淺談建設(shè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)助推碳達(dá)峰碳中和

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：*點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的重要政策工具之一。目前，各地區(qū)基本實(shí)現(xiàn)將*點(diǎn)用能單位能耗數(shù)據(jù)上傳至平臺(tái)，但仍需要強(qiáng)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(dá)峰碳中和以及能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的目標(biāo)要求，提出構(gòu)建數(shù)據(jù)質(zhì)量管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，落實(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量主體責(zé)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(qiáng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)體系建設(shè)水平等建議。對(duì)助推我國雙碳目標(biāo)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(dá)峰；碳中和

0引言

能耗數(shù)據(jù)在線監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一。我國推行建設(shè)的*點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，是響應(yīng)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)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(diǎn)用能單位減少能耗浪費(fèi)的管理提供可靠的、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。根據(jù)加快推進(jìn)*點(diǎn)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(jì)，遼寧省已有近萬家*點(diǎn)用能單位能耗數(shù)據(jù)上傳至平臺(tái)但能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)仍需進(jìn)一步強(qiáng)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(jì)，提出解決方案，以助推我國碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實(shí)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(zhǔn)確、有效的計(jì)量器具為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測用能單位的能源運(yùn)行數(shù)據(jù)，形成各個(gè)行業(yè)的能源運(yùn)行圖，把握*點(diǎn)行業(yè)、*點(diǎn)企業(yè)及關(guān)鍵工序的能耗，實(shí)現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)"技術(shù)在能源計(jì)量工作中的實(shí)際應(yīng)用任務(wù)。*點(diǎn)用能單位監(jiān)測系統(tǒng)主要由*點(diǎn)用能單位接入端系統(tǒng)、省級(jí)平臺(tái)系統(tǒng)和系統(tǒng)等3部分組成。*點(diǎn)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(jí)平臺(tái)，通過省級(jí)平臺(tái)上傳至平臺(tái)，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(qiáng)化的關(guān)鍵點(diǎn)

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(zhǔn)確、可靠的能耗數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)的推廣應(yīng)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(jì)量器具年檢標(biāo)準(zhǔn)合格率為97%。目前，*點(diǎn)用能單位的部分計(jì)量器具的年檢合格率低于97%，致使能耗情況監(jiān)測與實(shí)際數(shù)據(jù)存在偏差。另外，*點(diǎn)用能單位原有的計(jì)量儀表普遍沒有預(yù)留給接入端系統(tǒng)的通信接口，但能夠提供模擬量信號(hào)，接入端系統(tǒng)建設(shè)過程中需要加裝接收原計(jì)量儀表模擬信號(hào)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(jì)量器具。*點(diǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)，強(qiáng)行改造計(jì)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(jì)量儀表產(chǎn)權(quán)單位對(duì)儀表的更換沒有自主權(quán):部分企業(yè)因更換費(fèi)用問題，降低計(jì)量器具改造的積極性。因此，*點(diǎn)用能單位主動(dòng)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(jìn)，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(yīng)用支撐系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、信息安全和工程管理等標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)確度存在偏差，影響數(shù)據(jù)的有效價(jià)值。

4. 手工填報(bào)數(shù)據(jù)。多數(shù)*點(diǎn)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(jí)主管部門下發(fā)的表格中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(bào)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)上傳的準(zhǔn)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(jí)平臺(tái)主要業(yè)務(wù)功能概況如表1所示。

由表1可知，省級(jí)平臺(tái)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(duì)標(biāo)、能耗預(yù)測預(yù)警、節(jié)能目標(biāo)管理、節(jié)能潛力分析、能耗在線填報(bào)、GIS展示和系統(tǒng)運(yùn)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(jí)平臺(tái)暫未設(shè)置“兩高項(xiàng)目綜合管理、碳達(dá)峰碳中和管理、用能權(quán)交易管理能源消費(fèi)預(yù)算管理等功能模塊，而這些功能將是落實(shí)關(guān)于碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，進(jìn)一步做好雙控指標(biāo)分解“兩高"項(xiàng)目監(jiān)管，深入挖掘能源消費(fèi)存量和碳減排潛力的具體舉措，因此，應(yīng)加強(qiáng)完善這些功能模塊。

2.3數(shù)據(jù)處理技術(shù)體系

*點(diǎn)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(gè)用能單位將每日指標(biāo)和實(shí)時(shí)指標(biāo)(采集頻率為15min)匯總打包，每日上傳至省級(jí)平臺(tái)。一般做到三級(jí)計(jì)量的*點(diǎn)用能單位的采集指標(biāo)約100~3000個(gè)，每個(gè)采集指標(biāo)的單條數(shù)據(jù)傳輸時(shí)大小約0.5kB。

假如1個(gè)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(biāo)的個(gè)數(shù)，個(gè);i-實(shí)時(shí)采集指標(biāo)的個(gè)數(shù)，個(gè);k-采集頻率，min;m-每個(gè)采集指標(biāo)的單條數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的大小。

按每日采集指標(biāo)、實(shí)時(shí)采集指標(biāo)各300個(gè)，采集頻率按15min計(jì)算，1個(gè)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(diǎn)用能單位按500家測算，省平臺(tái)每天處理6.9GB、1455萬條數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬、平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理能力、數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)均產(chǎn)生很大的影響。如平臺(tái)數(shù)據(jù)處理能力飽和，內(nèi)存占用率偏高，易引起請(qǐng)求無法響應(yīng)的情況;數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)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(tái)處理這些數(shù)據(jù)時(shí)，耗費(fèi)較大的運(yùn)算能力，運(yùn)行緩慢，長時(shí)間才能夠展示需要的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

3系統(tǒng)建設(shè)的對(duì)策與建議

3.1數(shù)據(jù)質(zhì)量保障體系

(1)加強(qiáng)能源計(jì)量器具管理。*點(diǎn)用能單位應(yīng)配備和使用符合要求的能源計(jì)量器具，加強(qiáng)能源計(jì)量數(shù)據(jù)的管理和使用。構(gòu)建閉環(huán)管理制度，實(shí)施動(dòng)態(tài)管理，確保測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，定期檢定、校準(zhǔn)計(jì)量器具。對(duì)計(jì)量器具更換遲疑的企業(yè)，建議相關(guān)單位適當(dāng)給予政策傾斜、資金扶持，鼓勵(lì)計(jì)量器具三方供應(yīng)商能夠與企業(yè)建立長久合作機(jī)制，推進(jìn)計(jì)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(dǎo)性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)籌推進(jìn)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(gè)行業(yè)的、*點(diǎn)工序的技術(shù)規(guī)范體系，確保同一行業(yè)、同一*點(diǎn)工序的數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)一致，這是實(shí)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(zhǔn)確、可靠的重要手段嗎。

(3)構(gòu)建數(shù)據(jù)質(zhì)量管理評(píng)價(jià)指標(biāo)。接入端系統(tǒng)建成后，應(yīng)建立在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動(dòng)評(píng)審機(jī)制，構(gòu)建以完整準(zhǔn)確、有效、規(guī)范等多個(gè)指標(biāo)為一體的數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量評(píng)審體系，結(jié)合各地區(qū)實(shí)際妥善設(shè)置各項(xiàng)比例權(quán)重，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)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(duì)數(shù)據(jù)異常點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)檢測和識(shí)別，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量管控的效率與有效性。

(4)落實(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量主體責(zé)任。人工填報(bào)方式構(gòu)建*點(diǎn)用能單位將能源報(bào)送責(zé)任到人、審核措施到位的上報(bào)管理體系。建立責(zé)任追溯制度，確保*點(diǎn)用能單位及其負(fù)責(zé)人對(duì)人工填報(bào)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性負(fù)責(zé)。嘗試推進(jìn)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(jī)制，加大數(shù)據(jù)上報(bào)審核節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步秀實(shí)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(yàn)基礎(chǔ)上，遼寧省應(yīng)進(jìn)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(xiàng)目綜合管理、碳達(dá)峰碳中和管理、用能權(quán)交易管理、能源消費(fèi)預(yù)算管理等功能模塊。

3.2.1“兩高"項(xiàng)目綜合管理

該功能模塊指對(duì)未開工擬建、在建、已建項(xiàng)目的相關(guān)信息進(jìn)行綜合比對(duì)、分析，實(shí)現(xiàn)“兩高"項(xiàng)目統(tǒng)一管理，包括“兩高"項(xiàng)目節(jié)能監(jiān)察管理、“兩高"項(xiàng)目能耗在線監(jiān)管管理、“兩高"企業(yè)“雙控"管理、“兩高"*點(diǎn)企業(yè)用能情況管理、“兩高"項(xiàng)目大數(shù)據(jù)分析、“兩高項(xiàng)目預(yù)警預(yù)測等功能。

3.2.2碳達(dá)峰碳中和管理

該功能模塊指碳達(dá)峰碳中和統(tǒng)計(jì)，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(biāo)/配額數(shù)據(jù)(排放總量、減排指標(biāo)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(duì)企業(yè)的用能權(quán)進(jìn)行確權(quán)審核管理日常監(jiān)測、查詢統(tǒng)計(jì)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(shí)現(xiàn)節(jié)能收儲(chǔ)指標(biāo)記賬)管理。根據(jù)省能源消費(fèi)總量和強(qiáng)度雙控目標(biāo)要求，節(jié)能主管部門推動(dòng)各地區(qū)企業(yè)采取措施形成能源消費(fèi)削減量對(duì)能源替代項(xiàng)目實(shí)行記賬管理，構(gòu)建省、市項(xiàng)目儲(chǔ)備庫。

3.2.4能源消費(fèi)預(yù)算管理

該功能模塊指基于歷史基期數(shù)據(jù)，對(duì)轄區(qū)內(nèi)市縣及*點(diǎn)用能單位等進(jìn)行GDP不同增長情景下的“能源消費(fèi)總量測算"“能源消費(fèi)強(qiáng)度測算"和“基于能源消費(fèi)的碳達(dá)峰分析"的能源消費(fèi)“五年計(jì)劃"總體預(yù)算，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)測算、指標(biāo)分配、預(yù)算平衡分析、預(yù)算跟蹤預(yù)警等功能。

3.3數(shù)據(jù)處理技術(shù)體系

對(duì)*點(diǎn)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(jí)平臺(tái)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(yù)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(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)洪峰的能力。(2)策略方面。采用分時(shí)上傳.削減數(shù)據(jù)洪峰，約定不同地市企業(yè)不同時(shí)間段上傳數(shù)據(jù)區(qū)域內(nèi)企業(yè)盡量避開同一時(shí)間段上傳，利用哈希算法錯(cuò)峰傳輸。(3)技術(shù)層面。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫軟件、負(fù)載均衡框架、數(shù)據(jù)庫集群等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變化的數(shù)據(jù)及具有時(shí)間限制的事務(wù)處理，并平衡負(fù)載(工作任務(wù))、分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)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(duì)水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對(duì)用戶端所有能耗進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，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(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源計(jì)算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實(shí)可行的節(jié)能措施，并向縣級(jí)以上管理節(jié)能工作的部門報(bào)送能源計(jì)算報(bào)告。

4.2應(yīng)用場所

適用于公共建筑、集團(tuán)公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)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(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

4.3系統(tǒng)功能

4.3.1系統(tǒng)概況

平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。

4.3.2用能概況

對(duì)建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項(xiàng)等用能進(jìn)行對(duì)比，支持當(dāng)日逐時(shí)趨勢、當(dāng)月逐日趨勢曲線、分時(shí)段能耗統(tǒng)計(jì)對(duì)比、總能耗同環(huán)比對(duì)比。

4.3.3用能統(tǒng)計(jì)

  對(duì)建筑、區(qū)域、分項(xiàng)、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報(bào)表的形式統(tǒng)計(jì)對(duì)分類能源用能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，支持報(bào)表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行生成柱狀圖。

4.3.4復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)

復(fù)費(fèi)率報(bào)表按日、月、年統(tǒng)計(jì)對(duì)單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。

4.3.5同比分析

對(duì)建筑、分項(xiàng)、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報(bào)表結(jié)合的方式進(jìn)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(shí)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(biāo)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(duì)選擇支路分類能源在選定時(shí)段工作時(shí)間與非工作時(shí)間用能統(tǒng)計(jì)對(duì)比，支持導(dǎo)出報(bào)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(tái)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(yùn)行。

4.3.9用戶報(bào)告

用戶報(bào)告針對(duì)選定的建筑自動(dòng)統(tǒng)計(jì)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(duì)用電提供單獨(dú)的復(fù)費(fèi)率用能分析，報(bào)告可編輯。

5系統(tǒng)硬件配置

6結(jié)語

*點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)采集的是用能單位相對(duì)真實(shí)的、準(zhǔn)確的能源消耗數(shù)據(jù)。平臺(tái)根據(jù)接收的能耗數(shù)據(jù)，及時(shí)分析用能單位的用能情況，為實(shí)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(diǎn)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(qiáng)化完善能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的對(duì)策及建議提高*點(diǎn)用能單位節(jié)能降碳意識(shí)，助力碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的完成。

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