能源管理在煤炭企業中的應用

煤炭是我國能源的主要來源，也是我國經濟的重要支柱，2019年煤炭消費量占全國能源消費總量的57.7%。當前，煤炭行業正處于全面深化改革、轉型發展的關鍵時期，煤炭轉型發展需要開拓新的空間礦企業能源管理系統在我國煤炭行業已經逐步開始應用，例如能源集團與360公司聯合成立清潔能源大數據安全技術研究中心，徐州礦業集團與華為公司聯合建設淮海大數據中心等。與此同時，煤炭行業也面臨著從“高碳”到“低碳”的能源革命的挑戰，隨著能源結構向清潔低碳轉變，煤炭比例的逐步下降將導致煤炭企業效益的下降，提高生產效率、降低煤炭生產成本將是促進煤炭行業轉型發展、開拓利潤空間的必由之路。

煤礦企業是煤炭資源生產企業，也是重點耗能行業。煤礦企業能源消耗較大，一方面是由煤礦行業特點造成的，煤炭生產是一個復雜的系統，集煤炭開采、隧道運輸、機電、通風、地質勘查、安全等功能于一體，消費的能源主要為電力，耗能設備多，裝機容量大；另一方面是由于煤礦企業發展模式傳統、能源管理粗放，生產過程中浪費嚴重，能源損失多。因此，節能減排是煤礦企業實現降本增效的重要途徑。通過加強煤礦的能耗管理、煤礦高耗能設備節能改造、礦井綠色照明技術研究等措施，降低煤礦企業能源消耗，促進煤礦企業綠色生產，實現可持續發展。

一、煤炭企業生產線工藝流程及主要用能設備

1.開采

支護用材料采用單體液壓支柱，根據煤層高度選用不同高度的單體液壓支柱。作面需要鋪設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

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，煤礦還需要數量較多的大功率風機保持良好的通風，地下礦井需要大功率水泵。

煤礦企業主要用能設備所用能源有水、電、柴油，其中由于煤炭生產過程復雜，生產工序很多，工作場所不斷變化，是多工種和多工序的操作作業，電能消耗環節多、耗電量大，其電耗成本占生產總成本的2/3以上，是煤礦企業主要的耗能因素。

二、煤炭企業生產面臨的嚴峻挑戰

在節能減排嚴峻的形勢下，搞好能源管理和節能降耗工作，是實現持續、穩定、協調發展的重要措施。為使企業可持續發展，必須堅持節能優先，降低單位產品能耗，遏制能源消費總量增長過快，努力推進結構節能、技術節能、能源轉換和梯級利用。

1、現有能源系統現場監控的設計出發點基本上都是為滿足就地設備監控要求而設計的，部分采用了PLC（或DCS）控制系統，但還存在著部分的常規電氣、智能儀表控制的現象，并存在如下幾個方面的問題：①部分現場就地電氣、儀表的設置導致數據很難實時采集和遠程上傳；②大多數系統為獨立的系統，沒有聯網，在設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；③已建成項目在設計中對系統可維護性、可擴充性和集中管理方面考慮較少；

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

3、由于能源工藝系統的調度管理和實時平衡還無法建立在集中統一的基礎上，目前現有能源調度為傳統電話調度模式，信息不全，因而能源系統的日常平衡和在異常情況下的指揮和調度的及時性受到很大的限制。

4、企業能源調度及管理、計量及管理、能源系統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分區域進行，還不具備進行能源系統及時有效的綜合平衡，尤其是還難于實現不同能源介質之間按總體平衡的需要進行及時互相轉換，對企業在系統動態平衡中應該有所作為的節能和降耗工作帶來了很大的困難。

5、企業還未設立全面的能源管理體制，各關鍵的工藝單元的能源消耗缺乏實時、真實、有效的數據作為優化分析和考核依據，無法從系統的角度對企業的能源消耗實行整體的監管和評價，更無法為今后節能減排的持續改進提供方向。

三、煤炭企業能源管理系統功能模塊

1、能源數據采集系統

能源數據采集系統主要實現現場工序及能源數據的采集，并把采集到的數據上傳給能源綜合監控系統，由采集網絡和現場數據采集站組成。將采集各種能源計量表計數據，與各個子系統進行對接，獲取能源相關數據。能源數據主要由數據采集器、電能表、電力測控儀、電能質量監測儀及各類傳感器、繼電器數據上傳組成。根據現場情況，各儀表及傳感裝置通過現場總線，與數據采集器進行數據的交互，然后數據采集器通過IP網絡實現與主站的數據傳輸功能。

2、能源綜合監控系統

能源綜合監控系統接收能源數據采集系統采集的信息，并對采集的數據進行實時處理顯示、統計分析、趨勢記錄和報警，實現對全礦能源的生產、輸送、消耗的實時監控，由數據庫服務器、應用服務器、操作站及顯示系統等組成，主要包括能源看板、實時告警、報表統計、趨勢分析、統計分析、駕駛艙、綜合能源監控、能耗數據上報8個模塊。

3、能源分析系統

能源分析系統主要實現能源數據管理、統計、分析等功能，主要功能為能耗在線監測、告警通知、設備利用率分析、峰平谷負荷分析、能源統計分析、碳排放分析、能源性能管理、能源單耗對標管理、統計報表/報告管理、能耗匯總、系統配置管理等。

4、能源設備運維系統

能源設備運維系統利用信息處理技術與網絡傳輸技術等對大范圍的能源設備進行實時集中監控和一體化運維管理，對各能源設備設施實現完全的無人值守、有人巡檢、線上實時監控、線下巡視檢修的自動化目標，提高能源設備管理的信息水平。

能源設備運維子系統主要包括以下4個功能模塊∶設備狀態監控、設備巡檢管理、設備臺賬管理、設備備件管理。

四、煤炭企業建設能源管理系統可獲得的收益

1、幫助企業設置專門的能源管理機構，負責企業節能工作，重點在于加強能源的用能過程管理、通過信息化系統的建設，切實提升企業的生產管理水平，提升企業的計量管理水平，實現生產和能源利用的精細化管理，從而達到節能降耗的目的。

2、通過能源管理中心建設便于獲得運行工藝數據，實時掌握系統運行情況、及時采取調度措施，使系統盡可能運行在較佳狀態，并將事故的影響降低。在企業能源管理部門的指導下，對能源系統采用分散控制和集中管理。針對能源工藝系統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特點的分散控制和集中管理，使企業的能源管理水平適應企業的戰略發展需要。

3、減少能源管理環節，可實現在信息分析基礎上的能源監控和能源管理的流程優化再造，有效實施客觀的以數據為依據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能降耗的技術和管理措施，向能源管理要效益。

4、實時了解企業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。為進一步對能源數據進行挖掘、分析、加工和處理提供條件。建設能源管理中心對提高能源系統運行和管理的水平，減少能源消耗，提高供能質量，提高勞動生產率，改善環境質量，從而提高企業產品的市場競爭力，都具有良好的作用和效果。