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探讨双碳背景下能耗在线监测系统在节能管理中的应用及监控产品选型

来源:安科瑞电气股份有限公司   2024年01月04日 11:22   140

黄琴

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:开展能耗在线监测系统建设,对加强政府部门和企业节能管理中的应用前景,分析系统在能源消费预测分析、能效对标、节能监察、能源精细化管理、用能权交易、宣传推广等方面的应用成效,为进一步提升系统应用价值提供参考。

关键词:能耗在线监测;节能管理;能源消费;用能单位

1、引言

开展重点用能单位能耗在线监测系统建设,是党国家发展和改革委员会、市场监管总局先后印发《重点用能单位能耗在线监测系统推广建设工作方案》等多项政策文件,推进全国重点用能单位能耗在线监测系统建设。

福建省于2018年4月启动能耗在线监测系统建设工作,截至2022年3月,已有820余家重点用能企业完成接入端系统建设并与省级平台联网,将能源消费数据实时上传至升级平台,基本达到重点用能企业全覆盖监测。目前所监测的重点用能企业能源消费量已占到全省规上工业企业能源消费总量的90%以上。本文在总结福建省重点用能单位能耗在线监测系统建设进展的基础上,研究分析在系统在政府部门和企业中的应用方向和初步成效,为促进能耗在线监测系统应用得到进一步发展提出有益的思考。

2、福建省能耗在线监测系统建设进展

2.1加强创新设计,推动省级平台建设

在省级平台建设上,福建省结合自身实际,积极探索“互联网+节能”服务新模式,采用物联网、云计算等先进技术,完成能耗监测、能效对标、节能管理、计量管理、数据质量评价、建模分析应用、能源数据可视化等功能模块开发并部署上线运行,初步建成一套集数据采集、统计分析、建模预测、流程管理、图谱展示等功能为一体的全省“能源管理大数据平台”。省级平台已于2021年9月完成全部建设内容,并通过了省发改委的竣工验收评审。

2.2推进制度建设,保障系统稳定运行

能耗在线监测系统建设是一项系统性工程,涉及企业、第三方服务机构等各方职责和法律责任,保障系统长期稳定运行。

2.3强化技术支撑,提升监测数据质量

为保障上传至省级平台的在线监测数据质量,福建省首先做好事前接入端系统源头监管,编制了《企业端系统建设技术方案》,并建立完善方案评审工作机制,严格技术方案评审,确保方案设计的科学性和合理性,从监测边界、监测方式、软硬件配置、运维管理等方面统一了接入端建设的标准化和合规性,夯实数据质量建设基础。同时,强化事后监管,先在全国制定了《工业企业能耗在线监测数据质量评价技术规范》的地方标准,从完整性、准确性、时效性、可验证性、有效性、规范性等六方面对联网数据的质量进行评价,督促不符合要求的企业及时整改,保障各企业上传数据的质量。

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3、能耗在线监测系统在节能管理中的应用

福建省重点用能单位能耗在线监测系统主要建设包括政府网站统一技术平台提供的架构,为社会公众提供节能和计量宣传服务。本文对于系统的部分功能在节能管理中的应用进行分析。

3.1服务于政府部门能耗双控工作

以往节能主管部门一般只能通过企业填报能源利用状况报告、节能监察、能源审计、节能诊断等方式掌握企业历史能源消费数据,具有严重的滞后性和不全面性。能耗在线监测系统的建立,使第一季度泉州陶瓷行业受春节假期影响,行业总能耗呈U型波动趋势,其中2月份总能耗相比1月份环比下降约60%,3月份开始逐步恢复到1月初能耗水平。

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3.2服务于政府部门能源消费预测分析工作

通过汇聚各重点用能企业能源消费的海量大数据,能耗在线监测系统利用人工智能技术构建多种模型,可以用于全省、行业、地区、企业间的能耗和能效数据预测分析。模型的有效性依赖于用于模型训练的数据总量和数据本身的质量,所以在构建模型之前,需要系统提供足够多和足够好的数据。图3是系统对某周期性生产企业能源消费的预测趋势图,可以看出该模型较好地预测了企业未来能源消费趋势。

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3.3服务于企业间能效对标工作

能耗在线监测系统的建立,打破单一企业能效指标的信息壁垒,通过采集各企业能源消费数据,测算不同企业单位产品能耗等指标,并进行对标分析,为能效水平较低的企业查找原因,提出节能诊断意见建议。

3.4服务于企业能源精细化管理

在推进企业能源精细化管理方面,福建省通过专项资金引导,已帮扶50余家企业开展二级、三级能耗在线监测建设,助力企业提升能源管理精细化水平,深挖自身节能潜力。随着能耗在线监测系统建设的不断深入,各重点用能企业的信息化节能意识不断提高,节能改造意愿不断增强。如福建省某有色金属冶炼企业按照自己的需求展开系统应用,购置配备大量智能化采集仪表设备,把能耗在线监测系统作为能源管理支撑系统,指导日常生产和管理考核;某水泥生产企业在新能耗在线监测系统推进过程中,建设符合自身需求的智慧工业能源管理系统,实现水泥的烧成温度、窑尾温度、系统压力等关键参数实时调整,有效地提高生产效率和能源利用效率,单位熟料综合能耗下降2.1kgce/t,年节约能耗达到4000吨标准煤。通过能耗在线监测系统推动,越来越多的重点用能企业逐渐接受了信息化节能的理念,将持续加大投入,构建更加完善的能源管理平台。

3.5服务于节能监督管理工作

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通过能耗在线监测系统建立了政府监管部门通过企业上报材料,及时、便捷地完成了书面监察工作。

3.6服务于用能权交易和碳排放交易工作

当前,全国碳排放交易和部分用能权交易试点省份的能源消费数据主要来源于企业自查和极大地降低数据造假的可行性和数据核查成本,使用能权交易和碳排放交易市场更加公平、公正、透明、高效。

3.7服务于节能宣传培训工作

通过能耗在线监测系统还可以开展节能法律法规、标准规范、节能动态等宣传;推广先进节能产品技术;征集企业意见建议等。

4、推进系统应用的思考

在“碳达峰碳中和”背景下,节能管理工作将越来越重要,在其中应用信息化技术也已经成为必然趋势。尽管福建省能耗在线监测系统的建设和应用已取得初步成效,但也依然存在一些问题,如企业主体责任意识不够强、数据质量不够高、技术规范不够全面、政策法规宣传不够到位等问题,需要进一步推进解决。

4.1持续提升在线监测数据质量

数据质量是能耗在线监测系统的生命线,也是系统应用的基础。从相关法律法规、部门规章等规定均要求重点用能企业落实主体责任。重点用能企业应提升对能耗在线监测系统的认识,建立健全系统管理制度,按要求做好系统的日常维护,确保接入端设备正常运行,自动监测数据真实、完整、准确。政府部门应持续加强系统运维力度,采用能源计量审查、节能监察等手段,依法依规督促数据质量异常的企业及时整改,督促重点用能企业按要求配齐能源计量器具。

4.2健全能耗在线监测技术标准

为了规范和指导重点用能单位能耗在线监测系统建设工作,国家已推出电力、钢铁、石油化工等三个行业的采集指南,但其他行业的采集指南仍然缺失。我省能耗在线监测建设工作涉及行业较多,如化工、化纤、纺织、印染等重点用能行业仍缺乏行业采集指南,对相关行业推广二、三级能耗在线监测系统建设和应用产生了技术壁垒。建议持续推进相关行业能耗在线监测技术标准制定工作,为推进重点用能企业能源精细化管理提供统一的技术支撑。

4.3加强系统建设应用的宣传推广

加强能耗在线监测系统应用宣传,开展能耗在线监测典型案例征集工作,遴选重点行业监测数据质量好、系统应用成效显著的企业,形成一批可借鉴、可复制、可推广的经验,及时进行宣传推介,带动全省能耗在线监测系统建设示范作用,全面营造政策引导、全社会参与的良好氛围,共同推进系统建设。

5、平台概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系统是用户端能源管理分析系统,在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析,通过对用户端所有能耗进行细分和统计,以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况,便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯,有效节约能源,为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。用户可按照政府管理节能工作的部门报送能源审计报告。

6、应用场所

适用于公共建筑、集团公司、工业园区、大型物业、学校、医院、企业等不同行业的能耗监测与管理的系统设计、施工和运行维护。

7、系统结构

Acrel-5000建筑能耗分析系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具,根据现场实际情况采用现场总线、光纤环网或无线通讯中的一种或多种结合的组网方式,为大型公共建筑的实时数据采集及远程管理与控制提供了基础平台,它可以和检测设备构成任意复杂的监控系统。开放性、网络化、单元化、组态化的采用面向对象的分层、分级、分布式智能一体化结构。建立如下层次结构:

8、系统功能

1)系统概况

平台运行状态,当月能耗折算、地图导航,各能耗逐时、逐月曲线,当日,当月能耗同比分析滚动显示。

2)用能概况

对建筑、部门、区域、支路、分类分项等用能进行对比,支持当日逐时趋势、当月逐日趋势曲线、分时段能耗统计对比、总能耗同环比对比。

3)用能统计

  对建筑、区域、分项、支路等结构按日、月、年报表的形式统计对分类能源用能进行统计,支持报表数据导出EXCEL,支持选择建筑数据进行生成柱状图。

4)复费率统计

复费率报表按日、月、年统计对单栋建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析。支持数据导出到EXCEL。

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5)同比分析

对建筑、分项、区域、支路等用能按日、月、年以图形和报表结合的方式进行用能数据同比分析。

6)能源流向图

能源流向图展示单栋建筑时段内各类能源从源头到末端的的能源流向,支持按原始值和折标值查看。

7)配电监测/管网图

 以变电站配电结构一次图或建筑水、燃气管网图展示结构中各重要节点数据,方便用户掌握能源运行时参数。

8)夜间能耗分析

  夜间能耗以表格、曲线、饼图等形式对选择支路分类能源在时段工作时间与非工作时间用能统计对比,支持导出报表。

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 9)三维展示

  通过3D图形方式展示项目现场模拟图,以更直观的方式对项目中建筑或设备数据进行动态展示。

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10)设备管理

设备管理包括,设备类型、设备台账、维保记录等功能。辅助用户合理管理设备,确保设备的运行。

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11)用户报告

用户报告针对选定的建筑自动统计各能源的月使用的同环比趋势,并提供简单的能耗分析结果,针对用电提供单独的复费率用能分析,报告可编辑。

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9、系统硬件配置

应用场景

型号

图 片

保护功能

建筑能耗管理系统

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采用泛在物联、云计算、大数据、移动通讯、智能传感等技术手段可为用户提供能源数据采集、统计分析、能效分析、用能预警、设备管理等服务,平台可以广泛应用于多种领域。

智能网关

ANet-1E2S1

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采用嵌入式硬件计算机平台,具有多个下行通信接口及一个或者多个上行网络接口,作为信息采集系统中采集终端与平台系统间的桥梁,能够根据不同的采集规约进行水表、气表、电表、微机保护等设备终端的数据采集汇总,并使用相应的规约转发现场设备的数据给平台系统。

高压重要回路或低压进线柜

APM810

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具有全电量测量,电能统计,电能质量分析及网络通讯等功能,主要用于对电网供电质量的综合监控诊断及电能管理。该系列仪表采用了模块化设计,当客户需要增加开关量输入输出,模拟量输入输出,SD卡记录,以太网通讯时,只需在背部插入对应模块即可。

APM520

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三相全电量测量,2-63次谐波,不平衡度,*大需量,支持付费率,越限报警,SOE,4-20mA输出。

低压联络柜、
出线柜

AEM96

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三相多功能电能表,均集成三相电力参数测量及电能计量及考核管理,提供上24时、上31日以及上12月的电能数据统计。具有63次分次谐波与总谐波含量检测,带有开关量输入和继电器输出可实现“遥信”和“遥控”功能,并具备报警输出,可广泛应用于多种控制系统,SCADA系统和能源管理系统中。

动力柜

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测量所有的常用电力参数,如三相电流、电压,有功、无功功率,电度,谐波等,并具备完善的通信联网功能,非常适合于实时电力监控系统。

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DIN35mm导轨式安装结构,体积小巧,能测量电能及其他电参量,可进行时钟、费率时段等参数设置,精度高、可靠性好、性能指标符合国标GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术要求,并且具有电能脉冲输出功能;可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。

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三相全电量测量,剩余电流、2-63次谐波,支持付费率,量值、电缆温度,可选2G/4G通讯。

照明箱

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DIN35mm导轨式安装结构,体积小巧,能测量电能及其他电参量,可进行时钟、费率时段等参数设置,精度高、可靠性好、性能指标符合国标GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术要求,并且具有电能脉冲输出功能;可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。

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DDSD1352单相电子式电能表主要用于计量低压网络的单相有功电能,同时可测量电压、电流、功率等电量,具有红外通讯功能,并可选配RS485通讯功能,方便用户进行用电监测、集抄和管理。可灵活安装于配电箱内,实现对不同区域和不同负荷的分项电能计量,统计和分析。

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单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,正反向电能计量,红外及RS485通讯,电流规格10(60)A,有功电能精度1级。无功精度2级,尺寸:1P

ADW300/4G

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计量低压网络的三相有功电能,具有RS485通讯和470MHz无线通讯功能,方便用户进行用电监测、集抄和管理。可灵活安装于配电箱内,实现对不同区域和不同负荷的分项电能计量,统计和分析。

ARCM300T-Z-4G

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三相全电量测量,剩余电流、2-63次谐波,支持付费率,量值、电缆温度,可选2G/4G通讯。

给水管道

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计量流经给水管道用水的体积总量,适用于单向水流,采用电子直读技术,通过RS485总线直接输出表盘数据。

10、结语

本建设重点用能单位能耗在线监测系统是贯彻落实党政府部门加强节能管理、用能单位提高能源管理精细化水平的重要途径。通过近4年来的不断推动,福建省已基本建成了覆盖全省重点用能企业的能耗在线监测系统,并在能耗双控、能源消费预测分析、企业能效对标、企业能源精细化管理、节能监督、用能权交易、节能宣传培训等方面得到了初步应用,取得了一定的成效。下一步,应着力解决企业主体责任意识不强、监测数据质量不够高等问题,进一步提升能耗在线监测系统应用水平,服务于全省节能工作大局。

参考文献

  1. 苏奕儒.能耗在线监测系统在节能管理中的应用[J].化学工程与装备,2022:3.

  2. 国家发展和改革委员会,科技部,中国人民银行,等.重点用能单位节能管理办法[Z].2018.

  3. 国家发展和改革委员会,质检总局.重点用能单位能耗在线监测系统推广建设工作方案[Z].2017.

  4. 福建省经济和信息化委员会,质量监督局.福建省重点用能单位能耗在线监测系统建设实施方案[Z].2018.

  5. 企业微电网设计与应用手册.2020.6.

作者简介

黄琴,现任职于安科瑞电气股份有限公司


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