目前，我国大部分钢铁企业的能耗水平与国际先进企业存在较大差距，能耗成本占总成本的25%-40%，提高能源利用效率，降低综合能耗是企业降低成本的重要途径之一，也是企业可持续发展的重要手段。随着钢铁企业对能源管理重视程度的增加，能源生产和管理已经逐渐从“配角”向“主角”转变，提高能源使用效率、提升全局优化意识已经成为钢铁企业能源管理的主要需求，原有的能源管理系统已不能从本质上支撑这一要求。随着国家智能制造、两化融合、工业互联网深入推广，钢铁企业已经逐步进入数字化、网络化、智能化时代，新一代信息技术的有效应用可以为企业节能降耗、提产增效提供有力支撑，最终为企业提升产品质量和竞争力保驾护航。

鞍钢集团自动化有限公司为从根本上破解钢铁企业能源成本高、能源精细化管理程度低、能源与生产之间协同优化难等难题，历经两年自主研发了钢铁企业能源智能管控系统。该系统于2019年在鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司成功投运，目前系统运行安全稳定，经济效益和社会效益显著。

1系统建设目标

近年来，工业互联网技术高速发展，云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术在钢铁企业得到了广泛应用。鞍钢集团自动化有限公司以自主研发的“精钢”工业互联网平台为基础，建立具有自感知、自分析、自决策、自优化能力的钢铁企业能源智能管控系统。从物质流和能源流协同优化的角度出发为钢铁企业能源管理提供“看得见、说得清、管得好”的全流程一站式智能服务。平台充分运用“大数据 机理”的手段，提供能源生产集中控制、能源指标在线监控、系统能耗评价优化、能源流调度耦合优化等服务，达到实时全面了解企业能源全生命周期管理和应用现状，诊断能源应用各环节出现的异常问题，预知能源流产生和消耗的变化趋势，提出能源综合优化方案。

2系统技术架构

鞍钢集团自动化有限公司建立的钢铁企业能源智能管控系统采用先进的工业互联网架构，运用云、边、端协同的模式，实现通讯类型统一化、多维数据融合化、基础设施虚拟化以及系统横纵一体化。整体系统平台架构设计如图1所示：

3系统核心功能及特点

系统建设从基础的仪器仪表、控制系统、信息系统到网络设施、云平台、视频监控、移动应用、安全防护等，涉及范围和功能非常繁杂，其中支撑整个系统运行的核心技术内容包括三大模块，分别是：远程集控模块、能源基础管理模块和能源智能优化模块。

3.1远程集控模块

远程集控模块在平台中为重中之重，是系统运行的基础保障，其承担三项重点任务：一是保证现场操控的安全稳定；二是实现集控中心对现场站、所的远程控制；三是为计划调度管理模块和智能优化模块提供基础数据。

远程集控模块按照业务划分为电力集控、动力集控两部分，模块功能包括：动力操控、电网操控、趋势查询、故障报警、历史查询等功能。

为保障系统的控制安全、网络安全、供电安全、数据安全，并从根本上实现本地站所室的无人化，远程集控模块研发和应用了“多工业协议通讯转换”、“虚拟化 分布式负载均衡策略”、“工业控制网络安全防护”、“小型发电机组冗余危急遮断控制”、“高、焦、转三种煤气混合的自动调节”、“制氧机组自动变负荷控制”、“移动点巡检”等核心技术，实现了系统的实用、精准可靠和安全稳定，大幅提高了生产效率和劳动效率。

3.2能源基础管理模块

能源基础管理模块包括能源监视和能源管理两部分。其中能源监视包括生产监视、潮流监视、负荷监视、电网监视、历史计量曲线查询等功能。

能源基础管理包括能源计划和调度管理、实绩和报表管理、能源质量监控、能源指标分析、能源生产运行支持管理和能源设备管理等功能。与公司的MES、ERP、调度、财务等系统进行数据融合，既保证了系统数据的可靠性，又实现了能源管理与生产管控“数据不落地”式的管理和协同优化。

3.3能源智能优化模块

智能优化模块充分运用“机理 数据”的手段，自主研发和应用了适合钢铁行业多能源介质的三级（单体、工序、公司）智能化分析和预测两大类算法模型，包括建立针对钢铁生产系统能耗的优化模型，运用了大数据和机理相结合的技术，从系统节能的角度出发，成功实现了在鲅鱼圈钢铁分公司的全流程能耗在线分析、评价及动态优化；建立多能流预测和多介质耦合优化技术，实现了复杂工况下的煤气、蒸汽、电力等多能源介质在线动态协同优化，进一步降低了能源消耗；建立钢铁联合企业全流程碳排放在线核算分析系统，实现了在线计算和关联分析，为进一步减碳提供了重要数据依据；运用数据挖掘技术，实现海量能源和生产数据知识图谱化，实现钢铁联合企业隐性知识的显性化。

4系统优势及投运效果

4.1系统优势

钢铁能源智能管控系统按照自动操作、智能调度、智能管控三位一体方式进行开发建设，通过自动化、信息化、智能化技术的研发攻关，系统实现了鲅鱼圈钢铁分公司六大作业区、37个站所室能源管控系统的数字化、网络化、智能化，确保公司高效平稳安全运行。系统首次实现了钢铁联合企业能源全部站所室的无人化和远程集中控制操作，进一步提升能源系统运行效率，从技术和系统上为生产集控的管理变革提供了高效有力的支撑。

系统通过整合电、水、煤气、氧气、蒸汽等能源流数据，生产计划、生产实绩等物质流数据，打造能源流、物质流和信息流三流合一、协同优化的能源数据融合平台，系统以钢铁生产系统能效、能耗优化为目标，自主开发了分析、调度、评价、预测、预警等多功能的数据模型，通过在线应用实现了减少能源介质放散损失，提高能源介质的相互转化效率，降低了企业能源成本。

4.2系统应用效果

系统在鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司投运以来，全面提升了公司能源管控系统运行和协调效率，其中通过远程集控模块优化人力资源43.6%；通过制氧机负荷调整功能降低工序电耗1.7%；通过能耗能效分析功能降低加热炉煤气单耗3%；通过煤气平衡预测分析和多介质耦合优化功能，大幅提高了余热资源利用效率；通过电力需量监视模块降低基本电费30%；通过水系统分析模块降低新水消耗3%以上。最终实现降低吨钢综合能耗1.9%，经济效益非常显著，为助力钢铁企业快速发展提供有力的技术支撑。

5结语

能源生产和管理并不是孤立的，能源智能管控系统在能源业务上，将设备、控制系统、信息系统和智能系统进行纵向集成，打破原有的五级架构；横向上将能源各个专业，如燃气、供电、发电、给水、制氧等进行融合，通过智能化的能源流分析、预测和多介质耦合优化，实现能源介质之间系统性的平衡优化；从企业纵深角度，通过系统间的协同生产计划、设备检修、调度、财务等各类数据，实现能源在整个公司范围内的价值最优化；从而在三个维度上建立了一套完整的、基于能源价值和钢铁产品价值综合优化的能源管控体系，为钢铁行业能源生产管控开拓了全新的思路。系统应用不仅让原有的操作人员远离现场的危险环境，还可以大幅降低人员成本、提高生产管控效率、提高人员劳动效率，为能源集约化生产、数字化管控、操检调度合一、智能化分析预测和优化，以及能源管控降本增效发挥了重大作用，为行业推广起到了很好的示范效应。 （曲泰安）