能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在某海上油田群節(jié)能中的應(yīng)用

0 前言

節(jié)能工作隨著向系統(tǒng)化、精細(xì)化、信息化方向發(fā)展，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)手段深挖、細(xì)挖節(jié)能潛力成為必然趨勢(shì)。我國(guó)從“十二五”開(kāi)始建設(shè)覆蓋全國(guó)一萬(wàn)多家重點(diǎn)用能單位的能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2017 年 9 月和 2021 年 9 月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、市場(chǎng)監(jiān)管總局先后印發(fā)《重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)推廣建設(shè)工作方案》《關(guān)于加快推進(jìn)重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的通知》《完善能源消費(fèi)強(qiáng)度和總量雙控制度方案》，要求采用“國(guó)家平臺(tái)+省級(jí)平臺(tái)+重點(diǎn)用能單位接入端系統(tǒng)”的架構(gòu)，加快推進(jìn)重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)

。建設(shè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命、深化創(chuàng)新節(jié)能工作的必然選擇，是企業(yè)進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力、提高能源管理精細(xì)化水平的客觀需要，有利于培育和發(fā)展節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

1 某海上油田群介紹

某海上平臺(tái)位于中國(guó)南海東部珠江口盆地位，距離香港東南約240 km，油田所在海域水深約為404 m。平臺(tái)設(shè)施包括1 條15萬(wàn)t 級(jí)浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置(FPSO)及1套單點(diǎn)系泊系統(tǒng)(SPM)，1座水下井口生產(chǎn)系統(tǒng)(SPS)，并同時(shí)鋪設(shè)3條海底電纜和1條臍帶纜。FPSO用于接收各個(gè)平臺(tái)水下生產(chǎn)系統(tǒng)的來(lái)液，處理成合格原油儲(chǔ)存并外輸。FPSO帶電站，為油田群的水下生產(chǎn)系統(tǒng)提供電力并為水下生產(chǎn)系統(tǒng)提供控制。整個(gè)油田群主要系統(tǒng)包括電網(wǎng)系統(tǒng)、原油系統(tǒng)、放空系統(tǒng)、淡水系統(tǒng)、柴油系統(tǒng)、產(chǎn)品系統(tǒng)等。

2 數(shù)據(jù)采集

能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備從能源發(fā)生-輸配-消耗的全流程平衡、調(diào)度的手段，能源系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與生產(chǎn)系統(tǒng)密不可分。因此，對(duì)主體生產(chǎn)單元的主要產(chǎn)能及用能工況進(jìn)行監(jiān)視，是確保生產(chǎn)穩(wěn)順、能源經(jīng)濟(jì)的必要手段。能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)能源生產(chǎn)及消耗大的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視。

數(shù)據(jù)采集是指通過(guò)I/O、通信接口、專用儀表或第三方系統(tǒng)收集滿足能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用功能要求的數(shù)據(jù)。其中，包括能源系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、計(jì)量數(shù)據(jù)、重要用能設(shè)備能耗信息、動(dòng)力公用系統(tǒng)狀態(tài)和故障信息、與能源調(diào)度相關(guān)的主體生產(chǎn)單元信息等，達(dá)到能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的綜合監(jiān)控和管理要求。數(shù)據(jù)采集功能將按照可靠、完整、高效和穩(wěn)定的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)采集是能管中心系統(tǒng)的基礎(chǔ)，一切數(shù)據(jù)的來(lái)源都需要數(shù)據(jù)采集。后臺(tái)的數(shù)據(jù)采集方式靈活多樣，適應(yīng)復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)情況。針對(duì)不同的系統(tǒng)和儀表，提供以下幾種采集方案：

◆從現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)獲取儀表數(shù)據(jù)；

昨天和今天一樣，今天和明天一樣，他一眼都能看到自己墳頭上一搖一擺的狗尾巴草，沒(méi)勁兒透頂。人生就應(yīng)該這樣嗎？

◆對(duì)于無(wú)法或者不方便進(jìn)行自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)人工錄入的方式采集到服務(wù)器。能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集框架見(jiàn)圖1。

3 架構(gòu)設(shè)計(jì)

電力參數(shù)統(tǒng)一連通至PMS系統(tǒng)，非電力參數(shù)統(tǒng)一連通至中控系統(tǒng)。PMS 系統(tǒng)通過(guò)工控網(wǎng)將電力參數(shù)通信至中控系統(tǒng)，所有數(shù)據(jù)通過(guò)中控系統(tǒng)工控網(wǎng)絡(luò)傳輸，工控網(wǎng)絡(luò)通過(guò)接口接入的方式接入到能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒ㄈ龑釉O(shè)計(jì)，分別為系統(tǒng)主控層、通信網(wǎng)絡(luò)層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署圖見(jiàn)圖2。

以看板形式，集中展示目標(biāo)區(qū)域的總能耗統(tǒng)計(jì)、分類能耗統(tǒng)計(jì)、分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)及對(duì)比、逐月耗能量變化等多種能耗統(tǒng)計(jì)對(duì)比，可生成柱狀圖、餅圖、表格?？筛鶕?jù)不同的用戶角色及管理需求展示相關(guān)內(nèi)容，如系統(tǒng)可以分別展示生產(chǎn)工序、重點(diǎn)設(shè)備等不同維度的能耗運(yùn)行情況，并在界面用不同的顏色區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)是否正常，綠色表示正常，紅色表示超出計(jì)劃量。

設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WEB應(yīng)用服務(wù)器和能源管理工作站，對(duì)各類型能源、用能分布、能效指標(biāo)等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行集中展示查看。

2）通信網(wǎng)絡(luò)層

依據(jù)節(jié)能技改項(xiàng)目的實(shí)施情況，實(shí)現(xiàn)節(jié)能低碳考核管理以及措施節(jié)能節(jié)水量在線申報(bào)審批及統(tǒng)計(jì)。

主要通過(guò)工業(yè)級(jí)現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)儀表基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的匯總、存儲(chǔ)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)向上層系統(tǒng)傳送，主要包含以太網(wǎng)交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)通信管理設(shè)備以及以太網(wǎng)、總線等傳輸介質(zhì)。

3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

配置主要由各類計(jì)量表計(jì)組成，主要包括高級(jí)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置、多功能電表、流量計(jì)和煙氣含氧量分析儀等能耗計(jì)量?jī)x表，通過(guò)RS485 接口和Modbus、M-bus、645、IEC61850、TCP/IP 等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接入。

4 能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在某海上平臺(tái)節(jié)能中的應(yīng)用

4.1 綜合展示

綜合展示基于強(qiáng)大的指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，為能源管理人員提供各種統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，包括能源消耗現(xiàn)狀分析、對(duì)標(biāo)分析、趨勢(shì)分析和指標(biāo)綜合查詢等豐富的統(tǒng)計(jì)分析信息。能源綜合展示致力于為能源考核、節(jié)能管理、能源報(bào)表、質(zhì)量管理等提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)支撐，挖掘有利于節(jié)能減排的建議和措施，是基礎(chǔ)能源管理的核心內(nèi)容。通過(guò)該模塊，平臺(tái)生產(chǎn)設(shè)施能夠方便直觀地瀏覽自身的能耗匯總總量及各項(xiàng)能源單項(xiàng)指標(biāo)使用情況。

4.2 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊主要用于系統(tǒng)集中監(jiān)測(cè)，主要功能包括動(dòng)態(tài)圖形（一次系統(tǒng)圖、工藝流程圖等）監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等）監(jiān)測(cè)、報(bào)警、趨勢(shì)等。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊將采用動(dòng)態(tài)圖導(dǎo)航的方式根據(jù)平面分布圖、一次系統(tǒng)圖和工藝流程圖等，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)級(jí)、工序級(jí)、設(shè)備級(jí)的動(dòng)態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)時(shí)更新所有數(shù)據(jù)，并自動(dòng)更新圖版。當(dāng)用戶選擇不同的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)時(shí)，展示實(shí)時(shí)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的基本監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

4.3 設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)

監(jiān)控泵機(jī)組、壓縮機(jī)組及變配電系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，如功率、壓力、流量等參數(shù)，并按照趨勢(shì)預(yù)警模型、業(yè)務(wù)邏輯識(shí)別模型等相關(guān)的方法建立單參數(shù)模型，對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警，并及時(shí)提醒工作人員。

1）監(jiān)控及預(yù)警

2）數(shù)據(jù)查詢

系統(tǒng)提供所有參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)查詢。

系統(tǒng)按照用戶設(shè)定的時(shí)間、選擇的參數(shù)，查詢并展示相關(guān)的所有數(shù)據(jù)，并展示趨勢(shì)圖形。

對(duì)各個(gè)生產(chǎn)設(shè)施的一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)的實(shí)績(jī)水平進(jìn)行跟蹤，并對(duì)各績(jī)效指標(biāo)通過(guò)客觀與主觀、定性與定量相結(jié)合的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.4 能源計(jì)劃與實(shí)績(jī)

1）能源計(jì)劃管理

能源計(jì)劃管理是油田平臺(tái)根據(jù)作業(yè)區(qū)的年度節(jié)能計(jì)劃，再結(jié)合生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)際生產(chǎn)情況，將能耗指標(biāo)逐級(jí)分解和落實(shí)。

調(diào)料，本身就有調(diào)和原料不易被人接受味道的作用。不過(guò)，調(diào)料千萬(wàn)不能過(guò)多，以免遮蓋主料的味道，而且過(guò)量調(diào)料也會(huì)嚴(yán)重影響身體健康。

2）能源實(shí)績(jī)管理

含柔直系統(tǒng)的電網(wǎng)潮流在線優(yōu)化控制功能作為福建省調(diào)EMS系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用模塊，首先定時(shí)獲取電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，主要包括接線方式、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷、機(jī)組出力等，以及柔直系統(tǒng)的運(yùn)行信息，主要包括控制模式、換流變檔位、設(shè)備狀態(tài)等。

內(nèi)行星輪的齒頂圓與齒圈的齒頂圓要留有一定的間隙t,如圖6所示,要求內(nèi)行星齒輪gn1,gn2和gn3與齒圈R的齒頂不相互干涉.對(duì)于非變位雙星行星機(jī)構(gòu),其各齒數(shù)間的關(guān)系可表達(dá)為

4.5 能效綜合管理

本著這種分享的精神，民間團(tuán)體和慈善組織為那些有需要的人，特別是無(wú)家可歸的人們提供傳統(tǒng)食物。在美國(guó)的大多數(shù)餐桌上，吃第一次感恩節(jié)吃的食物已經(jīng)變成了傳統(tǒng)。

1）系統(tǒng)主控層

土建工程全稱為“土木建筑工程項(xiàng)目”，也可以稱其為土木與建筑的綜合內(nèi)容。它在人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中起到可重要作用，能夠給我們提供生活、生產(chǎn)等活動(dòng)場(chǎng)所與建筑空間的支持。土建工程對(duì)外部環(huán)境適應(yīng)效果良好，無(wú)論是地上房屋建筑、地下停車場(chǎng)、地鐵、水上工程都能高效應(yīng)用，當(dāng)前其在社會(huì)中的涉獵范圍涵蓋了軍事國(guó)防、航天航空、城市交通、水利港口等等，由于其內(nèi)容范圍較大，所以其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到重要作用，大部分空間與場(chǎng)所的修建都需要以土木工程為基礎(chǔ)，因此其也被稱為基礎(chǔ)建設(shè)單位[1]。

按日、周、月、季、年等時(shí)間間隔，實(shí)現(xiàn)耗電量、耗水量、耗氣量等分類能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，并用合理的數(shù)學(xué)計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)控預(yù)警，將預(yù)警結(jié)果推送至相關(guān)用戶。

對(duì)廠區(qū)用電、用氣單耗、能耗構(gòu)成、產(chǎn)油量等進(jìn)行對(duì)比分析，提供橫向、縱向等多種對(duì)比方式，實(shí)施陸上終端單位油氣處理量綜合能耗等能效參數(shù)對(duì)標(biāo)分析。

3）趨勢(shì)查詢

本功能主要為平臺(tái)的各個(gè)環(huán)節(jié)提供能源平衡分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)能源在使用過(guò)程中的跑、冒、滴、漏和異常用能等能源浪費(fèi)問(wèn)題，并提醒用戶進(jìn)行干預(yù)或處理。系統(tǒng)分別統(tǒng)計(jì)重要用能環(huán)節(jié)的能源供給量和能源消耗量，通過(guò)兩者之間的差值損耗量評(píng)估各環(huán)節(jié)的用能損耗程度，提高整體用能水平。

丹參川芎嗪注射液與參芎葡萄糖注射液治療腦梗死的成本-效果分析 ……………………………………… 田 燕等（4）：487

(2)對(duì)于節(jié)點(diǎn)剩余能量的均衡性模型，從最里層出發(fā)，以最小化相鄰兩層節(jié)點(diǎn)剩余能量方差為目標(biāo)函數(shù)，逐層求解得到充電小車在任意相鄰兩層停留時(shí)間的函數(shù)關(guān)系，同時(shí)設(shè)置能量閾值作為約束條件確保節(jié)點(diǎn)存活，最終確定小車在各層的停留時(shí)間.

4.6 能源報(bào)表管理

本功能提供報(bào)表的設(shè)計(jì)制作組件，結(jié)合可視化模塊強(qiáng)大而又靈活的報(bào)表功能，以滿足預(yù)定義的能耗標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表及自定義的綜合能耗匯總表等實(shí)際應(yīng)用需求。支持柱狀圖、曲線圖、餅圖的多種展示方式，并提供圖片、EXCEL、PDF、TXT等多種文件導(dǎo)出方式。能源報(bào)表模塊提供方便的手工輸入手段，以實(shí)現(xiàn)無(wú)法自動(dòng)采集的能源數(shù)據(jù)的錄入。

預(yù)定義能耗標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表可實(shí)現(xiàn)快速查詢不同能耗計(jì)量對(duì)象的能源用量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果。報(bào)表查詢時(shí)可由用戶選擇不同的計(jì)量節(jié)點(diǎn)或計(jì)量組節(jié)點(diǎn)對(duì)象，并可選擇和修改查詢時(shí)段范圍即可得到報(bào)表查詢結(jié)果。系統(tǒng)提供典型的預(yù)定義能耗標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表主要包括：

◆指定計(jì)量對(duì)象的分類能源消耗量月報(bào)、周報(bào)、年報(bào)；

例如，戶外游戲《用積木搭房子》。在這一游戲中教師可以將幼兒根據(jù)性格特點(diǎn)合理自由組合，這樣不同班級(jí)中的性格迥異、興趣愛(ài)好不同的幼兒就分布在各個(gè)不同的小組中；活動(dòng)場(chǎng)地在室外，但是具體在哪里角落，或者操場(chǎng)中心，都由幼兒自己選擇。教師把要提供給幼兒的積木玩具分成若干個(gè)等分，幼兒可以根據(jù)本組中大多幼兒的喜好，選擇他們喜歡的顏色和形狀。幼兒最后要搭成什么樣的房子也就充分體現(xiàn)了他的創(chuàng)造性。這種混班戶外游戲中從組內(nèi)人員的多元性、選擇地點(diǎn)的自由性、創(chuàng)作形式的豐富性既開(kāi)發(fā)了游戲本身的價(jià)值，還為幼兒的交往創(chuàng)造了廣闊的天地。

◆指定計(jì)量對(duì)象的分項(xiàng)能源消耗量月報(bào)、周報(bào)、年報(bào)；

◆指定計(jì)量對(duì)象的分時(shí)時(shí)段能源消耗量月報(bào)、周報(bào)、年報(bào)。

2.立足于崗位，來(lái)合理安排。學(xué)校的工作面對(duì)的對(duì)象是學(xué)生這一有生命、有思維的群體，這也就表明了教師工作的特殊性。真正的人才，應(yīng)該是在屬于自己的崗位上能夠做出一定的業(yè)績(jī)或突出貢獻(xiàn)的人。對(duì)于學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，崗位工作有教學(xué)崗位、管理崗位、后勤服務(wù)崗位等。所以，在學(xué)校人力資源管理工作中，必須要立足于教師的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)校的崗位需求，來(lái)對(duì)工作進(jìn)行細(xì)致分工，充分尊重教師的工作能力和自身素質(zhì)，給其一定的自我發(fā)展空間，這樣才能夠調(diào)動(dòng)教師工作的積極性，優(yōu)化工作效果，促進(jìn)學(xué)校整體工作的有序推進(jìn)。

服務(wù)器端也將動(dòng)態(tài)加密因子，通過(guò)相同的規(guī)則運(yùn)算后，得到一個(gè)偽密鑰FB，將偽密鑰FB進(jìn)行HASH-SHA1運(yùn)算，得到HASH值hash_B，并將該值傳遞到客戶端?？蛻舳撕头?wù)器端各自將hash_B與hash_A值做比較，如果兩個(gè)值相等，則通過(guò)雙方的身份驗(yàn)證。

自定義綜合能耗匯總報(bào)表主要用于實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)結(jié)果匯總以及復(fù)雜數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的綜合類報(bào)表統(tǒng)計(jì)，報(bào)表內(nèi)容和樣式全部通過(guò)組態(tài)定制實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

某海上平臺(tái)通過(guò)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了能源從靜態(tài)監(jiān)管轉(zhuǎn)為動(dòng)態(tài)監(jiān)管、由強(qiáng)制執(zhí)行轉(zhuǎn)為主動(dòng)引導(dǎo)、由事后分析轉(zhuǎn)為預(yù)測(cè)分析，實(shí)現(xiàn)電平衡、水平衡實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析，對(duì)發(fā)現(xiàn)重點(diǎn)耗能盲點(diǎn)，挖掘節(jié)能潛力，緩解企業(yè)節(jié)能減排壓力有重要意義。未來(lái)的能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將以能源管控為切入點(diǎn)，利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)技術(shù)和控制優(yōu)化技術(shù)，提升能源數(shù)據(jù)的使用水平，建立能源系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的有效支撐，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（試行）（NHJC-01～09）.

[2]石油石化行業(yè)數(shù)據(jù)采集指南（試行）（NHJC-10.03）.