石化企业能源优化系统设计与应用

2016年1月 CIESC Journal

January 2016第67

卷 第1期 化 工 学 报 V ol.67 No.1

石化企业能源优化系统设计与应用

李德芳1，蒋白桦2，索寒生2，刘暄2

（1中国石油化工集团公司信息化管理部，北京 100728；2石化盈科信息技术有限责任公司，北京 100007） 摘要：石化工业是高能耗行业，发展面临资源紧缺的约束。基于信息化和工业化深度融合的能源管理系统，大幅度提高了能源的定量管理水平，在支撑企业节能方面应用前景广阔。中国石化应用信息技术构建能源管理信息系统促进企业实现节能，取得了较好的效果。论文阐述了能源优化系统的整体规划，并基于石化业务特点进行了能源优化系统的功能设计。以蒸汽动力优化系统为例，分析了优化系统的业务功能，并从机理模型构建、数据检测、数据校验、在线优化以及在线模型校验等方面论述了优化流程。最后，从中国石化下属的三家试点企业的应用成效出发，为石化企业推进节能降耗信息化建设提供参考。 关键词：石化；过程系统；系统工程；信息系统；能源；优化 DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20151455

中图分类号：TE 99；TP 39 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2016）01—0285—09

Design and application of energy optimization system in petrochemical enterprise

LI Defang 1, JIANG Baihua 2, SUO Hansheng 2, LIU Xuan 2

(1Sinopec , Beijing 100728, China ; 2Petro -CyberWorks Information Technology Co ., Ltd , Beijing 100007, China )

Abstract : Petrochemical industry is a high energy consumption area, its development is being restricted by the shortage of resources. Energy management system based on t he deep integration of informatization and industrialization can greatly improve the quantitative management abilities of energy and has a great prospect on supporting an enterprise to optimize its energy consumption. Sinopec achieves satisfactory results by constructing energy management system based on information technology. The overall planning of energy optimization system has been proposed in this paper, the functions of this system have been designed by analyzing petrochemical businesses. Moreover, the steam power system has been taken as an example to illustrate the business functions of the optimization system. The specific description of energy optimization process of the system has been demonstrated in the aspects of the construction of mechanism factory model, data inspection, data correction, online energy optimization and online model regulation. Finally, the application benefits of three pilot enterprises have been analyzed. Especially, this can be regarded as a reference provided for petrochemical enterprises to promote energy conservation in their informatization construction process.

Key words : petrochemical; process system; system engineering; information system; energy; optimization

引 言

近年来，世界石化工业发展越来越受到资源环

境制约[1]，开始高度重视节能环保、绿色低碳和循

环经济发展，正逐渐从“末端治理”向“生产全过程控制”转变。国家统计局的数字表明[2]，2014年

2015-09-16收到初稿，2015-09-30收到修改稿。

联系人：索寒生。第一作者：李德芳（1961—），男，博士，教授级高级工程师。

Received date : 2015-09-16.

Corresponding author : SUO Hansheng, hansheng.suo@

化工学报第67卷·286·

全国能源总消耗量为426,000.00万吨标准煤，比2013年（416,913.00万吨标准煤）增长2.1%。石化产业是国民经济的重要支柱性产业，具有危险性高、能耗高等特点，如何对这一规模庞大的高能耗产业进行有效的能源管控，提高能源使用效率，以便灵活应对市场竞争，获取最大的经济收益，是石化产业关注的核心问题。

2014年6月，中国石化启动“能效倍增”计划，当年实施500多个项目，实现节煤87万吨标准煤，获得效益12.2亿元。通过技术创新、产业结构调整、信息化建设和发展循环经济，使石化产业升级，对促进我国生态文明建设意义重大[3]。其中，信息技术已成为支撑企业绿色发展的重要手段，大力推进信息化与工业化深度融合，建设覆盖炼化企业全口径的能源管理系统，实现“能效最大化、能流可视化、在线可优化”[4]是支撑上述工作的有效途径之一。

1 能源优化系统整体规划

能源优化是石化企业能源管理的核心技术，按照用能最低，途耗最少，产能最优的整体目标，中国石化能源优化系统的整体规划如图1所示。

在上述规划下，能源优化系统分为如下4个软件系列：U系列（utility-公用工程）、P系列（pipe network-管网）、R系列（refining-炼化）、M系列（manage-管理），如图2所示。

（1）U系列（utility-公用工程）

U1蒸汽动力优化，目标为生产成本最低，根据外部需求，优化热电厂锅炉、汽机等；U2水优化，目标为生产成本最低，包括水平衡测试、循环水运行及参数调优，整体节水节电；U3空分优化，目标为生产成本最低，包括调整空分运行，氮氧系统优化，减少排空及资源浪费。

（2）P系列（pipe network-管网）

P1蒸汽管网优化，模拟现实管网，定位相变点、热损温损管段，模拟管网流程。可与U1及R系列软件组合联动；P2水网优化，模拟现实管网，结合U2，实现全厂水网平衡、循环水网及补水策略优化；P3氮、氧网优化，模拟现实管网，结合U3实现全厂氮、氧平衡，模拟压降，优化生产及压缩机用功等；P4氢气网优化，模拟现实管网，实现氢气的优化输送，结合R系列氢气产耗装置，实现全厂氢气优化；P5燃料气网优化，模拟现实管网，实现燃料气的优化输送，结合R系列产耗装置，实现全厂燃料气优化。

（3）R系列（refining-炼化）

R1常减压优化，模拟常减压装置，寻找装置能耗重点及优化方向，确定调优目标值，可分解用于一般分馏类装置；R2催化类优化，模拟催化裂化装

图1 中国石化能源优化整体规划

Fig.1 Overall planning of energy optimization in Sinopec