基于城市能源计量数据公共服务平台的能源精细化管理

2014-03-22田丽从孙雪萌马志同金秀月

计量技术 2014年7期

田丽从　孙雪萌　马志同　金秀月

(广东省深圳市计量质量检测研究院，深圳 518055)

0　引言

进入21世纪以来，我国能源消费急剧增长，一方面对国内资源和环境造成很大压力，另一方面在全球追求低碳发展的大环境下，面临的国际压力也与日俱增，我国节能减排形势极其严峻。为了进一步加大节能减排力度，保证节能减排目标的实现，粗放型能源管理方式必须得到改进，转而采取能源精细化管理模式[1]。而要实现能源精细化管理，一种最有效的途径就是建立能源计量数据在线采集监测系统[2-3]。然而，建设能源在线采集监测系统需要较大的资金和人员投入，很多用能单位没有能力承担相关的费用。即使有些单位有能力承担相关的费用，也往往因为缺乏相应的专业技术而难以达到令人满意的建设效果。为了解决上述问题，国家质检总局依托各地省级计量院(所)在全国批设了20多个“国家城市能源计量中心”，其核心任务之一就是进行城市能源计量数据公共服务平台的建设。通过建设城市能源计量数据公共服务平台，建立起覆盖全省市乃至全国范围的能源计量数据在线测量基础体系，借助云计算技术，通过资源共享、技术共享的方式向用能单位提供能源精细化管理云服务，使用能单位无需投入大量资金和人员即可分享能源精细化管理的各种技术手段。

深圳市是获批进行“国家城市能源计量中心”建设的20多个省市之一，自2007年就开始开展相关研究工作[4]。本文以深圳市建设经验为基础，讨论了城市能源计量数据公共服务平台的作用和系统结构，对用能单位如何借助该平台实现能源精细化管理进行了分析，进一步讨论了相关工作的进展。

1　城市能源计量数据公共服务平台

城市能源计量数据公共服务平台是实现城市能源计量数据在线采集、实时监测、统计分析和输出应用的系统平台，该平台可为政府进行节能考核、能源消费总量控制、制定节能降耗政策和低碳发展规划等提供技术支撑，也可面向用能单位提供能源精细化管理服务，以及能源审计、节能检测、节能诊断、节能量第三方验证等服务。

城市能源计量数据公共服务平台主要由四大部分组成，即计量网系统、数据通信网络、能源计量数据中心主站和应用终端，其系统拓扑结构如图1。

图1　城市能源计量数据公共服务平台系统拓扑结构图

计量网系统指由电、气、油、水、煤等的计量仪表和在线采集终端组成的物联网，负责对用能单位的电、气、油、水、煤等能源消耗量值、大型用能设备(如中央空调系统、空压机系统、锅炉系统等)的运行状态参数及相关环境参数进行测量和采集。根据计量数据涉及范围的不同，计量网系统又分为一级计量网和二级计量网。一级计量网用于对用能单位各类能源消耗的总表进行计量，所获得的数据主要满足政府节能考核和监管需要；二级计量网用于对用能单位内部各次级用能单位、大型用能设备和用能分项进行计量，所获得的数据主要满足用能单位能源精细化管理的需要。

数据传输网络指用能单位的能源计量数据到达能源计量数据中心的传输网络。就技术手段而言，涉及GPRS/GSM/3G/CDMA/Internet等无线或有线传输方式。根据城市能源计量发展的现有条件，一部分能源计量数据通过供能集团(如供电局、燃气集团、水务集团等)获得，再经由宽带专线中转至能源计量数据中心主站；无法从供能集团获取的数据，则由其他能源监测系统或用能单位现场直接传送至能源计量数据中心主站。

能源计量数据中心主站设有服务器、存储系统、安防系统和集中管理系统等，负责对数据进行长期存储、管理、统计、分析并对外发布应用。

应用终端提供数据和功能展示的前端界面，平台基于云计算模式搭建，用户可通过互联网登录平台，根据授权查询和获取相关的能源数据和统计分析报表。

2　用能单位能源精细化管理

城市能源计量数据公共服务平台开发了用能单位基本信息管理、能源计量器具配备管理、数据监测、能耗统计、能耗分析和碳排放分析等功能，帮助用能单位实现能源精细化管理，掌握现行能源消耗状况，分析能源利用问题，进一步挖掘节能潜力。城市能源计量数据公共服务平台主要功能界面示例如图2。

图2　城市能源计量数据公共服务平台主要功能界面示例

2.1　用能单位基本信息管理

用能单位要实现能源精细化管理，首先要理清自身的用能结构，之后根据用能结构设置计量监测点，并配备必要的能源计量器具。城市能源计量数据公共服务平台提供了用能结构、计量点、计量器具等基本信息管理和维护功能，帮助用能单位定义和管理用能结构信息，为进行能耗统计和分析奠定基础。

2.2　数据监测

城市能源计量数据公共服务平台提供了数据监测功能，可实时监测每个计量点上每个计量仪表的工作状态和在线采集状态，并在出现故障时进行报警。可随时读取每项计量数据的最新值，并按要求的采样周期提取其任意时间段内的连续数值。系统提供了数据曲线监测功能，帮助用能单位随时掌握每个被监测点的运行状态和能耗规律。提供了大型用能系统监测和效率分析功能，可对大型用能设备的运行状态进行24小时在线监测，使设备操作人员实时了解设备是否存在故障，系统是否处于高效率运行状态，并在设备出现故障时在线发布报警信息，确保系统故障得到及时处理，避免设备停止运行给生产造成损失，保证了系统长期安全稳定、高效运行。

2.3　能耗统计

城市能源计量数据监测平台提供了分类汇总统计、分类分时统计、分级分时统计和分级分项统计功能，可充分满足用能单位能源精细化管理分类、分级、分项统计的要求。

分类汇总统计，给定统计周期(开始日期、结束日期)，可按用能单位消耗的能源种类分别统计每类能源在该统计周期的能耗量，使用能单位掌握总体能耗消耗量和构成；分类分时统计，以逐日、逐月、逐年的方式给出各种能源种类的能源消耗明细；分级分时统计，以逐日、逐月、逐年的方式给出所有次级用能单位或主要用能设备的能源消耗明细；分级分项统计，给定统计周期(开始日期、结束日期)，给出所有次级用能单位不同能源分项的能源消耗明细。

2.4　能耗分析

城市能源计量数据公共服务平台提供了横向分析、纵向分析、同期对比分析、结构占比分析和趋势分析等功能，帮助用能单位分析能耗规律，发现用能问题、寻找节能重点。

横向分析，将用能单位的能耗与其同行业内其他用能单位的能耗进行对比，以了解自身的能耗水平；纵向分析，绘制用能单位逐时、逐日、逐月、逐年的能耗曲线(或者柱图、堆叠图等)，以展示用能单位日、月、年的能耗特点，发掘能耗规律，以便进一步查找用能问题；同期对比分析，将用能单位任意两日、两月、两年的能耗进行逐时段、逐日、逐月的对比，以了解用能单位不同日、月、年之间的能耗变化情况，结合其他因素，分析用能的合理性；结构占比分析，计算各能源种类、各次级用能单位或各能源分项的能耗占比，掌握自身的能耗结构和用能重点；趋势分析，基于以往的用能数据对未来一年的用能量进行预测，以便及时发现潜在的能耗超标现象，及时制定调整措施。

2.5　碳排放分析

城市能源计量数据公共服务平台支持用能单位碳排放量的计算，根据能源消耗量的统计结果，结合相应能源的碳排放因子，可以计算得到用能单位的碳排放量。借助该平台可以提高政府进行碳核查的效率，并节省相应的人力、物力。而且，该平台可实时对碳排放量进行计算，有利于用能单位及早制定碳资产管理计划和进行节能工作安排。

3　相关工作现状

除了深圳，其他省市城市能源计量数据公共服务平台的建设工作也已相继展开。20多个获批省市中17个省市已建立了能源数据采集平台，并逐步推行用能单位能源计量数据采集监测试点。进展较快的如福建，目前已实现300多家重点用能单位的数据联网，还有130多家正在施工过程中，当地政府在土地和资金方面持续地给予了大力地支持。其他如新疆、内蒙古、上海、北京、安徽等省市也已实现部分用能单位的数据联网，并先后获得当地政府300～15000万元不等的资金支持。各地城市能源计量数据公共服务平台的建设工作在今后几年必将紧锣密鼓、如火如荼。