“智慧能源管理的重点应该是以人为本，生态化持续推进，一是数岗匹配支撑业务提升，二是数能结合提升自身能力，构建与业务同步演进的智能能源管控系统。”近日， 南京钢铁股份有限公司能源动力事业部副总经理兼设备处长樊星星向《中国冶金报》记者分享了南钢智慧能源一体化的经验。
自从“双碳”目标提出后，相关政策接连发布。政府、协会、企业共同开始了降碳行动。针对国家推进的能效标杆、能效约束、极致能效工程，中国钢铁工业协会于2022年发布“钢铁行业能效标杆三年行动方案（2022～2025年）”。“根据钢铁行业能效标杆三年行动方案，结合能源诊断提出的方案，我们编制了南钢极致能效三年行动规划，挖掘能源转换潜力，创新优化能源结构，实现极致能效提升，促进南钢绿色低碳高质量发展。”樊星星说道。
南钢提出了“绿色南钢，双碳行动”的目标：到2030年实现碳达峰，到2035年具备减碳30%的工艺技术能力，到2050年实现碳中和。
在此背景下，南钢启动了智慧能源管控一体化建设。南钢的智慧能源建设也不是一蹴而就的，从2002年开始就启动了EMS1.0项目建设，2003年组建了能源中心，2014年迭代至EMS2.0，在2023年启动了智慧能源管控一体化建设。
开展智慧能源一体化设计
凡事谋定而后动，可以少走弯路。南钢前期为该项目进行了精心地谋篇布局。樊星星介绍，南钢以“一切业务数字化，一切数字业务化”为整体战略，加快实现“产业智慧化，智慧产业化”转型目标。一切业务数字化，意味着业务模式升级，在这个总体战略目标上，南钢进行了数字化转型十四五规划设计。对标主场景转型深度要求，南钢构建了“一脑三中心”（智慧运营工业大脑、铁区集控中心、钢轧集控中心、能源集控中心）的整体架构以及覆盖云边端的实时湖仓，同时充分利用目前在生产、质量、设备、物流、销售、市场、财务等融合工业现场IOT数据和生产经营交易数据，设计了铁钢轧全链路物料跟踪及多种动态寻优模型。
南钢智慧能源一体化项目分为两期，一期项目分为动力集控、能源管控与智能决策部分，动力集控更多的关注执行层面的工作，实现能源生产自动化。能源管控实现能源管控数字化。智能决策实现能源决策智能化。有了顶层设计之后，根据需要再完善基础。二期项目规划通过自动化系统的改造提升及智能装备的部署应用，提升系统操作的安全性、便捷性及稳定性。
在确定了系统整体框架思路后，南钢进一步聚焦了系统建设目标：通过智慧能源的建设，实现能源管理由定性管理、粗放管理转向精细量化管理，由生产实物管理转向实物与价值同步管理，由事后管理转向事前、中、后全过程管理，支撑能源管控全流程的状态感知、实时分析、科学决策、精确执行。
该项目设计的主要的应用功能有8个部分，分别为计划管理、实绩管理、成本管理、生产管理、运行支持、质量管理、综合分析、设备管理。
计划管理是按照企业生产计划、设备检修计划和能源介质预测单耗情况编制能源供需计划，指导能源系统组织生产。实绩管理是按照用能属性进行分类统计和平衡，用于反映各种能源介质生产、分配和使用情况，编制各类报表，并对相关能源消耗指标进行管理和分析。成本管理是运用科学方法，将能耗管理反映为成本管控、及时揭示、客观反映成本差异，服务于经营决策的成本管理体系。生产管理是通过准点数据分析、采集日志分析、调度日报、计量平衡网络等手段，为能源生产、输配、供给提供决策。运行支持是能源管控中心进行的日常管理，如调度能源运行方式管理、停复役管理、调度值班日志管理、能源资料管理等，保证各种能源介质的安全、稳定、优质、持续供应，为生产提供保证。质量管理是通过收集各类能源介质质量信息，分析掌握能源介质质量实际情况，为分析质量偏差提供数据基础。综合分析是对能耗、成本、指标、质量进行多维度的分析对比，便于管理者了解差异，分析原因。设备管理是利用重点用能设备的数据，跟踪分析设备的运行状态、故障情况、用能情况，通过工艺改进，降低重点用能设备能耗，减少能源成本。
该项目中的5项关键技术包含智能平衡计划、产品标准能耗设计、影响因素分析、系统健康度评价、消息推送系统设计等。
樊星星解释道，智能平衡计划是以能源管控需求为目标的驱动平衡计划，关键指标先行验证，计划方案动态调整。产品标准能耗设计是指为及时发现生产过程中的能耗异常提供指导，为不同产品定价提供数据基础。影响因素分析是通过识别能耗影响因子，配置因子影响公式，定量分析能耗影响。系统健康度评价是指对能介质量和稳定供应能力建立健康度评价体系。消息推送系统设计是指实时数据跟踪，建立预测预警机制，及时推送预警信息。
为了更加精准分析能源消耗和指导生产，南钢设计了四级能源指标体系，分别为系统指标、工序指标、子工序/机组指标、重点用能设施指标，可全面反映能源加工转换、输配、回收、使用的效率水平。结合制订目标和超标限值，南钢将各工序的能源成本纳入考核指标，通过能源指标制订下发对标评价，实现能源消耗运行日常预警，使管理人员可以快速地进行数据的分析和处理工作，优化能源配置，提高企业能效，降低能源成本。
在该项目设计时，南钢将能源的日管控也纳入其中，通过每日管控，清晰掌握工序能源结构，对标消耗水平，及时发现并分析生产中的能耗异常，为工序降本、该公司能源管理体系变革夯实基础。
在碳排管理上南钢也进行了精细化的设计。南钢实现组织碳、工序碳的精细、便捷、可视化的碳核算计量，一图可看尽南钢各工序碳排放情况，对碳排放异常工序实时预警，反馈异常原因，挖掘减碳潜力空间，并支持各分厂的组织层级查询，涵盖年、月、周、日等不同时间维度，全面提升碳排放内部管理水平，将来为碳交易及LCA、EPD提供内部碳排放数据支撑。
为了让能源生产管理更智能，该项目设计了智能决策部分，总体目标是围绕“全局寻优，异常纠偏” 的大前提，依托专业人员的实操经验，融合智能算法推演，最终实现南钢能源的安全生产、协同降本、能效最优。
“智能决策可以结合工艺生产特性及生产计划，对全厂煤气产耗动态预测+煤气调控动态优化，在煤气平衡保供的基础上，优化富余煤气资源的调配，实现煤气零放散/零拒收，进一步降低煤气管网压力波动，提升煤气有效利用率。”樊星星以煤气平衡与调度模型为例，介绍智能决策带来的效益。
梦想与实践的完美结合
基于前期的规划设计，南钢努力将梦想变为现实。樊星星表示，在系统功能设计上，南钢按照实时精准、精细管控、标准化3个维度设计了能源监屏、智能决策、运行管理、工序精管、能源分析、碳排管理、节能技术、法规制度8大功能模块，能源监屏、智能决策侧重能源管网运行的实时准确优化决策，运行管理、工序精管、能源分析、碳排管理模块更多是从准确、精细的角度实现能源管理的精细化，同时加强与生产的结合，形成闭环管理，加强静态能源的动态管理，节能技术、法规制度模块实现线上化操作，以及能源管理体系的标准化。
为了全方位展示生产、输配、存储、耗用的运营情况，南钢建立了6横6纵监屏管理模式，横向6条专业条线（综合、燃气、制氧、发电、供电、水）和纵向6项业务维度（全局、管网、场景、数据、分析、应急）。
每项业务也都确定业务负责人、数据负责人、软件负责人，业务负责人提供需求，数据负责人保证精准的数据，软件负责人实现需求。到目前为止，南钢8大功能模块包含60多个子模块，开发的界面650多个，涉及到业务需求数据量超过53000点，还在不断迭代完善。
樊星星介绍，能源综合监屏板块一改原有的调度操作员监屏模式，通过数字可视化的方式，以南钢地图为基调，展示南钢源网荷储的可视化和平衡现状，当安全预警发生时，及时做出分析和采取措施，避免安全事故的发生，确保整个能确保整个能源系统长期、连续、安全地运行。
在运行管理模块，南钢全面制订全厂能源消耗/回收指标计划，结合各生产工序产量，预算钢铁生产工序的各能源介质（水、电、气）的发生量和消耗量，按能源介质供需平衡原则，确定水、电、气各能介的生产量，从而“一键生成”全公司能源总体平衡计划、工序能源消耗计划、单介质能源平衡计划。南钢通过实时仪表数据采集，获取各生产层级计量仪表的实时数据，按照时间维度，反映各个单位、工序、设备的能源产生、消耗实绩情况。该功能上线后减少人工计算，在保供、保证热值前提下，不断优化能源配置。
在智慧决策模块，南钢建立能源输配与生产计划的动态匹配优化，基于动态预测及调度规则，实现各类工况下的能源调度决策建议、异常状况下的快速处置预案，最终实现在能源生产、耗用、运行等环节安全生产、平衡保供、能源最优的管控目标。
工序精管模块主要对钢铁冶炼过程中的关键钢铁生产工序及动力供应工序的能源消耗、发生情况进行精细化管理与分析，通过时间、工序能耗、吨钢耗用等维度对各工序管理及评价，使能源管理更加精细、准确。
能源分析模块主要按照公司级能源成本、介质能源消耗、重点设备能效进行跟踪分析，深挖关键指标的主要影响因素，为提高用能效率提供决策依据。
在碳排管理模块，南钢的“公司级”碳排放管理是根据当期化石燃料、溶剂、电极、原料的消耗量，净购入电量、净购入热力，以及固碳产品的产量，计算出南钢当期碳排放总量；“工序级”碳排放管理是全面摸清南钢碳排放底数，根据各工序的产量，以及一次能源、二次能源的消耗量计算该工序当期的碳排放总量和碳排放强度。
节能技术模块主要通过系统进行分享行业内各类节能新技术，并将节能项目、能源评价项目进行红绿灯管控，实时了解项目的执行进度，并实现能源评价管控。
展望未来，樊星星表示“南钢未来要建成钢铁全流程的‘百景千模’、一体化AI生成式大模型工程样板，以数字化赋能绿色化、高端化、自主化、融合化，走新型工业化道路，打造新质生产力。”（王志）
