一、能源管理系統概述

能源管理系統作為一種信息化管控系統，在當今社會發揮著至關重要的作用。它誕生于能源日益緊張和環境不斷惡化的背景之下，成為企業尋求提高能源利用效率的重要手段。

該系統采用分層分布式系統體系結構，能夠對建筑的電力、燃氣、水等各分類能耗數據進行采集、處理，并深入分析建筑能耗狀況，進而實現建筑節能應用。通過能源計劃、監控、統計、消費分析、重點能耗設備管理及能源計量設備管理等多種手段，企業管理者可以準確掌握企業能源成本比重和發展趨勢。例如，鋼鐵廠的能源消耗約占鋼鐵成本的 20%～40%，不同的裝備水平、工藝流程、產品結構和能源管理水平都會對能源消耗產生不同影響。而能源管理系統能幫助鋼鐵企業降低生產成本，改善環境質量，提高市場競爭力。

能源管理系統不僅是企業自動化和信息化的重要組成部分，還具有諸多重要作用。它可以完善能源信息的采集、存儲、管理和有效利用，確保系統運行在最佳狀態；在公司層面實現分散控制和集中管理，適應企業戰略發展需要；減少管理環節，優化管理流程，建立客觀能源消耗評價體系；降低能源系統運行成本，提高勞動生產率；加快系統故障處理，提高對全廠性能源事故的反應能力；通過優化能源調度和平衡指揮系統，節約能源和改善環境；為進一步對能源數據進行挖掘、分析、加工和處理提供條件。

總之，能源管理系統是企業實現節能降耗、提高經濟效益、增強市場競爭力的有力工具。

二、能源管理系統的案例展示

（一）江西銅業的能源管理實踐

江西銅業作為全國最具實力的銅冶煉企業之一，對能源管理高度重視。為實現對電、水、氣、油等能源介質的實時監測，江西銅業建設了能源管理系統。該系統包含對多種能源使用狀況的管理，以及對現場壓力、溫濕度等參數的集中監測、管理和分散控制。通過 “互聯網 + 大數據”，自由組合成多個 “能耗單元”，實現實時監控、單耗指標、對比分析等功能。例如，實現了企業級、事業部級、車間級、設備級四級能源精細化報表，完成了能耗數據和成本數據的對接，為企業能源成本核算和費用對標提供了科學依據，幫助企業挖掘節能空間，優化能源調度水平。

（二）太龍股份的低碳園區建設

太龍股份積極踐行綠色管理思路，通過光伏 + 智慧能源管理系統推動低碳園區建設。2023 年公司引進智慧能源云平臺管理系統，為公司提供能源消耗預測、方案制定等綜合性能源管理服務。在產品研發方面，以綠色設計、綠色制造、節能使用為理念，嚴格按照相關標準進行產品研發，并對主要產品開展生命周期生態評價。公司現已建成太陽能光伏一期項目，規模 0.53MW，年發電量約 50 萬 kW?h；2024 年規劃建成太陽能光伏二期項目，規模 2.5MW，年發電量預計 270 萬 kW?h。

（三）邯鋼的系統節能成效

邯鋼成立能源中心，對多種能源介質統一管理和優化調度。如狠抓能源管理工作，全面開展技術攻關，以增加發電量、降低水耗、節約用電為中心，多措并舉降成本增效益。2 月份，邯寶能源中心發電量達 1.2897 億千瓦時，環比提升 21.6%，發電煤氣單耗環比降低 0.2 立方米 / 千瓦時。邯鋼重視二次能源回收利用，嚴格落實高效機組優先運行原則，保證發電機組滿負荷發電，同時對煤氣排水器進行電伴熱改造，減少蒸汽用量。此外，邯鋼以能源平衡為中心組織生產檢修，采取間斷運行設備盡可能谷段運行措施，降低峰段用電量，充分利用峰谷電價差，取得顯著節能成效。

（四）興發化工集團的能源管理項目

興發化工集團建設能源管理中心項目，在興山本部、猇亭園區、宜都園區相繼建設能源管理平臺。通過該項目，實現了能源的實時監控、對標管理等多種功能。例如，覆蓋 18 座電站的電力系統能源管理平臺，年可實現綜合效益 724 萬元，包括多發電增加收入、對電站進行科學調度減少電量損失、通過自動化改造降低生產成本等。同時，興發集團通過能源管理平臺的建設，提升了公司管理水平，改善了環境狀況，黃磷電爐改造每年可減少二氧化硫排放 5000 余噸、二氧化碳 20000 余噸、煙塵 6 余噸。

三、能源管理系統的體系結構與作用

（一）體系結構

能源管理系統采用分層分布式體系結構，主要分為站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。現場設備層由各類能源計量儀表組成，如電表、液位表、現場流量計等終端表，負責采集建筑的電力、燃氣、水等各分類能耗數據。網絡通訊層由通訊管理機、以太網設備及總線網絡組成，是數據信息交換的橋梁，負責采集現場設備回送的數據信息并進行分類和傳送。站控管理層由系統軟件和硬件設備組成，如工業級計算機、打印機、UPS 電源等，對采集的現場各類數據信息計算、分析與處理，并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況。通過這種體系結構，能源管理系統能夠對建筑能耗進行全面采集、處理和分析，實現建筑節能應用。

（二）作用

1. 完善能源信息采集、存儲、管理和利用，確保系統運行在最佳狀態：能源管理系統如同企業的能源消耗的 “明眼人”，對電力、水、燃氣等能源的實時消耗情況進行監測，提供實時的能源數據和分析報告。例如，通過對能源數據的分析、處理和加工，能源調度人員和專業能源管理人員就能實時掌握系統狀態，經過系統的合理調整，確保系統運行在最佳狀態。
2. 滿足能源工藝系統分散特性和集中管理需求，適應企業戰略發展：能源管理系統將在公司全局角度審視能源的基本管理需求，滿足能源工藝系統分散特性和能源管理需要集中的客觀要求。例如，在冶金企業中，鋼鐵廠的能源消耗約占鋼鐵成本的 20%～40%，不同的裝備水平、工藝流程、產品結構和能源管理水平對能源消耗都會產生不同的影響。能源管理系統可以對冶金企業的能源進行統一調度、優化煤氣平衡、減少煤氣放散，提高環保質量，降低噸鋼能耗和提高勞動生產率。
3. 減少管理環節，優化管理流程，建立客觀能源消耗評價體系：能源管理系統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，滿足能源設備管理、運行管理等的自動化，建立客觀的以數據為依據的能源消耗評價體系。例如，企業可以通過能源管理系統對多個部門以及設備的能耗水平進行考核和評價，提供基礎的數據支撐，向管理要效益。
4. 降低能源系統運行成本，提高勞動生產率：能源管理系統的建設，對能源管理體制的改革將發揮重要作用。其基本目標之一是可以實現簡化能源運行管理，減少日常管理的人力投入，節約人力資源成本，提高勞動生產率。例如，借助智能運維管理系統，配電房能夠實現全天候、無盲區的集中化監控，全面取消專職抄表崗位，推動了配電室自動化和管理水平的飛躍，顯著節約了人工成本。
5. 加快系統故障處理，提高對性能源事故反應能力：能源管理系統能迅速從全局的角度了解系統的運行狀況，故障的影響程度等，及時采取系統的措施，限制故障范圍的進一步擴大，并有效恢復系統的正常運行。例如，運維人員通過智能設備可以 24 小時隨時掌握系統的運行和設備異常情況，以便于及時采取相應的措施，避免事態影響擴大造成對經濟和生產上的損失。
6. 優化能源調度和平衡指揮系統，節約能源和改善環境：能源管理系統將通過優化能源管理的方式和方法，改進能源平衡的技術手段，實時了解鋼廠的能源需求和消耗的狀況，能有效地減少高爐煤氣的放散，提高轉爐煤氣的回收率，采用綜合平衡和燃料轉換使用的系統方法，使能源的合理利用達到一個新的水平。例如，在興發化工集團的能源管理中心項目中，通過對電站進行科學調度減少電量損失，提升了公司管理水平，改善了環境狀況。
7. 為能源數據挖掘、分析、加工和處理提供條件：能源管理系統的建設，不僅可有效解決能源實時平衡管理和監控管理，還可以通過對大量歷史數據的歸檔和管理，為進一步對數據進行挖掘、分析、加工和處理創造條件。例如，企業可以通過對能源管理系統中的歷史數據進行分析，找出節能潛能，制定切實可行的節能策略，最終實現建筑節能，降低能耗支出成本的目的。

四、能源管理系統的功能介紹

（一）數據采集

能源管理系統的數據采集功能強大，能夠對監測企業區域內重點設備、監測回路等各種能源進行監測，還可以連接攝像頭進行視頻監控。例如，在工業企業中，可實時監測生產設備的能耗情況，確保設備運行在高效狀態。同時，通過攝像頭監控，管理人員可以隨時了解設備運行現場的情況，及時發現潛在問題，提高生產安全性。

（二）系統顯示

能流圖實時顯示企業用能情況，各個時間維度內水、電、氣、暖等能源扇形圖、折線圖、柱狀圖顯示，提供對比分析，根據折標煤系數生成噸標煤數字，并折算成為電費。這一功能為企業管理者提供了直觀的能源使用情況展示，便于他們進行能源管理決策。例如，某大型公共建筑通過能源管理系統的系統顯示功能，清晰地了解到不同時間段內水、電、氣的能耗變化趨勢，從而針對性地調整能源使用策略，降低能源成本。

（三）通訊功能

實現各層各設備間的數據通訊，集合多種通訊方式及通訊協議。這使得能源管理系統能夠高效地整合不同設備的數據，實現信息的快速傳遞和共享。例如，在醫療中心，各種醫療設備和能源監測設備可以通過能源管理系統的通訊功能實現互聯互通，提高能源管理的效率和準確性。

（四）電費計量功能

可以完成全國各個省份的波峰平谷的電費計量，幫助企業省時省力，計量精確。這一功能對于企業合理安排用電時間、降低用電成本具有重要意義。例如，某企業通過能源管理系統的電費計量功能，準確掌握不同時間段的電費價格，調整生產計劃，避開用電高峰，大大降低了電費支出。

（五）數據管理

建立工況數據庫，操作信息庫，所測參數存入實時數據庫及歷史數據庫。這為企業提供了豐富的數據資源，便于進行數據分析和決策。例如，企業可以通過對歷史數據庫的分析，找出能源消耗的規律和趨勢，為未來的能源管理提供參考。

（六）報警功能

對于超限工況，根據不同需要發出不同等級，不同方式的報警，并生成報警報表。這有助于企業及時發現能源使用異常情況，采取措施避免能源浪費和安全事故。例如，當某設備能耗突然升高超過設定閾值時，能源管理系統會立即發出報警，提醒管理人員進行檢查和處理。

（七）報表功能

即時報表、日報表、月報表、年報表、各類分析報表、各個維度數據對比。豐富的報表功能為企業提供了全面的能源管理信息，便于進行能源審計和績效考核。例如，企業可以通過月報表和年報表了解能源消耗的總體情況，通過分析報表找出能源浪費的環節，為節能措施的制定提供依據。

五、如何選擇能源管理系統

（一）理清能源管理系統、能源體系建設與節能的關系

能源管理系統僅是配合完善能源管理體系的實現，而能源管理體系的成功實施則需要專業知識和完整的建設邏輯。一切行為的出發點是企業節能，在這過程中我們需要通過能源管理系統定期檢查能耗賬單，在這過程中需要流程、審計和軟件，通過一系列的配合最終實現節能的目的。歸根結底，能源管理體系主要是關于人員和管理的。

一個好用有效的能源管理系統不僅需要功能全面，具備定額管理、能源報告、節能診斷等多方面功能，還需要管理精細，可以對各種能耗數據進行分類、分項、分級的精細化管理，另外還需要擁有穩定可靠、高性能、低延時的能源數據中心，以便準確、實時地對企業內的水、電、氣等能耗進行可視化監控，對采集的能耗數據進行全面深入分析，為優化管理提供數據支撐和決策依據。

（二）根據行業特性選擇

不同行業的智能能源管理系統所使用的變量和算法往往不同，而相同行業的能源管理系統卻有類似之處。同樣，不同智能能源管理系統開發企業所擅長的行業往往也不同。因此，企業可以根據所在行業直接選擇適合自己的智能能源管理系統或開發企業進行專門開發。

比如發電行業企業可以選擇成熟的發電行業能源管理系統或者選擇擅長發電行業能源管理系統開發企業進行專門開發。針對企業有冷熱源利用并且占據了很大的能源消費指出的可以找有經驗且有實際優化策略的企業進行開發或直接使用。能源監測系統通常為政府選用的能耗在線監管平臺，可切實推進國家機關辦公建筑、大型公共建筑和節約型校園的節能監測、管理、審計和公示工作，是建筑節能監管體系建設的核心環節。

根據節能相關法規，國家對機關辦公建筑、大型公共建筑、重點用能單位進行監管。因此，當下已經在逐步完善重點用能單位能耗在線監測系統的普及，要求高耗能企業建立能源監測系統進行監管。

（三）根據功能需求選擇

根據能源管理系統功能完善的程度，可以將能源管理系統分為能耗監測、能源管理、能效管控以及專家系統等，使用者據此進行進一步選擇：

1. 能耗監測：對能源消耗情況（水、電、氣、汽、煤等）進行統計查詢，同時進行數據分析和可視化展現，最后為管理者的能源審計和節能規劃提供數據支撐。企業通過能耗監測系統可以清晰地了解到不同能源介質的消耗情況，通過對這些數據的分析，可以發現能源消耗的高峰時段和低谷時段，為節能規劃提供依據。
2. 能源管理：該能源管理系統除能耗監測的功能外，還具有控制調度功能，該能源管理系統一般在數據采集與其他子系統（DCS、SCADA 等）軟件系統上開發而成。如智能照明管理系統，使用者不僅可以知道能耗情況，還可以實現對用能設備的控制，達到節能的目的。
3. 能效管控：該類能源管理系統包括了能耗監測、能源管理的全部功能。還具有龐大的行業數據庫及自學習功能，為使用者提供能耗使用狀況進行評估，并提供合理的用能建議等等。能效管控系統通過對企業歷史能耗數據的分析，結合行業數據庫，為企業提供個性化的節能建議，如更換高效節能設備、優化生產流程等。
4. 專家系統：專家系統能夠基于豐富的行業經驗和專業知識，對復雜的能源管理問題進行深入分析和決策支持。它可以模擬專家的思維過程，為企業提供更加精準的能源管理方案。在大型工業企業中，專家系統可以根據企業的生產特點、設備狀況和能源需求，制定最優的能源調度策略，實現能源的高效利用。

六、能源管理系統的優勢

（一）安全性

能源管理系統的安全性至關重要，它通過數據傳輸安全設計、用戶認證授權和數據備份三部分，為企業能源管理提供了堅實的保障。

在數據傳輸安全設計方面，當采集數據由智能終端傳輸至通訊管理機時，通訊管理機對數據進行加密后傳輸。同時，服務器有專用的防火墻進行防護和軟件加密，能有效防止非法用戶如黑客、網絡破壞者等進入內部網絡，禁止存在安全脆弱性的服務進出網絡，并抗擊來自外部各種線路的攻擊。

用戶認證授權方面，硬件授權可對 U 盤、光驅的使用進行軟件控制，避免病毒的感染和傳播。同時可提供硬件加密狗，有效的對用戶訪問權限進行限制和管控。可實現嚴格的等級操作權限和不同對象的查詢范圍的控制，主要覆蓋在應用層面。根據等級保護中用戶身份的認證及核實，對訪問數據的層級、內容進行區別展示，有效保障了數據訪問的機密性。

數據備份是系統的重要組成部分，系統通過提供數據備份，覆蓋數據層面，解決一些重要系統的數據備份存在的問題，保障重要數據的完整性和可用性。

（二）可靠性

儀表和系統服務器之間的分離度對能源管理系統的可靠性有一定影響，這種情況在不同層次都存在，包括硬件、網絡、操作系統、數據庫和應用。通常越簡單、越直接則結果越可靠。

能源管理系統的可靠性指標主要有以下幾個方面：CPU 負載率正常情況下小于 20%，事故情況下小于 30%。這意味著在日常運行中，系統不會因為過高的 CPU 負載而出現卡頓或故障，能夠穩定地處理各種能源管理任務。

系統平均無故障運行時間（MTBF）高達 100000 小時。這表明能源管理系統具有極高的穩定性，能夠長時間持續運行而不出現故障。

遙信準確率達到 99.9%。這意味著系統在接收和處理遠程信號時，具有非常高的準確性，能夠為企業提供準確的能源數據和狀態信息。

事務成功率在 500 用戶并發下，如用戶登錄、檔案維護、查詢操作成功率均可達到 100%。這說明即使在高并發的情況下，能源管理系統也能夠穩定地處理各種事務，滿足企業多用戶同時使用的需求。

（三）可擴展性

能源管理系統是與技術發展潮流相吻合的產品，建立一個可擴展的平臺，可以保護前期工程和后繼先進技術的銜接，確保系統具有先進性。

集成后的系統是一個開放系統，系統集成的過程主要是解決不同系統和產品間接口和協議的 “標準化”，可使不同廠商的設備及產品互聯在同一個系統中，達到信息共享的目的，又可使系統在日后能方便的擴充。隨著企業的發展，需要接入更多的設備和新能源類型，由于系統具有良好的可擴展性，能夠輕松地實現新設備和新能源的接入，為企業的可持續發展提供了有力支持。

可擴展性還體現在能夠適應企業不斷變化的能源管理需求。隨著技術的進步和企業業務的拓展，能源管理的要求也會不斷變化。能源管理系統能夠根據這些變化進行靈活調整和擴展，為企業提供更加完善的能源管理解決方案。