能耗在線監測系統在項目建設中的應用

摘要：基于能耗在線監測項目建設實踐，對該類項目的建設內容進行了全要素分析, 提出了該類項目的建設技術方案。對相關項目在節能減排工作中的實際應用進行了系統研究，提出了項目的關鍵技術內容、系統架構和應用功能體系三大主要建設內容。結合當開展的節能減排工作以及能耗數據顆粒度，建立了涵蓋主要節能減排工作的應用功能體系、傳輸協議標準以及實施關鍵技術要求。提出的建設技術方案可以為我正在大規模開展的能耗在線監測建設項目提供理論參考和技術支撐。

關鍵詞：節能減排；在線監測；技術方案；項目建設

0 引言

能耗在線監測項目是新形勢下節能減排工作的重要抓手，我能耗在線監測項目正處于大規模建設實施階段。目能耗在線監測項目的研究主要集中在物聯網技術、控制技術及化運行等單方面技術應用研究，主要服務對象用能單位，尚缺少面向建筑、交通等行業領域或行政區綜合節能管理的集節能應用功能、數據傳輸、監測指標、系統架構等于體的技術方案研究。開展能耗在線監測項目建設技術方案研究，可以直接指導目各地區、各建筑、交通、工業類用能單位能耗在線監測項目的實施，對促進我能耗在線監測項目建設規范化有著重要意義。

本文結合已建成的“家重點用能單位能耗在線監測系統”“北京市節能監測服務平臺”項目，系統研究了該類項目的主要應用功能體系、能耗數據采集傳輸要求、軟硬件、安全及維護要求，提出了涵蓋主要節能減排應用功能體系、傳輸協議、監測指標以及項目實施的關鍵技術要求，為家、地方、行業以及相關用能單位推廣應用能耗在線監測項目提供理論和實踐依據。

1 能耗在線監測項目關鍵技術內容

1.1 建設主體

節能在線監測項目主要服務全社會的節能減排工作，其建設主體主要是 ：用能單位、用能服務單位（以私有節能監測云平臺為基礎，為企業開展各類節能減排服務的技術服務單位）、產業園區、行業主管部門、各級節能主管部門。

1.2 監測指標

電、煤、油、氣、熱、水以及新能源與可再生能源等能源資源消耗量及運行參數 ；用能單位的產品、產量、產值等生產運營數據 ；家、地方、園區、行業的能源資源、產品、產值等宏觀統計數據。

1.3 數據采集

對能耗在線監測項目進行數據采集，見表1。

表1 數據采集

2 能耗在線監測項目架構及應用功能

2.1能耗在線監測項目系統架構

能耗在線監測項目系統架構如圖1所示。

圖1 能耗在線監測項目系統架構

2.2 主要應用功能體系

2.2.1 能源數據統計分析

具備對區域、行業及用能單位能源消費量按能源/資源種類和定周期進行匯總、定比、環比等統計和分析功能；具備對區域、行業及用能單位綜合能耗計算匯總分析功能；具備對用能單位能源效率計算分析功能；具備對區域、行業及用能單位節能量計算、匯總和分析功能。

2.2.2 能效對標

（1）按照能效指標對標類型、技術要求及組織管理要求實現能效對標功能。（2）建立能效指標數據庫、能效數據庫和能耗限額定額數據庫，實現數據管理功能。（3）具備限額執行情況分析功能。（4）具備定額執行情況分析功能。（5）建立能效節能實踐庫。

2.2.3 節能考核管理

（1）具備區域、行業及用能單位的節能目標分解功能。（2）具備區域、行業及用能單位的完成目標責任考核功能。（3）具備區域、行業及用能單位節能目標考核預警功能。 

2.2.4 節能潛力分析

（1）為用能單位提供各種能效標準下的節能潛力分析。（2）為用能單位提供各種節能方案下的投資成本分析。（3）可實現行業能效指標的標準庫管理。（4）行業、區域內部企業節能潛力管理。（5）重點耗能系統和設備節能潛力分析。

2.2.5 預測、預警和報警

（1）具備通過分析模型對區域、行業及用能單位的能源消費趨勢進行預測功能。（2）具備區域、行業及用能單位的能源消費預警功能。（3）具備采集終端、能源計量儀表的運行異常報警功能。（4）具備數據采集異常報警功能。（5）具備多種形式的報警通知功能。

2.2.6 節能分析報告

（1）具備按照不同時間周期完成能源利用狀況報告功能。（2）具備區域、行業及用能單位的能源利用狀況報告管理功能。

2.2.7 碳排放管理

（1）各類能源品種的折煤系數與碳排放系數管理。（2）碳核算模型與公式管理。（3）市、行業、區域以及用能單位碳排放分類核算。（4）市、行業、區域以及用能單位碳排放預警管理。

2.2.8 用能單位服務項目

（1）為用能單位提供監測數據查看功能。

（2）為用能單位提供設備系統管理功能。

（3）具備不同節能改造方案的能耗模擬分析。

（4）為用能單位提供能源利用狀況分析報告。

（5）為用能單位提供現場監測報告。

（6）為用能單位提供用能權交易管理功能。

（7）為用能單位提供能效對標和信息。

（8）為用能單位提供異常報警信息。

（9）為用能單位提供能量平衡網絡圖、能量平衡表和計量網絡圖。

3 能耗在線監測項目實現的技術內容

3.1 傳輸關鍵技術

（1）實現計量數據從能源計量器具到采集終端的采集傳輸。

（2）實現計量數據從采集終端到平臺的傳輸。

（3）實現平臺對平臺、能源管控中心或其他能源管理系統的數據傳輸。

（4）實現遠程傳輸功能的能源計量器具與平臺直接傳輸。

（5）數據傳輸協議實現采集終端與平臺或能源管控中心之間的數據傳輸和指令控制，協議層次如圖2所示。

3.2 資源共享和數據交換關鍵技術

（1）可實現與其他平臺、能源管控中心的資源共享和數據交換。

（2）支持端設備采集與計量儀表直接采集的多種數據采集方式。

（3）數據交換服務接口基于SOA架構開發，滿足多點部署、靈活擴充的需求。

圖2 數據傳輸協議層次

（4）數據交換服務接口使用XML、FTP、HTTP、JMS、Socket和Web Service等開放標準開發。

（5）數據交換服務接口實現同步數據傳輸和異步數據傳輸兩種傳輸方式。

3.3 軟硬件及數據庫關鍵技術

（1）應用軟件開發采用 B/S 或 C/S 和 B/S 結合的軟件架構，滿足系統擴展及二次開發的需要，三方測試機構評測為合格等級。

（2）單獨配置數據采集服務器、數據庫服務器、應用服務器，并根據需要采用冗余和備份措施。

（3）采用大數據、云計算、虛擬化等，提高分析能力和

效率的技術。

（4）根據系統規模配置實時數據庫和關系型數據庫，可

提供日志鏡像、自動恢復、數據致性校驗和集群機制的數

據庫容錯機制。

（5）整體軟硬件系統達到安全等保二級及以上標準要求。

4 應用、運行維護及檔案管理要求

定期完成能耗數據分析評價報告，實現對區域、行業、用能單位的能源利用評價，研究制訂節能方案；制訂運行維護管理方案并嚴格落實，按季度完成運行維護報告 ；按標準編制平臺開發文檔，建立運行維護檔案管理規范。

5 安科瑞能耗在線監測系統介紹

5.1系統架構介紹

Acrel-5000建筑能耗分析管理系統以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，根據現場實際情況采用現場總線、光纖環網或無線通訊中的種或多種結合的組網方式，為大型公共建筑的實時數據采集及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測設備構成任意復雜的監控系統。開放性、網絡化、單元化、組態化的采用面向對象的分層、分級、分布式智能體建立如下層次結構：

圖 3 安科瑞Acrel-5000能耗在線監測架構示意圖

5.2 系統功能介紹

圖4 安科瑞Acrel-5000能耗在線監測系統用能統計示意圖

5.2.1支路用能

系統可以統計各支路某段時間內逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。系統可查看各支路用能趨勢，可根據已有的日期或者自定義時間進行查詢，并可以將支路用能顯示合計，以圖表形式顯示。

5.2.2分項能耗統計

系統可以按照分項進行能耗統計與顯示。其中，日分項用能同比分析圖顯示不同分項的當日與昨日能耗柱狀圖；用能餅圖顯示各分項過去31天的用能占比；堆積圖顯示各分項過去31天的能耗趨勢；分項用能圖顯示被選中分項對應能耗值位的支路。

5.2.3分項用能報表

系統可以統計各分項某段時間內逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。可查看分項中各支路用能趨勢，可根據已有的日期或者自定義時間進行查詢，統計數據可導出至Excel。

5.2.4能耗的同比環比分析

系統可將各主要耗能設備的能耗與去年同期值和上月值進行同比環比分析，檢驗節能效果，根據分析結果執行節能績效考核，以及節能目標的修正。統計各支路當年每月用能及去年同期用能。

5.2.5用能數據檢查

系統可以統計某段時間內各回路與下級支路的用能差值，超過定百分比后醒目顯示，確保計量體系的完整性、準確性。

5.3系統設備選型

 表2 安科瑞Acrel-5000能耗在線監測系統設備選型表

6 總結

定期完成能耗數據分析評價報告，實現對區域、行業、用能單位的能源利用評價，研究制訂節能方案；制訂運行維護管理方案并嚴格落實，按季度完成運行維護報告；按標準編制平臺開發文檔，建立運行維護檔案管理規范。  

【參考文獻】

[1] 楊作明.基于物聯網的能耗在線監測平臺研究與應用[J].工業安全與環保，2019；45（10）：103-106.

[2] 劉永光.能耗在線監測項目建設技術方案研究[J].建筑節能.2020.01.

[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.