重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)研究及應(yīng)用功能

時(shí)間：2020-06-12作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：354

摘要：文章闡述了重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)在用能單位部署采集端設(shè)備獲取能耗數(shù)據(jù),通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至核心平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)能耗的在線監(jiān)測(cè)與分析，為節(jié)能主管部門(mén)的管理工作提供數(shù)據(jù)支撐，為用能單位開(kāi)展能效對(duì)標(biāo)工作提供幫助，為社會(huì)公眾提供節(jié)能宣傳服務(wù)。 在系統(tǒng)建設(shè)中，需要把握管理與服務(wù)的需求，充分考慮數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)承載及系統(tǒng)安全等方面的要求。


關(guān)鍵詞：重點(diǎn)用能單位；能耗采集端設(shè)備；節(jié)能綜合管理

0 引言
       隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快及消費(fèi)結(jié)構(gòu)持續(xù)升級(jí),我國(guó)能源需求呈剛性增長(zhǎng),節(jié)能工作面臨嚴(yán)峻形勢(shì)。2015 年全年能源消費(fèi)總量 43.0 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,比上年增長(zhǎng) 0.9%。 煤炭消費(fèi)量下降 3.7%,原油消費(fèi)量增長(zhǎng) 5.6%,天然氣消費(fèi)量增長(zhǎng) 3.3%,電力消費(fèi)量增長(zhǎng) 0.5%。 煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的 64.0%,水電、風(fēng)電、核電、天然氣等清潔能源消費(fèi)量占能源
消費(fèi)總量的 17.9%。 全國(guó)萬(wàn)元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降 5.6%。國(guó)家在節(jié)能減排“十三五”規(guī)劃中提出了到2020 年單位 GDP(國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值)能耗比 2005 年下降 40% ~ 45%,到 2030 年單位 GDP 碳排放比 2005年下降 60% ~ 65%的目標(biāo)。 
       《重點(diǎn)用能單位節(jié)能管理辦法》規(guī)定,重點(diǎn)用能單位包括年綜合能源消費(fèi)量 1 萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上 (含1 萬(wàn)噸)的用能單位以及各省、自治區(qū)、直轄市有關(guān)部門(mén)指定的年綜合能源消費(fèi)量 5000 噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上(含 5000 噸)、不足 1 萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的用能單位。 目前在該范圍內(nèi)的重點(diǎn)用能單位全國(guó)約 17 000 家,能源消費(fèi)量占全國(guó)能源消費(fèi)總量的 60%,是節(jié)能工作的重點(diǎn)對(duì)象。因此，國(guó)家各級(jí)相關(guān)節(jié)能主管部門(mén)從“十二五” 期間就已經(jīng)逐步展開(kāi)重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)工作，旨在及時(shí)準(zhǔn)確掌握能源消耗情況，以便更好了解全社會(huì)用能數(shù)據(jù)。

1 需求分析
1.1 管理需求分析
       各級(jí)節(jié)能主管部門(mén)應(yīng)開(kāi)展以下工作： a ） 定期進(jìn)行節(jié)能宏觀形勢(shì)分析。通過(guò)監(jiān)測(cè)能源消費(fèi)情況，預(yù)測(cè)能源消費(fèi)趨勢(shì)，研究判定全國(guó)或全省節(jié)能形勢(shì)，為相關(guān)各級(jí)**部署節(jié)能工作和制定節(jié)能政策措施提供科學(xué)依據(jù)。 b ）建立節(jié)能目標(biāo)責(zé)任評(píng)價(jià)考核制度。按照《*人民共和國(guó)節(jié)約能源法》、《“十三五”節(jié)能減排綜合性工作方案》、《萬(wàn)家企業(yè)節(jié)能低碳行動(dòng)實(shí)施方案》等要求，負(fù)責(zé)建立所管轄區(qū)域節(jié)能目標(biāo)責(zé)任評(píng)價(jià)考核制度， 并對(duì)重點(diǎn)用能單位年度節(jié)能目標(biāo)完成情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和公告。 c ）推廣節(jié)能減排市場(chǎng)化機(jī)制。積組織開(kāi)展用能權(quán)交易、碳排放權(quán)交易研究，探索推動(dòng)節(jié)能減排市場(chǎng)化途徑。 d ）加快節(jié)能減排技術(shù)開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用。建立節(jié)能減排技術(shù)遴選、評(píng)定及推廣機(jī)制。 e ）強(qiáng)化節(jié)能管理基礎(chǔ)建設(shè)，提高節(jié)能信息化水平，提高數(shù)據(jù)的及時(shí)性和有效性。
1.2 服務(wù)需求分析
       各級(jí)節(jié)能主管部門(mén)在行使管理職能的同時(shí)，還要承擔(dān)面向重點(diǎn)用能單位和公眾的服務(wù)。面向重點(diǎn)用能單位的服務(wù)包括為重點(diǎn)用能單位提供能耗數(shù)據(jù)展示及基礎(chǔ)分析，提供節(jié)能減排的相關(guān)技術(shù)方案和案例，以供行業(yè)內(nèi)的優(yōu)秀企業(yè)借鑒，降低自身的工業(yè)制造成本。
       面向公眾的服務(wù)包括展示相關(guān)能耗數(shù)據(jù)，提供政務(wù)公開(kāi)、政策公開(kāi)，宣傳節(jié)能減排相關(guān)政策和法規(guī)，推送日常節(jié)能知識(shí)和手段,提高公眾節(jié)能環(huán)保意識(shí)。

2 重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu) 
2.1 分級(jí)部署 
       國(guó)家節(jié)能主管部門(mén)和省級(jí)節(jié)能主管部門(mén)各自的政務(wù)職能和管理范圍不同，國(guó)家節(jié)能主管部門(mén)側(cè)重宏觀管理及政策研究制定，省級(jí)節(jié)能主管部門(mén)側(cè)重各省的節(jié)能管理及對(duì)企業(yè)節(jié)能的直接管理，因此應(yīng) 考慮建設(shè)兩級(jí)能耗在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)，即國(guó)家平臺(tái)和省級(jí)平臺(tái)，分別為國(guó)家部委和省級(jí)部門(mén)提供管理工作支撐，同時(shí)為用能單位、社會(huì)公眾提供與節(jié)能相關(guān)的服務(wù)和知識(shí)宣傳等。 
2.2 數(shù)據(jù)采集 
       重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)自用能單位能源的消耗數(shù)據(jù)，因此需要在用能單位設(shè)置能耗采集端設(shè)備，在本地采集數(shù)據(jù)后定時(shí)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)分別上傳至國(guó)家平臺(tái)和省級(jí)平臺(tái)。
能耗采集端設(shè)備可以從用能單位現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控儀表、分布式控制系統(tǒng)、生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)以及管理信，息系統(tǒng)等多渠道獲取能耗數(shù)據(jù)，因此能耗采集端設(shè)備應(yīng)提供豐富的接口類型，以適應(yīng)企業(yè)用能設(shè)備和能源計(jì)量器具采集接口的多樣性以及與用能單位的各種設(shè)備對(duì)接。 
2.3 數(shù)據(jù)承載 
       重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包括采集數(shù)據(jù)和訪問(wèn)數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)來(lái)源于用能單位，主要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)承載訪問(wèn)數(shù)據(jù)包括節(jié)能主管部門(mén)、用能單位和社會(huì)公眾對(duì)平臺(tái)的訪問(wèn)數(shù)據(jù)，節(jié)能主管部門(mén)的訪問(wèn)數(shù)據(jù)由電子政務(wù)外網(wǎng)承載，用能單位和社會(huì)公眾的訪問(wèn)數(shù)據(jù)由互聯(lián)網(wǎng)承載。 
2.4 系統(tǒng)安全 
       系統(tǒng)安全包括平臺(tái)安全、數(shù)據(jù)采集安全以及數(shù)據(jù)承載安全。
       **和省級(jí)兩級(jí)平臺(tái)均存儲(chǔ)了相關(guān)行業(yè)的匯集數(shù)據(jù)，應(yīng)該按照不**安全等保三級(jí)的要求進(jìn)行安全防護(hù)。
       數(shù)據(jù)采集安全要考慮能耗數(shù)據(jù)安全，也要考慮能耗采集端設(shè)備接入用能單位的儀表或系統(tǒng)時(shí)存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，能耗采集端設(shè)備需要具備本地存 儲(chǔ)功能，需要具備重傳機(jī)制，還必須具備安全隔離功能，保證互聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)生產(chǎn)內(nèi)網(wǎng)的隔離。
       數(shù)據(jù)承載安全需要考慮采集數(shù)據(jù)的傳輸安全， 采用 *（虛擬**網(wǎng)）技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)傳輸提供**。

3 重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì) 
3.1 總體架構(gòu) 
       **平臺(tái)與省級(jí)平臺(tái)通過(guò)電子政務(wù)外網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互通，各用能單位能耗采集端設(shè)備采集到的能耗數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上傳至**平臺(tái)和省級(jí)平臺(tái)，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在其權(quán)限內(nèi)訪問(wèn)省級(jí)平臺(tái)。部級(jí)用戶通過(guò)政務(wù)外網(wǎng)訪問(wèn)**平臺(tái)，省、市級(jí)用戶通過(guò)政務(wù)外網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)歸屬省級(jí)平臺(tái)。重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖 1 所示。 


 

                                                            圖1重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu)
3.2 系統(tǒng)功能 
       重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為節(jié)能主管部門(mén)、用能單位及社會(huì)公眾服務(wù)，需要提供在線監(jiān)測(cè)、總量控制、節(jié)能目標(biāo)考核、碳排放管理等節(jié)能綜合管理功能，提供能效水平分析、能源利用狀況報(bào)告上報(bào)、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)展示等企業(yè)服務(wù)功能，同時(shí)還需要提供節(jié)能法規(guī)政策、節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品推廣等公眾服務(wù)功能。
1）節(jié)能綜合管理功能 
a）在線監(jiān)測(cè)在線監(jiān)測(cè)是為重點(diǎn)用能單位進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)在線采集、監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析，為用能單位部署能耗采集端設(shè)備提供接入測(cè)試。通過(guò)地圖展示用能單位的分布情況和能耗數(shù)據(jù)。在地圖上展示的全省能耗數(shù)據(jù)包括能耗排名、能源消費(fèi)強(qiáng)度、電力消費(fèi)情況、能源消費(fèi)構(gòu)成、各品種能源消費(fèi)量、區(qū)域能效數(shù)據(jù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。針對(duì)地區(qū)、行業(yè)、用能單位的用能狀況生成各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表，對(duì)用能狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在線監(jiān)測(cè)為用能單位部署能耗采集端設(shè)備，并在正式接入平臺(tái)前提供一個(gè)實(shí)時(shí)、可視化的調(diào)試界面可以查看當(dāng)前和歷史上傳的數(shù)據(jù),并進(jìn)行在線數(shù)據(jù)聯(lián)調(diào)。 
b）總量控制 
       總量控制功能是對(duì)所管轄區(qū)域能源消費(fèi)總量、各能源品種消費(fèi)總量（煤炭消費(fèi)總量）進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)預(yù)警、總量考核和調(diào)整，并以圖表進(jìn)行展示。將能耗總量與既定的限額進(jìn)行對(duì)比，對(duì)各種能源的能耗總量實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能，可根據(jù)消費(fèi)趨勢(shì)及限額完成情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整各區(qū)域總量控制的限額目標(biāo)。 
c）節(jié)能目標(biāo)考核 
       節(jié)能目標(biāo)考核主要對(duì)省、省轄市、省直管縣及重點(diǎn)用能單位節(jié)能目標(biāo)完成情況和任務(wù)落實(shí)情況進(jìn)行考核，考核系統(tǒng)分為自查評(píng)分、考核評(píng)價(jià)兩部分。 
d）碳排放管理 
       碳排放管理實(shí)現(xiàn)溫室氣體數(shù)據(jù)報(bào)送、碳強(qiáng)度下降目標(biāo)考核評(píng)估等功能。 溫室氣體數(shù)據(jù)報(bào)送要實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)送用能單位、三方核查機(jī)構(gòu)兩類直報(bào)主體進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)送、核查、發(fā)布及碳排放管理等功能。碳強(qiáng)度下降目標(biāo)考核評(píng)估主要對(duì)所管轄區(qū)域碳強(qiáng)度降低目標(biāo)完成情況和任務(wù)落實(shí)情況進(jìn)行考核。
2）企業(yè)服務(wù)功能 
a）能效水平分析 
       由用能單位采集上報(bào)數(shù)據(jù)，直觀展示企業(yè)產(chǎn)值能效、產(chǎn)品能效的變化趨勢(shì)。數(shù)據(jù)包括產(chǎn)值能效指 標(biāo)、產(chǎn)值能效趨勢(shì)、行業(yè)產(chǎn)值能效、產(chǎn)品能效趨勢(shì)四部分，以列表、柱狀圖或曲線圖的形式進(jìn)行展示，并與行業(yè)內(nèi)其他企業(yè)進(jìn)行相應(yīng)指標(biāo)的對(duì)比分析。 
b）能源利用狀況報(bào)告上報(bào) 
       用能單位每年或每季度上傳一次能源利用狀況報(bào)告，系統(tǒng)可查看上報(bào)情況。 
c）節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)展示 
       企業(yè)可查詢**、省級(jí)主管部門(mén)發(fā)布的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)品信息。 
3）公眾服務(wù)功能 
a）節(jié)能法規(guī)政策 
       提供節(jié)能法規(guī)政策的查看功能，幫助公眾更好了解節(jié)能知識(shí)，提高全社會(huì)的節(jié)能意識(shí)。 
b）節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品推廣 
       向公眾宣傳和推廣經(jīng)過(guò)認(rèn)證的節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品。

4 安科瑞重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)及應(yīng)用功能
4.1 平臺(tái)的架構(gòu)
       重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用“國(guó)家平臺(tái)+省級(jí)平臺(tái)+重點(diǎn)用能單位接入端系統(tǒng)”的架構(gòu)，重點(diǎn)用能單位端能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到省級(jí)平臺(tái)，再由省級(jí)平臺(tái)上傳至國(guó)家平臺(tái)。沒(méi)有建設(shè)省級(jí)平臺(tái)的，重點(diǎn)用能單位端能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接上傳到國(guó)家平臺(tái)。
       重點(diǎn)用能單位“接入端系統(tǒng)”部署在重點(diǎn)用能單位內(nèi)部，由重點(diǎn)用能單位負(fù)責(zé)建設(shè)。主要功能是，通過(guò)計(jì)量?jī)x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(jí)平臺(tái)，或直接上傳至國(guó)家平臺(tái)。 
 
圖2 安科瑞能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的架構(gòu)組成示意圖
4.2 平臺(tái)的應(yīng)用功能
       重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為節(jié)能主管部門(mén)、用能單位及社會(huì)公眾服務(wù)，需要提供在線監(jiān)測(cè)、總量控制、節(jié)能目標(biāo)考核、碳排放管理等節(jié)能綜合管理功能， 提供能效水平分析、 能源利用狀況報(bào)告上報(bào)、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)展示等企業(yè)服務(wù)功能，同時(shí)還需要提供節(jié)能法規(guī)政策、 節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品推廣等公眾服務(wù)功能。
2.2.1數(shù)據(jù)采集
       可通過(guò)Modbus(GB/T19582)、DL/T645、CJ/T188等協(xié)議，從現(xiàn)場(chǎng)儀表采集需要的能耗實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；可從數(shù)據(jù)采集器獲取數(shù)據(jù)：通過(guò)Modbus TCP（GB/T19582）、MQTT、HTTPS等標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議從數(shù)據(jù)采集器獲取能耗實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；可從自動(dòng)化信息系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)：通過(guò)OPC協(xié)議從重點(diǎn)用能單位的自動(dòng)化信息系統(tǒng)采集需要的能耗實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；支持手工填報(bào)數(shù)據(jù)：對(duì)于不具備在線采集條件的數(shù)據(jù)，應(yīng)提供手工填報(bào)數(shù)據(jù)上傳的模式。能耗在線監(jiān)測(cè)端設(shè)備應(yīng)提供數(shù)據(jù)接入的軟件配置工具，支持上述多種標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議的軟件配置界面，配置完畢后，在能耗在線監(jiān)測(cè)端設(shè)備可運(yùn)行基于SQL、OPC、Modbus、DL/T645、CJ/T188協(xié)議的數(shù)據(jù)接入執(zhí)行模塊，按照配置制定的規(guī)則，定時(shí)從數(shù)據(jù)采集點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)，送入數(shù)據(jù)處理模塊，進(jìn)行必要的運(yùn)算處理，生成符合規(guī)范要求的上傳數(shù)據(jù)，再送入數(shù)據(jù)上傳模塊進(jìn)行編碼上傳。
2.2.2數(shù)據(jù)上傳
       按照重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范定義的系統(tǒng)平臺(tái)接口協(xié)議規(guī)范的要求，將用能企業(yè)的基礎(chǔ)信息、計(jì)量器具信息、用能數(shù)據(jù)及能效數(shù)據(jù)上傳至省級(jí)或國(guó)家平臺(tái)，上傳數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)HTTPS協(xié)議加密傳輸。如果數(shù)據(jù)傳輸失敗或時(shí)（網(wǎng)絡(luò)故障），將重發(fā)數(shù)據(jù)，直至接收成功反饋消息。
2.2.3數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)
       實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)可按照企業(yè)要求的時(shí)長(zhǎng)、周期進(jìn)行存儲(chǔ)、備份并保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性和可靠性；可按照企業(yè)管理需要進(jìn)行分類查詢，方便快捷；本地歷史數(shù)據(jù)應(yīng)存儲(chǔ)6個(gè)月以上，并可以方便導(dǎo)出。

 

                                                                             圖3 安科瑞能耗監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)功能示意圖
2.2.5安科瑞能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備選型


 
圖4 安科瑞能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備選型示意圖

 

5 結(jié)束語(yǔ)
       建設(shè)重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)部門(mén)、用能單位和社會(huì)公眾都有積的意義。對(duì)部門(mén)而言， 建設(shè)重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有利于部門(mén)準(zhǔn)確及時(shí)獲取能源數(shù)據(jù)，掌握自身能源消費(fèi)總量和各行業(yè)能效情況， 是有關(guān)部門(mén)研究制定節(jié)能和能效相關(guān)政策、 開(kāi)展能源領(lǐng)域宏觀調(diào)控的基礎(chǔ)， 是了解我國(guó)主要耗能行業(yè)和產(chǎn)品能效水平在世界所處的位置， 應(yīng)對(duì)**氣候談判的重要抓手。對(duì)用能單位而言， 建設(shè)重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有利于用能單位更好地了解自身用能情況及行業(yè)能效水平，優(yōu)化能源管理，提高能效水平，發(fā)現(xiàn)節(jié)能潛力，為其加強(qiáng)節(jié)能管理提供幫助。對(duì)社會(huì)公眾而言， 建設(shè)重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有利于公眾及時(shí)便捷獲取準(zhǔn)確可靠的節(jié)能信息，進(jìn)行節(jié)能知識(shí)的咨詢和宣傳，增強(qiáng)全社會(huì)的節(jié)能意識(shí)。

【參考文獻(xiàn)】
[1]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).[J]2019.11版
[2]盧 苗, 孫恒, 李 猛重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)研究.[J]電信快報(bào)，2017.(2)：43-46


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