浅谈节能服务领域数字化转型应用场景

刘 洋

上海市节能环保服务业协会

0 引言

当前，随着物联网、5G、区块链等新型信息技术的快速发展，节能产业与信息技术的融合更加深入，使得能源系统更加智能化、高效化，节能环保产业逐渐向“智慧节能”深化发展。作为节能产业的重要组成部分，节能服务企业纷纷加速科技力量的布局，寻求通过数字化、智能化转型取得领先发展优势。节能服务行业也正在历经从技术节能实践、管理节能实践最终迈向万物互联、智能融合的智慧时代。

1 数字化转型背景

上海市委、上海市政府2020年底发布《关于全面推进上海城市数字化转型的意见》，把数字化转型作为上海“十四五”经济社会发展主攻方向之一，持续深化上海各领域数字化发展的先发优势，大力发展新应用、创造新业态、探索新模式、培育新职业，加快推动数字产业化、产业数字化，放大数字经济的辐射带动作用。《上海市全面推进城市数字化转型“十四五”规划》提出了“1+3+6”的任务体系，包括“数字价值提升、数字技术策源、数字底座赋能、数字规则引领、应用场景共建、转型标杆示范”工程，这都将对节能行业未来的发展方向提出新的要求。

当前数字化、智能化已将能效管理提升至一个崭新的高度。创新多种数字化应用场景，如设备远程监测、能耗管理、预测性维护、设备运行优化、备品备件管理等方面。运用创新数字化手段不断提升人员及设备效率，降低能源消耗和浪费，已经成为我国节能行业发展的当务之急。

2 节能服务行业发展趋势

节能服务行业发展历经了四个阶段。“十一五”时期，企业节能主要通过设备的更换，如高效制冷机、高效水泵、高效空压机、LED照明等，解决了企业设备能效落后的主要问题，我们称为节能的“第一阶段”。“十二五”时期，企业节能主要通过系统节能，如余热回收、余压利用、空压系统改造、大马拉小车改造等，解决了企业用能系统不匹配的主要问题，我们称为节能的“第二阶段”。“十三五”时期，企业节能主要通过精细化管理，解决了能源管理粗放的问题，节能效益明显减少，企业节能积极性降低，我们称为节能的“第三阶段”。“十四五”时期，随着物联网、大数据的发展，企业节能将会依靠数字化赋能，进行数字化节能模式（也称“智慧节能”），全面榨干节能空间，实现企业的极致能效，我们称为节能的“第四阶段”（见图1）。

图1 节能服务行业发展的四个阶段

3 数字化节能的内涵

目前，企业能源管理人员经常对数字化节能产生曲解，容易把能耗的数据采集误认为数字化节能。其实，能耗的采集仅是完成数字化节能的基础工作，发挥人工智能的作用才是实现数字化节能的核心任务和关键要素。人工智能对于能源管理场景中高度复杂的计算问题（往往需要处理海量、异构数据），以及多因素的、动态的、可扩展的推理问题，有显著的优势，有利于帮助人们完成观察、认知与决策［1］（见图2）。

数字化节能本质是节能产业通过大数据采集、云计算、物联网等智能技术的深度融合应用，对能耗状态进行数据采集、实时监测、应用分析、系统控制、用能预测，通过数据信息共享实现能源系统的合理计划和智能管理，进而实现精细化能源管控，达到节能信息化、可视化、可控化（见图3）。

图2 人工智能的价值

图3 数字化节能的功能

4 数字化节能应用场景

2017年，上海市节能环保服务业协会举办“上海节能服务产业峰会暨智慧节能论坛”，此时上海已有多家节能服务公司转型数字化领域，通过产品技术研发，开拓了多个数字化节能应用场景。随着数字化水平的不断提高，节能服务的模式也在不断创新。有聚焦产能、供能、用能的信息化智慧节能、售能服务；有针对建筑楼宇、医院电力、智慧园区等领域节能托管应用场景；有基于工业生产、能源调度等运维管理的节能服务集成一体化解决方案设施服务（见图4和表1）。

5 数字化节能典型案例及效果

美国的Verdigris公司利用人工智能技术实现非侵入式负载监控，实时自动检测建筑用能设备，包括暖通空调冷却塔、电动汽车充电桩、手机充电器、笔记本电脑等，可将客户的能源消耗降低20%～50%。英国的DeepMind公司用数据中心的历史数据训练神经网络系统，预测未来数小时的温度和工作负荷，实时推送出节能方案，削减了谷歌数据中心制冷能源费用达40%［2］。

图4 数字化节能应用场景

表1 上海数字化节能服务公司（部分）

在智慧节能领域，数字化技术可以围绕用能企业及生产单元、建筑楼宇、园区等关键环节开展深度感知、动态监控、数据汇聚和智能决策。这些技术多数应用在工业生产、建筑楼宇的合同能源管理项目中，相比一般的用能设备替换改造，通过能源跟自动化的融合，节能效率更加明显［3］，不开展设备更换，也可实现5%～10%的能效提升空间。

上海某节能服务公司面向华为坂田基地4．2万m2培训中心（J区）开发智慧能源平台，实现综合地图、用能监测、用能分析、能效诊断、算法库、能源预测、优化控制、需求响应、工单管理等功能。通过大数据分析和专家库动态调优，指导系统设备全天运行。经过夏季制冷季的验证，J区冷站系统的COP平均提升5%，能耗平均下降9．2%（图5）。

图5 大数据智慧能源管理平台

6 结束语

城市数字化转型、企业数字化转型是大势所趋，随着传感器技术、物联网技术、互联网+AI、云平台、区块链等新技术的发展，加速了节能服务行业的数字化进程，节能服务产业将迎来新的发展机遇。“能源管控中心”“3E数字化管理”“数字化能源托管”“可视化能源”等不断涌现，成为企业数字化转型的重要一环，将推动数字化节能迈向一个新的高潮。

数字化节能目前仍处于起步发展阶段，在人才队伍培养、技术产品的研发创新、应用场景的扩大、服务质量的提高，以及广大能源用户的自愿接受应用等方面还存在诸多不足。为了更好地适应数字化转型发展需要，建立智慧节能评价标准，研发数字化节能产品，建立工厂能源数字化标准模式，加大数字化节能应用场景推广尤为重要。