摘要：本文主要探討了能耗管理系統(tǒng)(ECOMS)在LF12-3海上油田的應用。首先，介紹了該系統(tǒng)的應用背景；然后，詳細闡述了該系統(tǒng)的設計原則、系統(tǒng)特點、構(gòu)架及功能；總結(jié)了能耗管理系統(tǒng)對海洋石油平臺在生產(chǎn)能耗動態(tài)監(jiān)測和能源使用效率提升方面的重要作用。

關鍵詞：海上油田；能耗管理系統(tǒng)；能耗動態(tài)監(jiān)測；能源使用效率

一、引言

我國經(jīng)濟持續(xù)高速增長，隨之而來的副作用也在不斷顯現(xiàn)，能源資源日趨緊張，環(huán)境條件不斷惡化。要幫助高能耗企業(yè)實現(xiàn)清潔、高效的生產(chǎn),需建設能耗監(jiān)測、管理和控制系統(tǒng)，利用技術創(chuàng)新來提高能源的使用效率。

國外的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)企業(yè)每年8%的能源損耗是由于缺乏能源監(jiān)測和維護計劃所導致的，而另外12%的能源損耗則是因為沒有有效的能 源管理和控制系統(tǒng)。歐美發(fā)達的企業(yè)在生產(chǎn)過程中廣泛采用了計算機監(jiān)測和控制系統(tǒng)(如DCS和SCADA)，并高度重視能源數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測、分析和優(yōu)化系統(tǒng)。

借助現(xiàn)代計算機技術、網(wǎng)絡通信技術和分布式控制技術，這些企業(yè)成功地建立了完善的能耗監(jiān)測和管理體系。這使得能源消耗的動態(tài)過程實現(xiàn)了信息化、可視化和可控化，從而能夠?qū)ζ髽I(yè)生產(chǎn)過程中的能源消耗結(jié)構(gòu)、過程和要素進行精細的管理、控制和優(yōu)化。這種綜合性的能源管理方法不僅有助于降低能源損耗，還能顯著提高能源使用效率，為企業(yè)帶來長期的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

能耗管理系統(tǒng)在線監(jiān)測整個企業(yè)的生產(chǎn)能耗動態(tài)過程，收集生產(chǎn)過程中大量分散的用電等能耗數(shù)據(jù)，提供實時及歷史數(shù)據(jù)分析、對比功能，從而發(fā)現(xiàn)企業(yè)在生產(chǎn)能耗過程中存在問題；通過優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)能耗的運行模式和軌跡以及建立企業(yè)能耗評估、能耗管理體系，提高企業(yè)能源效率水平。

二、項目概述

LF12-3油田群開發(fā)項目位于中國南海,包括一艘生產(chǎn)、儲存一體的多功能油輪(FPSO) ,一座生產(chǎn)平臺LF12-3WHP,之間采用海纜連接。FPSO配備4臺原油主機,作為電站平臺。

為滿足長期發(fā)展需求，新建平臺配有電源能量管理系統(tǒng)(PMS)，以及能耗管理系統(tǒng)(ECOMS)。發(fā)電機組的調(diào)速與跳崖特性的不同，使得在并網(wǎng)運行時難以確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。若直接將兩者并網(wǎng)，可能會導致電網(wǎng)參數(shù)波動，進而影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。為確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，對這兩種發(fā)電機組的調(diào)速與調(diào)壓特性進行深入分析和控制以實現(xiàn)協(xié)同工作。通過電站電源能量管理系統(tǒng)和能耗管理系統(tǒng)，對整個平臺電網(wǎng)設備的電力進行統(tǒng)一、科學、高效的管理和調(diào)度。

三、能耗管理系統(tǒng)應用與分析

3.1系統(tǒng)設計原則

從在構(gòu)建這一系統(tǒng)時，充分融合了當前前沿且成熟的技術，同時著眼于未來的長遠發(fā)展需求。通過統(tǒng)一規(guī)劃、布局和設計，確保了系統(tǒng)的規(guī)范性和標準性，同時突出重點，分步實施，確保每一步都穩(wěn)健而高效。在實施策略上，根據(jù)實際需求及預算進行統(tǒng)一領導、統(tǒng)籌規(guī)劃，以標準化為核心，優(yōu)先推進核心業(yè)務，確保信息的共享與安全。始終注重系統(tǒng)的完整性和投資的有效性，力求構(gòu)建一個既又實用的能源監(jiān)測管理平臺，為重點用能單位提供強大的支持。

3.1.1標準化、規(guī)范化原則

在規(guī)劃和實施本項目時，嚴格遵循電子政務相關的法律法規(guī)和技術規(guī)范，確保項目的整體建設和實施在業(yè)務、技術、運行管理等多個方面都得到精心設計。特別注重標準化和規(guī)范化，以確保項目的高效、安全和可持續(xù)發(fā)展。通過這種綜合、全面的方法，力求構(gòu)建一個既符合標準，又能夠滿足實際業(yè)務需求的電子政務系統(tǒng)。

3.1.2開放性、可擴展性原則

在設計本系統(tǒng)時，充分考慮了系統(tǒng)的開放性、可擴展性，以便大限度地利用現(xiàn)有設備、軟件及信息資源。這種設計策略不僅提高了系統(tǒng)的兼容性和靈活性，還有助于降低維護成本和提高效率。

同時，我們也著眼于系統(tǒng)的未來發(fā)展。通過預留接口和二次開發(fā)API,為系統(tǒng)增添了新的功能，為用戶提供了便利。這種前瞻性設計確保了系統(tǒng)能夠隨著形勢的發(fā)展而不斷擴展，與時俱進。

值得一提的是，系統(tǒng)符合電子政務相關技術標準，這保證了系統(tǒng)的合規(guī)性和穩(wěn)定性 。我們相信，通過這種綜合設計，我們的系統(tǒng)不僅能夠滿足當前的需求，還能夠為未來的發(fā)展奠定堅實的基礎。

3.1.3技術的成熟性原則

在構(gòu)建此系統(tǒng)的過程中，注重設計理念、技術體系以及產(chǎn)品選擇的與成熟性的有機結(jié)合。我們的目標是確保系統(tǒng)在其生命周期內(nèi)保持持續(xù)的可維護性和可擴展性。采納前沿的設計理念和技術體系，同時結(jié)合經(jīng)過市場驗證的成熟產(chǎn)品，力求打造一個穩(wěn)定、既滿足當前需求又能適應未來發(fā)展的系統(tǒng)。這樣的設計思路旨在確保系統(tǒng)能夠在長時間內(nèi)保持高效運行，減少因技術落后或產(chǎn)品過時而引發(fā)的維護問題，從而為用戶帶來持久且穩(wěn)定的效益。

3.1.4可靠性原則

系統(tǒng)綜合考慮了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術措施、安裝校驗及設備選型，確保系統(tǒng)整體運行的可靠性和安全性。

四、安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)概述

安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)針對各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chǎn)線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎數(shù)據(jù)和支持。

五、應用場所

鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業(yè)、木材、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。

六、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場通過廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網(wǎng)聯(lián)通的地方，通過有權(quán)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看各處的運行情況。

系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡通訊層和平臺管理層。

現(xiàn)場設備層：主要是連接于網(wǎng)絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監(jiān)測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。

網(wǎng)絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關、網(wǎng)絡交換機等設備。智能網(wǎng)關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器，智能網(wǎng)關可在網(wǎng)絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數(shù)據(jù)服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。

平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設計，詳細拓撲結(jié)構(gòu)如下：

七、系統(tǒng)功能

平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實時監(jiān)測企業(yè)各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率和節(jié)能潛力，為節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

7.1平臺登錄

在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關信息。

7.2大屏展示

用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標、產(chǎn)值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產(chǎn)值等相關信息。

7.3首頁

首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業(yè)級統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

7.4數(shù)據(jù)監(jiān)控

對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業(yè)削峰填谷、調(diào)整負載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。

• 能源實時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監(jiān)測，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網(wǎng)絡圖、能源計量網(wǎng)絡圖等功能。

• 能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗報警提示等；

• 配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。

• 實時統(tǒng)計：實時統(tǒng)計工廠、車間、工序、設備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

• 數(shù)據(jù)展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設備的不同的能耗參數(shù)；

• 檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關處理操作，可以對報警參數(shù)進行在線設置，當能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗等報警提示；

7.5視頻監(jiān)控

接入攝像頭，實時掌控企業(yè)內(nèi)實際情況。

7.6變壓器監(jiān)控

展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規(guī)劃。通過各種運行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據(jù)運行模式調(diào)整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

7.7儀表實時監(jiān)控

展示各個水電氣儀表的實時參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。

7.8能源中控

將所有有關能源的能源參數(shù)集中在一個看板中，能從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個產(chǎn)業(yè)線的對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

7.9用能統(tǒng)計

從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、實績分析，折標對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

7.10 分析

統(tǒng)計各個監(jiān)測節(jié)點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。

7.11產(chǎn)品單耗統(tǒng)計

與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品單耗中生成產(chǎn)品單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析。同時將產(chǎn)品單耗與行業(yè)/國際指標對標，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

7.12績效分析

對各類能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、車間，產(chǎn)線、工段、設備等進行日、周、月、年、時段績效統(tǒng)計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力，評定能源消耗是否合理。

7.13運行監(jiān)測

系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設備能源消耗進行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視?？芍苯訌膭討B(tài)監(jiān)測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數(shù)據(jù)，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。

7.14自定義能耗報表

用戶可通過自定義報表頭與列，靈活生產(chǎn)各種報表，查看企業(yè)各個節(jié)點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環(huán)比報表，支持導出報表。

7.15同比、環(huán)比

提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時段（日、月、年）的同比、環(huán)比分析，分類、分時段、分項（地點、機構(gòu)、設備）統(tǒng)計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環(huán)比

7.16分析報告

以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行仔細的統(tǒng)計分析，讓用戶更加了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎，方便用戶發(fā)現(xiàn)設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。

7.17能耗設備用能

監(jiān)控耗能設備運行、停機及異常狀態(tài)，及時解決設備故障停運導致無法正常生產(chǎn)。

7.18線損分析

根據(jù)節(jié)點、能源分類，查詢各個節(jié)點線路上的能源損耗數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行干預。

7.19碳排放管理

按照區(qū)域?qū)μ寂欧趴偭康淖兓厔葸M行統(tǒng)計，并進行同環(huán)比分析。對單位產(chǎn)值碳排放量進行計算，并結(jié)合減排指標實現(xiàn)超標預警，提升區(qū)域減排水平，促進碳達峰目標實現(xiàn)。

7.20電能質(zhì)量監(jiān)測

實時監(jiān)測諧波含量、三相不平衡度、功率因數(shù)等，確保功率因數(shù)不低于考核指標，避免被罰款和設備出現(xiàn)故障。

7.21運維管理

系統(tǒng)支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、派工，巡檢人員執(zhí)行巡檢、完成工單、巡檢發(fā)現(xiàn)問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養(yǎng)需要。

7.22報警管理

針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實現(xiàn)電參量異常報警、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業(yè)提前預警，避免發(fā)生火災事故和被罰款導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發(fā)與閉環(huán)處理。

7.23能耗抄表

可自定義時間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項。

7.24能耗分析自定義時間抄表

可自定義時間段內(nèi)各個拓撲節(jié)點的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項。

7.25容需量報表

提供容需量報表，實時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業(yè)實現(xiàn)容改需，降低基本電費。

7.26復費率報表

對尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統(tǒng)計分析，為企業(yè)分時用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。

7.27文檔管理

對國標、能源管理制度、能源指標體系等文件進行歸檔，可快速查詢相關文檔。對儀表臺賬進行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。

7.28 3D可視化大屏

對場景進行虛擬仿真，展示各區(qū)域運行及能源消耗情況，可實現(xiàn)分層預覽、轉(zhuǎn)場展示、風格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測點位的自定義綁定。

7.29 3D子系統(tǒng)

對各動力子系統(tǒng)進行虛擬仿真，展示子系統(tǒng)的動力管線、設備的實時狀態(tài)及能源消耗情況，可實現(xiàn)動態(tài)的能源流向效果。

7.30工業(yè)組態(tài)

可通過圖形化的編輯方式自定義組態(tài)圖，展示設備運行狀態(tài)及能源消耗情況，可上傳自定義素材及綁定監(jiān)測數(shù)據(jù)。

7.31自定義駕駛艙

可通過圖形化的操作方式自定義駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數(shù)據(jù)及各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源包括API、數(shù)據(jù)庫查詢、MQTT、Excel等方式。

7.32基礎數(shù)據(jù)管理

對系統(tǒng)的項目、探測器、設備型號、電參量、節(jié)點、能源、公示、及相關參數(shù)進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權(quán)管理、合同管理。

7.33手機APP

APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，方便用戶按能源分類、區(qū)域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、產(chǎn)線比對、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標、事件記錄、運行監(jiān)視、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

7.34知識產(chǎn)權(quán)證書

八、結(jié)論

綜上所述，能耗管理系統(tǒng)是一種新型的能源管理工具，是LF12-3油田智能化數(shù)字油田建設的重要組成部分。通過對能耗數(shù)據(jù)進行采集、分析和對標，實現(xiàn)了對海上油田能耗的全面監(jiān)控和優(yōu)化管理。該系統(tǒng)在LF12-3油田的應用提高了能源利用效率，降低了運營成本，提高公司經(jīng)濟效益，并樹立了節(jié)能降耗的形象，為能耗管理系統(tǒng)在海上油田大規(guī)模應用提供了參考。未來，隨著信息化技術 的不斷發(fā)展，海上油田能耗管理系統(tǒng)將會越來越完善，為海上油田的節(jié)能減排工作提供良好的支持工具。

參考文獻

[1]張明東，王曉冬，王麗娟. 海上油田能耗數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研究與應用[J]. 海洋石油，2018,38(2) :99-104.

[2]孫宏斌，張伯明. 全局電力管理系統(tǒng)(GEMS)的新構(gòu)想[J]. 電力自動化設備 ,2011, (5) :6-8.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與選型手冊.2022.05版.

[4]安科瑞企業(yè)能源管控平臺.2023.06版.