重點能耗監(jiān)測系統(tǒng)在油田節(jié)能中的應用

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要：節(jié)能降耗是油氣生產(chǎn)企業(yè)的項重要社會義務和社會責任。如何實時準確的對企業(yè)能耗尤其是電力能耗進行量化的監(jiān)測，如何合理的制定節(jié)電指標，就成為了企業(yè)電力能耗 監(jiān)測所面臨的重要問題。本文通過構建電力能耗監(jiān)測系統(tǒng)，設計了套對電力設備能耗和重點耗能設備進行動態(tài)跟蹤的監(jiān)測方案，使相關部門和領導能及時了解和掌握油田節(jié)能方面的相關信息，為制定和考核節(jié)能指標提供了數(shù)據(jù)支撐，更有利節(jié)能降耗工作的開展，保證下達任務的科學合理和快速準確。

關鍵詞：節(jié)能降耗；電力能耗監(jiān)測系統(tǒng)

1 引言

電力消耗是個企業(yè)能耗的重要組成部分，電力能源支出同樣也是了企業(yè)經(jīng)營成本的主要組成部分。在目前，現(xiàn)有能耗管理的狀況已滿足不了實際工作需要，在日常管理中，沒有電量分單位計量系統(tǒng)和重點能耗設備跟蹤系統(tǒng)，信息的傳送也只能以靜態(tài)報表的方式向上報，不能及時了解和掌握節(jié)能方面的動態(tài)信息。

為了實現(xiàn)節(jié)能減排，為了降低企業(yè)的投資與運行成本，為了對節(jié)能降耗工作尤其是對企業(yè)用電節(jié)能有個明確的考核標準，我們決定建設套用電監(jiān)測系統(tǒng)，并通過這個系統(tǒng)的運行，實行套對電力設備能耗和重點耗能設備進行動態(tài)跟蹤的監(jiān)測方案。

2 能耗檢測系統(tǒng)的建立與應用

在實施過程中，將所有的能耗設備建立臺帳，設置專門節(jié)能網(wǎng)頁，對重點耗能設備要進行動態(tài)跟蹤，使相關部門能及時了解和掌握節(jié)能方面的相關信息，實現(xiàn)對能耗設備的合理及時的管理和跟蹤。

2.1 主要能耗設備分析

油氣生產(chǎn)單位的主要能耗集中在機采、注水、集輸三大用能系統(tǒng)，包括油、氣、水、電四大類耗能。本系統(tǒng)能耗管理主要圍繞電量計量和重點能耗設備(注水泵、輸油泵、熱洗泵、摻水泵)這兩部分展開。

其中電量計量主要包括對各單位主變電量、注水電量、注氣電量、機采電量以及各變電所計量設備電量、線路電量數(shù)據(jù)進行動態(tài)的監(jiān)測。重點能耗設備的監(jiān)測主要包括：輸油泵、摻水泵、熱洗泵、污水泵、污油泵、加熱爐和鍋爐等設備。

2.2 能耗監(jiān)測系統(tǒng)的建設方案

2.2.1 系統(tǒng)建設的主要思路 

建立電量分單位計量數(shù)據(jù)采集和報表數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)電量數(shù)據(jù)錄入、報表生成及運行曲線等功能；建立重點能耗設備相應的數(shù)據(jù)模型，通過報表、曲線的形式實現(xiàn)對能耗設備運行參數(shù)的動態(tài)跟蹤。

2.2.2 系統(tǒng)體系結構設計

能耗信息管理系統(tǒng)具體功能有：(1)重點能耗設備運行動態(tài)。主要對設備的能耗情況建立單獨的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、報表查詢、匯總等功能。(2)電量分單位計量。主要包括對各變電所主變電量、注水電量、電容器電量以及各線路電量進行統(tǒng)計，形成各單位耗電日報、月報及耗 電曲線。

2.2.3 系統(tǒng)功能設計

電量分礦計量系統(tǒng)功能；根據(jù)業(yè)務流程和用戶需求，系統(tǒng)主要功能設計分為四項：(1)數(shù)據(jù)采集功能，完成計算電量消耗基本數(shù)據(jù)的錄入；(2)統(tǒng)計計算功能，根據(jù)特定的算法將原始數(shù)據(jù)加工成結果數(shù)據(jù)；(3)數(shù)據(jù)展示功能，將成果數(shù)據(jù)，以報表或曲線形式展示出來；(4)系統(tǒng)管理維護功能，包括對用戶的授權管理。

重點能耗設備系統(tǒng)功能；重點能耗設備(如地面工程中注水泵、輸油泵的運行參數(shù)以及 中轉站和聯(lián)合站的生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù))，建立相應的數(shù)據(jù)模型，編制數(shù)據(jù)采集界面，由相關單位進行數(shù)據(jù)的錄入，zui終實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計計算、報表和曲線生成等功能。

2.2.4 系統(tǒng)的實現(xiàn)

系統(tǒng)實現(xiàn)主要可以分為三大部分：di部分系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集。主要實現(xiàn)將各個能耗監(jiān)測節(jié)點的日數(shù)據(jù)錄入到系統(tǒng)中。第二部分數(shù)據(jù)的處理。將原始數(shù)據(jù)處理成分單位的日、旬、月數(shù)據(jù)，并組織成所需使用的各種數(shù)據(jù)實體。第三部分數(shù)據(jù)的展示。將成果數(shù)據(jù)，通過報表、曲線等展示方式，將能耗直觀的展示出來。

數(shù)據(jù)的采集：數(shù)據(jù)采集主要是對能耗監(jiān)測系統(tǒng)中需要錄入的數(shù)據(jù)建立采集界面，并給錄入人員配置相應的用戶權限，完成采集應用部署。

數(shù)據(jù)的處理：數(shù)據(jù)統(tǒng)計是把數(shù)據(jù)從原始數(shù)據(jù)到成果數(shù)據(jù)組織的過程，是通過編制存儲過程和視 圖來實現(xiàn)的。存儲過程用于完成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織和報表庫的生成，對于每個報表都有個數(shù)據(jù)庫和個存儲過程來支持。它從源數(shù)據(jù)庫中提取相應數(shù)據(jù)、進行必要的計算形成成果數(shù)據(jù)，供報表、曲線展示使用。本系統(tǒng)采用了視圖作為數(shù)據(jù)調用的手段，其結構和數(shù)據(jù)是建立在對表的查詢基礎上的，從而節(jié)省了繁瑣的計算時間，為其他工作提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源。

數(shù)據(jù)的展示：曲線是展示數(shù)據(jù)的種重要方法，它具有形象直觀的點，以便讓觀測者根據(jù)結果對所關心內容作前期的預測。為此開發(fā)了曲線的展示功能，查詢人員通過耗電曲線可以 目了然的查看、分析電量數(shù)據(jù)，并提出科學合理的能耗控制方案。

3 安科瑞重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)架構及應用功能

3.1 平臺的架構

重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)采用“家平臺+省級平臺+重點用能單位接入端系統(tǒng)”的架構，重點用能單位端能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到省級平臺，再由省級平臺上傳至家平臺。沒有建設省級平臺的，重點用能單位端能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)直接上傳到家平臺。

重點用能單位“接入端系統(tǒng)”部署在重點用能單位內部，由重點用能單位負責建設。主要功能是，通過計量儀表、工控系統(tǒng)等采集、匯總本單位能耗數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳至省級平臺，或直接上傳至家平臺。 

圖1 安科瑞重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的架構組成示意圖

3.2 平臺的應用功能

重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)為節(jié)能主管部門、用能單位及社會公眾服務，需要提供在線監(jiān)測、總量控制、節(jié)能目標考核、碳排放管理等節(jié)能綜合管理功能，提供能效水平分析、能源利用狀況報告上報、節(jié)能標準及技術展示等企業(yè)服務功能，同時還需要提供節(jié)能法規(guī)政策、節(jié)能技術產(chǎn)品推廣等公眾服務功能。

3.2.1數(shù)據(jù)采集

可通過Modbus(GB/T19582)、DL/T645、CJ/T188等協(xié)議，從現(xiàn)場儀表采集需要的能耗實時數(shù)據(jù)；可從數(shù)據(jù)采集器獲取數(shù)據(jù)：通過Modbus TCP（GB/T19582）、MQTT、HTTPS等標準通訊協(xié)議從數(shù)據(jù)采集器獲取能耗實時數(shù)據(jù)；可從自動化信息系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)：通過OPC協(xié)議從重點用能單位的自動化信息系統(tǒng)采集需要的能耗實時數(shù)據(jù)；支持手工填報數(shù)據(jù)：對于不具備在線采集條件的數(shù)據(jù)，應提供手工填報數(shù)據(jù)上傳的模式。能耗在線監(jiān)測端設備應提供數(shù)據(jù)接入的軟件配置工具，支持上述多種標準通訊協(xié)議的軟件配置界面，配置完畢后，在能耗在線監(jiān)測端設備可運行基于SQL、OPC、Modbus、DL/T645、CJ/T188協(xié)議的數(shù)據(jù)接入執(zhí)行模塊，按照配置制定的規(guī)則，定時從數(shù)據(jù)采集點獲取數(shù)據(jù)，送入數(shù)據(jù)處理模塊，進行必要的運算處理，生成符合規(guī)范要求的上傳數(shù)據(jù)，再送入數(shù)據(jù)上傳模塊進行編碼上傳。

3.2.2數(shù)據(jù)上傳

按照重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)技術規(guī)范定義的系統(tǒng)平臺接口協(xié)議規(guī)范的要求，將用能企業(yè)的基礎信息、計量器具信息、用能數(shù)據(jù)及能效數(shù)據(jù)上傳至省級或家平臺，上傳數(shù)據(jù)經(jīng)過HTTPS協(xié)議加密傳輸。如果數(shù)據(jù)傳輸失敗或超時（網(wǎng)絡故障），將重發(fā)數(shù)據(jù)，直至接收成功反饋消息。

3.2.3數(shù)據(jù)處理及存儲

    實時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)可按照企業(yè)要求的時長、周期進行存儲、備份并保證數(shù)據(jù)存儲的性和可靠性；可按照企業(yè)管理需要進行分類查詢，方便快捷；本地歷史數(shù)據(jù)應存儲6個月以上，并可以方便導出。

3.2.4平臺功能

企業(yè)除了滿足zf文件要求的用能數(shù)據(jù)上傳的任務外，還可以建設套本地的能源管理系統(tǒng)，實時掌握企業(yè)用能情況，為企業(yè)節(jié)能降耗、節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)服務，具體軟件功能：能耗實時監(jiān)測；能夠對各種能源(水、電、氣、熱等)利用的全過程進行統(tǒng)計、分析，建立能源平衡，并進行平衡分析；統(tǒng)計企業(yè)、車間、生產(chǎn)線、重點用能設備的逐時、駐日、逐月用能情況；對企業(yè)能耗情況按照家標準及企業(yè)需要進行分解如總能耗、分類能耗、分項能耗、區(qū)域能耗、產(chǎn)值能耗、產(chǎn)品能耗或人均能耗，統(tǒng)計計算后進行初步分析，實現(xiàn)定額管理，能夠進行初步的能源需求預測，初步能源審計功能，可以對企業(yè)能源消費結構、去向，綜合能耗(產(chǎn)值、單位產(chǎn)品)、節(jié)能量(包括減排情況)進行匯總分析，并進行有針對性的對標(地區(qū)、行業(yè)、企業(yè)歷史數(shù)據(jù))。

3.3重點用能單位能耗在線監(jiān)測設備選型

表1 重點用能單位能耗在線監(jiān)測設備選型表

4 結束語

該系統(tǒng)的實施實現(xiàn)了對電量能耗數(shù)據(jù)應用的相關內容的能耗動態(tài)監(jiān)測，并設置了專門的節(jié)能信息管理網(wǎng)頁。通過本系統(tǒng)的研制開發(fā)，有以下的結論和認識：

通過電力能耗監(jiān)測軟件的投入使用使得企業(yè)用電的實際使用情況和變化趨勢變得目了然，大大節(jié)省了工作人員的人力負擔，可以及時高效的反應電力負荷變化情況。

綜上所述，本系統(tǒng)是套靈活、高效的集采集、傳輸、加工、存儲和使用等體化的電力能耗管理平臺。系統(tǒng)對耗電及重點能耗設備運行情況進行動態(tài)跟蹤，使節(jié)能管理人員能夠方便實時的監(jiān)測耗能的變化情況，對于數(shù)據(jù)反映出的問題及時做出判斷，提出科學合理的節(jié)能解決方案，實現(xiàn)實效節(jié)能。

【參考文獻】

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[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.

作者簡介：

劉細鳳，女，主要研究方向為重點能耗監(jiān)測系統(tǒng)在油田節(jié)能中的應用。