文/徐元清

能源是国民经济和社会发展重要的物质基础，在保障国民经济发展、促进社会进步和提高人民生活水平等方面都发挥着极其重要的作用。能源管理状况及能源机构的优化程度对国民经济的发展和产业机构的提升起着重要影响。

企业能源管理是企业生产经营、成本管理的重要组成部分。在我们国家能源资源紧缺，以建设资源节约型、环境友好型社会为工业化、现代化发展战略的核心内容的背景下，企业能源管理系统应以采集、控制、过程监管、数据分析为整体，组成模块的过程脉络和建设思路。

国家对企业能源管理的要求

为确保实现“十二五”节能减排约束性目标，缓解资源环境约束，应对全球气候变化，促进经济发展方式转变，建设资源节约型、环境友好型社会，增强可持续发展能力。我国于2012年8月6日发布了《节能减排“十二五”规划》。

1.总体目标到2015年，全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤（按2005年价格计算），比2010年的1.034吨标准煤下降16%（比2005年的1.276吨标准煤下降32%）。“十二五”期间，实现节约能源6.7亿吨标准煤。

2015 年，全国化学需氧量和二氧化硫排放总量分别控制在2347.6万吨、2086.4万吨，比2010年的2551.7万吨、2267.8万吨各减少8%，分别新增削减能力601万吨、654万吨；全国氨氮和氮氧化物排放总量分别控制在238万吨、2046.2万吨，比2010年的264.4万吨、2273.6万吨各减少10%，分别新增削减能力69万吨、794万吨。

2.具体目标到2015年，单位工业增加值（规模以上）能耗比2010年下降21%左右，建筑、交通运输、公共机构等重点领域能耗增幅得到有效控制，主要产品（工作量）单位能耗指标达到先进节能标准的比例大幅提高，部分行业和大中型企业节能指标达到世界先进水平。风机、水泵、空压机、变压器等新增主要耗能设备能效指标达到国内或国际先进水平，空调、电冰箱、洗衣机等国产家用电器和一些类型的电动机能效指标达到国际领先水平。工业重点行业、农业主要污染物排放总量大幅降低。

企业能源管理状况

中国企业联合会、中国企业家协会、中国企业管理科学基金会于2014年9月21日联合发布了《2013年中国企业节能减排状况报告》。本年度报告立足于2013年我国开展节能减排的宏观背景，以2014年3月—4月期间国内数省地方企业的实地调研和问卷调查为基础，旨在推进企业确保完成“十二五”节能减排目标。

2013年，全国GDP能耗下降3.7%，完成国家年初的预定目标。报告显示，从企业层面看，我国企业继续把节能减排作为向低能效浪费与环境污染宣战的目标任务，采取管理、技术“双轮驱动”，以重点项目为依托等一系列措施，节能减排取得新的进展，可持续发展能力进一步增强，但“十二五”节能减排形势依然严峻，任务的艰巨性不容小视。要全面完成“十二五”规划的节能减排目标，后两年单位GDP能耗须年均降低3.9%以上。

1.绝大多数企业完成或超额完成计划进度31.3%与61.7%的企业分别认为，在“十二五”规划已经执行过半之时，本企业已经超过、等于本企业的“十二五”节能减排计划进度。两者共计93%(余下7%的企业没有回答，或回答不明确)。

2.大多数企业的能耗水平与排放情况大为改善50%与40%的企业分别认为，本企业的能耗与排放情况好于或等于国内同行业企业，而有10%的企业没有回答该问题。

3.绝大多数企业“十二五”的节能减排投入水平大于“十一五”时期100%的企业在“十二五”前三年对节能减排技术、设备的投资额，与“十一五”时期相比均有所增加。虽然100%的比例可能不够精确，但从大趋势看，绝大多数企业在“十二五”对节能减排有更多的投入。

4.更多的企业在“十二五”时期建立完善了专事节能减排的组织机构与规章制度36%的企业在“十二五”时期成立了专门推进节能减排的机构，组织机构按照“小分工、大合作”的原则，实行层层责任制，建立人、职、权、责相统一的工作机制，落实详细职责。

66%的企业在“十一五”时期制定了推进节能减排相关制度，100%的企业在“十二五”时期制定了节能减排的相关制度。

5.绝大多数企业有信心完成本企业与国家的“十二五”节能减排目标50%、45%的企业认为，本企业能够超额完成、基本完成本企业的“十二五”节能减排目标。余下5%的企业没有回答，或回答不明确。60%、35%的企业认为，我国能够超额完成、基本完成国家“十二五”规划的节能减排目标。

企业能源管理需求

企业在生产经营过程中能源管理需求迫切，在政策指导和追求社会责任的总体要求下，对能源管理有着细致的需求.

1.将能源管理纳入现有生产调度体系生产调度体系的合理运作与能源耗用有着强关联，合理的调度方式将大大提高能源利用率。但传统生产调度模式往往忽略能源相关因素。将能源使用与企业资源计划系统、生产运营管理系统进行高效衔接，建立能源生产计划管理平台，增强能源利用效率。

2.对能源使用进行全过程管理对能源使用的过程管理将有效提升能源使用的有效性，在传统生产企业中，能源泄漏、浪费现象时有发生，不合理用能更是普遍现象。实现对能源的生产、输送、分配、转换、使用等各个关键环节的全面监控和调度。

3.分析能源使用过程信息能源数据分析利用一直是企业的短板，长期予以忽视。但能源数据的分析对于企业运作中的能源有效利用至关重要。对能源使用过程数据的分析能够实现能源数据统计的客观、实时、高效呈现，提供能源管理决策支持。

4.大量历史数据的效益挖掘在长期的节能工作中，节能管理的辨识往往停留在以个人认识和自身思考的层面，其无法充分对数据进行理解，往往存在局限性。充分利用先进算法及工具，从能源历史数据中挖掘信息，促进能源管理的持续改进，将为企业的能源效益提升发挥意想不到的作用。

能源管理系统技术方案

面对企业对能源管理的需求，能源信息管理系统由三层体系构架组成，系统层次分为设备控制层、集中监控层和能源管理层，系统层次结构如下图所示：

1) 设备控制层

设备控制层是整个能源管理系统的基础，实现各子系统底层设备的数据采集和控制、对上数据传送等。该层设备仪器采用工业以太网通信，对于不能采用工业以太网通信的，采用现场总线通信。

设备控制层主要由PLC电控柜、分布式I/O站、能源传感器、能源设备、独立控制系统或设备等组成。

设备控制层用于控制相关能源设备，按照能源供应的工艺要求和生产要求完成控制操作。主要包括对电机的启停、阀的通断等数字开关量控制，对温度、压力、流量等模拟量工艺参数实施控制以及其它控制元器件的参数化控制。各控制段根据能源管理工艺要求，合理设置启/停操作功能，既能够满足能源供应要求，又能够减少无效能耗，达到节能降耗的目的。

设备控制层，主控PLC通过网络通信模块、操作站通过网卡进入集中监控层网络的交换机，底层设备通信有两种模式，一种以工业以太网通信，采用星形结构，连接系统前端主设备控制器和触摸屏、变频器、软启动器等设备，一种以现场总线通信，采用线型结构，连接系统制冷机、空压机、配电仪表等设备。对于不支持此种通信的设备，通过转换协议模块，以现场总线方式通信。

系统大量采用了支持Profibus、MODBUS现场总线的仪表，具有布线简单、测量精度高、可以对参数进行集中设置等优点。特别是现场总线设备特有的诊断能力，通过对Profibus-PA（用于过程自动化的PROFIBUS）进行特定的组态可以实现将现场总线设备的诊断信息独立地、循环地传送到过程控制系统。

2) 集中监控层

集中监控层包括集中监控系统（数采系统）和诊断维护系统。由数采服务器、监控客户计算机（需依据工艺段划分合理设置）、工程师维护站、通讯网卡、主干交换机和光纤环网等硬件设备组成。

该层为控制系统的人机交互接口，完成集中控制操作、监视设备及数据采集和存储，报警显示、记录等功能。

集中监控层是作为运行人员监控动力系统运行、管理动力设备和能源管理的接口，主要由连接各子系统的PLC和其它相关设备控制系统的PLC，以及上层的监控计算机、服务器、工程师站、实时数据库服务器和以太网网络器件组成。分别配置各子系统上位计算机操作站，基本上所有的操作都可在这一层完成，一般只有在远程通讯发生故障时运行人员才需到设备现场的过程控制层去手动控制、调节设备。

集中监控层主要通过控制网络将可编程控制器PLC及设备现场分散的设备层各子系统组织起来，实现对现场设备的控制、保护、联锁、报警、数据采集等功能，以及设备层与监控管理层的数据交换。同时该层为控制系统的人机交互接口，完成动力自控系统集中控制操作、监视、报警显示、记录等功能。

3) 能源管理层

能源管理层由能源数据库、能源调度子系统、能源分析子系统等软件系统构成。

能源管理层各种能源介质的计划调度、设备管理、工艺管理、能源统计、能耗分析工作，使得相关职能部门通过系统了解生产运行中实际能源耗用情况，为企业提供客观准确的能源数据，并确保能源供给稳定有序。

能源管理层主要包括基础能源管理、调度监控、应用发布系统（Web）以及与企业其它信息化系统接口等部分。

基于集中监控层的监控管理平台和外部系统接口，能源管理层实现对能源数据、生产数据及其他相关数据的集中管理，以支持业务管理人员对于能源统计、能耗分析、能源调度等业务管理要求。

能源管理层硬件包括业务数据库服务器、EMS应用服务器、WEB服务器。

企业其他办公终端可根据要求配置访问权限，并通过安全的路由实时访问到能源管理系统的数据和统计分析信息。

实现能源管理系统的难点

在系统构建的过程中，在技术方案确定并可行的前提条件下，依然存在部分技术与管理难点，特别是能源管理体系在系统建设过程中的同步构建对企业的管理执行力有着相当高的要求。

1.能源数据采集设备的安装调试及日常管理能源管理系统的运行基础在实时能源耗用数据采集，在整体系统中相关数采计量设备数百个，均通过有线与无线方式将数据回传系统服务器。能源系统的运行依赖数据的准确稳定采集，所以在项目建设中的采集设备安装调试尤为重要，但更为重要的是此类设备的长期日常管理，包括在维修之外的例行保养，设备检定等，否则整体系统运行将无法得到数据的保障，系统运行效果将大打折扣。

2.原管理体系纳入能源控制后的调整企业生产体系中原涉及能源管理的较少，衔接流程更是凤毛麟角，随着能源管理系统的建立，其与企业资源计划系统、生产运营管理系统之间的高效衔接，改变了企业运作模式。生产调度改变了以生产任务和经济效益指标为核心的调度模式，增加了能源消耗、节能降耗的相关管理要求。由于生产管理体系是生产企业的核心，涉及企业的各个部门，所以整体管理体系的调整直接关系到能源管理系统的运作效果和最终评价。

3.能源管理体系的建立作为能源管理的手段，能源管理系统构建了以监控、计划、分析为核心的信息化平台，为能源管理提供了有效的管理手段和工具。但企业能源管理体系的构建、认证将最终将企业能源管理纳入正轨，以制度的形式落实各项能源管理项目和措施，使得能源管理工作成为一项长期持续的工作。该体系的有效建立将确保能源管理系统的有序运行。在能源体系构建中应遵循循序渐进的思路，以统一整体节能理念、构建企业能源管理制度为核心。

整体实现效果

通过构建企业级的能源管理系统，企业实现了对主要能源的使用监控、计划管理、数据分析，在节能辨识和能源消耗预测上取得了良好的效果。在系统使用后有效的降低了能源的浪费，提升了使用效率，大幅降低了能源消耗。

1.实现能源使用的精确监控能源信息采集系统实现了能源信息的采集、存储、管理，由此确保了获得第一手运行工艺数据，实时掌握能源运行情况、及时采集调度措施，使系统尽可能运行在最佳状态。系统的建立改变了原有运作模式，数据的采集由事后的数据抄表记录转变为实时监控，依据能流图的实时、精确能耗数据实现了满足能源工艺系统特点的分散控制和集中管理。

2.减少能源管理环节，优化能源管理流程建立客观能源消耗评价体系，实现在信息分析基础上的能源监控和能源管理流程优化再造，实现能源设备管理、运行管理、有效实施客观的以数据为依据的能源消耗评价体系、绩效考核，减少能源管理的成本，提高能源管理的效率，及时了解真实的能耗情况和提出节能降耗的技术和管理措施，向能源管理要效益。

3.减少能源系统运行管理成本，提高劳动生产率大型企业的能源管理系统规模加大，结构复杂。传统的现场管理、运行值班、检修及管理的工作量大，成本高。能源管理系统的建立，为企业的管理体制改革发挥重要示范作用。系统实现远程抄表统一监控，简化能源运行管理，减少日常管理的人力投入，节约人力成本，提高劳动生产率。

结束语

在地球漫长的演化历史中，没有任何一种生物能像人类一样对地球的环境和气候产生剧烈影响。自从18世纪英国工业革命开始，人类对能源的需求进入燃烧化石燃料的时代，随着数百亿吨沉积在地球深处数亿年的化石燃料被燃烧，地球大气的成分在发生显著的变化。如果通过对企业能源管理的不断优化，提升能源使用效率，减少不必要的浪费，最终降低整体生产能耗，将是对企业、社会、国家的一种贡献。