淺談企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)劃與建設

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

摘要：企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是應用信息化技術建設數(shù)字化能源管控系統(tǒng)，實現(xiàn)能耗在線監(jiān)測，實時、準確地掌握行業(yè)、企業(yè)及關鍵工序的能源消耗情況。文中詳細介紹了企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設背景、建設需求、建設原則和目標、主要建設內(nèi)容，以及產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益等。

關鍵詞：能耗；節(jié)能管理；用能權；碳排放；在線監(jiān)測

0引言

工業(yè)是能源消耗的主要領域，工業(yè)能耗占全社會能耗比重超過70%。隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程的加快，“十三五”期間工業(yè)節(jié)能減排任務更重、壓力更大。應用信息化技術建設數(shù)字化能源管控系統(tǒng)、實現(xiàn)能耗在線監(jiān)測，實時、準確地把握行業(yè)、企業(yè)及關鍵工序的能耗，不僅是企業(yè)實現(xiàn)精細化節(jié)能管理、促進節(jié)能降耗的必然要求，也是各級工業(yè)和信息化主管部門把握能源消費趨勢、加強能耗預測預警、科學制定產(chǎn)業(yè)政策的前提和基礎，更是推動工業(yè)轉型升級和綠色發(fā)展、構建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型工業(yè)體系的內(nèi)在要求。

1建設背景

為了強化用能企業(yè)單位的節(jié)能管理，2011年底，國家發(fā)改委、教育部、工信部、財政部、住建部、交通運輸部、商務部、國資委、質檢總局、統(tǒng)計局、銀監(jiān)會、能源局等12個部委聯(lián)合發(fā)布的《萬家企業(yè)節(jié)能低碳行動實施方案》，推動在全國開展萬家企業(yè)節(jié)能低碳行動。萬家企業(yè)能源消費量占全國能源消費總量的60％以上，是節(jié)能工作的對象。方案中提出要推動建立萬家企業(yè)能源利用狀況在線監(jiān)測系統(tǒng)。

2013年2月，國家發(fā)展改革委辦公廳印發(fā)了《關于開展用能單位能耗在線監(jiān)測試點工作的通知》，正式啟動用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設工作。國家節(jié)能中心為試點項目建設單位，負責試點工作的具體組織實施。

2014年底，試點建設全面完成，搭建了包括國家、河南、北京、陜西的能耗在線監(jiān)測平臺，實時接人三個試點地區(qū)電力、鋼鐵、石油石化行業(yè)部分用能單位能源消費相關數(shù)據(jù)。初步實現(xiàn)地區(qū)行業(yè)用能監(jiān)測、能源消費趨勢分析、行業(yè)能效對標、碳排放趨勢分析、企業(yè)服務、公眾服務等功能。

2建設需求分析

2.1總體需求分析

（1）動態(tài)掌握用能單位能源消費情況，進行地區(qū)能源消費結構、能源利用效率等分析；通過數(shù)據(jù)采集和分析，輔助制定能源發(fā)展戰(zhàn)略，促進經(jīng)濟結構調(diào)整

（2）預測節(jié)能目標完成情況，動態(tài)追蹤節(jié)能政策的實施效果，及時做出政策調(diào)整，增強調(diào)控的主動性。

（3）利用在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，開展國內(nèi)外能效水平比較，以及行業(yè)內(nèi)能效水平對標。

（4）利用在線監(jiān)測的相對真實、準確的能源消耗數(shù)據(jù)，及時得出企業(yè)用能情況，為企業(yè)用能權交易做支撐。

（5）為節(jié)能工作提供線索和支持，增強節(jié)能的科學性和性。協(xié)助節(jié)能部門及時發(fā)現(xiàn)耗能超標的企業(yè)，開展節(jié)能

（6）推動企業(yè)提高能源利用效率，實現(xiàn)能源精細化管理

（7）提高節(jié)能主管部門行政工作效率，通過在線監(jiān)測系統(tǒng)，整合部門主要工作職責，通過提高辦公信息化水平，提高基層節(jié)能管理力量，規(guī)范各級節(jié)能主管部門的工作程序

2.2系統(tǒng)功能需求分析

用能單位能耗在線監(jiān)測平臺應包括能源消費監(jiān)測、節(jié)能監(jiān)察、節(jié)能培訓、節(jié)能目標責任考核、用能權管理、碳排放管理、節(jié)能知識庫、節(jié)能報表、節(jié)能網(wǎng)站及運維管理等功能。

（1）能源在線監(jiān)測：提供多維度能源消費情況分析，幫助能源管理者了解能源消費結構，制定節(jié)能政策的量化考核指標，為節(jié)能技術推廣提供全面、精細化的數(shù)據(jù)支撐。

（2）節(jié)能監(jiān)察：對從事能源生產(chǎn)、使用、經(jīng)營等相關活動的單位執(zhí)行節(jié)能法律、法規(guī)、規(guī)章和標準的情況進行監(jiān)督檢查，保障節(jié)能法律、法規(guī)和節(jié)能標準的有效實施。

（3）節(jié)能培訓：實現(xiàn)對培訓需求、培訓計劃、培訓資源、培訓課程、培訓人員的全過程信息化支撐，實現(xiàn)對培訓效果的分析。

（4）節(jié)能目標責任考核：實現(xiàn)各級管理部門完成節(jié)能量（碳減排量）的目標分解，明確工作任務，同時確定考核辦法，對區(qū)域、用能單位完成目標責任考核。

（5）碳排放管理：支撐國家、地方、企業(yè)三級溫室氣體排放核算工作，支持企業(yè)直接報送溫室氣體排放和能源消費數(shù)據(jù)制度的實施，實現(xiàn)碳排放部分基礎數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測和統(tǒng)一采集。

（6）用能權管理：確定區(qū)域能源消費總量控制目標，通過科學的初始用能權確權方法，合理確定初始用能權。實現(xiàn)對第三方審核機構的管理，及用能單位履約情況的管理，支持用能權交易。

（7）節(jié)能知識庫：提供多種渠道，有條不紊地存儲知識（節(jié)能標準、節(jié)能技術、節(jié)能經(jīng)驗等），提供知識分享和傳播渠道，方便查找知識，提供知識清理渠道。

（8）報表管理：生成用能單位的能源利用狀況報告，包括基本情況表、能源消費結構表、能源消費結構附表、單位產(chǎn)品綜合能耗情況表、進度節(jié)能量目標完成情況表、節(jié)能改造項目情況表等，并可根據(jù)需求自定義報表

（9）節(jié)能網(wǎng)站：向公眾展示先進的節(jié)能技術、新的節(jié)能惠民產(chǎn)品、節(jié)能宣傳活動、相關節(jié)能政策等信息，并提供節(jié)能一體化服務（節(jié)能技術提供商申請、準人、試點、推廣）。

（10）運維管理：為用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)提供運維輔助，包括能耗監(jiān)測端設備管理、數(shù)據(jù)質量管理、系統(tǒng)平臺管理等功能。

3建設原則和目標

3.1建設原則

（1）統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實施

用能單位能耗在線監(jiān)測試點項目的建設涉及到 節(jié)能監(jiān)督管理部門和用能單位，涉及范圍廣，系統(tǒng)建設包括省級平臺和企業(yè)端設備，項目實施周期長，因此要進行統(tǒng)籌規(guī)劃，制定總體技術方案，按照統(tǒng)一的部署和要求，分步驟進行建設。

（2）統(tǒng)一標準，統(tǒng)一規(guī)范

在建立省級用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)時，要按照統(tǒng)一的國家規(guī)范進行規(guī)劃和設計，遵循通信、采集等國家標準、規(guī)范。要建立和完善能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)業(yè)務流程、術語標識和數(shù)據(jù)共享等標準化體系，以保證用能單位能耗在線監(jiān)測平臺與用能單位端設備系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

（3）技術先進，適應發(fā)展

要充分考慮節(jié)能監(jiān)督管理部門的業(yè)務特點，從網(wǎng)絡和系統(tǒng)的整體性出發(fā)，選擇先進且成熟的技術和管理措施，既要滿足當前使用，又要適應未來技術和應用的發(fā)展。系統(tǒng)采用開放式的架構，以利于今后業(yè)務的擴展。

（4）安全可靠，高效運行

將系統(tǒng)安全、網(wǎng)絡安全、信息安全放在*，按照國家網(wǎng)絡和信息安全的規(guī)定，建立完善的安全管理機制、安全防護和容災備份體系，確保系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠、高效地運行。

3.2建設目標

（1）提供三個層次的服務：為地方節(jié)能管理等相關部門提供直觀、簡明、快捷的數(shù)據(jù)信息查詢和決策支持服務；為省市級節(jié)能監(jiān)察機構提供能耗在線監(jiān)測和節(jié)能監(jiān)察輔助服務；為用能單位提供能源消耗情況的動態(tài)數(shù)據(jù)和信息共享服務。

（2）通過與 辦公網(wǎng)絡平臺的對接，實現(xiàn)信息快速傳遞、共享、管理和應用。

（3）利用數(shù)學模型、數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘等理論方法和技術對有關數(shù)據(jù)進行深人的加工處理及分析，挖掘系統(tǒng)應用功能，以提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的應用水平。

4具體建設內(nèi)容

用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設主要包括系統(tǒng)平臺建設和企業(yè)端系統(tǒng)建設。

4.1省級系統(tǒng)平臺建設

（1）機房建設

按照中華人民共和國國家標準《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》GB50174一2008中的規(guī)定和其他相關的國家規(guī)范進行機房的設計和建設，機房按規(guī)范中要求的B級機房實施

（2）硬件環(huán)境建設

根據(jù)系統(tǒng)需求，配置服務器、網(wǎng)絡設備、存儲設備、安全設備、終端外設等。

（3）軟件環(huán)境建設

根據(jù)系統(tǒng)需求，配置系統(tǒng)軟件、安全軟件、基礎軟件等。

（4）網(wǎng)絡環(huán)境建設根據(jù)系統(tǒng)需求，建設內(nèi)外網(wǎng)。

（5）能耗數(shù)據(jù)中心（ECDC）建設

建設統(tǒng)一的能耗數(shù)據(jù)中心（ECDC），收集、整理能耗相關的所有數(shù)據(jù)，統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一格式、統(tǒng)一校驗保障質量、統(tǒng)一對外交互，終實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的快速分析、使用。

（6）應用軟件開發(fā)

項目建設單位組織開發(fā)用能單位能耗在線監(jiān)測核心應用軟件，開發(fā)參照國家節(jié)能中心發(fā)布的項目建設規(guī)范和各省節(jié)能管理相關需求，開發(fā)的功能模塊主要包含能源消費監(jiān)測、節(jié)能監(jiān)察、節(jié)能培訓、節(jié)能目標責任考核、用能權管理、碳交易管理、節(jié)能知識庫、報表管理、節(jié)能網(wǎng)站和運維管理等功能，每個功能模塊下又分為多個子模塊。

（7）監(jiān)控中心建設

監(jiān)控中心是能耗在線監(jiān)測的基礎設施平臺，根據(jù)能耗在線監(jiān)測和展示需求，配置大屏幕、一體化工作席（操作臺、指揮席、參觀席、會議套裝等）、智能中控系統(tǒng)、數(shù)字音頻系統(tǒng)等，集信息處理、信息交換、設備聯(lián)動和運行監(jiān)控等多項功能于一體。

4.2能耗監(jiān)測企業(yè)端系統(tǒng)建設

能耗監(jiān)測企業(yè)端系統(tǒng)是國家用能單位能耗在線監(jiān)測項目的核心系統(tǒng)，是采集用能單位能耗綜合數(shù)據(jù)系統(tǒng)。用能單位的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設主要參照國家發(fā)布的《能耗監(jiān)測端設備與平臺通訊規(guī)范》、《能耗監(jiān)測端設備功能規(guī)范》《基礎數(shù)據(jù)定義規(guī)范》以及各行業(yè)的數(shù)據(jù)采集技術指南。

（1）硬件系統(tǒng)

能耗監(jiān)測企業(yè)端系統(tǒng)是一個高度集成、多通道、多接口的智能系統(tǒng)，具備將現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)或現(xiàn)場系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏡像、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、多通道接人網(wǎng)關等功能，是專為各用能單位異構網(wǎng)絡應用設計的產(chǎn)品，用于解決各用能單位能耗信息實時在線監(jiān)測的現(xiàn)場網(wǎng)絡安全接人問題；實現(xiàn)了用能單位控制網(wǎng)和信息網(wǎng)的隔離功能，它阻斷控制網(wǎng)同信息網(wǎng)的直接連接，完成能耗數(shù)據(jù)的交換。能耗監(jiān)測企業(yè)端系統(tǒng)作為系統(tǒng)的現(xiàn)場終端，主要起到了能源信息采集、能源數(shù)據(jù)校驗、信息安全傳輸、輔助能源管理等作用。能耗監(jiān)測企業(yè)端系統(tǒng)功能架構圖如圖1所示，自下而上依次實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)匯聚、安全隔離和業(yè)務處理功能。

（2）軟件系統(tǒng)

按照《能耗監(jiān)測端設備功能》規(guī)范要求，能耗監(jiān)測企業(yè)端系統(tǒng)軟件應包括以下功能：

a.數(shù)據(jù)采集模塊：實現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)場級（如傳感器）、控制級（如PLC）等數(shù)據(jù)采集接入，具有接口及協(xié)議的歸一化、模塊的動態(tài)擴展和裁剪能力；

b.數(shù)據(jù)匯聚模塊：實現(xiàn)監(jiān)控級（如SCADA)、管理級（如SIS）和數(shù)據(jù)采集層等的數(shù)據(jù)匯聚接人，具備數(shù)據(jù)的統(tǒng)計匯總能力、智能分組能力等，實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)向高層數(shù)據(jù)的轉換，具備數(shù)據(jù)的暫存和斷點續(xù)傳能力；

c.安全隔離模塊：具有標準的三區(qū)模型，通過擺渡的方式實現(xiàn)TCP的物理單向隔離，數(shù)據(jù)吞吐率能夠達到20,000點及其以上；

d.業(yè)務處理模塊：具備數(shù)據(jù)的加密傳輸和單/雙向認證功能，能夠對多種主流數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全訪問；具備數(shù)據(jù)的本地管理功能，支持數(shù)據(jù)手工填報和接人端軟件通信，具有友好的圖形操作界面，實現(xiàn)了企業(yè)能耗分析數(shù)據(jù)的展現(xiàn)；可進行能源數(shù)據(jù)整理校驗，具備行業(yè)能耗模型，對企業(yè)一級計量數(shù)據(jù)進行校驗；支持JSON格式上傳至數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)交換；具有權限設置功能，對主機設置開機密碼、操作系統(tǒng)密碼和數(shù)據(jù)庫密碼、不同用戶設置不同的密碼，進行身份標識和鑒別；具有數(shù)據(jù)短期備份和導出功能，歷史數(shù)據(jù)存儲容量不少于6個月，歷史數(shù)據(jù)可以方便地導出。

5經(jīng)濟與社會效益

5.1經(jīng)濟效益

用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)項目的實施，可以有效提高各級節(jié)能主管部門的能耗監(jiān)測效率，減少監(jiān)管、行政管理成本，同時，通過開展數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能潛力，再進一步采取措施，促進經(jīng)濟效益。其主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）降低監(jiān)測投資，形成整合效益；

（2）有效支撐用能權和碳排放權交易；

（3）促進資金合理使用，減少重復投資；

（4）帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高增值效益，

（5）引導企業(yè)投資，帶來經(jīng)濟效益；

（6）節(jié)省人力和降低行政經(jīng)費支出

5.2社會效益

（1）有利于為各級節(jié)能主管部門的正確決策提供科學依據(jù)

用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設將有助于節(jié)能工作部署，尤其是省級能源消費量監(jiān)測、分析等水平的提高，推動節(jié)能工作的科學化和規(guī)范化。還具有節(jié)能監(jiān)察輔助管理和節(jié)能量審核等功能，進一步提高地方節(jié)能管理工作的信息化程度和科學化水平。

（2）有利于服務經(jīng)濟社會發(fā)展

節(jié)能網(wǎng)站的建設，能夠有效的服務相關行業(yè)、企業(yè)、公眾，為行業(yè)降低能源消耗水平、企業(yè)提高能源利用效率、公眾提高節(jié)能意識提供有力的保障。還可以面向社會公眾發(fā)布能源和節(jié)能相關數(shù)據(jù)、政策和信息，在增加 節(jié)能工作透明度的同時，讓公眾及時了解各地區(qū)、各行業(yè)的節(jié)能形勢，增強公眾的節(jié)能意識。

6安科瑞能耗監(jiān)測系統(tǒng)介紹

Acrel-5000能耗在線監(jiān)測系統(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)能改造或設備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關規(guī)定實施能源審計，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，并向縣級以上人民 管理節(jié)能工作的部門報送能源審計報告。

6.1平臺結構

Acrel-5000能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用現(xiàn)場總線、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通訊中的一種或多種結合的組網(wǎng)方式，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)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(jiān)控系統(tǒng)。開放性、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)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：

6.2 平臺功能

（1）系統(tǒng)可按使用年份統(tǒng)計建筑物各分類能耗——電、水、氣、集中供熱、集中供冷以及其它能源消耗量，自動折算成相應的標準煤消耗量，從而反映建筑物當年各分類能耗用能和綜合能耗。系統(tǒng)以餅圖形式展示建筑4大用電分項能耗的占比情況。系統(tǒng)以曲線圖形展現(xiàn)各類能耗的消耗的消耗趨勢，便于業(yè)主方實時直觀掌握能源消耗情況。

（2）系統(tǒng)可以根據(jù)分類能耗的支路名稱查詢用能情況，顯示當日和當月的用能峰值。顯示當日用能、當月用能、當年用能與昨日同期用能、上月同期用能、上年同期用能的比較情況。以條形顯示過去48小時、31天、12個月、3年的能耗情況。右上角顯示過去15分鐘曲線（電表顯示功率曲線，流量表顯示流速曲線）。

（3）系統(tǒng)依據(jù)建筑物能源消耗的分布情況進行能耗計量點的選取和設置，使得能耗監(jiān)測系統(tǒng)可以覆蓋整個建筑物。系統(tǒng)使用者可通過相關界面調(diào)取該建筑物各能耗節(jié)點的能耗統(tǒng)計報表，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計量誤差。

（4）系統(tǒng)依據(jù)住建部分類分項能耗數(shù)據(jù)采集導則，將建筑物耗電分為照明插座、空調(diào)、動力和特殊用電進行計量裝置選型和設置，并按用能區(qū)域或功能區(qū)域等劃分并進行統(tǒng)計，以報表和同、環(huán)比棒圖形式展現(xiàn)該區(qū)域的能源消耗。

（5）系統(tǒng)可針對能源消耗量大的設備或區(qū)域進行準確定位，便于管理層制定節(jié)能績效考核制度，推動節(jié)能降耗的有效執(zhí)行。為用能設備建立運行記錄檔案，長期跟蹤記錄設備運行過程中的能效分析評估結果，結合設備維護保養(yǎng)記錄，為設備的運行維護提供依據(jù)。

（6）系統(tǒng)提供分級權限管理功能，對具備權限用戶提供開放的信息維護接口，用戶可自行對建筑和系統(tǒng)監(jiān)測范圍內(nèi)計量點的信息進行增、刪、改和查詢，建筑物信息包括建筑類型、建設年代、建筑面積、建筑物人員數(shù)量等。系統(tǒng)還對無法自動采集的計量信息提供手動錄入功能，便于使用者掌握建筑物總體能耗情況。

6.3 數(shù)據(jù)上傳

安科瑞能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)按照用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)技術規(guī)范定義的系統(tǒng)平臺接口協(xié)議規(guī)范的要求，將用能企業(yè)的基礎信息、計量器具信息、用能數(shù)據(jù)及能效數(shù)據(jù)上傳至省級或國家平臺，上傳數(shù)據(jù)經(jīng)過HTTPS協(xié)議加密傳輸。如果數(shù)據(jù)傳輸失敗或超時（網(wǎng)絡故障），將重發(fā)數(shù)據(jù)，直至接收成功反饋消息。

6.4 能源計量表具選型

6.5通訊網(wǎng)關參數(shù)

【參考文獻】

[1]吳曉.企業(yè)能耗在線檢測系統(tǒng)規(guī)劃與建設[J]

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版