能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)助推碳達(dá)峰碳中和

0引言

能耗數(shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)不可或缺的基石。我國(guó)正積極構(gòu)建并推廣重點(diǎn)用能單位的能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，作為響應(yīng)雙碳目標(biāo)的重要舉措。當(dāng)前，大部分地區(qū)已成功將關(guān)鍵用能單位的能耗數(shù)據(jù)上傳至國(guó)家級(jí)平臺(tái)，但尚需加強(qiáng)數(shù)據(jù)質(zhì)量保障、業(yè)務(wù)功能拓展以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)等方面的體系建設(shè)。

鑒于碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)與能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心要求，我們提議建立全面的數(shù)據(jù)質(zhì)量管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以明確并強(qiáng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的主體責(zé)任。同時(shí)，應(yīng)著力提升數(shù)據(jù)質(zhì)量保障體系的效能，不斷豐富和完善業(yè)務(wù)功能體系，并加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)體系的建設(shè)水平。這些舉措對(duì)于推動(dòng)我國(guó)雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有深遠(yuǎn)的意義。

1能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體構(gòu)成

能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用計(jì)量工具和信息技術(shù)，實(shí)時(shí)追蹤能源使用數(shù)據(jù)，繪制能源運(yùn)行圖，監(jiān)控關(guān)鍵行業(yè)和企業(yè)的能耗情況，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在能源計(jì)量中的應(yīng)用。該系統(tǒng)由企業(yè)端、省級(jí)和國(guó)家級(jí)平臺(tái)三部分構(gòu)成，數(shù)據(jù)從企業(yè)采集后逐級(jí)上傳至國(guó)家平臺(tái)，其架構(gòu)如圖1所示。

圖1能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體架構(gòu)模式

2能耗在線監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)依賴于準(zhǔn)確可靠的能耗數(shù)據(jù)，對(duì)推廣至關(guān)重要。

我國(guó)規(guī)定計(jì)量器具年檢合格率需達(dá)97%。然而，部分重點(diǎn)用能單位的年檢合格率未達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際不符。此外，這些單位的計(jì)量?jī)x表缺少通信接口，僅提供模擬信號(hào)，需通過(guò)二次儀表轉(zhuǎn)換，這進(jìn)一步增加了數(shù)據(jù)偏差。

重點(diǎn)用能單位因能源輸送需求和改造成本，對(duì)計(jì)量器具改造持保留態(tài)度。企業(yè)更換計(jì)量?jī)x表受限于產(chǎn)權(quán)和費(fèi)用問(wèn)題，導(dǎo)致與接入端系統(tǒng)鏈接的積極性不高。

能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)中，數(shù)據(jù)采集問(wèn)題顯現(xiàn)，包括信息資源、數(shù)據(jù)交換、采集指南、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)缺失。冶金、水泥等行業(yè)采集標(biāo)準(zhǔn)不一，導(dǎo)致數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度偏差，影響數(shù)據(jù)價(jià)值。

手工填報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，重點(diǎn)用能單位的基礎(chǔ)能耗數(shù)據(jù)常被忽略，需要在多個(gè)賬套、系統(tǒng)和模塊中清洗數(shù)據(jù)，這導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理易出錯(cuò)且更新緩慢，影響了數(shù)據(jù)上傳的準(zhǔn)確性。

2.2業(yè)務(wù)功能需求體系

能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)省級(jí)平臺(tái)的主要業(yè)務(wù)功能概述見(jiàn)表1。

由表1可知，省級(jí)平臺(tái)的核心業(yè)務(wù)功能涵蓋能耗監(jiān)測(cè)、雙控管理、數(shù)據(jù)分析、能效對(duì)標(biāo)、預(yù)測(cè)預(yù)警、節(jié)能目標(biāo)與潛力分析、在線填報(bào)、GIS展示及系統(tǒng)運(yùn)維，滿足節(jié)能主管單位需求。然而，平臺(tái)缺少“兩高項(xiàng)目管理、碳達(dá)峰碳中和管理、用能權(quán)交易及能源消費(fèi)預(yù)算管理”等關(guān)鍵模塊，這些是實(shí)現(xiàn)國(guó)家碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)、加強(qiáng)雙控指標(biāo)分解及監(jiān)管、挖掘能源消費(fèi)和碳減排潛力的重要措施。因此，建議加強(qiáng)并完善這些缺失的功能模塊。

2.3數(shù)據(jù)處理技術(shù)體系

重點(diǎn)用能單位上傳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)易引發(fā)數(shù)據(jù)洪峰。根據(jù)國(guó)家規(guī)范，用能單位需每日匯總并上傳指標(biāo)至省級(jí)平臺(tái)，包括每日和每15分鐘采集的實(shí)時(shí)指標(biāo)。三級(jí)計(jì)量單位的指標(biāo)數(shù)量通常在100至3000個(gè)之間，每條數(shù)據(jù)約0.5kB。

假如1個(gè)企業(yè)每天的數(shù)據(jù)大小測(cè)算公式為：

式中：M表示每天的數(shù)據(jù)大小；n為每日采集指標(biāo)的個(gè)數(shù)；i是實(shí)時(shí)采集指標(biāo)的個(gè)數(shù)；k代表采集頻率；m是每個(gè)采集指標(biāo)單條數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的大小。

每日和實(shí)時(shí)采集指標(biāo)共600個(gè)，每15分鐘采集一次，企業(yè)每天傳輸約14.2MB數(shù)據(jù)，共29100條。假設(shè)全省有500家重點(diǎn)用能單位，省平臺(tái)每天需處理6.9GB、1455萬(wàn)條數(shù)據(jù)，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)造成壓力。數(shù)據(jù)處理能力飽和或內(nèi)存占用過(guò)高可能導(dǎo)致請(qǐng)求無(wú)響應(yīng)；實(shí)時(shí)存儲(chǔ)不足可能引起數(shù)據(jù)積壓或丟失。平臺(tái)運(yùn)算能力消耗大，數(shù)據(jù)展示緩慢。

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)強(qiáng)化能源計(jì)量器具管理，確保重點(diǎn)用能單位使用合格設(shè)備，并妥善管理計(jì)量數(shù)據(jù)。建立閉環(huán)管理制度，執(zhí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，定期進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)。對(duì)更新計(jì)量器具猶豫的企業(yè)，建議提供政策和資金支持，鼓勵(lì)第三方供應(yīng)商與企業(yè)建立長(zhǎng)期合作，促進(jìn)計(jì)量器具的現(xiàn)代化更新。

(2)制定統(tǒng)一的能耗在線監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)全國(guó)系統(tǒng)建設(shè)。建立覆蓋多行業(yè)的技術(shù)規(guī)范體系，確保數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)一致，這是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)質(zhì)量管理的基礎(chǔ)，保障監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

(3)建立數(shù)據(jù)質(zhì)量管理評(píng)價(jià)體系，包括在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)評(píng)審機(jī)制和以多個(gè)指標(biāo)為核心的聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量評(píng)審體系。根據(jù)地區(qū)實(shí)際設(shè)定權(quán)重，準(zhǔn)確評(píng)估數(shù)據(jù)質(zhì)量并追溯偏差原因。利用CBR技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)和識(shí)別數(shù)據(jù)異常，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量管控效率和有效性。

(4)確保重點(diǎn)用能單位負(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)，建立責(zé)任追溯制度。推進(jìn)能源管理人員月度審核，優(yōu)化市縣(區(qū))節(jié)能主管部門(mén)數(shù)據(jù)審核管理機(jī)制，加強(qiáng)數(shù)據(jù)上報(bào)審核，夯實(shí)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.2業(yè)務(wù)功能需求體系

可借鑒先進(jìn)省份經(jīng)驗(yàn)，將節(jié)能降碳業(yè)務(wù)與能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)深度整合，增加“兩高”項(xiàng)目管理、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

該功能模塊旨在對(duì)擬建、在建、已建項(xiàng)目的相關(guān)信息進(jìn)行綜合分析和管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)“兩高”項(xiàng)目的統(tǒng)一管理，涵蓋節(jié)能監(jiān)察、能耗在線監(jiān)管、企業(yè)“雙控”管理、重點(diǎn)企業(yè)用能情況管理、大數(shù)據(jù)分析以及預(yù)警預(yù)測(cè)等功能。

3.2.2碳達(dá)峰碳中和管理

功能模塊用于統(tǒng)計(jì)碳達(dá)峰和碳中和，允許按月或年輸入和更新區(qū)域或企業(yè)的碳排放和配額數(shù)據(jù)，包括總量和減排指標(biāo)。它還能估算碳排放量，基于能耗數(shù)據(jù)，并展示不同周期內(nèi)的趨勢(shì)，包括同比和環(huán)比數(shù)據(jù)。

3.2.3用能權(quán)交易管理

該模塊負(fù)責(zé)企業(yè)用能權(quán)的確權(quán)審核、日常監(jiān)測(cè)、查詢統(tǒng)計(jì)和分析。它協(xié)助節(jié)能部門(mén)進(jìn)行能耗增量配額的分配與劃撥，并管理節(jié)能收儲(chǔ)指標(biāo)的記賬。依據(jù)省能源消費(fèi)總量和強(qiáng)度的雙控目標(biāo)，節(jié)能部門(mén)推動(dòng)企業(yè)采取措施減少能源消費(fèi)，并對(duì)替代項(xiàng)目進(jìn)行記賬管理，同時(shí)建立省市級(jí)項(xiàng)目?jī)?chǔ)備庫(kù)。

3.2.4能源消費(fèi)預(yù)算管理

該模塊利用歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)不同GDP增長(zhǎng)情景下的能源消費(fèi)總量、強(qiáng)度，并分析碳達(dá)峰，制定五年能源預(yù)算。它包括指標(biāo)計(jì)算、分配、預(yù)算平衡及預(yù)警跟蹤。

3.3數(shù)據(jù)處理技術(shù)體系

省級(jí)平臺(tái)面臨重點(diǎn)用能單位在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳導(dǎo)致的數(shù)據(jù)洪峰問(wèn)題，每日需處理約1455萬(wàn)條、6.9GB數(shù)據(jù)。此問(wèn)題可通過(guò)資源、策略和技術(shù)方面的措施解決。

源方面，應(yīng)在預(yù)算范圍內(nèi)增強(qiáng)硬件性能和網(wǎng)絡(luò)資源，提升系統(tǒng)應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)高峰的能力。

策略上，實(shí)施分時(shí)上傳和數(shù)據(jù)洪峰削減，安排不同地區(qū)企業(yè)錯(cuò)峰上傳數(shù)據(jù)，利用哈希算法實(shí)現(xiàn)傳輸錯(cuò)峰。

技術(shù)層面，采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、負(fù)載均衡和數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)，處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和時(shí)間敏感事務(wù)，同時(shí)均衡和分?jǐn)偣ぷ髫?fù)載，確保多個(gè)操作單元協(xié)同工作。

4安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)

4.1概述

Acrel-5000web系統(tǒng)是能源管理分析平臺(tái)，它擴(kuò)展了對(duì)多種能源如水、氣、煤、油和熱(冷)量的集中采集與分析功能。該系統(tǒng)通過(guò)詳細(xì)統(tǒng)計(jì)和圖表展示能耗數(shù)據(jù)，幫助識(shí)別高能耗問(wèn)題和不合理的能源使用習(xí)慣，以促進(jìn)能源節(jié)約。此外，它支持用戶根據(jù)國(guó)家規(guī)定進(jìn)行能源計(jì)算，分析能源使用情況，發(fā)現(xiàn)節(jié)能潛力，并制定并實(shí)施節(jié)能措施，最后向相關(guān)部門(mén)提交能源計(jì)算報(bào)告。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于多種行業(yè)的能耗監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)，包括公共建筑、集團(tuán)公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院和企業(yè)等，涵蓋設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維服務(wù)。

4.3系統(tǒng)功能

4.3.1系統(tǒng)概況

平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)、月度能耗統(tǒng)計(jì)、地圖導(dǎo)航功能，以及能耗的逐時(shí)、逐月趨勢(shì)曲線和日、月能耗同比分析實(shí)時(shí)展示。

4.3.2用能概況

對(duì)比建筑、部門(mén)、區(qū)域等的用能情況，支持逐時(shí)、逐日趨勢(shì)分析，分時(shí)段能耗統(tǒng)計(jì)及總能耗的同比環(huán)比對(duì)比。

4.3.3用能統(tǒng)計(jì)

;按日、月、年統(tǒng)計(jì)建筑和區(qū)域的能源使用，并支持導(dǎo)出為EXCEL報(bào)表?？蛇x擇建筑數(shù)據(jù)生成柱狀圖。

4.3.4復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)

復(fù)費(fèi)率報(bào)表可按日、月、年統(tǒng)計(jì)一棟建筑下各支路的用電量和成本，包括尖、峰、平、谷時(shí)段，并支持導(dǎo)出至EXCEL。

4.3.5同比分析

進(jìn)行建筑和區(qū)域的用能數(shù)據(jù)分析，包括日、月、年對(duì)比，以圖形和報(bào)表形式展示。

4.3.6能源流向圖

能源流向圖呈現(xiàn)單棟建筑在特定時(shí)段內(nèi)各種能源從供應(yīng)到消耗的路徑，可按實(shí)際值或標(biāo)準(zhǔn)化值進(jìn)行查看。

4.3.7夜間能耗分析

夜間能耗通過(guò)表格、曲線和餅圖展示不同支路的能源使用情況，區(qū)分工作時(shí)間和非工作時(shí)間，并支持報(bào)表導(dǎo)出。

4.3.8設(shè)備管理

設(shè)備管理涵蓋類型、臺(tái)賬、維保記錄等功能，幫助用戶有效管理設(shè)備，保障其正常運(yùn)行。

4.3.9用戶報(bào)告

用戶報(bào)告自動(dòng)統(tǒng)計(jì)選定建筑的月度能源使用趨勢(shì)，并提供能耗分析，包括用電的復(fù)費(fèi)率分析，且報(bào)告支持編輯。

5系統(tǒng)硬件配置

6 結(jié)語(yǔ)

能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)收集真實(shí)準(zhǔn)確的能源消耗數(shù)據(jù)，分析用能情況，支持碳排放和用能權(quán)交易。系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)分析，提出改進(jìn)措施，增強(qiáng)重點(diǎn)用能單位的節(jié)能降碳意識(shí)，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)。

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審核編輯 黃宇