朱旻 宫晓东 余波 谢昭华

摘 要 近年，由于原材料价格上涨、能源紧缺，陶瓷行业的生产成本日益提高。在国家提出节能减排、在走可持续性发展之路的新形势下，利用能源信息化管理方式，企业构建能源管理体系，搭建自动化能源管理中心，成为陶瓷企业节能的有效途径之一。本文以建筑陶瓷行业为例，结合国内目前能源管理体系的发展现状，叙述能源管理中心建设的架构、目标、功能以及管理等，论述如何在陶瓷企业中建立基于能源管理系统的能源管理中心，推行能源管理体系。

关键词 陶瓷；能源管理体系；能源管理中心；节能优化

1 能源管理中心建设背景

能源作为经济可持续发展的重要物质基础，其供需矛盾在全球范围内将长期存在。随着我国经济结构工业化趋勢的不断增强，这种矛盾将进一步突出。能源问题已严重制约了我国经济和社会的发展。

目前我国陶瓷产业的原材料价格呈上涨趋势，在生产过程中资源消耗较大、能源消耗量较高、污染产生较多，技术水平、管理水平和经济结构方面也呈现出粗放趋势，造成了能源、资源在一定程度上有所浪费。

以建筑卫生陶瓷为例，工业和信息化部2013年第56号公布的《建筑卫生陶瓷行业准入标准》中明确规定，年耗标准煤5000吨及以上的建筑卫生陶瓷生产企业，应每年向当地节能工作的管理部门提交包括能源消费情况、能源利用效率、节能目标完成情况和节能效益分析、节能措施等内容的能源利用状况报告。建筑卫生陶瓷产品能源消耗限额应符合《建筑卫生陶瓷单位产品能源消耗限额》（GB 21252-2013）要求。

据各种统计数据表明，我国建筑卫生陶瓷行业的单位产品综合能耗为350～400 kgce/t、单位产品综合电耗为300 kW·h/t，接近世界先进水平的两倍，存在着较大的节能潜力。

粗放管理到精准管理的跨越，往往伴随着价值的释放。加强陶瓷企业的能源管理体系建设，推进和深化节能减排工作，能缓解能源供应与需求矛盾。缓解能源消耗与污染产生，实现绿色产业化经营，构建可持续性发展道路。

2 能源管理中心建设意义与目的

企业内部构建能源管理体系。以降低能源消耗、提高能源利用效率为目的，针对组织活动、产品生产和服务中的能源使用或能源消耗，利用系统的思想和方法，在明确目标、职责、程序和资源要求的基础上，进行全面策划、实施、检查和改进，以高效节能产品、实用节能技术和方法以及最佳管理实践为基础，减少能源消耗，提高能源利用效率。而且引入持续改进的管理理念，采用切实可行的方法确保能源管理活动持续进行、能源节约的效果不断得以保持和改进。从而实现能源节约的战略目标。

能源管理系统中心是一项融合自动化、信息化和数字化技术的管控一体化解决方案，通过能源科学管理、合理调配、高效转化和利用，实现系统节能的有效方式，能够推动企业从原有的事后统计、分析、查找原因的能源管理模式，向以生产流程和生产计划为中心进行预案设置、过程跟踪、实时统计、动态分析的能源管理模式转变，从而实现系统性节能

降耗。简而言之即企业建设基于能源管理系统的能源管理体系可促使企业精确的掌控能源，充分地利用能源、高效地服务管理能源。这种系统模式的应用正逐步推广至建筑、工业、交通等各行业。

2015年1月11日，工信部节能与综合利用司发布《建材企业能源管理中心建设实施方案》明确了行业能源管理中心建设的基础要求、建设内容、验收标准等事项。计划在2020年前在建材企业领域建设200个能源管理中心，其中包括建筑卫生陶瓷领域约30个。目前，随着能源管理中心在钢铁行业的成功落地，在陶瓷行业以及其他高能耗行业也逐步受到重视，在节能降耗中发挥越来越重要的作用。建筑卫生陶瓷是建材行业节能减排工作的重点，在此领域试点推行建设能源管理中心势在必行。

3 陶瓷能源管理中心建设与模式方法

陶瓷企业在节能工作中，常常以开发应用节能技术和装备为开展工作的重点，往往忽视了能源管理。由于陶瓷企业在生产经营过程中缺乏相互联系、相互制约和相互促进的科学能源管理理念、机制和方法，造成能源管理脱节，往往导致能源使用无依据、分配无定额、考核无计量、管理无计划、损失无监督、节能无措施、浪费无人管等现象。这种单纯的依靠节能技术并不能最终解决能源供需矛盾的问题。

美国通用电气公司首席执行总裁杰克韦尔奇曾言，“你无法对没有测量的东西进行管理”。标准化能源管理体系，可规避整个陶瓷企业在生产过程中遇到的大多数问题，便于企业制定和实施能源方针，建立能源目标、指标及指导企业在生产中能源管理实施方案。陶瓷能源管理中心建设是一个综合性强的长期工作，管理过程中遵循了PDCA管理方法。应用系统的管理方法降低能源消耗、提高能源利用效率，推动行为节能，进行能源管理体系建设成为能源管理中心的实施关键，如图1所示陶瓷企业能源管理中心建设是一种将企业内部能源管理由制度化转向了技术化管理模式的方法。

能源管理中心广泛应用于生产型中小企业和节能监管部门。陶瓷行业能源管理中心建设是通过对用能设备实现在线集中监控， 在实时了解能源信息的基础上，做到能源科学管理与调配，充分二次利用回收能源，针对陶瓷企业生产连续性强的特点，在全企业能源介质平衡的基础上，协调各种能源介质的综合利用，进而优化企业的能源结构，促使企业采取必要措施来改进、改善能源绩效，从而完成既定能源方针目标。

如图2所示，陶瓷企业将日常的能源及原料消费数据输入或采集到系统平台，经过能源管理系统能耗分析处理，以丰富的报表图形提供给企业管理层，使之便捷掌握生产系统运行及能耗状况，及时发现并纠正能源浪费现象，通过进一步能耗分析，建立和运行有效的能源管理体系，进行高效的节能改造，提高企业整体能效，实现节能减排目标。

4 建立标准能源管理体系

4.1优化能源

工欲善其事必先利其器。传统陶瓷企业过去主要以煤、重油和电等主要能源。部分企业利用煤制气和水煤浆提供能源，但煤、水煤浆、重油含硫量较高，属于高污染能源。煤制气过程中会产生大量难以处理的废弃物且不易计量，因此使用清洁能源已经是陶瓷行业内发展的必然趋势。国家对某些环保要求限燃区已经明确要求必须使用天然气等清洁能源代替煤和重油等高污染能源。在陶瓷行业领域中优化能源消耗品种对整个能源管理系统建设有着重要的组成意义。

4.2能源管理环节与主要工作

能源管理主要包括能源供应管理和能源节约管理两个环节，囊括了能源输入、能源转化、能源分配和传输、能源使用（消耗）、能源消耗现状分析、节能技术进步、检查和评价等几个重要组成部分。

陶瓷企业能源管理的主要工作包括完善组织架构，落实能源管理职责，配备计量器具，制定和执行有关文件，开展各项管理工作，通过例行节能监测、能源审计、能效对标、内部审核、组织能耗计量与测试、组织能量平衡统计、管理评审、自我评价、节能技改、节能考核等措施，不断提高能源管理持续改进的有效性，实现能源管理方针和承诺并达到预期的能源消耗或使用目标。

4.3能源管理体系基础管理

能源管理体系基础管理是能源管理中心建立的基础保障，陶瓷企业应根据《GB/T 24851-2010 建筑材料行业能源计量器具配备和管理要求》的要求配备能源计量器具，定期对生产中单位产品能耗的燃料量和用电量进行考核，建立用能责任制度、能源计量管理制度，并按要求建立能耗统计体系，建立能耗测试数据，能耗计算和考核结果的文件档案，在此基础上对上述文件进行受控管理。

图3为建筑陶瓷生产工艺流程图。如图所示，陶瓷企业按其生产流程划分，一般可将企业划分为原料车间、成型车间、施釉车间、烧成车间、抛光打磨车间、制釉车间、动力车间和辅助生产部门。按照各部门能耗消耗种类情况，可确定主要耗能部门为原料加工车间（球磨工序和喷雾干燥工序）和烧成车间（烧成工序），进一步探索了解企业重点耗能设备，提高企业节能改造的针对性，从而也可划分出主要次级用能单位和非主要次级用能单位。其中主要次级用能单位应进行能源流向或能源平衡分析。能源流向是分析审核各种能源流向、转换、消耗情况。能源平衡主要用于分析审核重点耗能工序用能情况和能源转换消耗的合理性。

但由于能源工艺系统的调度管理和实时平衡还无法建立在集中统一的基础上，因而能源系统的日常平衡和在异常情况下的指挥和调度的即时性会受到很大的限制。特别是以这种车间为管理单位的各自为政的分散管理与陶瓷业连续生产之间的矛盾，不仅造成了运行管理效率不高，降低了劳动生产效率，同时也造成了能源的浪费和环境负荷的加重。企业对能源基础的建设管理可为企业的能源管理中心的建立奠定基础。

5 陶瓷企业能源管理中心建设及作用

5.1 能源管理中心架构

陶瓷企业的能源管理中心作为能源管理和优化的一体化系统，由硬件、软件和系统节能优化服务组成，覆盖企业生产流程中的各种能源介质的计量、控制与管理。能源管理系统（EMS）按电力、动力（煤、压缩空气等）、水、环保四个系统采集的生产过程信息进行基本处理和存储，再将这些信息传送到数据库服务器、应用服务器、操作员站等，进行能源介质系統运行趋势及主要能源设备运行状态的显示、报警、归档和其他处理，并通过系统对主要设备进行运行参数设定、远程操作和实时调整。同时与其他信息系统（MES、ERP等）进行必要的信息交换。在此基础上系统完成计划管理、质量管理、成本管理、能耗预测、优化调度、循环经济管理等管理功能。能源管理中心系统架构图如图4所示。

能源管理中心通过对用能设备实现在线集中监控， 在收集实时能源信息的基础上，做到能源科学管理与调配，充分二次利用回收能源，针对陶瓷企业生产连续性强的特点，在全厂能源介质平衡基础上，协调各种能源介质的综合利用，进而优化企业的能源结构，其主要内容如下：

（1）能源管理中心场地建设

场地包括能源中心调度大厅、配电室、机房、巡检办公室、现场设备间等，一般以设置在陶瓷工厂主要生产线厂房附近为佳。

（2）能源中心能源管理系统EMS

能源管理系统EMS是能源管理中心系统的核心。基于分布式数据采集系统和现场控制系统的软硬件之处，利用采集的各种能耗数据进行分析和建立数学模型，实现“分散控制、集中管理”的信息化目标。主要包括计算机系统、通信网络系统、应用软件系统。

（3）基础自动化建设

由于该企业的原有能源系统部分计量设施和自动化设施未达到建设能源管理中心的要求，因此需要进行相应的基础自动化改造，需要改造的能源系统有电力系统、动力系统、主体区现场能源采集站、计量仪表、环境检测仪表完善、视频监控系统、通讯系统和电子巡检及门禁系统。

（4）与企业现有系统数据关联

能源管理中心系统与企业的ERP（企业资源计划）、MES（生产管理系统）和DCS/PLC等系统存在数据关联。EMS能从ERP、MES和DCS/PLC等系统读取企业能耗等基础数据，经过处理分析后为企业提供能耗分析的图表和数据信息。EMS与企业现有的系统数据关联如图5所示。

5.2 陶瓷能源管理中心系统功能

能源管理中心的应用功能从基础应用层面上大致可分为三大应用中心，即能源监控与调度、能源信息管理和能源优化与决策支持。

（1）能源监控与调度：主要完成能源数据实时采集，生产过程的监视、控制与调整操作、能源平衡，支持调度人员完成日常调度、点巡检工作。

（2）能源信息管理：主要完成能源信息的基本管理功能，支持管理人员实现能源计划编制、平衡管理、能源运行、经济分析等管理业务。

（3）能源优化与决策支持：包括能源预测、优化调度、能耗分析、数据挖掘与分析等功能，为调度人员、管理人员提供调度和管理决策支持，同时支持能源业务处理的办公自动化。

各行业基于上述基础功能模块，均可开发出个性化能源管理中心系统。

陶瓷能源管理中心系统功能包括系统总览、能源在线监测、情报数据中心、信息发布、综合管理五大功能模块。各功能模块具体功能如表1所示。

6 基于能源管理中心的能源管理系统节能优化

数据本身不产生价值，数据只有通过分析才能产生价值。能源管理中心建成后，企业最高领导人应委托管理者代表全权对整个企业的能源管理体系进行系统整合，并要求企业技术人员利用能源管理系统运行的数据，运用系统分析方法，对企业的生产工艺流程进行充分的调查和研究，找出系统之间和生产单元之间在能源流向方面的关系；对企业能源的采购、储藏、加工转换、分配使用各个环节进行分析，找出存在浪费及耗能高的环节，提出解决方案。实现了能源管理和计量的精细化、信息化，把所有生产报表实现自动化分析和处理，降低人工管理和劳动强度，提高能耗分析的准确性。

与之同时，生产过程中设施也应进行深入性能分析，对系统综合效率进行分析，对各个工序所涉及的相应设备建立设备效率档案，对各个能耗指标的经济型进行对比性分析，通过深入了解企业生产经营状况，帮助企业轻松发现节能空间，优化运行策略。

对于陶瓷企业而言生产自动化程度较高、连续性强，因此需注意产品质量波动、设备故障频繁和产品规格发生变化。在日常生产过程中，除了规定的计量数据记录外，还应针对生产变化较大的时间段进行单独的数据记录，通过数据的录入了解正常生产和非正常生产的能耗变化情况，以便及时为企业生产能耗指标制定相应管理标准方案，建立与开发能耗预算功能。陶瓷企业用户按照逐年逐月逐日完成与建立能耗记录档案，取有效值作为能耗基本预算，系统在应用的同时可自动将实际能耗与能耗预算进行分析比较，有效地帮助陶瓷企业用户控制能耗。

通过能源管理系统和能源管理中心优化可系统的节能服务于陶瓷行业，对于目前陶瓷企业产生多方面节能效益：（1）通過信息化、规范化、标准化精细化能源管理，消除管理上的能源浪费和不合理能源消耗；（2）通过对重点能耗设备的监控，消除设备方面的不合理能耗；（3）通过对陶瓷生产工艺优化控制，使之产生节能效益；（4）通过能耗指标管理和考核，不断降低陶瓷生产环节中各环节能耗；（5）通过节能机会研究，对陶瓷企业重点能耗设备进行节能改造，降低能耗。

7 结 语

陶瓷企业能源管理中心的建设充分体现了信息化、自动化和数字化的特点，通过对企业能源生产、输配和消耗实施动态监控和管理，有利于优化能源调度，改进和优化能源平衡。

实时提供在线能源系统平衡信息和调整决策方案，有利于实现能量平衡到质量平衡的转化，确保能源系统平衡调整的科学性、及时性、合理性，从而减少能源管理环节，优化能源管理流程，有利于提高能源利用水平，实现系统性节能降耗，并取得明显效益。

能源体系与能源管理的系统结合可充分为陶瓷企业能耗数据节能审核量提供依据，掌握企业的能效水平，实现阶段性高效节能，提高陶瓷企业在未来发展竞争优势，步入可持续性发展道路。

参 考 文 献

【1】陆钟武，蔡九菊.系统节能基础[M].沈阳：东北大学出版社.2010.

【2】建筑卫生陶瓷行业全面推进节能减排达标倡议书[J].居业，2015（20）：8.

【3】工信部将在建材企业建设200个能源管理中心[J].中国建材资讯.2015（01）：4.

[4]孙彦广.能源管理系统是节能的重要手段[J].中国控制业信息化.2007（9）：43.

【5】杨申仲，杨炜，朱同裕，陆泳凯.行业节能减排技术与能耗考核[M].机械工业出版社.2011.