康派智能浅谈双碳背景下煤炭行业如何做好能源管理

　　煤炭是我国能源的主要来源,也是我国经济的重要支柱。当前,煤炭行业正处于全面深化改革、转型发展的关键时期,煤炭转型发展需要开拓新的空间。随着煤炭行业信息化水平的不断提高,煤矿企业能源管理系统在我国煤炭行业已经逐步开始应用,与此同时,煤炭行业也面临着从“高碳”到“低碳”的能源革命的挑战,随着能源结构向清洁低碳转变,煤炭比例的逐步下降将导致煤炭企业效益的下降,提高生产效率、降低煤炭生产成本将是促进煤炭行业转型发展、开拓利润空间的必由之路。

　　能源管理的基础是计量和统计,做好能源计量、统计工作,提供准确可靠的能源计量、统计数据,是评价企业能源利用状况的重要依据:也是企业优化能源结构、提高能源利用效率、增强市场竞争力的重要保证,那么煤炭企业该如何做好能源管理,降本增效呢?

一、确定统计范围

　　煤炭行业的主要用能的区域包含井上主工业场地、井下主要工作场地、回风井,能源种类包含电、热、柴油、瓦斯等,涉及的主要耗能工质有水、压缩空气、通风量等。实现矿井精细化能源管理的基础是统计煤炭所涉及的能源在存储、加工转换、输送分配等过程中的转换、使用情况,进而能够根据能源平衡分析其中存在的跑冒滴漏情况。

　　(1)用电统计范围包含井上、井下以及风井场地各变电所、配电室、重要用能设备的用电消费情况。

　　(2)用水统计范围包含井上、井下各工业场所用水、消防用水、井上各社区的生活用水以及矿井的污水、经污水处理后净水量、净水去向,根据矿井进水、排水情况建立整个矿区的用水、排水平衡图。

　　(3)用热统计范围包含主工业场地生活区用热、风井场地用热以及井口用热,根据矿井用热情况建立整个矿区的用热平衡图。

　　(4)柴油统计范围包含装载机、发电机、无轨胶轮车等设备设施的拥用油情况。

　　(5)瓦斯统计范围包含瓦斯抽采量、瓦斯排放量、去往瓦斯电厂的瓦斯量。

二、理清用能边界

　　理清用能边界是计算企业“吨原煤生产综合能耗”、“吨原煤生产电耗”“工序能耗”等重要指标的基础。没有此基础,企业的节能降耗难以找到衡量的标准和依据。

　　按照GB/T 2589-2020《综合能耗计算通则》、GB/T29723.1/2/3/4/5—2013《煤矿主要工序能耗等级和限值》等相关标准,煤炭企业用能边界可参照主要生产系统的边界形式进行划分,具体划分如下:

　　(1)主要生产系统:开拓、掘进、回采、提升、运输、排水、通风、压风、瓦斯抽采、井下充填、制冷降温等;

　　(2)辅助生产系统:生产指挥、设备维修、动力供应、地面运输、矿灯充电、生产照明、生产供水、选矸、井口保温、灭火注浆等;

　　(3)附属生产系统:职工食堂、浴室、职工宿舍、洗衣、烘干、采暖、制冷、化验室、开水炉灶、环保及生态建设等;

三、核算工序能耗

　　(1)主要通风系统

　　用能边界:以控制主要通风机的电动机启动、停止及运行的开关柜作为系统电能计量始点,以风机出风口为能量终端。

　　统计参数范围:统计参数范围:耗电量(W)、风量(Q)、全压(P);

　　(2)主排水系统

　　用能边界:以控制主排水泵的电动机启动、停止及运行的开关柜作为系统电能计量始点,以排水管路出口处为主排水系统终端。主排水系统包括电动机、传动装置、主排水泵、进水管、排水管和管路上其他附件。

　　统计参数范围:耗电量(W)、排水量(Q)、排水垂高、排水管路倾角(α)。

　　(3)空气压缩系统

　　用能边界:以控制空气压缩机的电动机启动、停止及运行的开关柜作为系统电能计量始点,以空气压缩机的排气口为终点。

　　统计参数范围:耗电量(W)、压缩空气量(Q)、平均吸气温度和吸气压力(Mpa)、平均排气温度和排气压力(Mpa)。

　　(4)主提升带式输送系统

　　用能边界:以控制主提升的第一部带式输送机电动机启动、停止及运行的开关柜作为系统电能计量始点。整个系统包括所有主提升带式输送机的电动机、皮带、传动装置、控制装置、调速装置。

　　统计参数范围:耗电量(W)、物料量(Q、Qt)、垂直位移量(H、Ht)、水平位移量(L)。

　　(5)主提升系统

　　用能边界:以控制矿井提升机或矿用绞车的电动机启动、停止及运行的开关柜作为系统电能计量始点,以矿井提升机或矿用绞车出口处为主提升系统终端。包括矿井提升机或矿用绞车牵引电动机、电控设备、安全保护装置、信号系统等设备的能源消耗。

　　统计参数范围:耗电量(W)、提升质量(Q)、提升垂直高度(H)、斜井提升倾角(α)、钢丝绳质量(m0)、提升一次人员或物料的平均质量(m)。

四、建立能源绩效参数

　　能源绩效参数与监控对象(如用能设备、用能系统)的能源绩效水平密切相关企业通过对能源绩效参数的监视和测量,可及时掌握监控对象的能源绩效水平,采取控制措施,确保能源目标和能源指标的实现。

　　能源绩效参数通常可分为两类,第一类是根据改进能源绩效的机会确定的,这一类能源绩效参数是需要通过后续的能源管理实施方案得以完善的:第二类是通过能源评审发现目前没有改进的空间,但是需要企业在生产运营过程中重点控制的参数。

　　煤炭生产企业的能源绩效参数可包括:

　　(1)产值能耗指标万元产值综合能耗万元工业增加值综合能耗

　　(2)产品能耗指标:

　　1)煤炭井工开采:吨原煤生产综合能耗(可按 GB29444进行计算);原煤生产电耗等;

　　2)煤炭露天开采:吨原煤生产综合能耗(可按GB29445进行计算);原煤生产电耗、原煤生产柴油耗等;

　　3)煤炭洗选:选煤电力单耗(可按 GB29556 进行计算);

　　(3)工序或设备能耗指标:

　　1)煤炭井工开采:主要通风系统工序能耗、主排水系统工序能耗、空气压缩系统(压风系统)工序能耗、主提升带式输送系统工序能耗、提升系统工序能耗、工作面吨煤生产电耗、供暖系统能耗等;

　　2)煤炭露天开采:重型载重车往返单位工作量耗油、单斗挖掘机单位工作量电能(柴油)消耗、回转式钻机单位工作量柴油消耗、主排水系统工序能耗、主提升带式输送系统工序能耗等:

　　3)选煤厂:吨精煤脱水电耗、吨煤泥处理电耗等3-

　　4)其他:中煤运输电耗、煤运输能耗等

　　(4)能源成本指标,能源消费成本比例等

五、人员能力建设

　　企业应从教育、培训、技能和经验等方面考察、聘用和培训为其或代表其工作的、与主要能源使用相关的人员,使其具备相应的能力,并保存相关记录。可行时,对特别重要的能源岗位要求资格认可。

　　企业通过强化为其或代表其工作人员的节能意识来确保能源管理体系运行的有效性和适宜性。企业可采取如下措施提高员工节能意识和能力:

　　a)加强宣传教育,内容可包括:节能形势、节能政策、能源方针、能源目标和能源指标,节约能源所带来的社会和经济效益等;

　　b)开展节能活动,内容可包括:节能技术交流、节能知识竞赛、节能小组组建、合理化建议征集、节能先进评选等;

　　c)完善规章制度。内容可包括:节能目标责任制、绩效考核制度及继续教育制度等;

六、建设信息化系统

　　通过建立煤矿企业智慧能源管理平台,规范企业能源管理过程,提升企业能源管理利用水平,提高企业能源生产或能源消费过程中的能源利用率,同时提高企业能源利用的智能化水平,从而降低企业用能、产能成本,提高企业核心竞争力。

　　(1)能源管理驾驶舱

　　建设能源管理驾驶舱,展示信息包括:矿区主通风、压风、主排水、提升、洗煤厂等各生产系统接入所有电、汽、水实时运行信息、能耗费用统计、能源数据统计分析、能耗排名分析等。利用高清大屏系统展示公司整体的实时生产情况。

　　(2)能耗统计

　　统计煤矿企业产值能耗指标、产品能耗指标以及工序设备能耗指标。

　　产值综合能耗指标包含:万元产值综合能耗、万元工业增加值综合能耗。

　　产品综合能耗指标包含:吨原煤生产综合能耗、吨原煤生产电耗等。

　　工序或设备能耗指标:主要通风系统工序能耗、主排水系统工序能耗、压风系统工序能耗、主提升带式输送系统工序能耗、提升系统工序能耗、工作面吨煤生产电耗、供暖系统能耗等。

　　(3)能效分析

　　核算煤矿企业级及主要通风系统、主排水系统、空气压缩系统、主提升带式输送系统、主提升系统等主要工序单元的能效指标,参考标准为GB/T 29723《煤矿主要工序能耗等级和限值》第1-5部分。可查看的能效指标包含但不限于综合能耗、单位产品能耗/电耗、吨原煤生产电耗、吨原煤生产油耗、选煤电力单耗、碳排放量、各能源折标量、吨产品能耗、万元产值综合能耗、万元产值工业增加值综合能耗。

　　(4)能耗费用

　　具备能源费用核算功能,电价分时计费,容改需电价计算,功率因数对比,给出不同电价时段用电建议,给出按容或按需计费的建议,给出无功补偿的建议及补偿容量。提高用能核算能力,负荷预测,电能质量优化,功率因数调整,负荷平衡,远程抄表,远程控制,异常报警,提供用能战略决策分析,降低用能成本,辅助企业制定“削峰填谷”策略。

　　(5)智能算法告警

　　设备历史数据运行数据曲线,当某一刻数据出现突变时,系统通过内置算法自动进行告警并推送告警数据;同时对一段时间内的能耗消耗量异常进行告警,以便识别节能降碳的机会。

　　(6)报表服务

　　可根据用户的实际使用需求,设定自定义报表,可灵活配置各单元格的行列显示内容,无需进行二次开发。

　　(7)电力需求侧管理

　　监测企业内部电力线路及配电设备的电压、负荷、功率因数、对企业用电进行全方位成本分析和用电优化;通过需求侧管理实现的节能量的统计,对实现能源节约和污染物减排进行量化,做为“虚拟电厂”容量的指标数据。