續(xù)高速增長，隨之而來的副作用也在不斷顯現(xiàn)，能源資源日趨緊張，環(huán)境條件不斷惡化。要幫助高能耗企業(yè)實現(xiàn)清潔、高效的生產,需建設能耗監(jiān)測、管理和控制系統(tǒng)，利用技術創(chuàng)新來提高能源的使用效率。
國外的統(tǒng)計數據顯示，工業(yè)企業(yè)每年8%的能源損耗是由于缺乏能源監(jiān)測和維護計劃所導致的，而另外12%的能源損耗則是因為沒有有效的能 源管理和控制系統(tǒng)。歐美發(fā)達的企業(yè)在生產過程中廣泛采用了計算機監(jiān)測和控制系統(tǒng)(如DCS和SCADA)，并高度重視能源數據的在線監(jiān)測、分析和優(yōu)化系統(tǒng)。
借助現(xiàn)代計算機技術、網絡通信技術和分布式控制技術，這些企業(yè)成功地建立了完善的能耗監(jiān)測和管理體系。這使得能源消耗的動態(tài)過程實現(xiàn)了信息化、可視化和可控化，從而能夠對企業(yè)生產過程中的能源消耗結構、過程和要素進行精細的管理、控制和優(yōu)化。這種綜合性的能源管理方法不僅有助于降低能源損耗，還能顯著提高能源使用效率，為企業(yè)帶來長期的經濟效益和環(huán)保效益。
能耗管理系統(tǒng)在線監(jiān)測整個企業(yè)的生產能耗動態(tài)過程，收集生產過程中大量分散的用電等能耗數據，提供實時及歷史數據分析、對比功能，從而發(fā)現(xiàn)企業(yè)在生產能耗過程中存在問題；通過優(yōu)化企業(yè)生產能耗的運行模式和軌跡以及建立企業(yè)能耗評估、能耗管理體系，提高企業(yè)能源效率水平。
二、項目概述
LF12-3油田群開發(fā)項目位于中國南海,包括一艘生產、儲存一體的多功能油輪(FPSO) ,一座生產平臺LF12-3WHP,之間采用海纜連接。FPSO配備4臺原油主機,作為電站平臺。
為滿足長期發(fā)展需求，新建平臺配有電源能量管理系統(tǒng)(PMS)，以及能耗管理系統(tǒng)(ECOMS)。發(fā)電機組的調速與跳崖特性的不同，使得在并網運行時難以確保電網的穩(wěn)定運行。若直接將兩者并網，可能會導致電網參數波動，進而影響到電網的穩(wěn)定性和可靠性。為確保電網的安全穩(wěn)定運行，對這兩種發(fā)電機組的調速與調壓特性進行深入分析和控制以實現(xiàn)協(xié)同工作。通過電站電源能量管理系統(tǒng)和能耗管理系統(tǒng)，對整個平臺電網設備的電力進行統(tǒng)一、科學、高效的管理和調度。
三、能耗管理系統(tǒng)應用與分析
3.1系統(tǒng)設計原則
從在構建這一系統(tǒng)時，充分融合了當前前沿且成熟的技術，同時著眼于未來的長遠發(fā)展需求。通過統(tǒng)一規(guī)劃、布局和設計，確保了系統(tǒng)的規(guī)范性和標準性，同時突出重點，分步實施，確保每一步都穩(wěn)健而高效。在實施策略上，根據實際需求及預算進行統(tǒng)一領導、統(tǒng)籌規(guī)劃，以標準化為核心，優(yōu)先推進核心業(yè)務，確保信息的共享與安全。始終注重系統(tǒng)的完整性和投資的有效性，力求構建一個既又實用的能源監(jiān)測管理平臺，為重點用能單位提供強大的支持。
3.1.1標準化、規(guī)范化原則
在規(guī)劃和實施本項目時，嚴格遵循電子政務相關的法律法規(guī)和技術規(guī)范，確保項目的整體建設和實施在業(yè)務、技術、運行管理等多個方面都得到精心設計。特別注重標準化和規(guī)范化，以確保項目的高效、安全和可持續(xù)發(fā)展。通過這種綜合、全面的方法，力求構建一個既符合標準，又能夠滿足實際業(yè)務需求的電子政務系統(tǒng)。
3.1.2開放性、可擴展性原則
在設計本系統(tǒng)時，充分考慮了系統(tǒng)的開放性、可擴展性，以便大限度地利用現(xiàn)有設備、軟件及信息資源。這種設計策略不僅提高了系統(tǒng)的兼容性和靈活性，還有助于降低維護成本和提高效率。
同時，我們也著眼于系統(tǒng)的未來發(fā)展。通過預留接口和二次開發(fā)API,為系統(tǒng)增添了新的功能，為用戶提供了便利。這種前瞻性設計確保了系統(tǒng)能夠隨著形勢的發(fā)展而不斷擴展，與時俱進。
值得一提的是，系統(tǒng)*符合電子政務相關技術標準，這保證了系統(tǒng)的合規(guī)性和穩(wěn)定性 。我們相信，通過這種綜合設計，我們的系統(tǒng)不僅能夠滿足當前的需求，還能夠為未來的發(fā)展奠定堅實的基礎。
3.1.3技術的成熟性原則
在構建此系統(tǒng)的過程中，注重設計理念、技術體系以及產品選擇的與成熟性的有機結合。我們的目標是確保系統(tǒng)在其生命周期內保持持續(xù)的可維護性和可擴展性。采納前沿的設計理念和技術體系，同時結合經過市場驗證的成熟產品，力求打造一個穩(wěn)定、既滿足當前需求又能適應未來發(fā)展的系統(tǒng)。這樣的設計思路旨在確保系統(tǒng)能夠在長時間內保持高效運行，減少因技術落后或產品過時而引發(fā)的維護問題，從而為用戶帶來持久且穩(wěn)定的效益。
3.1.4可靠性原則
系統(tǒng)綜合考慮了系統(tǒng)結構、技術措施、安裝校驗及設備選型，確保系統(tǒng)整體運行的可靠性和安全性。
四、安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)概述
安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數據化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎數據和支持。
五、應用場所
鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業(yè)、木材、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設備、電器產品、工器具制造等離散制造業(yè)。
六、系統(tǒng)結構
現(xiàn)場通過廠區(qū)局域網和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網聯(lián)通的地方，通過有權限的賬號登陸網頁以及手機APP查看各處的運行情況。
系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場設備層、網絡通訊層和平臺管理層。
現(xiàn)場設備層：主要是連接于網絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負著采集數據的重任，這些設備可為本公司各系列帶通訊網絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監(jiān)測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。
網絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網關、網絡交換機等設備。智能網關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數據，并可進行規(guī)約轉換，數據存儲，并通過網絡把數據上傳至搭建好的數據庫服務器，智能網關可在網絡故障時將數據存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數據，保證服務器端數據不丟失。
平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數據服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。
平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：
七、系統(tǒng)功能
平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數據化管理。實時監(jiān)測企業(yè)各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率和節(jié)能潛力，為節(jié)能改造提供數據依據。
在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。
用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標、產值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產值等相關信息。
7.3首頁
首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業(yè)級統(tǒng)計數據。
對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠實時的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業(yè)削峰填谷、調整負載等技改措施提供數據支撐。
能源實時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監(jiān)測，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網絡圖、能源計量網絡圖等功能。
能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗報警提示等；
配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數、門禁水浸狀態(tài)及能耗數據。
實時統(tǒng)計：實時統(tǒng)計工廠、車間、工序、設備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；
數據展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設備的不同的能耗參數；
檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關處理操作，可以對報警參數進行在線設置，當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗等報警提示；
接入攝像頭，實時掌控企業(yè)內實際情況。
展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規(guī)劃。通過各種運行參數狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。
展示各個水電氣儀表的實時參數變化，以曲線圖的方式展示。
將所有有關能源的能源參數集中在一個看板中，能從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個產業(yè)線的對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。
從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、車間、生產工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統(tǒng)計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。
統(tǒng)計各個監(jiān)測節(jié)點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。
與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產品產量以及系統(tǒng)采集的能耗數據，在產品單耗中生成產品單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析。同時將產品單耗與行業(yè)/國際指標對標，以便企業(yè)能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。
對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區(qū)域、車間，產線、工段、設備等進行日、周、月、年、*時段績效統(tǒng)計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內部能效水平和節(jié)能潛力，評定能源消耗是否合理。
八、結論
綜上所述，能耗管理系統(tǒng)是一種新型的能源管理工具，是LF12-3油田智能化數字油田建設的重要組成部分。通過對能耗數據進行采集、分析和對標，實現(xiàn)了對海上油田能耗的全面監(jiān)控和優(yōu)化管理。該系統(tǒng)在LF12-3油田的應用提高了能源利用效率，降低了運營成本，提高公司經濟效益，并樹立了節(jié)能降耗的形象，為能耗管理系統(tǒng)在海上油田大規(guī)模應用提供了參考。未來，隨著信息化技術 的不斷發(fā)展，海上油田能耗管理系統(tǒng)將會越來越完善，為海上油田的節(jié)能減排工作提供良好的支持工具。
參考文獻
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[3]安科瑞企業(yè)微電網設計與選型手冊.2022.05版.
[4]安科瑞企業(yè)能源管控平臺.2023.06版.
作者介紹：
翟雪玲，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事企業(yè)能耗檢測系統(tǒng)的研發(fā)與應用。
