图1 美国对煤炭、冶金和矿石3个行业的能源使用统计分析
矿业生产是以设备为主体的连续性生产，随着近年来经济发展对各能源和矿石的大规模需求，全球的矿业企业发展迅速。在行业高速发展的同时，能源消耗也急剧上升。在全球能源短缺的大前提下，如何使矿业企业节能增效成为新的挑战，如何在现有条件下，提高生产效率，降低单位生产的能源消耗，成为全球矿业企业的关注点。
那么，究竟矿业企业是否有节能增效的潜力呢？如图1，该图是美国对工业的3个分支——煤炭、冶金和矿石处理3个细分行业的能源使用统计分析图。图中，灰色部分是最小的能源需求，红色部分是通过研发节能的机会，淡绿色部分为通过引用最佳实践带来的节能机会。通过上图可见，无论是煤炭、冶金还是矿石处理，相对于目前的能源消耗，都有较大的潜在节能空间。
鉴于上述分析，矿业大户均开始计划和实施一系列节能增效项目寻求能源使用的改善。如必和必托BHPB、力拓Rio Tinto和Xstrata等纷纷发表 EEO（Energy Efficiency Opportunity）节能机会白皮书来指导各种节能措施。
矿业节能增效方法论和工具
要想帮助企业找到节能增效的空间和区域，正确可行的方法论和工具是必不可少的。目前在各个国家和各个行业都有相应的一些指南性文件，如澳洲出版的节能机会评估手册Energy
Efficiency Opportunities Assessment Handbook和加拿大矿业协会的Energy and GHG Emissions,Management Guidance 等。
图2 典型的节能工具和系统带来的节能回报示意
施耐德电气，作为全球能效管理专家，在矿业有数十年的工程经验以及遍布澳洲、南非和巴西各矿业大国的几百个项目，为客户总结出一套可实施的方法论。整个方法论是通过闭环的信息链建立能源管理持续改善的活动，每个步骤都具有不同的意义和作用。如在能源审计阶段，我们经常会直接发现诸多现场的能源使用问题，如现场计量的不准确性和信息粒度太大影响对能源消耗的准确分析；计量读数的手工和滞后造成帐单值的延后；工厂在停线/停产重启过程造成了大量的能源消耗，约1~2.5MW。
对能源的监视和管理也是节能的重要步骤之一，根据加拿大专家分析：“当正确实施了一个能源管理系统后，可以节约 5%~15%的年能源消耗的开销”
图2显示了典型的节能工具和系统带来的节能回报。由此可见，能源管理系统的建立虽然晚于常见的节能设备改造和自动化改造，但从长远来看具有持久的作用。
建立能源监控及管理系统的主要工作包括识别设备和操作人员的运行操作模式对能源有效性的影响；测量电能消耗和产量之间的联系；在不同的操作条件下，上述两者之间的联系；分析能源使用基准线相关的重点变量(控制回路，工艺输入变量等)；通过控制系统的调整，提高能源的有效利用；以及通过施耐德的PEO绩效分析和管理来改善主要能源指标以PEO 为基础的能源管理系统——施耐德PEO生产能源优化解决方案集成了生产管理和企业能源管理的各种应用，结合了施耐德Citect/Ampla软件的生产和设备分析信息以及施耐德能源管理软件的电能及其他能源的分析预测等功能，全方位的提供了面向生产的企业级能源管理应用系统。
PEO的基准在于首先建立面向生产的能源模型，使用模型化的手段来识别工厂运行管理操作对能源消耗的影响。例如，选矿厂输入速率的变化、粗破机输入物料的变化等。
系统通过建立相应的目标指标和实时数据分析来模型化能源使用的有效性，捕获能耗超标的能源事件 Energy Events，并且通过各种分析图形对超标的原因、类别等作出多方位的分析。同时，这些分析还可以基于用户指定的方法，如针对不同的班次、人员、矿产品等级等进行，还可以提供生产和能源的统一视图，为生产管理人员的调度决策提供依据。
图3 澳洲煤矿集团中矿的能源系统整合
用户实施建议
在施耐德推出 PEO 能源优化管理系统后，不少世界级的矿业集团就纷纷应用此系统来整合各下属矿厂的能源管理系统，建立能源分析和优化的平台。图3是在澳洲大型煤矿集团中的两个矿的能源系统整合。在系统实施过程中，其阶段性实时的方法值得国内的项目借鉴。
在图3中，对于 Crinum 和Gregory 矿来说，均有不同的电能计量表计，连接到PLC，并通过Citect SCADA系统对数据进行监控，在此之上，系统建立了基于施耐德 Citect 的Historian数据库，集成了两个矿的电能及其他相关能源和生产数据，使用施耐德的 Citect/Ampla 平台对上述两个矿的能源使用进行模型分析。
项目根据现场的条件和需求，分成三个阶段进行，第一阶段建立能源消耗监控系统，也是整个能源管理的基础。第一阶段的目标包括确定能源消耗的位置、提供能源消耗相关的生产信息、为能源指标计算提供数据基础。第一阶段的重点在于软件系统的安装并取得各表计的数据。第二阶段则建立能源模型和能源事件以及分析机制。这一阶段辨识主要耗能设备和区域，发掘节能的机会。在第二阶段的工作也将包括对电能计量表的数据精度核查、是否需要添加计量装置、建立Citect/Ampla的能源管理事件以及其捕获条件等。第二阶段的关注点在能源使用的性能上。而第三阶段将整合所有非电能源数据，进一步建立自动化能源报告体系，同时建立排放检测系统和高级能源分析模型。此阶段将关注于深层次的能源分析和应用。
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