淺談建設(shè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)助推碳達峰碳中和

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：*點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是實現(xiàn)碳達峰碳中和的重要政策工具之一。目前，各地區(qū)基本實現(xiàn)將*點用能單位能耗數(shù)據(jù)上傳至平臺，但仍需要強化數(shù)據(jù)質(zhì)量保障體系、業(yè)務(wù)功能體系、數(shù)據(jù)處理技術(shù)體系等問題。結(jié)合碳達峰碳中和以及能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的目標要求，提出構(gòu)建數(shù)據(jù)質(zhì)量管理評價指標體系，落實監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量主體責任，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量保障體系，豐富完善業(yè)務(wù)功能體系，增強數(shù)據(jù)處理技術(shù)體系建設(shè)水平等建議。對助推我國雙碳目標具有重要意義。

關(guān)鍵詞：電能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)；能耗數(shù)據(jù)；碳達峰；碳中和

0引言

能耗數(shù)據(jù)在線監(jiān)測是實現(xiàn)碳達峰碳中和目標的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一。我國推行建設(shè)的*點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，是響應碳達峰碳中和目標的*一步。遼寧省大數(shù)據(jù)管理專注于工業(yè)建筑、交通領(lǐng)域的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，助力*點用能單位減少能耗浪費的管理提供可靠的、準確的數(shù)據(jù)。根據(jù)加快推進*點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的通知相關(guān)文件，據(jù)統(tǒng)計，遼寧省已有近萬家*點用能單位能耗數(shù)據(jù)上傳至平臺但能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)仍需進一步強化數(shù)據(jù)質(zhì)量保障體系業(yè)務(wù)功能體系、數(shù)據(jù)處理技術(shù)體系。因此，有必要系統(tǒng)性地梳理問題，總體構(gòu)思設(shè)計，提出解決方案，以助推我國碳達峰碳中和目標的實現(xiàn)

1能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)總體構(gòu)成

能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)以準確、有效的計量器具為基礎(chǔ)，結(jié)合計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實時監(jiān)測用能單位的能源運行數(shù)據(jù)，形成各個行業(yè)的能源運行圖，把握*點行業(yè)、*點企業(yè)及關(guān)鍵工序的能耗，實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)在能源計量工作中的實際應用任務(wù)。*點用能單位監(jiān)測系統(tǒng)主要由*點用能單位接入端系統(tǒng)、省級平臺系統(tǒng)和系統(tǒng)等3部分組成。*點用能單位監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來自企業(yè)采集的能耗數(shù)據(jù)，上傳至省級平臺，通過省級平臺上傳至平臺，能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)整體架構(gòu)模式如圖1所示。

圖1能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)整體架構(gòu)模式

2能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)需要強化的關(guān)鍵點

2.1數(shù)據(jù)質(zhì)量保障體系

能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)功能依托企業(yè)準確、可靠的能耗數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)的推廣應用起著至關(guān)重要的作用。

1. 能耗在線監(jiān)測。我國要求的計量器具年檢標準合格率為97%。目前，*點用能單位的部分計量器具的年檢合格率低于97%，致使能耗情況監(jiān)測與實際數(shù)據(jù)存在偏差。另外，*點用能單位原有的計量儀表普遍沒有預留給接入端系統(tǒng)的通信接口，但能夠提供模擬量信號，接入端系統(tǒng)建設(shè)過程中需要加裝接收原計量儀表模擬信號的二次儀表，得到的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)存在偏差。

2. 計量器具。*點用能單位普遍為用能大戶，生產(chǎn)中需要能源不斷地輸送與運轉(zhuǎn)，強行改造計量器具，需要斷能停產(chǎn)，因而改造器具受到限制;部分企業(yè)原有計量儀表產(chǎn)權(quán)單位對儀表的更換沒有自主權(quán):部分企業(yè)因更換費用問題，降低計量器具改造的積極性。因此，*點用能單位主動與接入端系統(tǒng)鏈接的積極性受到限制。

3. 行業(yè)采集技術(shù)規(guī)范。隨著能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的推進，部分行業(yè)、部分環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集情況等問題逐步凸顯，如信息資源、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)采集指南、應用支撐系統(tǒng)、應用系統(tǒng)、信息安全和工程管理等標準尚未發(fā)布。尤其冶金、水泥等行業(yè)，采集邊界不一致，采集品種不統(tǒng)一，致使同行業(yè)采集的數(shù)據(jù)與準確度存在偏差，影響數(shù)據(jù)的有效價值。

4. 手工填報數(shù)據(jù)。多數(shù)*點用能單位的基礎(chǔ)能耗數(shù)據(jù)存在沉睡現(xiàn)象:每月需要在不同賬套、不同系統(tǒng)和模塊、各級主管部門下發(fā)的表格中對數(shù)據(jù)進行清洗。人工處理這些數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)紕漏，且數(shù)據(jù)更新速度較慢。人工填報數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)上傳的準確性受到影響。

2.2業(yè)務(wù)功能需求體系

部分能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)省級平臺主要業(yè)務(wù)功能概況如表1所示。

由表1可知，省級平臺主要業(yè)務(wù)功能包括能耗在線監(jiān)測功能、“雙控管理”、能耗數(shù)據(jù)分析、能效對標、能耗預測預警、節(jié)能目標管理、節(jié)能潛力分析、能耗在線填報、GIS展示和系統(tǒng)運維等功能模塊，能夠滿足節(jié)能主管單位的業(yè)務(wù)需求。但目前省級平臺暫未設(shè)置“兩高項目綜合管理、碳達峰碳中和管理、用能權(quán)交易管理能源消費預算管理等功能模塊，而這些功能將是落實關(guān)于碳達峰碳中和目標，進一步做好雙控指標分解“兩高”項目監(jiān)管，深入挖掘能源消費存量和碳減排潛力的具體舉措，因此，應加強完善這些功能模塊。

2.3數(shù)據(jù)處理技術(shù)體系

*點用能單位在線監(jiān)測數(shù)據(jù)集中上傳易造成數(shù)據(jù)洪峰。按照能耗在線監(jiān)測的接口協(xié)議規(guī)范，每一個用能單位將每日指標和實時指標(采集頻率為15min)匯總打包，每日上傳至省級平臺。一般做到三級計量的*點用能單位的采集指標約100~3000個，每個采集指標的單條數(shù)據(jù)傳輸時大小約0.5kB。

假如1個企業(yè)每天的數(shù)據(jù)大小測算公式為：

式中:M-每天的數(shù)據(jù)大小;n-每日采集指標的個數(shù)，個;i-實時采集指標的個數(shù)，個;k-采集頻率，min;m-每個采集指標的單條數(shù)據(jù)傳輸時的大小。

按每日采集指標、實時采集指標各300個，采集頻率按15min計算，1個企業(yè)每日傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小約為:(300+24x60/15x300)x0.5kB=14550kB=14.2MB，共29100條數(shù)據(jù)。全省能耗萬噸以上的*點用能單位按500家測算，省平臺每天處理6.9GB、1455萬條數(shù)據(jù)對系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬、平臺的數(shù)據(jù)處理能力、數(shù)據(jù)庫的實時存儲均產(chǎn)生很大的影響。如平臺數(shù)據(jù)處理能力飽和，內(nèi)存占用率偏高，易引起請求無法響應的情況;數(shù)據(jù)庫的實時存儲無法滿足，造成數(shù)據(jù)積壓，甚至數(shù)據(jù)丟失缺失的情況；平臺處理這些數(shù)據(jù)時，耗費較大的運算能力，運行緩慢，長時間才能夠展示需要的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

3系統(tǒng)建設(shè)的對策與建議

3.1數(shù)據(jù)質(zhì)量保障體系

(1)加強能源計量器具管理。*點用能單位應配備和使用符合要求的能源計量器具，加強能源計量數(shù)據(jù)的管理和使用。構(gòu)建閉環(huán)管理制度，實施動態(tài)管理，確保測量數(shù)據(jù)準確可靠，定期檢定、校準計量器具。對計量器具更換遲疑的企業(yè)，建議相關(guān)單位適當給予政策傾斜、資金扶持，鼓勵計量器具三方供應商能夠與企業(yè)建立長久合作機制，推進計量器具的更新?lián)Q代。

(2)完善能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范。制定指導性的技術(shù)標準，統(tǒng)籌推進全國能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)。尤其需要盡快建立統(tǒng)一的、覆蓋多個行業(yè)的、*點工序的技術(shù)規(guī)范體系，確保同一行業(yè)、同一*點工序的數(shù)據(jù)采集標準一致，這是實現(xiàn)系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量管理的前提，是保障監(jiān)測結(jié)果準確、可靠的重要手段嗎。

(3)構(gòu)建數(shù)據(jù)質(zhì)量管理評價指標。接入端系統(tǒng)建成后，應建立在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動評審機制，構(gòu)建以完整準確、有效、規(guī)范等多個指標為一體的數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量評審體系，結(jié)合各地區(qū)實際妥善設(shè)置各項比例權(quán)重，準確評價上傳數(shù)據(jù)質(zhì)量，追溯數(shù)據(jù)質(zhì)量偏差原因。采用基于案例推理(CBR)技術(shù)，對數(shù)據(jù)異常點進行自動檢測和識別，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量管控的效率與有效性。

(4)落實監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量主體責任。人工填報方式構(gòu)建*點用能單位將能源報送責任到人、審核措施到位的上報管理體系。建立責任追溯制度，確保*點用能單位及其負責人對人工填報數(shù)據(jù)的真實性和準確性負責。嘗試推進能源管理人員的月度審核，優(yōu)化市縣(區(qū))節(jié)能主管部門數(shù)據(jù)審核管理機制，加大數(shù)據(jù)上報審核節(jié)點進一步秀實數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.2業(yè)務(wù)功能需求體系

結(jié)合我國相關(guān)文件，在充分吸納省份建設(shè)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，遼寧省應進一步將節(jié)能降碳業(yè)務(wù)工作與能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)深度融合，新增“兩高”項目綜合管理、碳達峰碳中和管理、用能權(quán)交易管理、能源消費預算管理等功能模塊。

3.2.1“兩高”項目綜合管理

該功能模塊指對未開工擬建、在建、已建項目的相關(guān)信息進行綜合比對、分析，實現(xiàn)“兩高”項目統(tǒng)一管理，包括“兩高”項目節(jié)能監(jiān)察管理、“兩高”項目能耗在線監(jiān)管管理、“兩高”企業(yè)“雙控”管理、“兩高”*點企業(yè)用能情況管理、“兩高”項目大數(shù)據(jù)分析、“兩高項目預警預測等功能。

3.2.2碳達峰碳中和管理

該功能模塊指碳達峰碳中和統(tǒng)計，支持按月度、年度錄入和修改各地區(qū)下發(fā)的區(qū)域/企業(yè)的碳排放指標/配額數(shù)據(jù)(排放總量、減排指標等)，支持根據(jù)區(qū)域/企業(yè)能耗數(shù)據(jù)匡算區(qū)域/企業(yè)碳排放量，并按不同周期展示碳排放量趨勢，展示同比、環(huán)比信息。

3.2.3用能權(quán)交易管理

該功能模塊指對企業(yè)的用能權(quán)進行確權(quán)審核管理日常監(jiān)測、查詢統(tǒng)計分析等。輔助節(jié)能主管部門，完成能耗增量配額分配和劃撥，實現(xiàn)節(jié)能收儲指標記賬)管理。根據(jù)省能源消費總量和強度雙控目標要求，節(jié)能主管部門推動各地區(qū)企業(yè)采取措施形成能源消費削減量對能源替代項目實行記賬管理，構(gòu)建省、市項目儲備庫。

3.2.4能源消費預算管理

該功能模塊指基于歷史基期數(shù)據(jù)，對轄區(qū)內(nèi)市縣及*點用能單位等進行GDP不同增長情景下的“能源消費總量測算”“能源消費強度測算”和“基于能源消費的碳達峰分析”的能源消費“五年計劃”總體預算，實現(xiàn)指標測算、指標分配、預算平衡分析、預算跟蹤預警等功能。

3.3數(shù)據(jù)處理技術(shù)體系

對*點用能單位在線監(jiān)測數(shù)據(jù)集中上傳引起的數(shù)據(jù)洪峰問題，省級平臺每天需要處理1455萬條、6.9GB數(shù)據(jù)，可從資源、策略、技術(shù)方面解決此問題。

(1)資源方面。在合理預算的前提下，盡可能增加系統(tǒng)的硬件性能和網(wǎng)絡(luò)資源，如網(wǎng)絡(luò)帶寬、CPU性能內(nèi)存容量、讀寫速度、硬盤空間等，通過提升性能提高應對數(shù)據(jù)洪峰的能力。(2)策略方面。采用分時上傳.削減數(shù)據(jù)洪峰，約定不同地市企業(yè)不同時間段上傳數(shù)據(jù)區(qū)域內(nèi)企業(yè)盡量避開同一時間段上傳，利用哈希算法錯峰傳輸。(3)技術(shù)層面。通過實時數(shù)據(jù)庫軟件、負載均衡框架、數(shù)據(jù)庫集群等技術(shù)，實現(xiàn)變化的數(shù)據(jù)及具有時間限制的事務(wù)處理，并平衡負載(工作任務(wù))、分攤到多個操作單元，協(xié)同完成工作任務(wù)。

4安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)

4.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)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(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)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(jié)約能源，為用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照有關(guān)規(guī)定實施能源計算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實可行的節(jié)能措施，并向縣級以上管理節(jié)能工作的部門報送能源計算報告。

4.2應用場所

適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計、施工和運行維護。

4.3系統(tǒng)功能

4.3.1系統(tǒng)概況

平臺運行狀態(tài)，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。

4.3.2用能概況

對建筑、部門、區(qū)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(tǒng)計對比、總能耗同環(huán)比對比。

4.3.3用能統(tǒng)計

  對建筑、區(qū)域、分項、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報表的形式統(tǒng)計對分類能源用能進行統(tǒng)計，支持報表數(shù)據(jù)導出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行生成柱狀圖。

4.3.4復費率統(tǒng)計

復費率報表按日、月、年統(tǒng)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(tǒng)計分析。支持數(shù)據(jù)導出到EXCEL。

4.3.5同比分析

對建筑、分項、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結(jié)合的方式進行用能數(shù)據(jù)同比分析。

4.3.6能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑選定時段內(nèi)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。

4.3.7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選定時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導出報表。

4.3.8設(shè)備管理

設(shè)備管理包括，設(shè)備類型、設(shè)備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設(shè)備，確保設(shè)備的運行。

4.3.9用戶報告

用戶報告針對選定的建筑自動統(tǒng)計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡單的能耗分析結(jié)果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。

5系統(tǒng)硬件配置

6結(jié)語

*點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)采集的是用能單位相對真實的、準確的能源消耗數(shù)據(jù)。平臺根據(jù)接收的能耗數(shù)據(jù)，及時分析用能單位的用能情況，為實現(xiàn)公平公正碳排放交易、用能權(quán)交易提供有效支撐。通過剖析*點用能單位存在的問題，從數(shù)據(jù)質(zhì)量、業(yè)務(wù)功能、數(shù)據(jù)處理方面提出強化完善能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的對策及建議提高*點用能單位節(jié)能降碳意識，助力碳達峰碳中和目標的完成。

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[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊.2022.05版.

作者介紹：

任運業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司。