韓歡慶
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：開展能耗在線監測系統建設，對加強政府部門和企業節能管理中的應用前景，分析系統在能源消費預測分析、能效對標、節能監察、能源精細化管理、用能權交易、宣傳推廣等方面的應用成效，為進一步提升系統應用價值提供參考。
關鍵詞：能耗在線監測；節能管理；能源消費；用能單位
1、引言
開展重點用能單位能耗在線監測系統建設，是黨國家發展和改革委員會、市場監管總局先后印發《重點用能單位能耗在線監測系統推廣建設工作方案》等多項政策文件，推進全國重點用能單位能耗在線監測系統建設。
福建省于2018年4月啟動能耗在線監測系統建設工作，截至2022年3月，已有820余家重點用能企業完成接入端系統建設并與省級平臺聯網，將能源消費數據實時上傳至升級平臺，基本達到重點用能企業全覆蓋監測。目前所監測的重點用能企業能源消費量已占到全省規上工業企業能源消費總量的90%以上。本文在總結福建省重點用能單位能耗在線監測系統建設進展的基礎上，研究分析在系統在政府部門和企業中的應用方向和初步成效，為促進能耗在線監測系統應用得到進一步發展提出有益的思考。
2、福建省能耗在線監測系統建設進展
2.1加強創新設計，推動省級平臺建設
在省級平臺建設上，福建省結合自身實際，積極探索“互聯網+節能"服務新模式，采用物聯網、云計算等先進技術，完成能耗監測、能效對標、節能管理、計量管理、數據質量評價、建模分析應用、能源數據可視化等功能模塊開發并部署上線運行，初步建成一套集數據采集、統計分析、建模預測、流程管理、圖譜展示等功能為一體的全省“能源管理大數據平臺"。省級平臺已于2021年9月完成全部建設內容，并通過了省發改委的竣工驗收評審。
2.2推進制度建設，保障系統穩定運行
能耗在線監測系統建設是一項系統性工程，涉及企業、第三方服務機構等各方職責和法律責任，保障系統長期穩定運行。
2.3強化技術支撐，提升監測數據質量
為保障上傳至省級平臺的在線監測數據質量，福建省首先做好事前接入端系統源頭監管，編制了《企業端系統建設技術方案》，并建立完善方案評審工作機制，嚴格技術方案評審，確保方案設計的科學性和合理性,從監測邊界、監測方式、軟硬件配置、運維管理等方面統一了接入端建設的標準化和合規性，夯實數據質量建設基礎。同時，強化事后監管，在全國制定了《工業企業能耗在線監測數據質量評價技術規范》的地方標準，從完整性、準確性、時效性、可驗證性、有效性、規范性等六方面對聯網數據的質量進行評價，督促不符合要求的企業及時整改，保障各企業上傳數據的質量。
3、能耗在線監測系統在節能管理中的應用
福建省重點用能單位能耗在線監測系統主要建設包括政府網站統一技術平臺提供的架構，為社會公眾提供節能和計量宣傳服務。本文對于系統的部分功能在節能管理中的應用進行分析。
3.1服務于政府部門能耗雙控工作
以往節能主管部門一般只能通過企業填報能源利用狀況報告、節能監察、能源審計、節能診斷等方式掌握企業歷史能源消費數據，具有嚴重的滯后性和不全面性。能耗在線監測系統的建立，使第一季度泉州陶瓷行業受春節假期影響，行業總能耗呈U型波動趨勢，其中2月份總能耗相比1月份環比下降約60%，3月份開始逐步恢復到1月初能耗水平。
3.2服務于政府部門能源消費預測分析工作
通過匯聚各重點用能企業能源消費的海量大數據，能耗在線監測系統利用人工智能技術構建多種模型，可以用于全省、行業、地區、企業間的能耗和能效數據預測分析。模型的有效性依賴于用于模型訓練的數據總量和數據本身的質量，所以在構建模型之前，需要系統提供足夠多和足夠好的數據。圖3是系統對某周期性生產企業能源消費的預測趨勢圖，可以看出該模型較好地預測了企業未來能源消費趨勢。
3.3服務于企業間能效對標工作
能耗在線監測系統的建立，打破單一企業能效指標的信息壁壘，通過采集各企業能源消費數據，測算不同企業單位產品能耗等指標，并進行對標分析，為能效水平較低的企業查找原因，提出節能診斷意見建議。
3.4服務于企業能源精細化管理
在推進企業能源精細化管理方面，福建省通過專項資金引導，已幫扶50余家企業開展二級、三級能耗在線監測建設，助力企業提升能源管理精細化水平，深挖自身節能潛力。隨著能耗在線監測系統建設的不斷深入，各重點用能企業的信息化節能意識不斷提高，節能改造意愿不斷增強。如福建省某有色金屬冶煉企業按照自己的需求展開系統應用，購置配備大量智能化采集儀表設備，把能耗在線監測系統作為能源管理支撐系統，指導日常生產和管理考核；某水泥生產企業在新能耗在線監測系統推進過程中，建設符合自身需求的智慧工業能源管理系統，實現水泥的燒成溫度、窯尾溫度、系統壓力等關鍵參數實時調整，有效地提高生產效率和能源利用效率，單位熟料綜合能耗下降2.1kgce/t，年節約能耗達到4000噸標準煤。通過能耗在線監測系統推動，越來越多的重點用能企業逐漸接受了信息化節能的理念，將持續加大投入，構建更加完善的能源管理平臺。
3.5服務于節能監督管理工作
通過能耗在線監測系統建立了政府監管部門通過企業上報材料，及時、便捷地完成了書面監察工作。
3.6服務于用能權交易和碳排放交易工作
當前，全國碳排放交易和部分用能權交易試點省份的能源消費數據主要來源于企業自查和極大地降低數據造假的可行性和數據核查成本，使用能權交易和碳排放交易市場更加公平、公正、透明、高效。
3.7服務于節能宣傳培訓工作
通過能耗在線監測系統還可以開展節能法律法規、標準規范、節能動態等宣傳；推廣先進節能產品技術；征集企業意見建議等。
4、推進系統應用的思考
在“碳達峰碳中和"背景下，節能管理工作將越來越重要，在其中應用信息化技術也已經成為必然趨勢。盡管福建省能耗在線監測系統的建設和應用已取得初步成效，但也依然存在一些問題，如企業主體責任意識不夠強、數據質量不夠高、技術規范不夠全面、政策法規宣傳不夠到位等問題，需要進一步推進解決。
4.1持續提升在線監測數據質量
數據質量是能耗在線監測系統的生命線，也是系統應用的基礎。從相關法律法規、部門規章等規定均要求重點用能企業落實主體責任。重點用能企業應提升對能耗在線監測系統的認識，建立健全系統管理制度，按要求做好系統的日常維護，確保接入端設備正常運行,自動監測數據真實、完整、準確。政府部門應持續加強系統運維力度，采用能源計量審查、節能監察等手段，依法依規督促數據質量異常的企業及時整改，督促重點用能企業按要求配齊能源計量器具。
4.2健全能耗在線監測技術標準
為了規范和指導重點用能單位能耗在線監測系統建設工作，國家已推出電力、鋼鐵、石油化工等三個行業的采集指南，但其他行業的采集指南仍然缺失。我省能耗在線監測建設工作涉及行業較多，如化工、化纖、紡織、印染等重點用能行業仍缺乏行業采集指南，對相關行業推廣二、三級能耗在線監測系統建設和應用產生了技術壁壘。建議持續推進相關行業能耗在線監測技術標準制定工作，為推進重點用能企業能源精細化管理提供統一的技術支撐。
4.3加強系統建設應用的宣傳推廣
加強能耗在線監測系統應用宣傳，開展能耗在線監測典型案例征集工作，遴選重點行業監測數據質量好、系統應用成效顯著的企業，形成一批可借鑒、可復制、可推廣的經驗，及時進行宣傳推介，帶動全省能耗在線監測系統建設示范作用，全面營造政策引導、全社會參與的良好氛圍，共同推進系統建設。
5、平臺概述
Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶端能源管理分析系統，在電能管理系統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照政府管理節能工作的部門報送能源審計報告。
6、應用場所
適用于公共建筑、集團公司、工業園區、大型物業、學校、醫院、企業等不同行業的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。
7、系統結構
Acrel-5000建筑能耗分析系統以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，根據現場實際情況采用現場總線、光纖環網或無線通訊中的一種或多種結合的組網方式，為大型公共建筑的實時數據采集及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測設備構成任意復雜的監控系統。開放性、網絡化、單元化、組態化的采用面向對象的分層、分級、分布式智能一體化結構。建立如下層次結構：
8、系統功能
1）系統概況
平臺運行狀態，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。
2）用能概況
對建筑、部門、區域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統計對比、總能耗同環比對比。
3）用能統計
對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。
4）復費率統計
復費率報表按日、月、年統計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統計分析。支持數據導出到EXCEL。
5）同比分析
對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數據同比分析。
6）能源流向圖
能源流向圖展示單棟建筑時段內各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。
7）配電監測/管網圖
以變電站配電結構一次圖或建筑水、燃氣管網圖展示結構中各重要節點數據，方便用戶掌握能源運行時參數。
8）夜間能耗分析
夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與非工作時間用能統計對比，支持導出報表。
9）三維展示
通過3D圖形方式展示項目現場模擬圖，以更直觀的方式對項目中建筑或設備數據進行動態展示。
10）設備管理
設備管理包括，設備類型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。
11）用戶報告
用戶報告針對選定的建筑自動統計各能源的月使用的同環比趨勢，并提供簡單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。
9、系統硬件配置
應用場景 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
建筑能耗管理系統 | Acrel-5000web | 采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。 | |
智能網關 | ANet-1E2S1 | 采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網絡接口，作為信息采集系統中采集終端與平臺系統間的橋梁，能夠根據不同的采集規約進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據采集匯總，并使用相應的規約轉發現場設備的數據給平臺系統。 | |
高壓重要回路或低壓進線柜 | APM810 | 具有全電量測量，電能統計，電能質量分析及網絡通訊等功能，主要用于對電網供電質量的綜合監控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設計，當客戶需要增加開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網通訊時，只需在背部插入對應模塊即可。 | |
APM520 | 三相全電量測量，2-63次諧波，不平衡度，*大需量，支持付費率，越限報警，SOE,4-20mA輸出。 | ||
低壓聯絡柜、 | AEM96 | 三相多功能電能表，均集成三相電力參數測量及電能計量及考核管理，提供上24時、上31日以及上12月的電能數據統計。具有63次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關量輸入和繼電器輸出可實現“遙信"和“遙控"功能，并具備報警輸出，可廣泛應用于多種控制系統，SCADA系統和能源管理系統中。 | |
動力柜 | ACR120EL | 測量所有的常用電力參數，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯網功能，非常適合于實時電力監控系統。 | |
DTSD1352 | DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。 | ||
AEW100 | 三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。 |
照明箱 | DTSD1352 | DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。 | |
DDSD1352 | DDSD1352單相電子式電能表主要用于計量低壓網絡的單相有功電能，同時可測量電壓、電流、功率等電量，具有紅外通訊功能，并可選配RS485通訊功能，方便用戶進行用電監測、集抄和管理?？伸`活安裝于配電箱內，實現對不同區域和不同負荷的分項電能計量，統計和分析。 | ||
DDS1352 | 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，正反向電能計量，紅外及RS485通訊，電流規格10（60）A，有功電能精度1級。無功精度2級，尺寸:1P | ||
ADW300/4G | 計量低壓網絡的三相有功電能，具有RS485通訊和470MHz無線通訊功能，方便用戶進行用電監測、集抄和管理?？伸`活安裝于配電箱內，實現對不同區域和不同負荷的分項電能計量，統計和分析。 | ||
ARCM300T-Z-4G | 三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。 | ||
給水管道 | 水表 | 計量流經給水管道用水的體積總量，適用于單向水流，采用電子直讀技術，通過RS485總線直接輸出表盤數據。 |
10、結語
本建設重點用能單位能耗在線監測系統是貫徹落實黨政府部門加強節能管理、用能單位提高能源管理精細化水平的重要途徑。通過近4年來的不斷推動，福建省已基本建成了覆蓋全省重點用能企業的能耗在線監測系統，并在能耗雙控、能源消費預測分析、企業能效對標、企業能源精細化管理、節能監督、用能權交易、節能宣傳培訓等方面得到了初步應用，取得了一定的成效。下一步，應著力解決企業主體責任意識不強、監測數據質量不夠高等問題，進一步提升能耗在線監測系統應用水平，服務于全省節能工作大局。
參考文獻
蘇奕儒.能耗在線監測系統在節能管理中的應用[J].化學工程與裝備,2022:3.
國家發展和改革委員會,科技部,中國人民銀行,等.重點用能單位節能管理辦法[Z].2018.
國家發展和改革委員會,質檢總局.重點用能單位能耗在線監測系統推廣建設工作方案[Z].2017.
福建省經濟和信息化委員會,質量監督局.福建省重點用能單位能耗在線監測系統建設實施方案[Z].2018.
企業微電網設計與應用手冊.2020.6.
作者簡介
韓歡慶，現任職于安科瑞電氣股份有限公司
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