淺析用能單位能耗在線監測做法與經驗

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測系統建設先行地區之一。本文系統介紹了長治市用能單位能耗在線監測系統建設的做法和經驗，包括系統的服務定位、主要功能、建設模式及主要任務等。本文通過一個企業實際案例，說明能耗在線監測對企業節能降本增效的促進作用。

關鍵詞：節能；能耗在線監測；長治市；工作經驗；案例

0概述

為貫徹落實黨中央、國務院關于加快推進生態文明建設的決定，深入推進資源節約工作，按照國務院《關于印發“十三五"節能減排綜合工作方案的通知》精神，長治市于2016年啟動智慧用能監管平臺建設，目標是在“十三五"時期建設覆蓋全市200余家用能單位的能耗在線監測系統，為企業節能降本增效提供決策支撐。目前，長治市已完成了13家企業能耗在線監測數據的實時采集工作。現將有關情況和經驗總結如下。

1?系統定位和主要功能

平臺建設對于長治市深入推進節能優先戰略，實現綠色發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，即一是為節能主管部門服務，為節能監察、能耗強度和總量“雙控"提供支撐；二是為企業能源管控服務，為用能單位節能降本增效提供決策支撐，推動用能單位轉型升級；三是為各相關職能部門提供數據保障。

9大功能包括：

（1）能耗在線監測。對企業用能數據進行實時采集，掌握企業用能的平衡情況、異常情況、重要工序和耗能設施的能耗情況，并作為后續統計分析、報表以及考核的基礎數據。

（2）節能目標管理。將節能降耗目標分解到各區縣以及各企業，以節能量為考核指標，構建節能指標體系。監控高耗能企業、工業產業園和工業密集地區。

（3）用能計劃管理。主管部門在平臺上實現各單位年度、月度用能計劃的審批管理，系統對用能計劃和最終的執行情況進行跟蹤管理和分析，為企業的能源計劃制定和監管部門的后續管理提供數據支撐。

（4）能源指標統計分析。通過在線監測獲得的能源消耗數據，進行多維度的數據匯總統計和分析，建立各級能源消耗指標、節能指標和考核評價指標，并形成各類指標的實時統計、同環比分析和對標分析，為各企業和各級監管部門提供決策數據。

（5）用能考核評價。以能源指標統計分析的能源消耗及各類指標為基礎，對企業、行業監管部門、區域監管部門等進行考核，并將各類指標統計、指標對標和指標考核結果在平臺上公示。

（6）預警預測。比較與分析企業實時能耗數據，根據企業的實際生產情況和以及長治市的能源供應和保障情況，實時發布企業和地區的能源預測和預警信號。

（7）用能指導。對企業用能狀況進行動態分析與評價，實時指導企業合理用能、節約用能，為企業實施節能改造項目提供決策數據支撐，最終實現節能、降耗、減排和降低企業能源成本的目的。

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

（9）開設節能量交易、碳排放權交易接口。為今后組織開展節能量交易、碳排放權交易等提供技術支撐。

2?推進模式：搭臺，企業唱戲

長治市高度重視能耗在線監測系統建設工作，通過市、縣及辦公廳（室）而不是部門發文的方式表明對這項工作的支持態度。一是長治市制定印發了《關于做好全市用能單位能耗在線監測系統推廣建設工作的通知》（長政辦發〔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測系統"的工作目標，提出了進度計劃和工作要求。二是長治市經信委印發了《關于在全市開展工業企業能耗在線監測系統推廣建設工作的通知》（長經信節能〔2017〕70號），提出2017年遴選部分工業企業開展試點，“十三五"期間逐步推廣至年耗能5000tce以上的工業企業。文件明確，由長治市節能中心承擔平臺建設任務，各區縣經信部門加強組織協調，長治市節能監察支隊加強督導和監察，確保工作順利推進。與電力需求側管理工作有機結合，要求獲得電力需求側管理專項資金補貼的企業必須接入平臺。三是區縣印發相關文件。根據市部署，潞城、屯留、沁源等縣區級也先后以辦公廳或辦公室名義印發文件，明確了本地區接入能耗在線監測系統的企業名單，為推進系統建設提供了強有力的依據。四是讓用能單位通過系統得到節能收益。中心與節能服務機構簽訂長期技術支持服務合同，通過節能服務機構為用能單位提供高附加值服務，推動用能單位以“用"為目標建設系統。用能單位系統上線后，通過遠程在線服務和大數據分析等幫助用戶持續尋找節能空間和方法，讓用戶持續獲得節能效益。

系統建設主要分為以下4個步驟開展工作。

第一步，進駐企業調研。由節能中心和相關技術服務的技術人員聯合進駐企業進行調研，根據調研情況向企業提供能管中心建設方案，作為企業按規范要求建設能管中心的基礎依據。

步，建設企業端能耗監測系統。由企業公開招投標遴選有節能技術服務及相關軟件開發資質的機構，根據建設方案要求，開展企業能管中心建設。

第三步，驗收及數據上傳。企業能管中心建設完成后，由節能中心技術人員會同節能主管部門進行項目驗收，測試數據上傳的穩定性和安全性。

第四步，持續提供節能服務。由技術人員及專家對企業上傳數據進行診斷分析，并提出相應技術改造措施，指導企業節能降耗。以服務取得企業的信任，以節能效果獲得企業支持。

3 安科瑞用能單位能耗在線監測系統

根據《用能單位能耗在線監測系統推廣建設工作方案》的要求，用能單位接入端系統部署在用能單位內部，由用能單位負責建設。

主要功能:通過計量儀表、工控系統等采集、匯總本單位能耗數據，將數據上傳至省級平臺，或直接上傳至平臺；用能單位接入端系統要通過網閘、防火墻、隔離等安全措施，確保內部系統安全和數據安全；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。

安科瑞可為企業接入端系統提供完整解決方案：

3.1端設備

企業接入端系統需要從生產過程控制系統中采集能耗相關數據，考慮到企業生產網絡與辦公網絡(互聯網)之間并不互通的實際情況，企業接入端系統將通過具備2+1架構的物理隔離裝置--能耗在線監測端設備，實現生產網絡和辦公網絡之間的物理連接，在數據傳遞過程中確保從生產網絡（內網）獲取的能耗數據以單向傳遞、隔離加密、文件擺渡的形式安全傳遞到辦公網絡(外網)，再通過外網主機側的CA數字認證證書進行身份認證識別后上傳至省(市）級平臺。結構如圖所示：

3.1.1端設備硬件參數

(1)單主板采用低功耗處理器；

(2)單主板內存大小4G；

(3)硬盤：64G固態硬盤；

(4)獨立雙主機“2+1"架構非IP物理隔離；

(5)帶VGA接口，可外接顯示器，便于現場維護操作；

(6)雙冗余開關電源，互為備用、支持熱插拔，保障端設備的可靠性，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；

(9)4個USB接口，可用于CA證書接口；

3.1.2端設備軟件功能

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

(2)支持從能源網關、DTU、SCADA通過ModbusTCP（GB/T19582）、能耗協議等上傳的能耗實時數據，并進行匯總生成上報的能耗數據；

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

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

(5)具有基礎數據處理、本地存儲功能，本地歷史數據可存儲6個月以上；

(6)可根據項目情況錄入企業基本信息、企業生產層級結構、計量器具檔案信息、端設備信息、數據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測系統技術規范-端設備接口協議規范》的要求往或省級平臺上傳數據；

(8)支持斷線緩存，保證數據的連續性；

(9)端設備平臺方便用戶使用、配置；

(10)支持人工補錄、遠程升級；

(11)用能數據集抄；

(12)數據上傳日志。

3.2 ANet系列能源網關

ANet系列能源網關，可將企業內分散的能源計量器具集中采集后上傳至端設備，滿足辦公、大型公共建筑、工業企業等能源管理系統中對于水、電、氣、油、冷量、熱量等各種形式的能耗計量及分項數據采集需求，搭配簡單易用的數據配置軟件工具，可以快速配置所需采集數據及上傳數據中心等各項參數信息。

3.2.1能源網關硬件參數

3.2.2軟件功能

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

(2)ModbusTCP實時數據轉發；

(3)分項計量Xml數據報文定時上傳；

(4)數據AES加密；

(5)斷點續傳；

(6)數據存儲；

(7)遠程配置及維護；

3.2.3相關報告及證書

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

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

3.3設備選型

4?企業端節能效果明顯

目前，用能單位能耗在線監測系統在企業端的應用已經開始顯現效果。以潞寶焦化為例，通過接入平臺的在線監測數據，結合企業實際情況，節能服務機構從設備運行、工藝管控、管理策略3個方面進行優化。設備運行方面，利用節電器、電容精確補償等節能設備，每年取得了31.4萬元的節能效益；工藝管控方面，通過對潞寶焦化的生產設備進行精準控制，對工藝及工序運行狀況進行在線診斷分析，對各工序產能效力匹配進行優化，實現了每年82.6萬元的節能效益；管理策略方面，通過對潞寶焦化能耗數據的統計分析，建立了設備、工序、工段、車間班組及產量監測考核體系，監測用電結構變化適時優化繳費策略，實現了每年155.9萬元的節能效益。通過以上3方面的優化，每年可為潞寶焦化節省269.9萬元的能源費用。

【參考文獻】

[1]國務院.“十三五"節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測做法與經驗[J].中國能源,2018,40(06):28-29+45.

[3]安科瑞用能單位能耗在線監測系統.2020.10版