圖1 美國(guó)對(duì)煤炭、冶金和礦石3個(gè)行業(yè)的能源使用統(tǒng)計(jì)分析
礦業(yè)生產(chǎn)是以設(shè)備為主體的連續(xù)性生產(chǎn)，隨著近年來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)各能源和礦石的大規(guī)模需求，全球的礦業(yè)企業(yè)發(fā)展迅速。在行業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)，能源消耗也急劇上升。在全球能源短缺的大前提下，如何使礦業(yè)企業(yè)節(jié)能增效成為新的挑戰(zhàn)，如何在現(xiàn)有條件下，提高生產(chǎn)效率，降低單位生產(chǎn)的能源消耗，成為全球礦業(yè)企業(yè)的關(guān)注點(diǎn)。
那么，究竟礦業(yè)企業(yè)是否有節(jié)能增效的潛力呢？如圖1，該圖是美國(guó)對(duì)工業(yè)的3個(gè)分支——煤炭、冶金和礦石處理3個(gè)細(xì)分行業(yè)的能源使用統(tǒng)計(jì)分析圖。圖中，灰色部分是最小的能源需求，紅色部分是通過(guò)研發(fā)節(jié)能的機(jī)會(huì)，淡綠色部分為通過(guò)引用最佳實(shí)踐帶來(lái)的節(jié)能機(jī)會(huì)。通過(guò)上圖可見(jiàn)，無(wú)論是煤炭、冶金還是礦石處理，相對(duì)于目前的能源消耗，都有較大的潛在節(jié)能空間。
鑒于上述分析，礦業(yè)大戶均開(kāi)始計(jì)劃和實(shí)施一系列節(jié)能增效項(xiàng)目尋求能源使用的改善。如必和必托BHPB、力拓Rio Tinto和Xstrata等紛紛發(fā)表 EEO（Energy Efficiency Opportunity）節(jié)能機(jī)會(huì)白皮書來(lái)指導(dǎo)各種節(jié)能措施。
礦業(yè)節(jié)能增效方法論和工具
要想幫助企業(yè)找到節(jié)能增效的空間和區(qū)域，正確可行的方法論和工具是必不可少的。目前在各個(gè)國(guó)家和各個(gè)行業(yè)都有相應(yīng)的一些指南性文件，如澳洲出版的節(jié)能機(jī)會(huì)評(píng)估手冊(cè)Energy
Efficiency Opportunities Assessment Handbook和加拿大礦業(yè)協(xié)會(huì)的Energy and GHG Emissions,Management Guidance 等。
圖2 典型的節(jié)能工具和系統(tǒng)帶來(lái)的節(jié)能回報(bào)示意
施耐德電氣，作為全球能效管理專家，在礦業(yè)有數(shù)十年的工程經(jīng)驗(yàn)以及遍布澳洲、南非和巴西各礦業(yè)大國(guó)的幾百個(gè)項(xiàng)目，為客戶總結(jié)出一套可實(shí)施的方法論。整個(gè)方法論是通過(guò)閉環(huán)的信息鏈建立能源管理持續(xù)改善的活動(dòng)，每個(gè)步驟都具有不同的意義和作用。如在能源審計(jì)階段，我們經(jīng)常會(huì)直接發(fā)現(xiàn)諸多現(xiàn)場(chǎng)的能源使用問(wèn)題，如現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量的不準(zhǔn)確性和信息粒度太大影響對(duì)能源消耗的準(zhǔn)確分析；計(jì)量讀數(shù)的手工和滯后造成帳單值的延后；工廠在停線/停產(chǎn)重啟過(guò)程造成了大量的能源消耗，約1~2.5MW。
對(duì)能源的監(jiān)視和管理也是節(jié)能的重要步驟之一，根據(jù)加拿大專家分析：“當(dāng)正確實(shí)施了一個(gè)能源管理系統(tǒng)后，可以節(jié)約 5%~15%的年能源消耗的開(kāi)銷”
圖2顯示了典型的節(jié)能工具和系統(tǒng)帶來(lái)的節(jié)能回報(bào)。由此可見(jiàn)，能源管理系統(tǒng)的建立雖然晚于常見(jiàn)的節(jié)能設(shè)備改造和自動(dòng)化改造，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看具有持久的作用。
建立能源監(jiān)控及管理系統(tǒng)的主要工作包括識(shí)別設(shè)備和操作人員的運(yùn)行操作模式對(duì)能源有效性的影響；測(cè)量電能消耗和產(chǎn)量之間的聯(lián)系；在不同的操作條件下，上述兩者之間的聯(lián)系；分析能源使用基準(zhǔn)線相關(guān)的重點(diǎn)變量(控制回路，工藝輸入變量等)；通過(guò)控制系統(tǒng)的調(diào)整，提高能源的有效利用；以及通過(guò)施耐德的PEO績(jī)效分析和管理來(lái)改善主要能源指標(biāo)以PEO 為基礎(chǔ)的能源管理系統(tǒng)——施耐德PEO生產(chǎn)能源優(yōu)化解決方案集成了生產(chǎn)管理和企業(yè)能源管理的各種應(yīng)用，結(jié)合了施耐德Citect/Ampla軟件的生產(chǎn)和設(shè)備分析信息以及施耐德能源管理軟件的電能及其他能源的分析預(yù)測(cè)等功能，全方位的提供了面向生產(chǎn)的企業(yè)級(jí)能源管理應(yīng)用系統(tǒng)。
PEO的基準(zhǔn)在于首先建立面向生產(chǎn)的能源模型，使用模型化的手段來(lái)識(shí)別工廠運(yùn)行管理操作對(duì)能源消耗的影響。例如，選礦廠輸入速率的變化、粗破機(jī)輸入物料的變化等。
系統(tǒng)通過(guò)建立相應(yīng)的目標(biāo)指標(biāo)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析來(lái)模型化能源使用的有效性，捕獲能耗超標(biāo)的能源事件 Energy Events，并且通過(guò)各種分析圖形對(duì)超標(biāo)的原因、類別等作出多方位的分析。同時(shí)，這些分析還可以基于用戶指定的方法，如針對(duì)不同的班次、人員、礦產(chǎn)品等級(jí)等進(jìn)行，還可以提供生產(chǎn)和能源的統(tǒng)一視圖，為生產(chǎn)管理人員的調(diào)度決策提供依據(jù)。
圖3 澳洲煤礦集團(tuán)中礦的能源系統(tǒng)整合
用戶實(shí)施建議
在施耐德推出 PEO 能源優(yōu)化管理系統(tǒng)后，不少世界級(jí)的礦業(yè)集團(tuán)就紛紛應(yīng)用此系統(tǒng)來(lái)整合各下屬礦廠的能源管理系統(tǒng)，建立能源分析和優(yōu)化的平臺(tái)。圖3是在澳洲大型煤礦集團(tuán)中的兩個(gè)礦的能源系統(tǒng)整合。在系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中，其階段性實(shí)時(shí)的方法值得國(guó)內(nèi)的項(xiàng)目借鑒。
在圖3中，對(duì)于 Crinum 和Gregory 礦來(lái)說(shuō)，均有不同的電能計(jì)量表計(jì)，連接到PLC，并通過(guò)Citect SCADA系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，在此之上，系統(tǒng)建立了基于施耐德 Citect 的Historian數(shù)據(jù)庫(kù)，集成了兩個(gè)礦的電能及其他相關(guān)能源和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，使用施耐德的 Citect/Ampla 平臺(tái)對(duì)上述兩個(gè)礦的能源使用進(jìn)行模型分析。
項(xiàng)目根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的條件和需求，分成三個(gè)階段進(jìn)行，第一階段建立能源消耗監(jiān)控系統(tǒng)，也是整個(gè)能源管理的基礎(chǔ)。第一階段的目標(biāo)包括確定能源消耗的位置、提供能源消耗相關(guān)的生產(chǎn)信息、為能源指標(biāo)計(jì)算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。第一階段的重點(diǎn)在于軟件系統(tǒng)的安裝并取得各表計(jì)的數(shù)據(jù)。第二階段則建立能源模型和能源事件以及分析機(jī)制。這一階段辨識(shí)主要耗能設(shè)備和區(qū)域，發(fā)掘節(jié)能的機(jī)會(huì)。在第二階段的工作也將包括對(duì)電能計(jì)量表的數(shù)據(jù)精度核查、是否需要添加計(jì)量裝置、建立Citect/Ampla的能源管理事件以及其捕獲條件等。第二階段的關(guān)注點(diǎn)在能源使用的性能上。而第三階段將整合所有非電能源數(shù)據(jù)，進(jìn)一步建立自動(dòng)化能源報(bào)告體系，同時(shí)建立排放檢測(cè)系統(tǒng)和高級(jí)能源分析模型。此階段將關(guān)注于深層次的能源分析和應(yīng)用。
（轉(zhuǎn)載）
