圖1 美國對煤炭、冶金和礦石3個行業(yè)的能源使用統(tǒng)計分析
礦業(yè)生產(chǎn)是以設(shè)備為主體的連續(xù)性生產(chǎn)，隨著近年來經(jīng)濟發(fā)展對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，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。
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，該圖是美國對工業(yè)的3個分支——煤炭、冶金和礦石處理3個細分行業(yè)的能源使用統(tǒng)計分析圖。圖中，灰色部分是最小的能源需求，紅色部分是通過研發(fā)節(jié)能的機會，淡綠色部分為通過引用最佳實踐帶來的節(jié)能機會。通過上圖可見，無論是煤炭、冶金還是礦石處理，相對于目前的能源消耗，都有較大的潛在節(jié)能空間。
鑒于上述分析，礦業(yè)大戶均開始計劃和實施一系列節(jié)能增效項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)能機會白皮書來指導各種節(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。目前在各個國家和各個行業(yè)都有相應(yīng)的一些指南性文件，如澳洲出版的節(jié)能機會評估手冊Energy
Efficiency Opportunities Assessment Handbook和加拿大礦業(yè)協(xié)會的Energy and GHG Emissions,Management Guidance 等。
圖2 典型的節(jié)能工具和系統(tǒng)帶來的節(jié)能回報示意
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)驗以及遍布澳洲、南非和巴西各礦業(yè)大國的幾百個項目，為客戶總結(jié)出一套可實施的方法論。整個方法論是通過閉環(huán)的信息鏈建立能源管理持續(xù)改善的活動，每個步驟都具有不同的意義和作用。如在能源審計階段，我們經(jīng)常會直接發(fā)現(xiàn)諸多現(xiàn)場的能源使用問題，如現(xiàn)場計量的不準確性和信息粒度太大影響對能源消耗的準確分析；計量讀數(shù)的手工和滯后造成帳單值的延后；工廠在停線/停產(chǎn)重啟過程造成了大量的能源消耗，約1~2.5MW。
對能源的監(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：“當正確實施了一個能源管理系統(tǒng)后，可以節(jié)約 5%~15%的年能源消耗的開銷”
圖2顯示了典型的節(jié)能工具和系統(tǒng)帶來的節(jié)能回報。由此可見，能源管理系統(tǒng)的建立雖然晚于常見的節(jié)能設(shè)備改造和自動化改造，但從長遠來看具有持久的作用。
建立能源監(jiān)控及管理系統(tǒng)的主要工作包括識別設(shè)備和操作人員的運行操作模式對能源有效性的影響；測量電能消耗和產(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；分析能源使用基準線相關(guān)的重點變量(控制回路，工藝輸入變量等)；通過控制系統(tǒng)的調(diào)整，提高能源的有效利用；以及通過施耐德的PEO績效分析和管理來改善主要能源指標以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測等功能，全方位的提供了面向生產(chǎn)的企業(yè)級能源管理應(yīng)用系統(tǒng)。
PEO的基準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識別工廠運行管理操作對能源消耗的影響。例如，選礦廠輸入速率的變化、粗破機輸入物料的變化等。
系統(tǒng)通過建立相應(yīng)的目標指標和實時數(shù)據(jù)分析來模型化能源使用的有效性，捕獲能耗超標的能源事件 Energy Events，并且通過各種分析圖形對超標的原因、類別等作出多方位的分析。同時，這些分析還可以基于用戶指定的方法，如針對不同的班次、人員、礦產(chǎn)品等級等進行，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 澳洲煤礦集團中礦的能源系統(tǒng)整合
用戶實施建議
在施耐德推出 PEO 能源優(yōu)化管理系統(tǒng)后，不少世界級的礦業(yè)集團就紛紛應(yīng)用此系統(tǒng)來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。圖3是在澳洲大型煤礦集團中的兩個礦的能源系統(tǒng)整合。在系統(tǒng)實施過程中，其階段性實時的方法值得國內(nèi)的項目借鑒。
在圖3中，對于 Crinum 和Gregory 礦來說，均有不同的電能計量表計，連接到PLC，并通過Citect SCADA系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行監(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，集成了兩個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 平臺對上述兩個礦的能源使用進行模型分析。
項目根據(jù)現(xiàn)場的條件和需求，分成三個階段進行，第一階段建立能源消耗監(jiān)控系統(tǒng)，也是整個能源管理的基礎(chǔ)。第一階段的目標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、為能源指標計算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。第一階段的重點在于軟件系統(tǒng)的安裝并取得各表計的數(shù)據(jù)。第二階段則建立能源模型和能源事件以及分析機制。這一階段辨識主要耗能設(shè)備和區(qū)域，發(fā)掘節(jié)能的機會。在第二階段的工作也將包括對電能計量表的數(shù)據(jù)精度核查、是否需要添加計量裝置、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)，進一步建立自動化能源報告體系，同時建立排放檢測系統(tǒng)和高級能源分析模型。此階段將關(guān)注于深層次的能源分析和應(yīng)用。
（轉(zhuǎn)載）
