歐美管道工業比較發達,管理水平也高,其能效管理也經歷了幾個不同的發展階段。其中美國早在上世紀50年代,管道公司未被從石油公司拆分之前,就已經開始采用較為先進的單位周轉量能耗作為管道輸送能效主要指標,並以此類技術指標為基礎形成了較為完備的能效管理體系。但進入70年代後,隨著美國新管道法規的出臺,部分管道公司從其石油母公司獨立出來。同時管道法規又生硬地規定輸油公司的年資金回收率不得超過公司現存資產凈值的8%。提高管道能效的結果必然導致運價降低,使委托運輸方受益,而輸油公司得益甚微。這使各管道公司對提高能效的興趣大大降低,而且因商業競爭的緣故,各管道公司不願開展能效管理,更不願意公布其能效數據[11]。
進入21世紀後,隨著美國等歐美國家管道法規的新壹輪調整,以及管道運價定價機制的變化,其能源管理方面也發生了變化。國外雖然依然不進行單純以油氣管道能效管理為主的能源管理,仍以控制能耗費用為主,但技術上壹般會采用以單位周轉量能耗和設備單體效率為主的指標體系,管理上則采取以單位周轉量能耗費用、單位有用功耗能和平均購能價格的核算為KPI的能源管理體系。
國外很重視能耗費用的支出,在組織機構上壹般會設有專門負責能源管理的副總經理來協調與能耗費用支出相關的各部門的工作,如圖8-1所示。同時設有主管能效優化和能耗費用核算的專職部門,此部門負責購能合同、能耗賬單付款、監控管道能耗等具體業務,並與管道運行人員壹同提供能效優化方案。設有設備與設備耗能控制部門,此部門負責設備效率的管理。設有工藝計算和建模仿真部門,負責工藝計算和仿真模擬。設有質量與計量管理部門,負責包括介質計量和能耗計量的所有計量數據統計。設備、工藝、計量等部門在主管能源管理的副總經理的協調下,與能效優化和能耗費用核算部門***同開展工作,控制能耗費用的支出,詳細組織結構圖見圖8-2。這裏需要說明的是,能效優化和能耗費用核算部門並不直接負責設備效率、工藝優化、數據統計等工作,而是對相關部門提供的數據進行審核,並對相關部門提出關於能效優化和能耗費用控制的技術要求。其負責監控設備管理部門提供的設備效率變化和計量部門提供的耗能量數據,審核工藝計算部門提供的運行方案。其主要職責是協調各部門提高管道能效,並綜合考慮各因素選擇對公司有利的能源采購計費方式,簽訂能源采購合同,核定能耗費用並支付能耗賬單。
圖8-1 國外能源管理機構總圖
圖8-2 國外能源管理崗位圖
國外較先進的管理方式,技術上壹方面關註油氣管道輸油泵機組、壓縮機機組、加熱爐等耗能設備的耗電、耗氣、耗油的能耗費用,另壹方面關註主要能耗設備的實際運行效率和整個管道系統的運行效率及管道負荷率。這裏需要強調的是,國外管道公司均采用自動化和信息手段進行能源管理。其中比較有代表性的是以能耗費用和能源采購合同管理為核心的Flow Desk系統解決方案。
Flow Desk系統可理解為是壹種基於網絡、計算機等先進技術的現代化能源管理工具和平臺,可對企業能耗數據進行采集、存儲、處理、統計、查詢和分析,提供企業能源消耗計劃、能耗費用核算及能耗采購合同管理,對企業能源消耗進行監控、分析和診斷,實現能耗采購費用的科學有效管理及能源效率的持續改進。其很好地解決了過程控制層與管理層之間存在的信息脫節問題。管理層應用此系統可實現監控能源使用狀況,掌握能耗趨勢,實現能源費用管理和KPI指標管理。編制用能計劃、簽訂能源采購合同,監控各站場用能狀況、能源單耗、設備用能效率,確定能源采購方案。
類似的能源管理系統在歐美管道行業有著廣泛的應用。表8`1、表8-2列舉了國外主要石油公司管道能源管理系統應用情況。
表8-1 國外管道能源管理軟件系統簡表
由於管道系統的能源消耗主要集中於輸油泵、壓縮機和加熱爐等,由SCADA系統收集相關數據,然後通過高級應用端軟件工具讀取SCADA數據庫數據,進行數據處理,定期形成監控、分析報告。
表8-2 國外管道公司能源管理情況簡表
Shell北美管道業務除了利用SCADA/PI及DCS系統監控基本運營信息,如:壓力、流量等外,還通過上述系統監控輸油泵等的電力消耗、加熱爐燃燒效率以及泵、壓縮機等的運轉時間。上述運行信息與成本信息壹起傳輸至電子數據表中,計算出每桶每英裏的能源消耗總量、總能源成本、壓降和產品損失等。其中,對於產品損失、能源消耗等指標的監控每月進行壹次。She1l北美管道業務在公司IT系統中嵌入能效管理系統,實現總部—分公司—站場壹裝置/設備的能耗統計及分析,形成能效指標監控和能耗費用分析報告。在能源診斷方面,采用分析軟件等工具與節能專家團隊現場咨詢相結合的模式,對能效管理、生產裝置/設備工藝參數進行診斷分析,提出優化措施,提高能效。利用殼牌全球解決方案(“SGS”)公司發現降低能源成本的機遇,對其項目進行管理,工作流程包括:
——向特定的現場指派由3~6名咨詢專家組成的小組;
——在工作現場收集並且分析信息;
——充分理解管道運營利潤關鍵驅動因素、流程參數、必要的經濟條件、主要考慮的問題和制約因素;
——對需要改良的領域進行評估;
——利用相關軟件和工具進行優化,提出改進措施。
根據項目規模與範圍不同,壹個項目的持續時間從3~12個月不等。
BP公司能效診斷和改進模式是采用Montage TM系統,其能夠根據分析結論提出需要改進的領域,由專家應用One-to-Five軟件對公司能源管理從10個方面進行診斷並進行評級,指出最不足的三個方面,提出改進措施。由Enviros咨詢專家以及能源協調員和工廠經理組成聯合團隊,負責確定工作現場以及設備的範圍並且負責與員工進行溝通。團隊確定當前的能耗現狀,從而確定提高能效項目的範圍,明確節能機遇,然後再制訂行動計劃。能源管理經理對項目負責監控,保證其達到預期效果;聯合團隊的壹名成員留在工作現場,以保證持續改良項目的正常運轉。
國外管道公司管理上主要是圍繞降低能耗采購總費用和單位周轉量能耗費用,管理手段上壹方面是通過準確的能耗預測來選擇有利的計價方式,以降低能源采購單價;另壹方面是通過合理簽訂輸送協議,提高輸油氣計劃的管道負荷率,以實現保持管道在高能效狀態下運行。國外管道公司不采用節能量這壹概念,而更強調合理性與最優化的概念。由於國外管道公司采取的是扁平化、專業化的組織機構設置,且遠程控制站場設備運行,其提高能效和能耗費用利用效率的任務並沒有分解到各輸油氣站場,而是通過優化運行這壹主線分別在能效優化和能耗費用部門、工藝部門、設備部門分頭落實,最終載體是經優化的運行方案和有利的能耗采購計費方式合同。