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摘要 宝钢股份公司的能源管理要达到现代化水平，必须运用先进的科学理论和一流 的生产设备。目前，公司经过技术开发和改造，已经建立起功能强大的能源管理中心， 同时，实现了能源管理的高度信息化。能源分析、评价与预测系统的开发，从根本上 改变能源部原来的完全由人工完成的能耗指标对比、单耗跟踪、能源预测等工作，减 轻能源管理部门编制能源供需计划、能源供需实绩和核算能耗指标的工作量，提高了 宝钢股份公司的能源管理水平和工作效率。可以说，能源系统的e r p 已经显示了强 大的威力。 本文阐述了宝钢股份公司能源管理能源管理体制和实现能源一贯制管理的方法 和途径，讨论了宝钢股份公司1 9 9 2 年至2 0 0 2 年1 0 年来的节能历程，分析了宝钢股 份公司节能工作的做法，重点阐述了宝钢股份公司运用系统理论指导能源管理工作的 实践效果，也体现出能源管理信息系统的巨大成功。 本文从分析宝钢股份公司实际生产物流偏离“基准物流图”引起的能耗变化入手， 定性地提出改进能耗水平的方向。同时，阐述了能耗计算分析系统的开发设想以及将 给能源管理带来的益处。 本文对于今后能源管理战略提出了具体想法，指出在今后的能源工作中，应该站 在全局的高度，以系统优化、实现能源成本最小化为目标组织能源的生产和供应，实 现大系统的健康和平衡。 关键词 宝钢能源管理系统节能改进 a b s t r a c t t og e tt om o d e r n i z a t i o nl e v e l ，t h ee n e r g ym a n a g e m e n to fb a o s t e e ls h o u l du t i l i z e a d v a n c e dt h e o r ya n df i r s t - c l a s sm a c h i n e t o d a y , b a o s t e e lh a se s t a b l i s h e dp o w e r f u le n e r g y m a n a g e m e n t c o r ed u r i n gt h ec o u r s eo f t e c h n o l o g yr e s e a r c h i n ga n di m p r o v i n g ，m e a n t i m e ， r e a l i z e dh i 【g h l e v e li n f o r m a t i o ni ne n e r g ym a n a g e m e n t r e s e a r c h i n gi n e n e r g ya n a l y s i s ， e v a l u a t ea n da n t i c i p a t i o ns y s t e mw o u l dc h a n g et h ew o r ka l l t h r o u g hs u c ha se n e r g y c o n s u m p t i o na n a l y z i n g ，s i m p l ee n e r g yc o n s u m p t i o ng o i n g 研ma n da n t i c i p a t i n g ，w h i c h w e r ed o n eb ym a n u a l ，r e d u c et h ej o bi nd o i n gt h ep l a no fe n e r g ys u p p l y , r e s u l ta n d c h e c k i n gt h ec o n s u m p t i o n ，i m p r o v e t h el e v e lo f m a n a g e m e n ta n d e f f i c i e n c y w ec o u l ds a y t h a tt h ee r p o f e n e r g ys y s t e mh a d s h o w e di t ss t r o n g p o w d e r t h i sa r t i c l ea d d r e s s e dt h ee n e r g ym a n a g e m e n tf r a m eo fb a o s t e e la n dt h em e t h o dt o r e a l i z et h eb e s tp r o g r e s so fb a o s t e e l se n e r g ym a n a g e m e n t , t a l k i n ga b o u tt h ec o u r s co f b a o s t e e l se n e r g y - s a v i n gf r o m1 9 9 2t o2 0 0 2 ，a n a l y z i n gb a o s t e e l se n e r g y - s a v i n gd o i n g ， h e a v i l yl i g h t i n go nt h ee f f e c t o fe n e r g y - s a v i n gl e a d e db yt h es y s t e m a t i ce n e r g y - s a v i n g t h e o r y i tw 勰a l s os h o w i n gg r e a tp r o g r e s so f e n e r g ym a n a g e m e n t si n f o r m a t i o ns y s t e m b e g i n n i n gw i t ht h ea n a l y s i so f t h e r e a lp r o d u c i n g l o g i s t i c s s t a n d a r dl o g i s t i c s ”，w h i c h b r o u g h tc h a n g eo fe n e r g yc o n s u m p t i o n ，t h ea r t i c l ei n d i c a t e dt h er o a dt o w h i c hw o u l d p r o m o t et h e l e v e lo fe n e r g yu s i n g a tt h es a m et i m e ，i td e s c r i b e dt h et h o u g h ta b o u t a n a l y s i ss y s t e mo f e n e r g yc o n s u m p t i o n r e s e a r c ha n dt h eb e n e f i ti tw o u l db r i n gt o t h i sa r t i c l ed e s c r i b e da c t u a li d e a la b o u tf u t u r ee n e r g ys t r a t e g y , i n d i c a t i n gt h a tw es h o u l d s e ef r o mt h ew h o l es y s t e m ，o r g a n i z ee n e r g yp r o d u c ea n ds u p p l yf o rt h ea i mw h i c hc o u l d r e a l i z et h ea n dt h el o w e s te n e r g yc o s ta n dc o n s i d e ro ft h eb a l a n c ea n dh e a l t ho ft h eb i g s y s t e m k e y w o r d s b a o s t e e l ，e n e r g ym a n a g e m e n t , s y s t e m a t i ce n e r g y - s a v i n g ，i m p r o v e m e n t 0 i s m 0 6 4 张建生 宝钢段份公司能源管理改进研究 1 前言 宝钢股份公司是我国目前规模最大的现代化钢铁联合企业，能源成本占总成本的 2 0 左右，能源管理的水平如何，直接影响到公司产品的总效益。吨钢综合能耗是反 映能源管理水平的主要指标，宝钢股份公司吨钢综合能耗从2 0 0 1 年开始“破七进六”， 达到6 9 9 千克标准煤吨钢，2 0 0 2 年继续保持下降，达到6 9 8 千克标准煤吨钢，领 先于国际最具竞争力的钢铁企业如韩国浦项、日本新日铁等企业的指标，取得了辉煌 的成绩，为宝钢股份公司赢得了得竞争优势。 随着时代的发展，系统管理的思想逐渐被人们自觉或不自觉地采纳和运用。在系 统思想指导下，宝钢股份公司的能源管理有了巨大的进步。系统节能的工作在宝钢股 份公司的到充分的实践。宝钢股份公司在“消化、吸收”国外先进节能技术和装备的 基础上，坚持系统节能与控制，加强能源管理，开发新的节能技术、装备和理论，使 宝钢的能源消耗水平在全球千万吨级的全流程钢铁企业处于领先地位。 系统节能思想告诉我们在节能工作中，不仅要注意节约能源，而且还要注意 节约非能源，要“两手抓”。在节能工作中，既要考虑单体设备的节能，又要考虑整 体系统的节能；既要企业的节能，又要考虑社会整体系统的节能，才能收到最佳效果。 在能源管理的过程中，不断优化能源管理的软、硬件，不断优化各个能源子系统的结 构和运作模式，才能达到全公司的能源资源的最优配置。 宝钢股份公司生产物流的特点是：上道工序的产品往往是下道工序的原料，每 道工序消耗的，除主要原料外，还有其它各种各样的原材料，许多是公司内部的产品。 而这些原材料、材料都是花费了一定的能源才生产出来的。因此，宝钢股份公司的节 能工作，不仅要注意每道工序的节能，而且还要在降低工序原材料上下工夫。从系统 节能来说，非常强调非能源节约的重要性。 宝钢股份公司是现代化的钢铁企业，要实现系统节能，就要抓好能源和非能源 的管理和研究，系统地考虑宝钢股份公司能源管理的战略建设。计算机技术水平的提 高，管理信息系统的出现、发展和进步，为我们的管理提供了设备上和软件上的条件。 宝钢股份公司的生产系统是一个复杂的大系统，能源管理必须有强大的信息系统支 持。有了复杂大系统的信息管理，能源管理系统能够与生产系统的信息实现联网，对 生产系统的能源物流实现在线控制、实时信息传递、系统改善与评价等功能，全面实 现自动化，减少或消除人工输入和计算，减少工作负荷和出错几率，达到高效工作， 有效工作。所以，要抓好系统节能，就要抓好能源物流和生产物流的研究；而要实现 全面的能源管理现代化，就必须以尽快实现能源管理e r p 系统为基础。本文从研究 宝钢股份公司的能源管理e r p 系统开始，提出对现有能源信息系统改进的设想；在 能源系统e r p 的基础上，分析了系统节能在能源管理上的实践和改进效果；在对生 产物流影响能耗的分析基础上，定性地提出在生产物流节能改进的方向和思路。 o i s m 0 6 4张建生 宝钢般份公司能源管理改进研究 回顾宝钢股份公司的能源管理工作历程，系统节能、系统控制、系统优化思想作 为挖掘节能潜力、加快节能技术进步、研究能源管理理论与实践的基础之一，对宝钢 股份公司保持能耗的先进性起着重要的作用，也将继续是宝钢股份公司能源管理工作 今后的主要课题。目前宝钢股份公司已经制定了长期的能源发展规划，更艰难的任 务摆在我们的面前，系统管理的理论和方法，能源系统的e r p ，一定会助我们一臂之 力。 o i s m 0 6 4张建生 宝钢股份公司能源管理改进研究 2 系统管理的思想及其在能源管理中的应用 系统管理思想是综合应用各种理论、方法和工具( 当今，主要是电子计算机) ， 对系统的结构、功能、要素、信息和反馈等，进行分析、处理和解决实际问题，以达 到最优设计、最优管理和最优控制的目的。对于复杂的大系统，必须运用系统管理的 思想去分析和解决问题。 2 1 系统管理思想 系统：系统是由相互联系、相互作用的要素( 部分) 组成的具有一定结构和功能 的整体。系统方法，即为了对系统对象进行分析、计划、设计和运用时所采用的具体 应用理论及技术的方法步骤。系统的特征可归纳为以下几点：( 1 ) 整体性。如上所述， 系统是由相互依赖的若干部分组成，各部分之间存在着有机的联系，构成一个综合的 整体，以实现一定的功能。这表现为系统具有集合性，即构成系统的各个部分可以 具有不同的功能，但要实现系统的整体功能。因此，系统不是各部分的简单组合，而 要有统一性和整体性，要充分注意各组成部分或各层次的协调和连接，提离系统的有 序性和整体的运行效果。( 2 ) 相关性。系统中相互关联的部分或部件形成“部件集”， “集”中各部分的特性和行为相互制约和相互影响，这种相关性确定了系统的性质和 形态。( 3 ) 目的性。大多数系统的活动或行为可以完成一定的功能，但不一定所有系 统都有目的，例如太阳系或某些生物系统。人造系统或复合系统都是根据系统的目的 来设定其功能的，这类系统也是系统工程研究的主要对象。( 4 ) 环境适应性。一个系 统和包围该系统的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引 起系统特性的改变，相应地引起系统内各部分相互关系和功能的变化。为了保持和恢 复系统原有特性，系统必须具有对环境的适应能力，例如反馈系统、自适应系统和自 学习系统等。( 5 ) 动态性。物质和运动是密不可分的，各种物质的特性、形态、结构、 功能及其规律性，都是通过运动表现出来的，要认识物质首先要研究物质的运动，系 统的动态性使其具有生命周期。开放系统与外界环境有物质、能量和信息的交换，系 统内部结构也可以随时闯变化。一般来讲，系统的发展是一个有方向性的动态过程。 ( 6 ) 有序性。由于系统的结构、功能和层次的动态演变有某种方向性，因而使系统具 有有序性的特点。一般系统论的一个重要成果是把生物和生命现象的有序性和目的性 同系统的结构稳定性联系起来，也就是说，有序能使系统趋于稳定，有目的才能使系 统走向期望的稳定系统结构。 2 2 系统管理思想在能源管理中的应用一一系统节能理论 八十年代开始，钢铁工业的节能工作进入系统节能阶段。钢铁工业节能工作出现 0 1 s m 0 6 4张建生 宝钢股份公司能源管理改进研究 了一个新的情况，即节能率急剧衰减。虽然七五计划以来节能资金的投入比六五增加 一倍，但由于存在多种阻碍节能潜力发挥的因素，节能效果不佳。阻碍节能潜力发挥 的主要因素是，工序之间生产能力不匹配，生产节奏不均衡，设备运行效率不高。改 变这种状况，靠孤立的单项节能改造不行，需要的是综合治理，即运用系统工程的思 想和方法，努力实现各项技术措施和生产要素的优化组合，才能达到增加企业整体节 能效果的目的。 2 2 1 基本概念和观点 能源和非能源：能够产生能量的资源如煤炭、天然气、电等是能源。不能够产生 能量的资源如铁、矿石、机器设备等是非能源。能源是“活的能量”，而非能源是花 费了能源而制造出来的，是“物化了的能量”。 载能体：凡是在制备过程中消耗了能量的物体，以及本身能够产生能量的物体， 都是载能体。生产过程中的载能体分为2 类：第一类载能体：包括各种原材料、辅助 原材料、中间产品、零部件以及水、蒸汽、压缩空气、氧、电等动力；第二类载能体： 指各种燃料。 钢铁工业开展系统节能，要在组织管理方面实现三个转变：节能工作的着眼点要 从注意单体设备、工序的节能转向企业整体的节能；节能管理方式要从经验管理转向 现代化管理，提高管理水平和效率；节能管理工作体系要从单一的能源管理部门纵向 管理体系，转向计划、生产、技术、设备、原燃料供应和能源管理部门分工协作的综 合管理体系。只有实现了上述三个转变，系统节能工作才能顺利地、有效地开展起来。 总之，为了从整体上研究节能问题，需要有“系统”的观点它是研究如何使整 个系统为最优的- - i 1 科学。只要把“系统”的概念建立起来，对我们考虑问题就会有 很大好处。以上着重讲了系统节能问题，这是因为以前人们对这方面问题注意不够， 需更多提醒一下。但这绝不是说单体设备节能工作不重要，应该说，单体设备节能是 基础，尤其是现在，单体设备节能的问题还很多，有些单体设备浪费能源的现象还很 严重。总之，系统节能工作要重视，单体设备的节能工作也要重视。 人们对节能问题的认识过程也是这样。最初，节能的主要着眼点是各种炉窑。只 是在建立了“载能体”这个概念以后，才把节能的视野扩大到生产工序( 厂) 、联合 企业，乃至整个冶金工业。就钢铁联合企业而言，它是一个规模庞大、结构复杂的生 产系统。在这个系统中，每台设备、每道工序都不是孤立地存在着。它们在能源和非 能源的消耗方面相互联系，彼此制约。因此，在试图降低某台设备的第一和第二类载 能体单耗时，不能片面地只研究单体设备本身，必须仔细分析这台设备生产单位产品 所消耗能源和非能源数量的变化对企业总能耗的影响。最后，以企业总能耗最低为目 标，确定每一台设备( 或所在的生产工序) 的工作状态。这些工作，只有在全面分析 单体设备、生产工序和企业的系统行为之后，才能做出正确的判断。所有，系统的观 4 0 i $ m 0 6 4 张建生 宝钢股份公司能源管理改进研究 点是节能技术中的重要概念之一。 系统的观点告诉我们，在节能工作中，不仅要注意节约能源，而且还要注意节约 非能源。一切非能源，都是耗费了能源才生产出来，浪费任何一种非能源，归根到底 是浪费了能源。同时，在节能工作中，既要考虑单体设备的节能，又要考虑整体系统 的节能。在节能工作中，很重要的是注意前后左右的协调配合，配合得当，才能收到 最佳效果。现在比较容易产生的片面性是在节能工作中只抓能源，不抓非能源物资。 也就是说，只抓煤、油、气、电等能源消耗，不抓生产过程中一切原材料、中间产品、 辅助原材料、零部件以及其它各种消耗品等非能源物资的消耗，把这些非能源物资浪 费了，就等于浪费了能源。 2 2 2 节能方向 降低第一类能体( 原材料和动力) 的单耗及载能量在一定意义上，是节约能源的 前提。如果钢铁工业的原材料和动力单耗降不下来，那么大幅度降低吨钢能耗的任务 是很难完成的。在各种原材料中，尤其要注意那些能值高的原材料的单耗。在这方面， 铁水占有特别突出的地位，因为铁水是炼钢的主要原料，而且它的能值又很高。我们 每吨钢的铁水耗量过大。炼钢原料中废钢比过低，这是吨钢能耗高的重要原因之一。 降低各生产环节的燃料( 第二类载能体) 单耗及载能量，是钢铁工业节能的重要方向。 当前的问题是许多生产缓解的燃耗过高，而其原因主要是炉窑热效率低、钢铁工业布 局不合理、转炉钢比低、连铸比低、原燃料条件较差。 回收生产过程中散失的载能体和各种能量是节能工作中不可缺少的组成部分。在各生 产环节中，这些载能体或能量的回收利用，不一定能降低本环节的原材料单耗和燃料 单耗，但是能降低整个钢铁工业的能耗。当前更有必要强调这个节能方向，因为我国 钢铁企业的高炉和焦炉煤气放散问题还很严重，转炉煤气还很少回收利用，各种余热 的利用程度还很低，废旧物资的回收工作还未引起足够的注意，炉渣、废水、废气、 乏气等的综合利用工作尚未普遍开展起来。 总之，为了节能，必须沿以上三个方向去考虑各方面的潜力。只有这样才能做到全面 节能，收到明显的效果。 2 3 对生产物流的研究 现代企业的生产物流管理是指对企业生产经营活动所需要的各种物料的采购、验 收、供应、保管、发放、合理使用、节约代用和综合利用等一系列计划、组织、控制 等管理活动的总称。 2 3 1 生产物流管理的重要性 生产物流管理是整个物流过程中十分关键的一环。一个企业的生产过程，同时也 o i s m 0 6 4张建生 宝钢股份公司能源管理改进研究 是各种生产物流的使用和消费过程。搞好生产物流管理，对于保证和促进生产，节约 物资消耗，加速资金周转，降低产品成本，提高经济效益等有着非常重要的意义。如 果对企业内部生产物流缺乏有效的管理，将会导致生产过程的受阻甚至停产。因此， 企业的物流主管一定要正确认识生产物流管理的重要影响。 虽然生产物流管理并不直接与最终用户打交道，但生产物流管理中的各项决策会直接 影响企业的服务水平，最终影响企业的竞争力，以及企业利润水平。通过生产物流管 理工作，能够按照企业生产、销售和科研的需要，制订生产物料供应的目标和实现方 案，指导整个生产物流活动；能够协调各方面的关系，正确处理生产物料供需矛盾， 保证生产顺利进行；能够降低企业产品成本，使企业取得更多的经济效益。 2 3 2 生产物流管理的目标 生产物流是企业进行生产的必备物质条件，生产物流管理是企业管理的重点之 一。如果没有有效的生产物流管理，那么企业就不能实现“在恰当的时间，将恰当的 产品以恰当的价格送到恰当的企业顾客手中”的物流目标。企业生产物流管理的目标 主要在于：协调企业内部各职能部门之间的关系，从整个企业的角度控制生产活动中 的物流，做到供应好、周转快、消耗低、费用省，取得好的经济效益，以保证企业生 产顺利地进行。 钢铁企业的生产物流虽然不是能源介质，但由于它是第一类载能体，对于能耗的 影响是巨大的。所以，必须从系统的角度，去研究生产物流的状况，去研究生产物流 变化对能耗的影响，去实现能耗与物流的平衡，为系统节能提供依据和方向。 2 4 e r p 系统的管理思想 e r p ，是建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业运行、决策手段 的管理平台。e r p 系统集中信息技术与先进的管理思想于一身，成为现代企业的运行 模式，反映时代对企业合理调配资源，最大化地创造社会财富的要求，成为企业在信 息时代生存、发展的基石。e r p 管理模式有以下特点： 1 、计划的一贯性与可行性。e r p 是一种计划主导型的管理模式，计划层次从宏 观到微观，从战略到战术，由粗到细逐层细化，但始终保证与企业经营战略目标一致。 “一个计划”是e r p 的原则精神，它把通常的三级计划管理统一起来，编制计划集中 在厂级职能部门，车间班组只是执行计划、调度和反馈信息计划下达前反复验证负 荷与能力平衡，并根据反馈信息及时，调整处理好供需矛盾，保证计划的一贯性、有 效性与可执行性。企业全体人员都以实现企业的经营战略目标作为基本的行为准则。 2 、管理系统性。e r p 是一种系统工程，它把企业所有与经营生产直接相关部门 的工作联系成一整体，每个部门都从系统总体出发做好本岗位工作，每个人员都清楚 6 0 1 s m 0 6 4 张建生 宝钢股份公司能源管理改进研究 自己的工作质量同其它职能的关系。只有在“一个计划”下才能成为系统，条框分割 各行其事的局面将被团队精神所取代。 “ 3 、数据共享性。e r p 是一种管理信息系统，企业各部门都依据同一数据信息进 行管理，任何一种数据变动都能实时地反映给所有部门，做到数据共享。在统一数据 库支持下按照规范化的处理程序进行管理和决策，改变过去那种信息不通、情况不明、 盲目决策、相互矛盾的现象。为此，要求企业员工用严肃的态度对待数据，专人负责 维护，提高信息“透明度”保证数据的及时、准确和完整。 4 、动态应变性。e r p 把客户需求和企业内部的制造活动、以及供应商的制造资 源整合在一起，体现了完全按用户需求制造的思想，这使得企业适应市场与客户需求 快速变化的能力增强。它要求跟踪、控制和反映瞬息万交的实际情况。管理人员可随 时根据企业内外环境条件的变化迅速做出响应、及时决策调整，保证生产计划正常进 行。它可以及时掌握各种动态信息，保持较短的生产周期，因而有较强的应变能力； 为了做到这点，必须树立全员的信息意识，及时准确地把变动了的情况输入系统。 5 、模拟预见性。e r p 是经营生产管理规律的反映，按照规律建立的信息逻辑必 然具有模拟功能。它可以解决“如果怎样一将会怎样”的问题，可以预见相当长远的 计划期内可能发生的问题，事先采取措施消除隐患，而不是等问题已经发生了再花几 倍的精力去处理。这将使管理人员从忙忙碌碌的事务堆里解脱出来，致力于实质性的 分析研究，提供多个可行方案供领导决策。 6 、物流、资金流的统一。e r p 包罗了成本会计和财务功能，可以由生产活动直 接产生财务数字，把实物形态的物料流动直接转换为价值形态的资金流动，保证生产 和财会数据一致。财会部门及时得到资金流动状况反映物流和经营生产情况，随时分 析企业的经济效益，参与决策，指导和控制经营和生产活动。同时也要求全体员工牢 牢树立成本意识，把消除浪费和降低成本作为一项经常性的任务e r p 把制造企业的 制造流程看作是一个在全社会范围内紧密连接的供应链，其中包括供应商、制造工厂、 分销网络和客户等；同时将分布在各地所属企业的内部划分成几个相互协同作业的支 持子系统，如财务、市场营销、生产制造、质量控制、工程技术等，还包括对竞争对 手的监视管理。 这些特点表明了e r p 是一个完整企业管理信息系统，能实现事前计划、事中控制 的思想，并可以将设计、制造、销售、运输通过集成来并行地进行各种相关的作业， 为企业提供了对质量、适应变化、客户满意等关键问题的实时分析能力，是实现制造 企业整体效益的有效模式。 2 5 宝钢股份公司的能源管理过程中面临的主要问题 0 1 s m 0 6 4张建生 宝钢股份公司能源管理改进研究 宝钢股份公司的生产系统，是一个复杂的大系统，在长期的能源管理实践过程中， 面临着三个主要问题，需要不断地改迸。 l 、现代化的能源管理必须有强大的信息系统支持，复杂大系统生产实现在线控 制、实时信息传递、系统改善与评价等功能，全面实现自动化，减少或消除人工输入 和计算，减少工作负荷和出错几率，系统快速反应，必须尽快实现能源管理e r p 系统。 2 、能源的节约，主要是系统的节约，而不只是某个单体设备或单个工序的节约， 应该是降低系统总能耗，实现系统总效益。过去的能源管理，过多地注重了单体设备 节能技术或单个工序的节能问题，很少从系统上进行综合研究。随着能源管理信息系 统的日益改进、完善，使系统研究成为可能，这就要求站在大系统的角度，进一步分 析开源与节流。注重每一个能源子系统的改进，形成“台力”，促成合理的系统最优 化。 3 、根据系统节能理论，节能要同时抓住能源与非能源。无论能源还是非能源， 我们都应系统地进行研究。从前的节能研究主要从能源系统较多，没有关注与非能源 ( 生产物流) 系统的变化对能耗的影响程度，不了解生产物流变化与能耗的关系，这 对进一步开展系统节能工作是非常不利的。 针对以上主要问题，宝钢股份公司能源管理的改进，应该考虑能源管理信息系统、 能源系统和非能源系统三个方面开展分析研究，不断改进，达到公司能源管理的进步， 使系统节能在宝钢股份公司取得优良的效果，为取得低能耗，从而创造低能源成本而 努力。 o l s m 0 6 4张建生 宝钢股份公司能源管理改进研究 3 具备强大功能的信息系统在宝钢股份公司能源管理中的应用 及改进分析 宝钢股份公司的能源管理是整个宝钢股份公司现代化管理工作的组成部分，是先 进的国外能源管理经验与宝钢股份公司实际情况相结合的产物。宝钢股份公司不仅在 工艺、流程、设备和操作水平方面领先于国内重点钢铁企业，而且在能源管理体制、 手段和方法方面，充分应用了现代化的信息工具，独具特色。仅用十多年的时间，宝 钢股份公司的吨钢综合能耗指标就达到世界一流水平，为适应公司生产管理需求，能 源管理的信息系统的正在逐步改进。为能源系统管理提供了现代化的平台。现将公司 能源管理的信息系统改进作具体分析和研究。 3 1 能源管理体制状况 能源部是负责公司能源介质生产、供应、平衡、管理的职能部门，下设5 个分 厂，2 个室，即：能源中心、制氧分厂、热力分厂、水处理分厂、制水分厂、能源技 术室、设备管理室。 能源中心负责公司供配电系统、动力系统、给排水和防汛系统的集中管理、调 配和事故处理。主要设备有：2 2 个变电所、4 套加压站、5 个泵站、6 个煤气柜、2 5 个球罐、几百公里的动力及水道管网。管辖的能源介质有水、电、煤气、氧气、蒸汽 等1 7 种，是公司主体生产的“生命线”。制氧分厂负责公司氧、氮、氩等能源介质的 生产和供应。共有6 台制氧机，其中5 # 制氧机为亚洲最大，生产能力为7 2 0 0 0 n m 3 h ， 制氧机压送系统包括6 台氧压机、6 台氮压机、5 台高压氮压机。热力分厂负责高炉 供风、千熄焦余热发电和公司生产、生活用蒸汽的生产、供应。有4 台高炉鼓风机、 4 台7 0 t h 的低压锅炉及3 套c d q 余热发电机组，另外，有一套1 3 5 t h 的热电联产 机组在建。水处理分厂负责供应炼铁、炼钢等生产用循环水，共负责8 个循环水场的 管理工作。制水分厂负责原水取水、全公司的工业用水及部分生活用水的生产与供应， 有2 个中央水处理场，一个生活水场及一个原水水库。能源技术室负责能源生产技术 及运行、能源供应计划及统计、能源监测、节能、科研开发和技改等工作。设备管理 室负责能源设备的基建、改造、维护、检修等设备及技术管理。 宝钢股份公司的能源管理，采用的是能源生产和能源管理一体化的管理体制。公 司的能源生产和能源管理工作由能源部负责。能源中心对能源生产和转换装置( 电力、 燃气、制氧、热力、给排水等) 实施在线监测、调度和控制，达到系统安全稳定运行、 降低消耗、减少放散、节约能源的目的。能源部通过设备管理室和能源技术室对公司 的能源生产、分配和使用以及设备检修等进行管理，如能源系统的供需计划、实绩统 计、能耗分析等工作，达到指导能源生产、稳定能源供应和合理使用能源的目的。 9 0 1 s m 0 6 4 张建生 宝钢股份公司能源管理改进研究 为了对全公司的能源实行集中统一管理，宝钢股份公司还成立了由公司、各生产 厂和车间组成的三级能源管理机构。公司设立能源管理委员会。能源管理委员会下设 能源办公室，二级生产厂设有能源联络员，车间设有节能员。能源管理委员会是公司 关于能源问题的最高决策机构，负责制定节能方针、目标和对策；审查公司中长期能 源规划和年度计划。能源办公室负责能管会的e t 常工作，包括编制能源供需计划、节 能目标计划和能源平衡表；推进、检查和协调各单位的节能工作；对重大能源问题进 行调研，提出解决途径和措施等。各二级生产厂的能源联络员负责本单位的能源计量、 统计、分析等工作。宝钢股份公司的能源管理体制和三级能源管理机构，是能源管理 不断取得显著成绩的组织保证。 宝钢股份公司能源生产的组成有燃气系统、氧气系统、给排水系统、热力系统、 供配电系统和动力管网等。它们相当于国内其它大型钢铁联合企业的燃气厂、氧气厂、 给水厂、供电厂和发电厂的一部分( 即蒸汽、余热发电和高炉鼓风等) 。宝钢股份公 司的能源生产、供应、监测、调度和控制等，由能源部负责。这种体制在国内其它钢 铁联合企业则由生产部、动力处、能源处和总调等几个部门实施管理。宝钢股份公司 所有能源的生产、分配和使用几乎全部归能源部负责，是钢铁企业实现能源集中统一 管理的基础。这样的管理模式不仅为宝钢股份公司能源设备的安全运行、能源的稳定 供应和合理使用提供了条件，也为未来实现能源生产和管理工作的高度科学化、制度 化和现代化奠定了基础。 宝钢股份公司能源中心( 简称e c ) 于1 9 8 5 年9 月建成并投产。e c 采用的是 8 0 年代初国际上成熟的集中控制和点对点二线制通讯方式，由遥测( t m ) 遥控( t c ) 装置、通讯干线、主机和中央控制设备组成。宝钢股份公司能源管理中心既是全公司 的能源中心，又是现场无人操作的能源设备的控制中心。能源中心管理的能源有：电 力、重油、高炉燃气、转炉煤气、氧气、氩气、氮气、蒸汽，以及原水、工业用水、 过滤水、软水、纯水、饮用水、循环水和排水等1 7 种。 能源中心的管辖范围，是从能源的发生或接受起到用户入口处止。能源中心的业 务主要有：依据生产计划和实绩对各种能源进行潮流显示和供需调整，对现场无人操 作设备进行监视、控制和操作，对能源设备进行故障预测、事故处理和巡检，编制并 输出能源潮流数据报表，以及对设备异常进行在线监视和报警等。 宝钢股份公司能源中心对能源实行集中统一管理，对各生产供需所需要的能源及 余热、余能利用等进行在线调度与控制，降低了全公司副产煤气的放散率，保证了能 源的稳定供应，提高了有效和j 用能源的合理程度。能源中心在宝钢股份公司发挥了重 要作用。 3 2 能源管理信息系统的主要问题 0 1 s m 0 6 4 张建生 宝钢股份公司能源管理改进研究 随着宝钢股份公司生产规模的扩大，特别是能源管理工作的不断深入，宝钢股份 公司原有能源中心的信息系统已不能适应日益增长的能源生产和能源管理的需要，主 要表现在： 1 、主要设备结构复杂、占地空间庞大、不便扩充； 2 、通讯速度慢，不能满足数据采集和通讯的需要； 3 、系统内数据库太小、原始数据不能长期存储和不便于能源管理； 4 、系统星封闭状态，无法与其它系统联网。 3 3 能源管理信息系统改进分析 为从根本上克服上述缺陷，宝钢股份公司需要对原有能源中心进行全面改进，建 立三期能源中心管理系统( 简称为e m s ) ，以适应能源管理工作的需要。 利用计算机技术、网络通讯技术和分布式控制技术。对1 7 种能源介质进行生产 操作、过程控制、能源分配、故障监测、能耗统计和数据存储等工作。三期能源中心 系统建成后，宝钢股份公司能源中心达到全新水平。与原有能源中心相比，三期能源 中心系统需要达到有如下功能： 1 、三期能源中心系统是一个网络系统，能适应系统信息集成的要求； 2 、数据传输使用光纤介质，速度快，可靠性高； 3 、网络系统呈“积木式”结构，扩充方便； 4 、数据的采集和处理，实现计算机化和数据库化，能源数据可以永久保存，随 时查阅。 3 3 1 三期能源中心系统的组成分析 宝钢股份公司的三期能源中心系统是一个分散型的计算机网络系统，由过程工作 站( p w s ) 、服务工作站( s w s ) 、数据采集装置即可编程控制器( s s ) 和安装在现 场的智能化单回路调节器( d c s ) 组成。整个网络就功能而言分为三个层次。最低层 次是数据采集层( s s ) ，主要任务有两项： 1 、采集过来的现场过程信号送往服务工作站作进一步处理； 2 、服务工作站传来的操作、控制指令传输给现场设备，以改善设备的运行状态。 最高层次是过程工作站层，过程工作站是人机交互( 通讯) 的窗口，操作者通过 它对整个系统进行监视和控制。在e m s 中，过程工作站由操作站( o s ) 和数据库( d b ) 组成： 中间层次是服务工作站层。服务工作站是连接工作站和s s 的主要设备，是网络 系统的枢纽。主要任务是数据处理和数据的短时归档、过程映象的存放和更新、控制 信号的传输等。 0 l s m 0 6 4张建生 宝钢股份公司能源管理改进研究 3 3 2 三期能源中心实现的主要功能 1 、动力设备运行状态的监视、控制、操作和参数设定 在能源中心，操作人员能够对能源系统主要设备的运行状态和趋势进行全面监 视、控制和操作，必要时还可在e m s 提供的人机界面窗口上修改或设定设备的运行 参数； 2 、能源系统的供需平衡预测、能源的合理分配和实时调度 能源中心系统可以进行电力供需预测、煤气平衡及柜位预测、循环水排放量测算 等工作。根据对各种能源介质的潮流监视数据和供需预测结果，合理分配能源，提高 能源的合理利用程度； 3 、能源介质和潮流显示、数据的存储、归档与查询 能源中心系统可对煤气、氧氮氩气、蒸汽和电力等能源介质进行潮流监视，监视 结果同时在计算机画面上和大屏幕上显示。实时潮流数据按4 8 小时或一周进行短时 归档，统计后的潮流数据按数据库方式进行长期归档。操作人员可以在e m s 提供的 图形查询画面上，按需要对两种归档数据进行即时查询： 4 、能源报表的自动生成和打印 能源中心的各种报表按时间划分为瞬间报、峰值峰谷报、时报、日报、旬报、月 报和年报，按功能划分为生产实绩报表、统计报表、故障报表和能源消耗报表。这些 报表可自动生成，并按需要选择手动或自动打印； 5 、设备故障监视，按需进行报警、记录、打印和存档 能源中心系统能够在几十毫秒内捕捉系统的大小故障信息，依据故障的严重程度 采用显示、声光报警、记录、打印和存档方式，及时地通告调度人员进行处理。 3 , 4 实现信息高度集成后的能源管理e r p 系统 在e m s 上，可以借助能源管理信息系统的强大功能，实现能源管理工作的巨大 改进。通过信息系统，可以： 1 、编制公司能源中长期发展规划，制定节能目标和对策： 2 、制定公司能源供需计划和能源设备运转计划，以及能源供需与管理的年报、 月报； 3 、编制公司能源平衡表，对公司能源供需实绩进行分析、评价和预测； 4 、制定公司和各生产工序的能耗评价指标。组织落实节能新技术，考核能耗指 标的完成情况； 5 、根据能源的生产量、供应量和各工序的消耗量，调整能源的供需计划和运行 方式，指导能源中心实施在线调度和合理分配能源。 0 1 s m 0 6 4张建生 宝钢股份公司能源管理改进研究 在能源管理信息系统的改进后，达到能源管理e r p 系统的要求： 1 、系统运行集成化：这是e r p 应用成功在技术解决方案方面最基本的表现。e r p 系统是对企业物流、资金流、信息流进行一体化管理的软件系统，其核心管理思想就 是实现对“供应链”的管理。软件的应用将跨越多个部门甚至多个企业，为了达到预 期设定的应用目标，最基本的要求是系统能够运行起来，实现集成化应用，建立企业 决策完善的数据体系和信息共享机制。在生产部门应用辅助制定生产计划和能源供应 计划，这些，只有集成一体化运行起来才有可能达到。 2 、绩效监控动态化：e r p 的应用为能源系统提供丰富的管理信息，如何用好这 些信息并在能源管理和决策过程中真正起到作用是衡量e r p 应用成功的另一个标志。 在能源管理e r p 系统完全投入实际运行后，根据管理需要，利用e r p 系统提供的信息 资源设计出一套动态监控管理绩效变化的报表体系，利用e r p 系统提供的信息资源建 立起自己的绩效监控系统。 3 、管理改善持续化：随着能源管理e r p 系统的应用和企业业务流程的合理化， 能源管理水平将会明显提高。评价过程本身并不是目的，为公司建立一个今后可以不 断进行自我评价和管理不断改善的机制才是真正目的。 3 5 能源分析、评价与预测系统的改进 随着公司计算机网络的逐步开发与完善，在公司计算机网络( s c c l ) 上分别完成 能源供需计划编制、能源供需实绩编制、能耗指标计算( 能源平衡表) 工作，从而达 到减少人为计算的差错、减轻部分工作量、提高工作效率的目的。但由于上述三功能 均为一个独立的系统，相互之间没有联系，没有进行有机结合，仅以完成报表工作任 务为目标，因而检验计划的准确性、单耗实缋管理、能耗预测等工作依然靠人工进行。 同时能源供需实绩作为能源平衡表的基础数据仍靠人工二次输入，造成数据落地，仍 存在出现差错的可能。另外宝钢股份公司三期工程的投入，能耗的分析管理工作面临 更大的工作量，继续靠人工管理难以适应形势的需要，因此迫切需要开发一个计算机 系统把分析、评价与预测能耗情况等统一起来，进一步提高工作效率与管理水平，同 时把此系统与计划编制等结合起来，提高能源计划编制水平，指导能源的生产与调配。 3 5 1 能源分析、评价与预测系统的改进分析 为了进一步提高工作效率与管理水平，提高能源计编制水平，需要将能源计划、 供需实绩、能耗指标三个系统的数据库送入新系统进行数据处理，具体设想见图3 1 。 0 1 s m 0 6 4张建生 宝钢股份公司能源管理改进研究 能源计划能源供需 能耗指标计算 编制实绩统计( 能源平衡表) 外围信息 6p6d ( 公司主干网) i 1 人工干预人工干预人工l 干预 l 。 逝霹。处醒、 、 丹 移 缁f 1 汐 黑 j _ k 6 硒 刀 ”j ： _ ：伪： 。：。：。 - - j _ j _ 。- j j !：! ： ! 图4 8 ：宝钢股份公司吨钢综合能耗的历史趋势 2 0 0 2 年宝钢股份公司吨钢综合能耗比国内7 0 家重点企业的平均值低1 1 7 k g t s ， 如果这些企业能达到宝钢股份公司2 0 0 2 年的水平，则每年可以节约标准煤1 8 0 0 万吨， 年经济效益9 0 亿元，这正是系统管理思想在宝钢股份公司能源管理实践中的巨大成 功。因此，分析宝钢股份公司能源管理的主要问题和做法，分析宝钢股份公司这1 0 年来的能源管理改进历程，无论对提高冶金行业整体盈利水平，还是对国家的生态环 境保护都具有极大的现实意义。 0 1 s m 0 6 4张建生宝钢股份公司能源管理改进研究 5 宝钢股份公司生产物流对能耗影响的分析及非能源物质节能 降耗改进方向研究 为了进一步降低宝钢股份公司各主要工序的能耗，一方面应不断提高生产工 艺的技术水平，同时，还应该注意非能源物料的节约。宝钢股份公司生产物流的 特点是：上道工序的产品往往是下道工序的原料，每道工序消耗的，除主要原料 外，还有其它各种各样的原材料，许多是公司内部的产品。而这些原材料、材料 都是花费了一定的能源才生产出来的。也就是说，能源是能生产能量的资源，而 非能源物质是花费了能源所制成的物质。 5 1 宝钢股份公司生产物流系统节能的主要问题 根据系统节能理论，节能要同时抓住能源与非能源。无论能源还是非能源， 我们都应系统地进行研究。宝钢股份公司从前的节能研究主要是在能源系统，没 有关注非能源( 生产物流) 系统的变化对能耗的影响程度，未深入了解生产物流 变化与能耗的关系，这对进一步开展系统节能工作是非常不利的。 因此，宝钢股份公司的节能工作，不仅要注意每道工序的节能，而且还要在 降低工序原材料上下工夫。前者为直接节能，后者为间接节能。从系统节能来说， 非常强调非能源节约的重要性。对于宝钢股份公司来说，能源管理的核心工作， 要围绕着“两手抓”展开，一手抓能源，一手抓非能源。 5 2 物流对能耗的影响的基本分析方法 为了能清晰地了解钢铁企业中非能源物质消耗对能源消耗的影响，东北大学 的陆钟武教授提出了“基准物流法