浅谈区域能耗在线监测与能源管理平台建设与应用

摘要：能源问题一直以来都受到人类社会的广泛关注。我国的能源结构以煤为主，煤炭的消费占70%左右，并且其消费量及所占比例还会有所增加[1]。化石燃料的使用是CO2等温室气体增加的主要来源，而气候变化的诱因是碳排放，因此气候变化的实质问题也是能源问题。

关键词：能耗；能源管理平台建设

1 引言

      目前我国正处于工业化和城镇化加速发展的阶段，能源消耗强度较高，消费规模不断扩大，能源问题已经成为制约经济和社会发展的重要因素，解决能源问题根本出路在于开发与节能并举，节约优先的方针，大力推进节能降耗，提高能源利用率。随着各地区节能压力和难度的逐渐变大，节能降耗的任务十分艰巨。区域能源信息平台的建设，提高了整个区域节能降耗工作的效率和成效，为加强节能管理、提高能源利用效率、实现“十二五”节能目标提供了有力支持。

2 国内外区域能源管理平台建设现状

2.1 国内外区域能源管理现状

      长期以来能源短缺一直是困扰各国的主要问题。节能可以能源瓶颈制约，经济发展，是当前一项紧迫的任务。关于节能降耗与信息化的联系，国内很多学者都进行过探讨和研究。同时国外在楼宇自控方面技术相对成熟，建立了相对成熟的建筑节能评估方法和标准，另外在政策上鼓励开设能源服务公司，建筑节能改造市场化程度比较高，政府也组织一些城市大型公建能耗监测系统，管理方法和经验值得我们借鉴和学习。

2.2 我国能源政策

      我国已将节能减排作为一项长期国策摆在突出重要的地位。陆续出台了相关政策法规以及一系列行政和经济手段。针对能源监测平台的建设，国家各部委及部分地方政府也纷纷出台相关政策，推动监测平台建设。

2011年5月，国家工信部发布《关于建立工业节能减排信息监测系统的通知》（工信部节[2011]237号）提及，“部决定组织工业和信息化系统建设工业节能减排信息监测系统”，“建设面向各地区、相关监测样本企业的工业节能减排监测信息系统，应用信息网络技术汇总监测相关数据，服务于国家及各省市工业节能与综合利用领域政策拟订、规划编制、标准制定、行业研究、形势分析等相关工作。”江苏省苏州市各级主管部门近期也提出了利用信息化手段加强节能管理工作的指导性意见。江苏省在《关于进一步加强节能工作的意见》中提出“建设耗能企业能耗信息平台”，苏州市则在《关于进一步加强节能工作的实施意见》中提出“研究开发节能监测平台，推进节能降耗监测体系建设”。

3 平台特点

      针对区域的能耗在线监测与能源管理平台，适用于政府节能主管部门，从监测和管理两个层面，实现政府对所辖行政地区的能源消费的在线监测，按能耗的区域、种类和趋势进行统计分析。对所辖行政地区的能耗行业与耗能企业的能耗需求进行统计监测，对本辖区开展的节能减排改造项目实施跟踪，对节能以及温室气体减排量进行核算监测。为制定节能减排策略提供可靠的数据支撑和科学的技术保障。

3.1 系统架构

      平台系统采用国际上比较成熟的FEA架构，它是电子政务总体框架的典范。系统从逻辑上分为三层：感知层、传输层和应用层。

      感知层主要是对能耗数据的采集，在分区域、分行业、分类别思路的基础上，采用智能终端采集器具，结合人工填报、相关信息系统批量对接等，对用能单位各类能源消耗信息、产品及经济信息等进行采集。传输层是选择经济合理的数据传输方式，将数据传输至中心平台；应用层实现对能耗数据进行分区域、分行业的系统分析、标杆对比、潜力分析等，为优化区域能源分布、能源结构，合理推广节能技术，科学制定节能策略提供必要的辅助决策。

3.2 系统功能

      平台是通过对企业、公建、居民社区等用能单位，安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段实时采集能耗数据，实现对用能单位能耗的在线监测和动态分析功能。平台系统的主要应用功能如下：能耗地图分析系统、能耗监测系统、能耗统计系统、能耗分析与辅助决策系统、能源管理与技术辅助系统、碳排放在线管理系统、能耗配额管理系统。

3.3 平台优势

      该平台具有以下优势：综合能耗管理、数据实时化、结合GIS平台、建立节能技术数据库。

4 区域平台建设要点

4.1 平台建设具体需求

      区域平台建设所需的具体需求包括：

      （1）总体需求

      ①搭建能耗数据在线监测网络体系，实现平台对能源在线监测的采集；

      ②建立能耗在线监测管理软件系统，实现对区域各用能单位的能源生产和使用的在线采集与监测、统计分析、能效分析、潜力分析等，

      ③建设能源信息管理中心，实时监测并存储能源消耗状况，智能分析能源消耗强度，对比分析能源消耗效率，科学分析节能潜力，合理制定节能减排策略，及时发布能耗预警与政府调控信息等。

      （2）功能性需求

      ①监测区域能耗数据；

      ②区域化和分行业管理能耗；

      ③区域现有信息化资源；

      ④建立能耗数据库和节能技术数据库；

      ⑤科学分析与合理决策；

      ⑥实现政府企业共同管理。

      （3）性能需求

      ①系统性能需求；

      ②系统可靠性要求，系统需要具有较高的可靠性、可控性，能担当和适应不间断运行任务；

      ③其他性能需求，包括：系统实时性(响应时间)、可靠性、可维护性、实用性、安全性、可扩充性等方面。

      （4）安全保密需求

      作为区域政府，要为信息化体系建立可靠的安全灾备系统，关注防火墙、入侵检测、漏洞扫描等系统建设。

4.2 平台建设需要注意的环节

      区域平台建设是一个复杂的过程，需特别注意以下几个环节：

      （1）平台软件系统的设计需要结合区域现有地理信息库、法人库、能耗数据库等基础。

      （2）安装监测表具采集用能单位的能源消费数据的方法；

      （3）与用能单位现有信息化系统（包括能耗数据、经济数据、产品数据等）进行数据对接；

      （4）与能源供应商的现有系统对接，采集对应的能源消费数据；

4.3 建设实施要点

      （1）把握平台实施的总体部署区域能源管理平台作为一个能耗统计和监管网络，支持多种格式的各类信息发布查询与处理，既要充分利用各相关部门的现有系统，又要发挥信息化的优势和价值，实现能耗统计系统和节能信息管理系统的协调配合。

      （2）平台实施的安全管理能源信息系统存在着大量的重要数据和信息资料，很多数据已经纳入国防战略信息范围，需要管理和防护。平台的管理单位需对平台实施进行严格的管理。

5 用能单位能耗在线监测系统

5.1系统概述

      工业能耗在线监测系统是一个集成Intranet/Internet网络技术、GPRS无线传输技术、Web Service软件技术、数据库技术等于一体的大型数据综合管理系统。系统为管理者、各级能耗内部用户、浏览者提供了一个访问的网络通道，搭建了一个合理的信息传输平台和管理平台。工业能耗在线监测系统的开发应用为政府管理部门、企业生产管理、计量管理、节能管理提高到一个新的高度，是我们对节能减排、节能降耗实现的一种解决方案。

能源组成及监测内容：

图1 能源组成

图2 监测内容

      用电类：采集采暖、锅炉、空调、制冷、照明、办公、电梯、水泵、风机、通风机等耗电设备的用电信息。主要监测其用电量，对于大耗电设备监测其电流、电压及功率因数等信息。

      配电类：采集6kv/10kv配电开关设备、变压器，状态信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能质量、电能等。

      用水：自来水和蒸汽；采集具有485通讯功能的智能热量表、蒸汽流量计、水表等；

      用气：煤气、天然气；采集具有485通讯功能燃气表；

      环境参数：采集具有485通讯功能的温度/湿度计；采暖空调供回水温度；

5.2系统框架

图3 系统框架

      (1)能源消费管理系统：该系统可以对用能企业煤、电、油、气、热、水等能源和耗能工质进行定期录入和实时采集，并将收集到的能耗数据进行整理存储，为汇总分析和上报作数据支持。

      (2)能源利用状况信息报送系统

      用能企业可通过该系统将企业本年度的《能源利用状况报告》，报送至市节能监察中心，经初审核后，上传至省节能监察总队审核，而后上报国家有关部门。

      (3)单位能耗水平识别评价系统

利用用能单位能耗数据，对企业用能状况进行分析评价，查找问题。为政府节能管理部门掌握、分析信息和研究节能改造并制定相关政策措施提供科学的依据和平台。

      (4)决策服务和专家咨询服务系统

系统提供直观、简明、快捷的数据信息查询和决策支持服务。对用能企业的能耗进行科学、合理的咨询指导，帮助用能企业做出及时、正确、可行解决方案。

      (5)能耗预测、能源安全预警系统

通过系统掌握用能企业能源购置、使用、消耗及生产情况，对企业的用能情况进行综合的评判和分析，对比同期值和限定值，对能耗超标情况予以预警提示。

在获取能源使用的基础上，进行数据挖掘分析，实现能耗的预测分析功能，为政府相关部门的宏观决策提供支撑体系。

      (6)节能监察及信息发布、法律法规知识培训系统：

通过该系统平台，可对耗能企业做节能监察工作；发布节能法律法规标准以及能源基础知识、能源统计知识、节能监测方法等资料；处理日常节能管理工作相关的公文、通知、公告等。

5.3系统网络结构

       系统把数据信息从各个企业的能源监控中心采集到后台的数据库系统，经分析与处理，提供分析预测和预警功能。同时通过门户网站、无线终端等手段为省、市领导以及相关委办局提供了多方位、可视化的便捷服务。

图4 系统结构

5.4能耗监测系统