重點(diǎn)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在油田節(jié)能中的應(yīng)用

劉細(xì)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(xiàng)重要社會(huì)義務(wù)和社會(huì)責(zé)任。如何實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)企業(yè)能耗尤其是電力能耗進(jìn)行量化的監(jiān)測(cè)，如何合理的制定節(jié)電指標(biāo)，就成為了企業(yè)電力能耗 監(jiān)測(cè)所面臨的重要問(wèn)題。本文通過(guò)構(gòu)建電力能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了套對(duì)電力設(shè)備能耗和重點(diǎn)耗能設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤的監(jiān)測(cè)方案，使相關(guān)部門(mén)和領(lǐng)導(dǎo)能及時(shí)了解和掌握油田節(jié)能方面的相關(guān)信息，為制定和考核節(jié)能指標(biāo)提供了數(shù)據(jù)支撐，更有利節(jié)能降耗工作的開(kāi)展，保證下達(dá)任務(wù)的科學(xué)合理和快速準(zhǔn)確。

關(guān)鍵詞：節(jié)能降耗；電力能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1 引言

電力消耗是個(gè)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(yíng)成本的主要組成部分。在目前，現(xiàn)有能耗管理的狀況已滿(mǎn)足不了實(shí)際工作需要，在日常管理中，沒(méi)有電量分單位計(jì)量系統(tǒng)和重點(diǎn)能耗設(shè)備跟蹤系統(tǒng)，信息的傳送也只能以靜態(tài)報(bào)表的方式向上報(bào)，不能及時(shí)了解和掌握節(jié)能方面的動(dòng)態(tài)信息。

為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，為了降低企業(yè)的投資與運(yùn)行成本，為了對(duì)節(jié)能降耗工作尤其是對(duì)企業(yè)用電節(jié)能有個(gè)明確的考核標(biāo)準(zhǔn)，我們決定建設(shè)套用電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)行套對(duì)電力設(shè)備能耗和重點(diǎn)耗能設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤的監(jiān)測(cè)方案。

2 能耗檢測(cè)系統(tǒng)的建立與應(yīng)用

在實(shí)施過(guò)程中，將所有的能耗設(shè)備建立臺(tái)帳，設(shè)置專(zhuān)門(mén)節(jié)能網(wǎng)頁(yè)，對(duì)重點(diǎn)耗能設(shè)備要進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，使相關(guān)部門(mén)能及時(shí)了解和掌握節(jié)能方面的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗設(shè)備的合理及時(shí)的管理和跟蹤。

2.1 主要能耗設(shè)備分析

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

其中電量計(jì)量主要包括對(duì)各單位主變電量、注水電量、注氣電量、機(jī)采電量以及各變電所計(jì)量設(shè)備電量、線路電量數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)。重點(diǎn)能耗設(shè)備的監(jiān)測(cè)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(shè)備。

2.2 能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)方案

2.2.1 系統(tǒng)建設(shè)的主要思路 

建立電量分單位計(jì)量數(shù)據(jù)采集和報(bào)表數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)電量數(shù)據(jù)錄入、報(bào)表生成及運(yùn)行曲線等功能；建立重點(diǎn)能耗設(shè)備相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，通過(guò)報(bào)表、曲線的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的動(dòng)態(tài)跟蹤。

2.2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

能耗信息管理系統(tǒng)具體功能有：(1)重點(diǎn)能耗設(shè)備運(yùn)行動(dòng)態(tài)。主要對(duì)設(shè)備的能耗情況建立單獨(dú)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表查詢(xún)、匯總等功能。(2)電量分單位計(jì)量。主要包括對(duì)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(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成各單位耗電日?qǐng)?bào)、月報(bào)及耗 電曲線。

2.2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

電量分礦計(jì)量系統(tǒng)功能；根據(jù)業(yè)務(wù)流程和用戶(hù)需求，系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)分為四項(xiàng)：(1)數(shù)據(jù)采集功能，完成計(jì)算電量消耗基本數(shù)據(jù)的錄入；(2)統(tǒng)計(jì)計(jì)算功能，根據(jù)特定的算法將原始數(shù)據(jù)加工成結(jié)果數(shù)據(jù)；(3)數(shù)據(jù)展示功能，將成果數(shù)據(jù)，以報(bào)表或曲線形式展示出來(lái)；(4)系統(tǒng)管理維護(hù)功能，包括對(duì)用戶(hù)的授權(quán)管理。

重點(diǎn)能耗設(shè)備系統(tǒng)功能；重點(diǎn)能耗設(shè)備(如地面工程中注水泵、輸油泵的運(yùn)行參數(shù)以及 中轉(zhuǎn)站和聯(lián)合站的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù))，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，編制數(shù)據(jù)采集界面，由相關(guān)單位進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入，zui終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)計(jì)算、報(bào)表和曲線生成等功能。

2.2.4 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)實(shí)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(shí)現(xiàn)將各個(gè)能耗監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的日數(shù)據(jù)錄入到系統(tǒng)中。第二部分?jǐn)?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(shí)體。第三部分?jǐn)?shù)據(jù)的展示。將成果數(shù)據(jù)，通過(guò)報(bào)表、曲線等展示方式，將能耗直觀的展示出來(lái)。

數(shù)據(jù)的采集：數(shù)據(jù)采集主要是對(duì)能耗監(jiān)測(cè)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(yīng)的用戶(hù)權(quán)限，完成采集應(yīng)用部署。

數(shù)據(jù)的處理：數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)是把數(shù)據(jù)從原始數(shù)據(jù)到成果數(shù)據(jù)組織的過(guò)程，是通過(guò)編制存儲(chǔ)過(guò)程和視 圖來(lái)實(shí)現(xiàn)的。存儲(chǔ)過(guò)程用于完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織和報(bào)表庫(kù)的生成，對(duì)于每個(gè)報(bào)表都有個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)和個(gè)存儲(chǔ)過(guò)程來(lái)支持。它從源數(shù)據(jù)庫(kù)中提取相應(yīng)數(shù)據(jù)、進(jìn)行必要的計(jì)算形成成果數(shù)據(jù)，供報(bào)表、曲線展示使用。本系統(tǒng)采用了視圖作為數(shù)據(jù)調(diào)用的手段，其結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)是建立在對(duì)表的查詢(xún)基礎(chǔ)上的，從而節(jié)省了繁瑣的計(jì)算時(shí)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(diǎn)，以便讓觀測(cè)者根據(jù)結(jié)果對(duì)所關(guān)心內(nèi)容作前期的預(yù)測(cè)。為此開(kāi)發(fā)了曲線的展示功能，查詢(xún)?nèi)藛T通過(guò)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(xué)合理的能耗控制方案。

3 安科瑞重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)及應(yīng)用功能

3.1 平臺(tái)的架構(gòu)

重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用“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)，重點(diǎn)用能單位端能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到省級(jí)平臺(tái)，再由省級(jí)平臺(tái)上傳至家平臺(tái)。沒(méi)有建設(shè)省級(jí)平臺(tái)的，重點(diǎn)用能單位端能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接上傳到家平臺(tái)。

重點(diǎn)用能單位“接入端系統(tǒng)”部署在重點(diǎn)用能單位內(nèi)部，由重點(diǎn)用能單位負(fù)責(zé)建設(shè)。主要功能是，通過(guò)計(jì)量?jī)x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(jí)平臺(tái)，或直接上傳至家平臺(tái)。 

圖1 安科瑞重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的架構(gòu)組成示意圖

3.2 平臺(tái)的應(yīng)用功能

重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為節(jié)能主管部門(mén)、用能單位及社會(huì)公眾服務(wù)，需要提供在線監(jiān)測(cè)、總量控制、節(jié)能目標(biāo)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(bào)告上報(bào)、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)展示等企業(yè)服務(wù)功能，同時(shí)還需要提供節(jié)能法規(guī)政策、節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品推廣等公眾服務(wù)功能。

3.2.1數(shù)據(jù)采集

可通過(guò)Modbus(GB/T19582)、DL/T645、CJ/T188等協(xié)議，從現(xiàn)場(chǎng)儀表采集需要的能耗實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；可從數(shù)據(jù)采集器獲取數(shù)據(jù)：通過(guò)Modbus TCP（GB/T19582）、MQTT、HTTPS等標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議從數(shù)據(jù)采集器獲取能耗實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；可從自動(dòng)化信息系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)：通過(guò)OPC協(xié)議從重點(diǎn)用能單位的自動(dòng)化信息系統(tǒng)采集需要的能耗實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；支持手工填報(bào)數(shù)據(jù)：對(duì)于不具備在線采集條件的數(shù)據(jù)，應(yīng)提供手工填報(bào)數(shù)據(jù)上傳的模式。能耗在線監(jiān)測(cè)端設(shè)備應(yīng)提供數(shù)據(jù)接入的軟件配置工具，支持上述多種標(biāo)準(zhǔn)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(cè)端設(shè)備可運(yùn)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(shí)從數(shù)據(jù)采集點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)，送入數(shù)據(jù)處理模塊，進(jìn)行必要的運(yùn)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(jìn)行編碼上傳。

3.2.2數(shù)據(jù)上傳

按照重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范定義的系統(tǒng)平臺(tái)接口協(xié)議規(guī)范的要求，將用能企業(yè)的基礎(chǔ)信息、計(jì)量器具信息、用能數(shù)據(jù)及能效數(shù)據(jù)上傳至省級(jí)或家平臺(tái)，上傳數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)HTTPS協(xié)議加密傳輸。如果數(shù)據(jù)傳輸失敗或超時(shí)（網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)可按照企業(yè)要求的時(shí)長(zhǎng)、周期進(jìn)行存儲(chǔ)、備份并保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的性和可靠性；可按照企業(yè)管理需要進(jìn)行分類(lèi)查詢(xún)，方便快捷；本地歷史數(shù)據(jù)應(yīng)存儲(chǔ)6個(gè)月以上，并可以方便導(dǎo)出。

3.2.4平臺(tái)功能

企業(yè)除了滿(mǎn)足zf文件要求的用能數(shù)據(jù)上傳的任務(wù)外，還可以建設(shè)套本地的能源管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)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(wù)，具體軟件功能：能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；能夠?qū)Ω鞣N能源(水、電、氣、熱等)利用的全過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，建立能源平衡，并進(jìn)行平衡分析；統(tǒng)計(jì)企業(yè)、車(chē)間、生產(chǎn)線、重點(diǎn)用能設(shè)備的逐時(shí)、駐日、逐月用能情況；對(duì)企業(yè)能耗情況按照家標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)需要進(jìn)行分解如總能耗、分類(lèi)能耗、分項(xiàng)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(jì)計(jì)算后進(jìn)行初步分析，實(shí)現(xiàn)定額管理，能夠進(jìn)行初步的能源需求預(yù)測(cè)，初步能源審計(jì)功能，可以對(duì)企業(yè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、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(jìn)行匯總分析，并進(jìn)行有針對(duì)性的對(duì)標(biāo)(地區(qū)、行業(yè)、企業(yè)歷史數(shù)據(jù))。

3.3重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)設(shè)備選型

表1 重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)設(shè)備選型表

4 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)的實(shí)施實(shí)現(xiàn)了對(duì)電量能耗數(shù)據(jù)應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容的能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并設(shè)置了專(zhuān)門(mén)的節(jié)能信息管理網(wǎng)頁(yè)。通過(guò)本系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)，有以下的結(jié)論和認(rèn)識(shí)：

通過(guò)電力能耗監(jiān)測(cè)軟件的投入使用使得企業(yè)用電的實(shí)際使用情況和變化趨勢(shì)變得目了然，大大節(jié)省了工作人員的人力負(fù)擔(dān)，可以及時(shí)高效的反應(yīng)電力負(fù)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(chǔ)和使用等體化的電力能耗管理平臺(tái)。系統(tǒng)對(duì)耗電及重點(diǎn)能耗設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，使節(jié)能管理人員能夠方便實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)耗能的變化情況，對(duì)于數(shù)據(jù)反映出的問(wèn)題及時(shí)做出判斷，提出科學(xué)合理的節(jié)能解決方案，實(shí)現(xiàn)實(shí)效節(jié)能。

【參考文獻(xiàn)】

[1] (美)里克特(R1chter，J．)著．李建忠譯．《MICR0S0FT.NET框架程序設(shè)計(jì)(修訂版)》 清華大學(xué)出版社,2003年.

[2] 曹陽(yáng).電力能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在油田節(jié)能中的應(yīng)用.[J]節(jié)能減排與環(huán)境保護(hù).

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.

作者簡(jiǎn)介：

劉細(xì)鳳，女，主要研究方向?yàn)橹攸c(diǎn)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在油田節(jié)能中的應(yīng)用。