能源管理在煤炭企业中的应用

煤炭是我国能源的主要来源，也是我国经济的重要支柱，2019年煤炭消费量占全国能源消费总量的57.7%。当前，煤炭行业正处于全面深化改革、转型发展的关键时期，煤炭转型发展需要开拓新的空间矿企业能源管理系统在我国煤炭行业已经逐步开始应用，例如能源集团与360公司联合成立清洁能源大数据安全技术研究中心，徐州矿业集团与华为公司联合建设淮海大数据中心等。与此同时，煤炭行业也面临着从“高碳”到“低碳”的能源革命的挑战，随着能源结构向清洁低碳转变，煤炭比例的逐步下降将导致煤炭企业效益的下降，提高生产效率、降低煤炭生产成本将是促进煤炭行业转型发展、开拓利润空间的必由之路。

煤矿企业是煤炭资源生产企业，也是重点耗能行业。煤矿企业能源消耗较大，一方面是由煤矿行业特点造成的，煤炭生产是一个复杂的系统，集煤炭开采、隧道运输、机电、通风、地质勘查、安全等功能于一体，消费的能源主要为电力，耗能设备多，装机容量大；另一方面是由于煤矿企业发展模式传统、能源管理粗放，生产过程中浪费严重，能源损失多。因此，节能减排是煤矿企业实现降本增效的重要途径。通过加强煤矿的能耗管理、煤矿高耗能设备节能改造、矿井绿色照明技术研究等措施，降低煤矿企业能源消耗，促进煤矿企业绿色生产，实现可持续发展。

一、煤炭企业生产线工艺流程及主要用能设备

1.开采

支护用材料采用单体液压支柱，根据煤层高度选用不同高度的单体液压支柱。作面需要铺设SGW-30A型刮板运输机帮助运煤；人工电钻打眼，爆破落煤。

2. 掘进

基本上为人工掘进，使用气动式凿岩机，爆破落煤型耙斗装岩机装岩，电瓶车运输。

3. 运输系统

运输采用两种运输方式，一种是架线式电机车，另一种是矿用防爆蓄电池电瓶车。主提升采用矿用提升绞车，“U”型矿车串车运输。采煤、掘进等工作面运输采用电瓶车牵引矿车运输。

此外，煤矿还需要数量较多的大功率风机保持良好的通风，地下矿井需要大功率水泵。

煤矿企业主要用能设备所用能源有水、电、柴油，其中由于煤炭生产过程复杂，生产工序很多，工作场所不断变化，是多工种和多工序的操作作业，电能消耗环节多、耗电量大，其电耗成本占生产总成本的2/3以上，是煤矿企业主要的耗能因素。

二、煤炭企业生产面临的严峻挑战

在节能减排严峻的形势下，搞好能源管理和节能降耗工作，是实现持续、稳定、协调发展的重要措施。为使企业可持续发展，必须坚持节能优先，降低单位产品能耗，遏制能源消费总量增长过快，努力推进结构节能、技术节能、能源转换和梯级利用。

1、现有能源系统现场监控的设计出发点基本上都是为满足就地设备监控要求而设计的，部分采用了PLC（或DCS）控制系统，但还存在着部分的常规电气、智能仪表控制的现象，并存在如下几个方面的问题：①部分现场就地电气、仪表的设置导致数据很难实时采集和远程上传；②大多数系统为独立的系统，没有联网，在设计上没有考虑前后道工艺之间的信息共享及物料之间的信息流转；③已建成项目在设计中对系统可维护性、可扩充性和集中管理方面考虑较少；

2、能源系统运行管理分散，各类监控系统信息不共享，计量点的设置还有待完善。且计量点设置仅为考虑常规收费要求，因而只能满足计量收费要求，难于满足集中管理和优化调度平衡要求。能源系统采用的分散管理模式，不仅造成了运行管理效率不高，劳动生产率较低，而且造成能源的浪费和环境负荷的加重。

3、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，目前现有能源调度为传统电话调度模式，信息不全，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及时性受到很大的限制。

4、企业能源调度及管理、计量及管理、能源系统的异常及故障的报警及处理等，目前基本上还是按照不同能源介质分区域进行，还不具备进行能源系统及时有效的综合平衡，尤其是还难于实现不同能源介质之间按总体平衡的需要进行及时互相转换，对企业在系统动态平衡中应该有所作为的节能和降耗工作带来了很大的困难。

5、企业还未设立全面的能源管理体制，各关键的工艺单元的能源消耗缺乏实时、真实、有效的数据作为优化分析和考核依据，无法从系统的角度对企业的能源消耗实行整体的监管和评价，更无法为今后节能减排的持续改进提供方向。

三、煤炭企业能源管理系统功能模块

1、能源数据采集系统

能源数据采集系统主要实现现场工序及能源数据的采集，并把采集到的数据上传给能源综合监控系统，由采集网络和现场数据采集站组成。将采集各种能源计量表计数据，与各个子系统进行对接，获取能源相关数据。能源数据主要由数据采集器、电能表、电力测控仪、电能质量监测仪及各类传感器、继电器数据上传组成。根据现场情况，各仪表及传感装置通过现场总线，与数据采集器进行数据的交互，然后数据采集器通过IP网络实现与主站的数据传输功能。

2、能源综合监控系统

能源综合监控系统接收能源数据采集系统采集的信息，并对采集的数据进行实时处理显示、统计分析、趋势记录和报警，实现对全矿能源的生产、输送、消耗的实时监控，由数据库服务器、应用服务器、操作站及显示系统等组成，主要包括能源看板、实时告警、报表统计、趋势分析、统计分析、驾驶舱、综合能源监控、能耗数据上报8个模块。

3、能源分析系统

能源分析系统主要实现能源数据管理、统计、分析等功能，主要功能为能耗在线监测、告警通知、设备利用率分析、峰平谷负荷分析、能源统计分析、碳排放分析、能源性能管理、能源单耗对标管理、统计报表/报告管理、能耗汇总、系统配置管理等。

4、能源设备运维系统

能源设备运维系统利用信息处理技术与网络传输技术等对大范围的能源设备进行实时集中监控和一体化运维管理，对各能源设备设施实现完全的无人值守、有人巡检、线上实时监控、线下巡视检修的自动化目标，提高能源设备管理的信息水平。

能源设备运维子系统主要包括以下4个功能模块∶设备状态监控、设备巡检管理、设备台账管理、设备备件管理。

四、煤炭企业建设能源管理系统可获得的收益

1、帮助企业设置专门的能源管理机构，负责企业节能工作，重点在于加强能源的用能过程管理、通过信息化系统的建设，切实提升企业的生产管理水平，提升企业的计量管理水平，实现生产和能源利用的精细化管理，从而达到节能降耗的目的。

2、通过能源管理中心建设便于获得运行工艺数据，实时掌握系统运行情况、及时采取调度措施，使系统尽可能运行在较佳状态，并将事故的影响降低。在企业能源管理部门的指导下，对能源系统采用分散控制和集中管理。针对能源工艺系统的分散和能源管理要求集中的特点，建立能源管理中心可以满足能源工艺系统特点的分散控制和集中管理，使企业的能源管理水平适应企业的战略发展需要。

3、减少能源管理环节，可实现在信息分析基础上的能源监控和能源管理的流程优化再造，有效实施客观的以数据为依据的能源消耗评价体系，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。

4、实时了解企业的能源需求和消耗的状况，使能源的合理利用达到一个新的水平。为进一步对能源数据进行挖掘、分析、加工和处理提供条件。建设能源管理中心对提高能源系统运行和管理的水平，减少能源消耗，提高供能质量，提高劳动生产率，改善环境质量，从而提高企业产品的市场竞争力，都具有良好的作用和效果。