安科瑞 劉秋霞
摘要：*點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是實現碳達峰碳中和的重要政策工具之一。目前，各地區(qū)基本實現將*點用能單位能耗數據上傳至平臺，但仍需要強化數據質量保障體系、業(yè)務功能體系、數據處理技術體系等問題。結合碳達峰碳中和以及能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的目標要求，提出構建數據質量管理評價指標體系，落實監(jiān)測數據質量主體責任，提升數據質量保障體系，豐富完善業(yè)務功能體系，增強數據處理技術體系建設水平等建議。對助推我國雙碳目標具有重要意義。
關鍵詞：電能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)；能耗數據；碳達峰；碳中和
0引言
能耗數據在線監(jiān)測是實現碳達峰碳中和目標的基礎環(huán)節(jié)之一。我國推行建設的*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。遼寧省大數據管理專注于工業(yè)建筑、交通領域的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設，助力*點用能單位減少能耗浪費的管理提供可靠的、準確的數據。根據加快推進*點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設的通知相關文件，據統(tǒng)計，遼寧省已有近萬家*點用能單位能耗數據上傳至平臺但能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)仍需進一步強化數據質量保障體系業(yè)務功能體系、數據處理技術體系。因此，有必要系統(tǒng)性地梳理問題，總體構思設計，提出解決方案，以助推我國碳達峰碳中和目標的實現
1能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)總體構成
能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)以準確、有效的計量器具為基礎，結合計算機和網絡通信技術，實時監(jiān)測用能單位的能源運行數據，形成各個行業(yè)的能源運行圖，把握*點行業(yè)、*點企業(yè)及關鍵工序的能耗，實現“物聯(lián)網"技術在能源計量工作中的實際應用任務。*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)的基礎數據主要來自企業(yè)采集的能耗數據，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)整體架構模式如圖1所示。
圖1能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)整體架構模式
2能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)需要強化的關鍵點
2.1數據質量保障體系
能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)功能依托企業(yè)準確、可靠的能耗數據，對系統(tǒng)的推廣應用起著至關重要的作用。
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)測與實際數據存在偏差。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，得到的數據與原始數據存在偏差。
計量器具。*點用能單位普遍為用能大戶，生產中需要能源不斷地輸送與運轉，強行改造計量器具，需要斷能停產，因而改造器具受到限制;部分企業(yè)原有計量儀表產權單位對儀表的更換沒有自主權: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。
行業(yè)采集技術規(guī)范。隨著能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設的推進，部分行業(yè)、部分環(huán)節(jié)的數據采集情況等問題逐步凸顯，如信息資源、數據交換、數據采集指南、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)采集的數據與準確度存在偏差，影響數據的有效價值。
手工填報數據。多數*點用能單位的基礎能耗數據存在沉睡現象: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)的表格中對數據進行清洗。人工處理這些數據容易出現紕漏，且數據更新速度較慢。人工填報數據，數據上傳的準確性受到影響。
2.2業(yè)務功能需求體系
部分能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)省級平臺主要業(yè)務功能概況如表1所示。
由表1可知，省級平臺主要業(yè)務功能包括能耗在線監(jiān)測功能、“雙控管理"、能耗數據分析、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)務需求。但目前省級平臺暫未設置“兩高項目綜合管理、碳達峰碳中和管理、用能權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數據處理技術體系
*點用能單位在線監(jiān)測數據集中上傳易造成數據洪峰。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據傳輸時大小約0.5kB。
假如1個企業(yè)每天的數據大小測算公式為：
式中:M-每天的數據大小;n-每日采集指標的個數，個;i-實時采集指標的個數，個;k-采集頻率，min;m-每個采集指標的單條數據傳輸時的大小。
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)每日傳輸的數據大小約為:(300+24x60/15x300)x0.5kB=14550kB=14.2MB，共29100條數據。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、1455萬條數據對系統(tǒng)的網絡帶寬、平臺的數據處理能力、數據庫的實時存儲均產生很大的影響。如平臺數據處理能力飽和，內存占用率偏高，易引起請求無法響應的情況;數據庫的實時存儲無法滿足，造成數據積壓，甚至數據丟失缺失的情況；平臺處理這些數據時，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)計數據。
3系統(tǒng)建設的對策與建議
3.1數據質量保障體系
(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，加強能源計量數據的管理和使用。構建閉環(huán)管理制度，實施動態(tài)管理，確保測量數據準確可靠，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)技術規(guī)范。制定指導性的技術標準，統(tǒng)籌推進全國能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設。尤其需要盡快建立統(tǒng)一的、覆蓋多個行業(yè)的、*點工序的技術規(guī)范體系，確保同一行業(yè)、同一*點工序的數據采集標準一致，這是實現系統(tǒng)建設質量管理的前提，是保障監(jiān)測結果準確、可靠的重要手段嗎。
(3)構建數據質量管理評價指標。接入端系統(tǒng)建成后，應建立在線監(jiān)測數據的自動評審機制，構建以完整準確、有效、規(guī)范等多個指標為一體的數據聯(lián)網質量評審體系，結合各地區(qū)實際妥善設置各項比例權重，準確評價上傳數據質量，追溯數據質量偏差原因。采用基于案例推理(CBR)技術，對數據異常點進行自動檢測和識別，提高數據質量管控的效率與有效性。
(4)落實監(jiān)測數據質量主體責任。人工填報方式構建*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據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)能主管部門數據審核管理機制，加大數據上報審核節(jié)點進一步秀實數據基礎。
3.2業(yè)務功能需求體系
結合我國相關文件，在充分吸納省份建設經驗基礎上，遼寧省應進一步將節(jié)能降碳業(yè)務工作與能耗在線監(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、已建項目的相關信息進行綜合比對、分析，實現“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"項目大數據分析、“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/配額數據(排放總量、減排指標等)，支持根據區(qū)域/企業(yè)能耗數據匡算區(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用能權交易管理
該功能模塊指對企業(yè)的用能權進行確權審核管理日常監(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，實現節(jié)能收儲指標記賬)管理。根據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據，對轄區(qū)內市縣及*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數據處理技術體系
對*點用能單位在線監(jiān)測數據集中上傳引起的數據洪峰問題，省級平臺每天需要處理1455萬條、6.9GB數據，可從資源、策略、技術方面解決此問題。
(1)資源方面。在合理預算的前提下，盡可能增加系統(tǒng)的硬件性能和網絡資源，如網絡帶寬、CPU性能內存容量、讀寫速度、硬盤空間等，通過提升性能提高應對數據洪峰的能力。(2)策略方面。采用分時上傳.削減數據洪峰，約定不同地市企業(yè)不同時間段上傳數據區(qū)域內企業(yè)盡量避開同一時間段上傳，利用哈希算法錯峰傳輸。(3)技術層面。通過實時數據庫軟件、負載均衡框架、數據庫集群等技術，實現變化的數據及具有時間限制的事務處理，并平衡負載(工作任務)、分攤到多個操作單元，協(xié)同完成工作任務。
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(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據支撐。用戶可按照有關規(guī)定實施能源計算，分析現狀，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、支路等結構按日、月、年報表的形式統(tǒng)計對分類能源用能進行統(tǒng)計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。
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。支持數據導出到EXCEL。
4.3.5同比分析
對建筑、分項、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數據同比分析。
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。
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
應用場景 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
建筑能耗管理系統(tǒng) | Acrel-5000web |
| 采用泛在物聯(lián)、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(tǒng)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(tǒng)中采集終端與平臺系統(tǒng)間的橋梁，能夠根據不同的采集規(guī)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(guī)約轉發(fā)現場設備的數據給平臺系統(tǒng)。 |
高壓重要回路或低壓進線柜 | APM810 |
| 具有全電量測量，電能統(tǒng)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(jiān)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，支持付費率，越限告警，SOE，4-20mA輸出。 | |
低壓聯(lián)絡柜、出線柜 | 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(tǒng)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，并具備告警輸出，可廣泛應用于多種控制系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)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(lián)網功能，非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。 |
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(yè)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(yè)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(jiān)測、集抄和管理?？伸`活安裝于配電箱內，實現對不同區(qū)域和不同負荷的分項電能計量，統(tǒng)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(guī)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(jiān)測、集抄和管理。可靈活安裝于配電箱內，實現對不同區(qū)域和不同負荷的分項電能計量，統(tǒng)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。 |
6結語
*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、準確的能源消耗數據。平臺根據接收的能耗數據，及時分析用能單位的用能情況，為實現公平公正碳排放交易、用能權交易提供有效支撐。通過剖析*點用能單位存在的問題，從數據質量、業(yè)務功能、數據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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