淺析用能單位能耗在線監(jiān)測做法與經(jīng)驗

 劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：山西省長治市是市級層面推進用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)先行地區(qū)之一。本文系統(tǒng)介紹了長治市用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的做法和經(jīng)驗，包括系統(tǒng)的服務(wù)定位、主要功能、建設(shè)模式及主要任務(wù)等。本文通過一個企業(yè)實際案例，說明能耗在線監(jiān)測對企業(yè)節(jié)能降本增效的促進作用。

關(guān)鍵詞：節(jié)能；能耗在線監(jiān)測；長治市；工作經(jīng)驗；案例

0概述

為貫徹落實黨中央、國務(wù)院關(guān)于加快推進生態(tài)文明建設(shè)的決定，深入推進資源節(jié)約工作，按照國務(wù)院《關(guān)于印發(fā)“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案的通知》精神，長治市于2016年啟動智慧用能監(jiān)管平臺建設(shè)，目標(biāo)是在“十三五”時期建設(shè)覆蓋全市200余家用能單位的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，為企業(yè)節(jié)能降本增效提供決策支撐。目前，長治市已完成了13家企業(yè)能耗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時采集工作。現(xiàn)將有關(guān)情況和經(jīng)驗總結(jié)如下。

1 系統(tǒng)定位和主要功能

平臺建設(shè)對于長治市深入推進節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略，實現(xiàn)綠色發(fā)展具有重要的探索意義和帶動價值，主要包括3個定位、9大功能。

3個定位，即一是為節(jié)能主管部門服務(wù)，為節(jié)能監(jiān)察、能耗強度和總量“雙控”提供支撐；二是為企業(yè)能源管控服務(wù)，為用能單位節(jié)能降本增效提供決策支撐，推動用能單位轉(zhuǎn)型升級；三是為各相關(guān)職能部門提供數(shù)據(jù)保障。

9大功能包括：

（1）能耗在線監(jiān)測。對企業(yè)用能數(shù)據(jù)進行實時采集，掌握企業(yè)用能的平衡情況、異常情況、重要工序和耗能設(shè)施的能耗情況，并作為后續(xù)統(tǒng)計分析、報表以及考核的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）節(jié)能目標(biāo)管理。將節(jié)能降耗目標(biāo)分解到各區(qū)縣以及各企業(yè)，以節(jié)能量為考核指標(biāo)，構(gòu)建節(jié)能指標(biāo)體系。監(jiān)控高耗能企業(yè)、工業(yè)產(chǎn)業(yè)園和工業(yè)密集地區(qū)。

（3）用能計劃管理。主管部門在平臺上實現(xiàn)各單位年度、月度用能計劃的審批管理，系統(tǒng)對用能計劃和最終的執(zhí)行情況進行跟蹤管理和分析，為企業(yè)的能源計劃制定和監(jiān)管部門的后續(xù)管理提供數(shù)據(jù)支撐。

（4）能源指標(biāo)統(tǒng)計分析。通過在線監(jiān)測獲得的能源消耗數(shù)據(jù)，進行多維度的數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計和分析，建立各級能源消耗指標(biāo)、節(jié)能指標(biāo)和考核評價指標(biāo)，并形成各類指標(biāo)的實時統(tǒng)計、同環(huán)比分析和對標(biāo)分析，為各企業(yè)和各級監(jiān)管部門提供決策數(shù)據(jù)。

（5）用能考核評價。以能源指標(biāo)統(tǒng)計分析的能源消耗及各類指標(biāo)為基礎(chǔ)，對企業(yè)、行業(yè)監(jiān)管部門、區(qū)域監(jiān)管部門等進行考核，并將各類指標(biāo)統(tǒng)計、指標(biāo)對標(biāo)和指標(biāo)考核結(jié)果在平臺上公示。

（6）預(yù)警預(yù)測。比較與分析企業(yè)實時能耗數(shù)據(jù)，根據(jù)企業(yè)的實際生產(chǎn)情況和以及長治市的能源供應(yīng)和保障情況，實時發(fā)布企業(yè)和地區(qū)的能源預(yù)測和預(yù)警信號。

（7）用能指導(dǎo)。對企業(yè)用能狀況進行動態(tài)分析與評價，實時指導(dǎo)企業(yè)合理用能、節(jié)約用能，為企業(yè)實施節(jié)能改造項目提供決策數(shù)據(jù)支撐，最終實現(xiàn)節(jié)能、降耗、減排和降低企業(yè)能源成本的目的。

（8）能源信息在線服務(wù)。為企業(yè)用戶提供用能咨詢服務(wù)，主要包括反饋提供能耗異動數(shù)據(jù)、主要能耗指標(biāo)對標(biāo)工作指導(dǎo)、能源診斷等服務(wù)。

（9）開設(shè)節(jié)能量交易、碳排放權(quán)交易接口。為今后組織開展節(jié)能量交易、碳排放權(quán)交易等提供技術(shù)支撐。

2 推進模式：搭臺，企業(yè)唱戲

長治市高度重視能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)工作，通過市、縣及辦公廳（室）而不是部門發(fā)文的方式表明對這項工作的支持態(tài)度。一是長治市制定印發(fā)了《關(guān)于做好全市用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣建設(shè)工作的通知》（長政辦發(fā)〔2017〕23號），明確了“到‘十三五’末，基本建成覆蓋全市全部用能單位的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)”的工作目標(biāo)，提出了進度計劃和工作要求。二是長治市經(jīng)信委印發(fā)了《關(guān)于在全市開展工業(yè)企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣建設(shè)工作的通知》（長經(jīng)信節(jié)能〔2017〕70號），提出2017年遴選部分工業(yè)企業(yè)開展試點，“十三五”期間逐步推廣至年耗能5000tce以上的工業(yè)企業(yè)。文件明確，由長治市節(jié)能中心承擔(dān)平臺建設(shè)任務(wù)，各區(qū)縣經(jīng)信部門加強組織協(xié)調(diào)，長治市節(jié)能監(jiān)察支隊加強督導(dǎo)和監(jiān)察，確保工作順利推進。與電力需求側(cè)管理工作有機結(jié)合，要求獲得電力需求側(cè)管理專項資金補貼的企業(yè)必須接入平臺。三是區(qū)縣印發(fā)相關(guān)文件。根據(jù)市部署，潞城、屯留、沁源等縣區(qū)級也先后以辦公廳或辦公室名義印發(fā)文件，明確了本地區(qū)接入能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的企業(yè)名單，為推進系統(tǒng)建設(shè)提供了強有力的依據(jù)。四是讓用能單位通過系統(tǒng)得到節(jié)能收益。中心與節(jié)能服務(wù)機構(gòu)簽訂長期技術(shù)支持服務(wù)合同，通過節(jié)能服務(wù)機構(gòu)為用能單位提供高附加值服務(wù)，推動用能單位以“用”為目標(biāo)建設(shè)系統(tǒng)。用能單位系統(tǒng)上線后，通過遠程在線服務(wù)和大數(shù)據(jù)分析等幫助用戶持續(xù)尋找節(jié)能空間和方法，讓用戶持續(xù)獲得節(jié)能效益。

系統(tǒng)建設(shè)主要分為以下4個步驟開展工作。

第一步，進駐企業(yè)調(diào)研。由節(jié)能中心和相關(guān)技術(shù)服務(wù)的技術(shù)人員聯(lián)合進駐企業(yè)進行調(diào)研，根據(jù)調(diào)研情況向企業(yè)提供能管中心建設(shè)方案，作為企業(yè)按規(guī)范要求建設(shè)能管中心的基礎(chǔ)依據(jù)。

步，建設(shè)企業(yè)端能耗監(jiān)測系統(tǒng)。由企業(yè)公開招投標(biāo)遴選有節(jié)能技術(shù)服務(wù)及相關(guān)軟件開發(fā)資質(zhì)的機構(gòu)，根據(jù)建設(shè)方案要求，開展企業(yè)能管中心建設(shè)。

第三步，驗收及數(shù)據(jù)上傳。企業(yè)能管中心建設(shè)完成后，由節(jié)能中心技術(shù)人員會同節(jié)能主管部門進行項目驗收，測試數(shù)據(jù)上傳的穩(wěn)定性和安全性。

第四步，持續(xù)提供節(jié)能服務(wù)。由技術(shù)人員及專家對企業(yè)上傳數(shù)據(jù)進行診斷分析，并提出相應(yīng)技術(shù)改造措施，指導(dǎo)企業(yè)節(jié)能降耗。以服務(wù)取得企業(yè)的信任，以節(jié)能效果獲得企業(yè)支持。

3 安科瑞用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)

根據(jù)《用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣建設(shè)工作方案》的要求，用能單位接入端系統(tǒng)部署在用能單位內(nèi)部，由用能單位負責(zé)建設(shè)。

主要功能:通過計量儀表、工控系統(tǒng)等采集、匯總本單位能耗數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳至省級平臺，或直接上傳至平臺；用能單位接入端系統(tǒng)要通過網(wǎng)閘、防火墻、隔離等安全措施，確保內(nèi)部系統(tǒng)安全和數(shù)據(jù)安全；要具備遠程升級維保、一端多傳、接收和省級平臺推送信息和用能單位自身能源管理所需的功能。

安科瑞可為企業(yè)接入端系統(tǒng)提供完整解決方案：

3.1端設(shè)備

企業(yè)接入端系統(tǒng)需要從生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中采集能耗相關(guān)數(shù)據(jù)，考慮到企業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與辦公網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng))之間并不互通的實際情況，企業(yè)接入端系統(tǒng)將通過具備2+1架構(gòu)的物理隔離裝置--能耗在線監(jiān)測端設(shè)備，實現(xiàn)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和辦公網(wǎng)絡(luò)之間的物理連接，在數(shù)據(jù)傳遞過程中確保從生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)（內(nèi)網(wǎng)）獲取的能耗數(shù)據(jù)以單向傳遞、隔離加密、文件擺渡的形式安全傳遞到辦公網(wǎng)絡(luò)(外網(wǎng))，再通過外網(wǎng)主機側(cè)的CA數(shù)字認證證書進行身份認證識別后上傳至省(市）級平臺。結(jié)構(gòu)如圖所示：

3.1.1端設(shè)備硬件參數(shù)

(1)單主板采用低功耗處理器；

(2)單主板內(nèi)存大小4G；

(3)硬盤：64G固態(tài)硬盤；

(4)獨立雙主機“2+1”架構(gòu)非IP物理隔離；

(5)帶VGA接口，可外接顯示器，便于現(xiàn)場維護操作；

(6)雙冗余開關(guān)電源，互為備用、支持熱插拔，保障端設(shè)備的可靠性，具有電源故障聲光報警功能；

(7)8路RS485串口；

(8)4路千兆以太網(wǎng)；

(9)4個USB接口，可用于CA證書接口；

3.1.2端設(shè)備軟件功能

(1)支持從現(xiàn)場的儀表通過Modbus（GB/T19582）、DL/T645、CJ/T188等協(xié)議采集需要的能耗實時數(shù)據(jù)，并進行匯總生成上報的能耗數(shù)據(jù)；

(2)支持從能源網(wǎng)關(guān)、DTU、SCADA通過ModbusTCP（GB/T19582）、能耗協(xié)議等上傳的能耗實時數(shù)據(jù)，并進行匯總生成上報的能耗數(shù)據(jù)；

(3)支持從自動化信息系統(tǒng)通過OPC協(xié)議采集需要的能耗實時數(shù)據(jù)，并進行匯總生成上報的能耗數(shù)據(jù)；

(4)支持手工填報數(shù)據(jù)：對于不具備在線采集條件的數(shù)據(jù)，提供手工填報數(shù)據(jù)上傳；

(5)具有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理、本地存儲功能，本地歷史數(shù)據(jù)可存儲6個月以上；

(6)可根據(jù)項目情況錄入企業(yè)基本信息、企業(yè)生產(chǎn)層級結(jié)構(gòu)、計量器具檔案信息、端設(shè)備信息、數(shù)據(jù)采集項信息等各類基本信息；

(7)按照《NHJC-04-2018用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范-端設(shè)備接口協(xié)議規(guī)范》的要求往或省級平臺上傳數(shù)據(jù)；

(8)支持斷線緩存，保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性；

(9)端設(shè)備平臺方便用戶使用、配置；

(10)支持人工補錄、遠程升級；

(11)用能數(shù)據(jù)集抄；

(12)數(shù)據(jù)上傳日志。

3.2 ANet系列能源網(wǎng)關(guān)

ANet系列能源網(wǎng)關(guān)，可將企業(yè)內(nèi)分散的能源計量器具集中采集后上傳至端設(shè)備，滿足辦公、大型公共建筑、工業(yè)企業(yè)等能源管理系統(tǒng)中對于水、電、氣、油、冷量、熱量等各種形式的能耗計量及分項數(shù)據(jù)采集需求，搭配簡單易用的數(shù)據(jù)配置軟件工具，可以快速配置所需采集數(shù)據(jù)及上傳數(shù)據(jù)中心等各項參數(shù)信息。

3.2.1能源網(wǎng)關(guān)硬件參數(shù)

3.2.2軟件功能

(1)支持多種儀表協(xié)議：支持DL/T645、GB/T19582-200（Modbus）、CJ/T188-2004等；

(2)ModbusTCP實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；

(3)分項計量Xml數(shù)據(jù)報文定時上傳；

(4)數(shù)據(jù)AES加密；

(5)斷點續(xù)傳；

(6)數(shù)據(jù)存儲；

(7)遠程配置及維護；

3.2.3相關(guān)報告及證書

(1)GB/T17626.2-2018《電磁兼容試驗和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗》4級。

(2)GB/T17626.6-2017《電磁兼容試驗和測量技術(shù)射頻電磁場輻射抗擾度實驗》3級。

(3)GB/T17626.4-2018《電磁兼容試驗和測量技術(shù)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》4級。

(4)GB/T17626.5-2019《電磁兼容試驗和測量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗》4級。

(5)GB9254-2016《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法》合格。

3.3設(shè)備選型

4 企業(yè)端節(jié)能效果明顯

目前，用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)在企業(yè)端的應(yīng)用已經(jīng)開始顯現(xiàn)效果。以潞寶焦化為例，通過接入平臺的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合企業(yè)實際情況，節(jié)能服務(wù)機構(gòu)從設(shè)備運行、工藝管控、管理策略3個方面進行優(yōu)化。設(shè)備運行方面，利用節(jié)電器、電容精確補償?shù)裙?jié)能設(shè)備，每年取得了31.4萬元的節(jié)能效益；工藝管控方面，通過對潞寶焦化的生產(chǎn)設(shè)備進行精準(zhǔn)控制，對工藝及工序運行狀況進行在線診斷分析，對各工序產(chǎn)能效力匹配進行優(yōu)化，實現(xiàn)了每年82.6萬元的節(jié)能效益；管理策略方面，通過對潞寶焦化能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，建立了設(shè)備、工序、工段、車間班組及產(chǎn)量監(jiān)測考核體系，監(jiān)測用電結(jié)構(gòu)變化適時優(yōu)化繳費策略，實現(xiàn)了每年155.9萬元的節(jié)能效益。通過以上3方面的優(yōu)化，每年可為潞寶焦化節(jié)省269.9萬元的能源費用，節(jié)能。

【參考文獻】

[1]國務(wù)院.“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案[EB/OL].2016.

[2]姜過水,宋晨希.長治市用能單位能耗在線監(jiān)測做法與經(jīng)驗[J].中國能源,2018,40(06):28-29+45.

[3]安科瑞用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng).2020.10版