一、能源管理系统概述
能源管理系统作为一种信息化管控系统，在当今社会发挥着至关重要的作用。它诞生于能源日益紧张和环境不断恶化的背景之下，成为企业寻求提高能源利用效率的重要手段。
该系统采用分层分布式系统体系结构，能够对建筑的电力、燃气、水等各分类能耗数据进行采集、处理，并深入分析建筑能耗状况，进而实现建筑节能应用。通过能源计划、监控、统计、消费分析、重点能耗设备管理及能源计量设备管理等多种手段，企业管理者可以准确掌握企业能源成本比重和发展趋势。例如，钢铁厂的能源消耗约占钢铁成本的 20%～40%，不同的装备水平、工艺流程、产品结构和能源管理水平都会对能源消耗产生不同影响。而能源管理系统能帮助钢铁企业降低生产成本，改善环境质量，提高市场竞争力。
能源管理系统不仅是企业自动化和信息化的重要组成部分，还具有诸多重要作用。它可以完善能源信息的采集、存储、管理和有效利用，确保系统运行在最佳状态；在公司层面实现分散控制和集中管理，适应企业战略发展需要；减少管理环节，优化管理流程，建立客观能源消耗评价体系；降低能源系统运行成本，提高劳动生产率；加快系统故障处理，提高对全厂性能源事故的反应能力；通过优化能源调度和平衡指挥系统，节约能源和改善环境；为进一步对能源数据进行挖掘、分析、加工和处理提供条件。
总之，能源管理系统是企业实现节能降耗、提高经济效益、增强市场竞争力的有力工具。
二、能源管理系统的案例展示
（一）江西铜业的能源管理实践
江西铜业作为全国最具实力的铜冶炼企业之一，对能源管理高度重视。为实现对电、水、气、油等能源介质的实时监测，江西铜业建设了能源管理系统。该系统包含对多种能源使用状况的管理，以及对现场压力、温湿度等参数的集中监测、管理和分散控制。通过 “互联网 + 大数据”，自由组合成多个 “能耗单元”，实现实时监控、单耗指标、对比分析等功能。例如，实现了企业级、事业部级、车间级、设备级四级能源精细化报表，完成了能耗数据和成本数据的对接，为企业能源成本核算和费用对标提供了科学依据，帮助企业挖掘节能空间，优化能源调度水平。
（二）太龙股份的低碳园区建设
太龙股份积极践行绿色管理思路，通过光伏 + 智慧能源管理系统推动低碳园区建设。2023 年公司引进智慧能源云平台管理系统，为公司提供能源消耗预测、方案制定等综合性能源管理服务。在产品研发方面，以绿色设计、绿色制造、节能使用为理念，严格按照相关标准进行产品研发，并对主要产品开展生命周期生态评价。公司现已建成太阳能光伏一期项目，规模 0.53MW，年发电量约 50 万 kW・h；2024 年规划建成太阳能光伏二期项目，规模 2.5MW，年发电量预计 270 万 kW・h。
（三）邯钢的系统节能成效
邯钢成立能源中心，对多种能源介质统一管理和优化调度。如狠抓能源管理工作，全面开展技术攻关，以增加发电量、降低水耗、节约用电为中心，多措并举降成本增效益。2 月份，邯宝能源中心发电量达 1.2897 亿千瓦时，环比提升 21.6%，发电煤气单耗环比降低 0.2 立方米 / 千瓦时。邯钢重视二次能源回收利用，严格落实高效机组优先运行原则，保证发电机组满负荷发电，同时对煤气排水器进行电伴热改造，减少蒸汽用量。此外，邯钢以能源平衡为中心组织生产检修，采取间断运行设备尽可能谷段运行措施，降低峰段用电量，充分利用峰谷电价差，取得显著节能成效。
（四）兴发化工集团的能源管理项目
兴发化工集团建设能源管理中心项目，在兴山本部、猇亭园区、宜都园区相继建设能源管理平台。通过该项目，实现了能源的实时监控、对标管理等多种功能。例如，覆盖 18 座电站的电力系统能源管理平台，年可实现综合效益 724 万元，包括多发电增加收入、对电站进行科学调度减少电量损失、通过自动化改造降低生产成本等。同时，兴发集团通过能源管理平台的建设，提升了公司管理水平，改善了环境状况，黄磷电炉改造每年可减少二氧化硫排放 5000 余吨、二氧化碳 20000 余吨、烟尘 6 余吨。
三、能源管理系统的体系结构与作用
（一）体系结构
能源管理系统采用分层分布式体系结构，主要分为站控管理层、网络通讯层和现场设备层。现场设备层由各类能源计量仪表组成，如电表、液位表、现场流量计等终端表，负责采集建筑的电力、燃气、水等各分类能耗数据。网络通讯层由通讯管理机、以太网设备及总线网络组成，是数据信息交换的桥梁，负责采集现场设备回送的数据信息并进行分类和传送。站控管理层由系统软件和硬件设备组成，如工业级计算机、打印机、UPS 电源等，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。通过这种体系结构，能源管理系统能够对建筑能耗进行全面采集、处理和分析，实现建筑节能应用。
（二）作用
- 完善能源信息采集、存储、管理和利用，确保系统运行在最佳状态：能源管理系统如同企业的能源消耗的 “明眼人”，对电力、水、燃气等能源的实时消耗情况进行监测，提供实时的能源数据和分析报告。例如，通过对能源数据的分析、处理和加工，能源调度人员和专业能源管理人员就能实时掌握系统状态，经过系统的合理调整，确保系统运行在最佳状态。
- 满足能源工艺系统分散特性和集中管理需求，适应企业战略发展：能源管理系统将在公司全局角度审视能源的基本管理需求，满足能源工艺系统分散特性和能源管理需要集中的客观要求。例如，在冶金企业中，钢铁厂的能源消耗约占钢铁成本的 20%～40%，不同的装备水平、工艺流程、产品结构和能源管理水平对能源消耗都会产生不同的影响。能源管理系统可以对冶金企业的能源进行统一调度、优化煤气平衡、减少煤气放散，提高环保质量，降低吨钢能耗和提高劳动生产率。
- 减少管理环节，优化管理流程，建立客观能源消耗评价体系：能源管理系统实现在信息分析基础上的能源监控和能源管理的流程优化再造，满足能源设备管理、运行管理等的自动化，建立客观的以数据为依据的能源消耗评价体系。例如，企业可以通过能源管理系统对多个部门以及设备的能耗水平进行考核和评价，提供基础的数据支撑，向管理要效益。
- 降低能源系统运行成本，提高劳动生产率：能源管理系统的建设，对能源管理体制的改革将发挥重要作用。其基本目标之一是可以实现简化能源运行管理，减少日常管理的人力投入，节约人力资源成本，提高劳动生产率。例如，借助智能运维管理系统，配电房能够实现全天候、无盲区的集中化监控，全面取消专职抄表岗位，推动了配电室自动化和管理水平的飞跃，显著节约了人工成本。
- 加快系统故障处理，提高对性能源事故反应能力：能源管理系统能迅速从全局的角度了解系统的运行状况，故障的影响程度等，及时采取系统的措施，限制故障范围的进一步扩大，并有效恢复系统的正常运行。例如，运维人员通过智能设备可以 24 小时随时掌握系统的运行和设备异常情况，以便于及时采取相应的措施，避免事态影响扩大造成对经济和生产上的损失。
- 优化能源调度和平衡指挥系统，节约能源和改善环境：能源管理系统将通过优化能源管理的方式和方法，改进能源平衡的技术手段，实时了解钢厂的能源需求和消耗的状况，能有效地减少高炉煤气的放散，提高转炉煤气的回收率，采用综合平衡和燃料转换使用的系统方法，使能源的合理利用达到一个新的水平。例如，在兴发化工集团的能源管理中心项目中，通过对电站进行科学调度减少电量损失，提升了公司管理水平，改善了环境状况。
- 为能源数据挖掘、分析、加工和处理提供条件：能源管理系统的建设，不仅可有效解决能源实时平衡管理和监控管理，还可以通过对大量历史数据的归档和管理，为进一步对数据进行挖掘、分析、加工和处理创造条件。例如，企业可以通过对能源管理系统中的历史数据进行分析，找出节能潜能，制定切实可行的节能策略，最终实现建筑节能，降低能耗支出成本的目的。
四、能源管理系统的功能介绍
（一）数据采集
能源管理系统的数据采集功能强大，能够对监测企业区域内重点设备、监测回路等各种能源进行监测，还可以连接摄像头进行视频监控。例如，在工业企业中，可实时监测生产设备的能耗情况，确保设备运行在高效状态。同时，通过摄像头监控，管理人员可以随时了解设备运行现场的情况，及时发现潜在问题，提高生产安全性。
（二）系统显示
能流图实时显示企业用能情况，各个时间维度内水、电、气、暖等能源扇形图、折线图、柱状图显示，提供对比分析，根据折标煤系数生成吨标煤数字，并折算成为电费。这一功能为企业管理者提供了直观的能源使用情况展示，便于他们进行能源管理决策。例如，某大型公共建筑通过能源管理系统的系统显示功能，清晰地了解到不同时间段内水、电、气的能耗变化趋势，从而针对性地调整能源使用策略，降低能源成本。
（三）通讯功能
实现各层各设备间的数据通讯，集合多种通讯方式及通讯协议。这使得能源管理系统能够高效地整合不同设备的数据，实现信息的快速传递和共享。例如，在医疗中心，各种医疗设备和能源监测设备可以通过能源管理系统的通讯功能实现互联互通，提高能源管理的效率和准确性。
（四）电费计量功能
可以完成全国各个省份的波峰平谷的电费计量，帮助企业省时省力，计量精确。这一功能对于企业合理安排用电时间、降低用电成本具有重要意义。例如，某企业通过能源管理系统的电费计量功能，准确掌握不同时间段的电费价格，调整生产计划，避开用电高峰，大大降低了电费支出。
（五）数据管理
建立工况数据库，操作信息库，所测参数存入实时数据库及历史数据库。这为企业提供了丰富的数据资源，便于进行数据分析和决策。例如，企业可以通过对历史数据库的分析，找出能源消耗的规律和趋势，为未来的能源管理提供参考。
（六）报警功能
对于超限工况，根据不同需要发出不同等级，不同方式的报警，并生成报警报表。这有助于企业及时发现能源使用异常情况，采取措施避免能源浪费和安全事故。例如，当某设备能耗突然升高超过设定阈值时，能源管理系统会立即发出报警，提醒管理人员进行检查和处理。
（七）报表功能
即时报表、日报表、月报表、年报表、各类分析报表、各个维度数据对比。丰富的报表功能为企业提供了全面的能源管理信息，便于进行能源审计和绩效考核。例如，企业可以通过月报表和年报表了解能源消耗的总体情况，通过分析报表找出能源浪费的环节，为节能措施的制定提供依据。
五、如何选择能源管理系统
（一）理清能源管理系统、能源体系建设与节能的关系
能源管理系统仅是配合完善能源管理体系的实现，而能源管理体系的成功实施则需要专业知识和完整的建设逻辑。一切行为的出发点是企业节能，在这过程中我们需要通过能源管理系统定期检查能耗账单，在这过程中需要流程、审计和软件，通过一系列的配合最终实现节能的目的。归根结底，能源管理体系主要是关于人员和管理的。
一个好用有效的能源管理系统不仅需要功能全面，具备定额管理、能源报告、节能诊断等多方面功能，还需要管理精细，可以对各种能耗数据进行分类、分项、分级的精细化管理，另外还需要拥有稳定可靠、高性能、低延时的能源数据中心，以便准确、实时地对企业内的水、电、气等能耗进行可视化监控，对采集的能耗数据进行全面深入分析，为优化管理提供数据支撑和决策依据。
（二）根据行业特性选择
不同行业的智能能源管理系统所使用的变量和算法往往不同，而相同行业的能源管理系统却有类似之处。同样，不同智能能源管理系统开发企业所擅长的行业往往也不同。因此，企业可以根据所在行业直接选择适合自己的智能能源管理系统或开发企业进行专门开发。
比如发电行业企业可以选择成熟的发电行业能源管理系统或者选择擅长发电行业能源管理系统开发企业进行专门开发。针对企业有冷热源利用并且占据了很大的能源消费指出的可以找有经验且有实际优化策略的企业进行开发或直接使用。能源监测系统通常为政府选用的能耗在线监管平台，可切实推进国家机关办公建筑、大型公共建筑和节约型校园的节能监测、管理、审计和公示工作，是建筑节能监管体系建设的核心环节。
根据节能相关法规，国家对机关办公建筑、大型公共建筑、重点用能单位进行监管。因此，当下已经在逐步完善重点用能单位能耗在线监测系统的普及，要求高耗能企业建立能源监测系统进行监管。
（三）根据功能需求选择
根据能源管理系统功能完善的程度，可以将能源管理系统分为能耗监测、能源管理、能效管控以及专家系统等，使用者据此进行进一步选择：
- 能耗监测：对能源消耗情况（水、电、气、汽、煤等）进行统计查询，同时进行数据分析和可视化展现，最后为管理者的能源审计和节能规划提供数据支撑。企业通过能耗监测系统可以清晰地了解到不同能源介质的消耗情况，通过对这些数据的分析，可以发现能源消耗的高峰时段和低谷时段，为节能规划提供依据。
- 能源管理：该能源管理系统除能耗监测的功能外，还具有控制调度功能，该能源管理系统一般在数据采集与其他子系统（DCS、SCADA 等）软件系统上开发而成。如智能照明管理系统，使用者不仅可以知道能耗情况，还可以实现对用能设备的控制，达到节能的目的。
- 能效管控：该类能源管理系统包括了能耗监测、能源管理的全部功能。还具有庞大的行业数据库及自学习功能，为使用者提供能耗使用状况进行评估，并提供合理的用能建议等等。能效管控系统通过对企业历史能耗数据的分析，结合行业数据库，为企业提供个性化的节能建议，如更换高效节能设备、优化生产流程等。
- 专家系统：专家系统能够基于丰富的行业经验和专业知识，对复杂的能源管理问题进行深入分析和决策支持。它可以模拟专家的思维过程，为企业提供更加精准的能源管理方案。在大型工业企业中，专家系统可以根据企业的生产特点、设备状况和能源需求，制定最优的能源调度策略，实现能源的高效利用。
六、能源管理系统的优势
（一）安全性
能源管理系统的安全性至关重要，它通过数据传输安全设计、用户认证授权和数据备份三部分，为企业能源管理提供了坚实的保障。
在数据传输安全设计方面，当采集数据由智能终端传输至通讯管理机时，通讯管理机对数据进行加密后传输。同时，服务器有专用的防火墙进行防护和软件加密，能有效防止非法用户如黑客、网络破坏者等进入内部网络，禁止存在安全脆弱性的服务进出网络，并抗击来自外部各种线路的攻击。
用户认证授权方面，硬件授权可对 U 盘、光驱的使用进行软件控制，避免病毒的感染和传播。同时可提供硬件加密狗，有效的对用户访问权限进行限制和管控。可实现严格的等级操作权限和不同对象的查询范围的控制，主要覆盖在应用层面。根据等级保护中用户身份的认证及核实，对访问数据的层级、内容进行区别展示，有效保障了数据访问的机密性。
数据备份是系统的重要组成部分，系统通过提供数据备份，覆盖数据层面，解决一些重要系统的数据备份存在的问题，保障重要数据的完整性和可用性。
（二）可靠性
仪表和系统服务器之间的分离度对能源管理系统的可靠性有一定影响，这种情况在不同层次都存在，包括硬件、网络、操作系统、数据库和应用。通常越简单、越直接则结果越可靠。
能源管理系统的可靠性指标主要有以下几个方面：CPU 负载率正常情况下小于 20%，事故情况下小于 30%。这意味着在日常运行中，系统不会因为过高的 CPU 负载而出现卡顿或故障，能够稳定地处理各种能源管理任务。
系统平均无故障运行时间（MTBF）高达 100000 小时。这表明能源管理系统具有极高的稳定性，能够长时间持续运行而不出现故障。
遥信准确率达到 99.9%。这意味着系统在接收和处理远程信号时，具有非常高的准确性，能够为企业提供准确的能源数据和状态信息。
事务成功率在 500 用户并发下，如用户登录、档案维护、查询操作成功率均可达到 100%。这说明即使在高并发的情况下，能源管理系统也能够稳定地处理各种事务，满足企业多用户同时使用的需求。
（三）可扩展性
能源管理系统是与技术发展潮流相吻合的产品，建立一个可扩展的平台，可以保护前期工程和后继先进技术的衔接，确保系统具有先进性。
集成后的系统是一个开放系统，系统集成的过程主要是解决不同系统和产品间接口和协议的 “标准化”，可使不同厂商的设备及产品互联在同一个系统中，达到信息共享的目的，又可使系统在日后能方便的扩充。随着企业的发展，需要接入更多的设备和新能源类型，由于系统具有良好的可扩展性，能够轻松地实现新设备和新能源的接入，为企业的可持续发展提供了有力支持。