淺談能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)助力用能單位做好降碳工作

時間：2021-08-25作者：安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司瀏覽：50

朱鹍

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
 
摘要：本文闡述了用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)背景、思路、內(nèi)容和架構(gòu)，從為相關(guān)部門節(jié)能減排以及實現(xiàn)碳達峰、碳中和的目標提供數(shù)據(jù)支撐，論述系統(tǒng)建設(shè)的必要性。
關(guān)鍵詞：能耗在線監(jiān)測；節(jié)能減排；碳中和；碳達峰
0背景
       用能單位是指年綜合能源消費總量一萬噸標準煤以上的用能單位，以及**有關(guān)部門或者省（自治區(qū)、直轄市）人民管理節(jié)能工作的部門*的年綜合能源消費總量五千噸以上不滿一萬噸標準煤的用能單位。用能單位數(shù)量多、涉及面廣，能源消費量和碳排放量約占全社會的三分之二左右，對能否實現(xiàn)我國節(jié)能降碳目標具有關(guān)鍵影響。
1“十三五”時期用能單位節(jié)能工作成效顯著
       主要工業(yè)產(chǎn)品單耗持續(xù)下降?！笆濉逼陂g，我國工業(yè)領(lǐng)域主要高耗能產(chǎn)品單位能耗大幅下降，有力推動了工業(yè)綠色發(fā)展。2020年是大幅下降年，我國6000千瓦及以上電廠供電標準煤耗為305.5克/千瓦時，較2015年下降3.13%；噸鋼綜合能耗為551千克標準煤，較2015年下降3.7%；鋁液交流電耗13186千瓦時/噸，較2015年下降1.2%；銅冶煉單位產(chǎn)品綜合能耗約230千克標準煤/噸，較2015年下降23%；水泥熟料單位產(chǎn)品平均綜合能耗108千克標準煤/噸，較2015年下降3.6%；浮法玻璃單位產(chǎn)品平均綜合能耗為11.56千克標準煤/重量箱，較2015年下降11.7%。
       綠色建筑添彩美麗中國。一批項目的建成，為建筑行業(yè)綠色發(fā)展樹立了成員?！叭蔷G建成員”上海中心大廈，采用了的照明節(jié)能技術(shù)及智能照明控制系統(tǒng)，降低大廈的能源消耗；運用渦輪式風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，聚集大量風(fēng)能；收集、貯存、凈化、利用4個環(huán)節(jié)雨水能夠按清潔程度分層次用于大廈不同地點，分布式能源技術(shù)大大提高了能源利用效率。
       交通運輸加綠色。2019年，監(jiān)測的城市公交企業(yè)百車公里單耗從2015年的48.9千克標準煤降到38.1千克標準煤，下降了22.1%；公路班線客運企業(yè)百車公里單耗從2015年的28.7千克標準煤降到26.8千克標準煤，下降了6.6%；公路貨運企業(yè)每百噸公里單耗從2015年的1.9千克標準煤降到1.7千克標準煤，下降了10.5%；遠洋和沿海貨運企業(yè)每千噸海里單耗從2015年的5.2千克標準煤降到4.8千克標準煤，下降了7.7%；港口企業(yè)每萬噸單耗從2015年的2.6噸標準煤降到2.1噸標準煤，下降了19.2%。2019年，全國擁有公共汽電車69.33萬輛，其中純電動車占比從2016年的15.6%提高到46.8%，綠色公交普惠民生。
       節(jié)約型公共機構(gòu)率先垂范。與2015年相比，2019年，全國公共機構(gòu)人均綜合能耗下降9.96%，單位建筑面積能耗下降8.08%。建成3064家節(jié)約型公共機構(gòu)單位，遴選376家公共機構(gòu)，公共機構(gòu)運行加節(jié)能。其中，機關(guān)率先垂范，與2010年相比，2019年機關(guān)人均用電量、單位建筑面積用電量分別下降了14.04%、24.82%。
       節(jié)能等綠色技術(shù)廣泛應(yīng)用。2019年，鋼鐵行業(yè)大中型企業(yè)中，干熄焦技術(shù)普及率從2005年不足30%提高到92%以上；水泥行業(yè)中，低溫余熱回收發(fā)電技術(shù)從2005年開始起步提高到80%以上，一代新型干法水泥技術(shù)推廣率達99%，目前企業(yè)已研發(fā)二代新型干法水泥技術(shù)；電力行業(yè)300MW以上火電機組占火電裝機容量比重由2005年的47%上升到81%，鋼鐵行業(yè)1000m3以上大型高爐比重由2005年的21%上升到50%，建材行業(yè)新型干法水泥熟料產(chǎn)量比重由2005年的39%上升到99%。
       信息化水平持續(xù)提升。2014年以來，我國組織實施用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，鋼鐵、電力、石化等三個行業(yè)的用能單位率先實現(xiàn)能耗信息化管理。2017年，在前期試點的基礎(chǔ)上，用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)完成升級擴容，具備全國用能單位能耗數(shù)據(jù)接入能力。至“十三五”末，系統(tǒng)已接入用能單位6000余家，除港澳臺地區(qū)外初步實現(xiàn)了所有省份都有用能單位接入在線監(jiān)測系統(tǒng)。
2“十四五”時期做好用能單位節(jié)能管理工作面臨新形勢、新任務(wù)
       2020年9月22日，*總書記在七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上莊嚴宣告，中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。節(jié)能是我國實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的重要途徑、基礎(chǔ)手段，用能單位廣泛分布于工業(yè)、建筑、交通、公共機構(gòu)等領(lǐng)域，是提高能源利用效率的重要群體。加強用能單位節(jié)能管理，不僅可以幫助企業(yè)實現(xiàn)降本增效、提升競爭力，而且在推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、實現(xiàn)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展等方面也可以發(fā)揮重要作用。進入“十四五”，用能單位節(jié)能管理工作面臨著新形勢、新任務(wù)。
       從節(jié)能單一管理向節(jié)能降碳減污系統(tǒng)性管理轉(zhuǎn)變。按照2030年前碳達峰、2060年前碳中和的工作目標，用能單位需要不斷調(diào)整優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)，逐步降低化石能源消費比重。對于工業(yè)領(lǐng)域的用能單位來說，綠色發(fā)展方面的三個關(guān)鍵詞是節(jié)能、降碳、減污。企業(yè)不僅要節(jié)能，同時要降碳；基于污染防治要求，還要實現(xiàn)減污。為此，必須“三管”齊下，統(tǒng)籌推進，努力實現(xiàn)節(jié)能、降碳、減污協(xié)同發(fā)展，產(chǎn)生推動綠色發(fā)展的整體效果。
       節(jié)能市場化進程提速。隨著企業(yè)節(jié)能降本增效作用的不斷加大以及企業(yè)節(jié)能意識的不斷提升，以合同能源管理和綜合能源服務(wù)等為代表的市場化手段不斷豐富。特別是在綠色技術(shù)研發(fā)推廣方面，以《關(guān)于構(gòu)建市場導(dǎo)向的綠色技術(shù)體系的指導(dǎo)意見》的出臺為契機，綠色技術(shù)市場交易將加活躍，化、市場化的三方節(jié)能服務(wù)機構(gòu)不斷涌現(xiàn)、不斷發(fā)展，也為用能單位應(yīng)用綠色技術(shù)注入了強大的市場動力?！笆濉逼陂g開展的用能權(quán)交易試點及未來推廣，也將為合理控制能源消費總量提供可行的市場化出路。
       節(jié)能手段需要進行系統(tǒng)集**慮。適應(yīng)新形勢的要求，用能單位應(yīng)統(tǒng)籌考慮節(jié)能、降碳、減污三個目標的要求，采取整體性、系統(tǒng)性、集成化思路，在多目標約束下綜合運用結(jié)構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)改造、管理提升、行為改進等措施和手段，多途徑挖掘節(jié)能特別是整體系統(tǒng)節(jié)能的潛力，尋求三個目標的**統(tǒng)一。
       非傳統(tǒng)用能單位逐步增多。從“十一五”時期的千家企業(yè)節(jié)能行動到“十二五”時期的萬家企業(yè)節(jié)能低碳行動，再到“十三五”時期分級開展的“百千萬”節(jié)能低碳行動，用能單位構(gòu)成在不斷發(fā)展變化，行業(yè)范圍不斷拓展，“新面孔”不斷出現(xiàn)，相當一部分是非傳統(tǒng)用能單位。預(yù)計“十四五”期間，以數(shù)據(jù)中心、5G基站等新興產(chǎn)業(yè)為代表的非傳統(tǒng)用能單位將越來越多，行業(yè)構(gòu)成將加豐富多樣，這對新形勢下節(jié)能管理提出了新的高要求。
3安科瑞用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)
3.1建設(shè)意義
       《用能單位節(jié)能管理辦法》規(guī)定，用能單位包括年綜合能源消費量1萬噸標準煤以上(含1萬噸)的用能單位以及各省、自治區(qū)、直轄市有關(guān)部門*的年綜合能源消費量5000噸標準煤以上(含5000噸 )、不足1萬噸標準煤的用能單位。目前在該范圍內(nèi)的用能單位全國約17000家，能源消費量占全國能源消費總量的60％，是節(jié)能工作的對象。
       為貫徹落實《用能單位節(jié)能管理辦法》（**2018年15號令）、《**關(guān)于開展用能單位“百千萬”行動有關(guān)事項的通知》（發(fā)改環(huán)資〔2017〕1909號）和**辦公廳《關(guān)于發(fā)布“百家”用能單位名單的通知》（發(fā)改辦環(huán)資〔2019〕351號），深入推進用能單位能源消耗總量和強度“雙控”工作，各省市相關(guān)主管部門陸續(xù)發(fā)出通知，要求納入“百千萬”行動的用能單位落實節(jié)能主體責(zé)任，加強節(jié)能管理，并按照《用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣建設(shè)工作方案》（發(fā)改環(huán)資〔2017〕1711 號）等要求，建設(shè)接入端系統(tǒng)并按時接入省級用能單位能耗在線監(jiān)測平臺，對未按要求開展用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)、未配備和使用能源計量器具的，依法依規(guī)責(zé)令限期整改，逾期不整改或整改未達到要求的，嚴格按照有關(guān)法律法規(guī)進行處罰。
3.2端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
       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、*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：
3.2.1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：
3.2.2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)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，**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；
3.2.3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，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。
3.3 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，滿足辦公機關(guān)、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。
3.3.1能源網(wǎng)關(guān)硬件參數(shù)
3.3.2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；
3.3.3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。
3.4設(shè)備選型
4“十四五”時期加強用能單位節(jié)能管理的著力點
       完善能耗雙控制度。在“雙碳”目標背景下，節(jié)能管理部門要進一步強化能耗雙控考核的“指揮棒”作用，將雙控主體責(zé)任特別是總量控制責(zé)任壓實到用能單位?？茖W(xué)合理開展指標分解工作，特別要處理好發(fā)展和減排、整體和局部、短期和中長期的關(guān)系，既要防止用能指標過于寬松，又要為企業(yè)留足發(fā)展空間。加快推進用能權(quán)交易市場建設(shè)，運用市場機制實現(xiàn)企業(yè)間用能指標靈活調(diào)配。
       統(tǒng)籌實施節(jié)能降碳減污協(xié)同治理。圍繞落實我國新的二氧化碳排放碳達峰目標與碳中和愿景，節(jié)能、環(huán)境和氣候主管部門需要加強聯(lián)動，共同推動用能單位探索節(jié)能管理新模式，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)，大力推進節(jié)能環(huán)保技術(shù)進步，根據(jù)不同治理階段的特點和作用，加快形成源頭、過程和末端治理**統(tǒng)一的體制。堅持系統(tǒng)治理觀念，在實現(xiàn)節(jié)能降耗的同時，降低碳排放，解決環(huán)境污染問題。
       加強新興領(lǐng)域用能單位節(jié)能管理。以實施“十四五”期間用能單位節(jié)能專項行動為契機，重新梳理各地區(qū)用能單位名單并進行動態(tài)新，對建筑、交通以及大型公共基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域的用能單位予以重視。針對數(shù)據(jù)中心、5G基站等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的用能單位，制定強制性能效標準，推動產(chǎn)業(yè)整體能效提升，防止新興產(chǎn)業(yè)能耗過快增長。
       不斷完善節(jié)能市場化機制。持續(xù)新《綠色技術(shù)推廣目錄》，完善綠色技術(shù)推廣應(yīng)用機制，特別是運用市場化機制加快實用節(jié)能等綠色技術(shù)成果轉(zhuǎn)換。加強**交流合作，積極引進**技術(shù)。鼓勵節(jié)能服務(wù)公司拓展服務(wù)領(lǐng)域，為用能單位提供節(jié)能降碳減污一攬子綠色轉(zhuǎn)型服務(wù)，采取加有力的財稅、金融等措施，發(fā)展壯大節(jié)能環(huán)保等服務(wù)產(chǎn)業(yè)。推進用能權(quán)交易、碳排放交易、排污權(quán)交易全國平臺建設(shè)，完善制度體系。
       深入挖掘管理節(jié)能潛力。引導(dǎo)多用能單位建設(shè)能源管理體系，合理設(shè)置節(jié)能崗位，開展節(jié)能培訓(xùn)，提高企業(yè)能源管理效能，特別是在整體系統(tǒng)節(jié)能管理方面要加*作力度。積極開展節(jié)能監(jiān)察，倒逼企業(yè)提高能效水平；及時修訂新強制性能效標準，為節(jié)能監(jiān)察執(zhí)法提供支撐。以地區(qū)或園區(qū)為單位，統(tǒng)籌整合區(qū)域內(nèi)企業(yè)的能源資源，采用區(qū)域能評、園區(qū)節(jié)能診評等方式，推動區(qū)域能效整體提升。
       扎實推進節(jié)能信息化建設(shè)。鼓勵用能單位在建設(shè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)過程中，在滿足數(shù)據(jù)需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)自身需求，細化數(shù)據(jù)采集口徑，加強數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，確保系統(tǒng)務(wù)實、管用。進一步完善能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的實時監(jiān)測、動態(tài)評估、預(yù)測預(yù)警、監(jiān)察執(zhí)法等功能，在“連得上、看得見”的基礎(chǔ)上，不斷提升數(shù)據(jù)處理、智能分析能力，強化對用能單位的服務(wù)功能。
【參考文獻】
[1]史作廷.做好用能單位節(jié)能降碳工作[J].*文稿,2021(10):27-29.
[2]安科瑞用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng).2020.10版 
 
作者簡介：朱鹍，女，就職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為企業(yè)能源管控

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