工业企业产能预警及风险监测数字化系统研究

2023-08-24金晓波陈浩仇和平孙晓安

消费电子 2023年7期

金晓波　陈浩　仇和平　孙晓安

引言

以零碳国家为目标对能源安全[1-2]及管控提出了更高要求。能源低碳化转型是支撑碳中和、碳达峰目标的核心举措，而实现低碳化转型的关键措施是对能源进行智慧化、精细化管理[3]，为能够科学分解节能减排目标、跟踪节能目标的落实情况提供数据采集[4-5]、数据清洗、数据分析等环节的数据支撑以及管理抓手，支持在开展节能减排工作的过程中形成长期、深入、持续见效的关键支撑机制、能效监测[6-7]机制以及节能监管机制。

为推进工业企业能源消耗治理体系和治理能力现代化，本文提出一种工业企业产能预警及风险监测系统。该系统能对纳入平台管理的工业企业进行实时用能状态监测，提前感知企业、行业及上下游生产情况，及时发现企业、行业的产能变化情况，为企业、行业、产业上下游的产能风险情况进行合理评估提供支撑，提升区域工业企业的能源精细化管理能力，进而为政府制定宏观调控政策提供科学依据。

一、产能分析方法

产能分析一般是对生产能力的分析，可以用来评估企业产值情况。针对工业企业，企业自身可根据生产量来评估产能，本文则通过一种基于工业企业用电数据的产能分析方法进行评估。首先，工业企业日电量数据是通过工业企业产能预警及风险监测系统采集并纳入平台管理，进而形成电力数据积累；其次，通过积累的用电数据得到企业用电日基准值，从而得到企业日基准比；最后，根据开工标准（日基准比达到预设值即为开工企业）和产能发挥率标准（即产能状态预设值），从而得到产能分析结果。以下是产能分析方法涉及名词的相关定义：

1.企业用电基准值定义

企业用电基准值指的是企业历史用电的平均值。但是，当某天企业没有用电或异常用电时，需要进行排除。

2.企业异常用电定义

企业异常用电指的是当某天企业的用电量小于企业用电基准值的10%或大于企业用电基准值的200%。

3.企业连续多日异常用电修复基准值

当企业用电连续3天大于企业用电基准值的200%时，第3天企业异常用电量作为有效电量，纳入企业用电基准值的计算，以此类推。但是，某天企业用电量小于企业用电基准值的10%不作为有效电量。

4.企业日基准比定义

企业日基准比指的是某天企业用电量与企业用电基准值之比。

5.企业产能状态定义

企业日基准比小于25%为企业停产，企业日基准比大于等于25%且小于50%为企业半停产，企业日基准比大于等于50%且小于80%为企业减产，企业日基准比大于等于80%且小于120%为企业正常生产，企业日基准比大于等于120%且小于200%为企业增产，企业日基准比大于等于200%为企业异常增产。

6.区域开工率

区域开工率指的是区域内日基准比大于10%的企业数与区域内企业总数（剔除没有用电的企业数）之比。

7.区域产能发挥率

区域产能发挥率指的是区域内企业用电量之和与区域内企业的基准值之和（剔除没有用电的企业）之比。

8.区域产能状态定义

区域产能发挥率小于25%为区域停产，区域产能发挥率大于等于25%且小于50%为区域半停产，区域产能发挥率大于等于50%且小于80%为区域产能一般，区域产能发挥率大于等于80%为区域产能较好。

二、系統总体结构

工业企业产能预警及风险监测系统整体结构由数据采集、数据存储、数据中枢、数据处理、数据应用展示、系统安全监控组成，如图1所示。

（一）数据采集

数据来源多样、种类繁多，系统提供了多种数据接入的方式，既可以通过对接数据接口，也可以使用数据库对拷的方式，将数据导入平台。同时平台提供了文件解析的功能，将其他平台导出的数据文件，解析成系统需要的数据格式，导入平台当中。

（二）数据存储

系统数据将分成两种：结构化数据和非结构化数据，其中结构化数据将使用关系型数据库进行存储和分析，而非结构化数据将使用文档型数据进行存储。

（三）数据中枢

为系统提供数据处理工具，同时对模型、资产、生命周期进行管理。

（四）数据处理

通过数据中枢的处理工具，对数据进行清洗和治理。同时可根据系统定义的指标库，将清洗过后的数据，进行计算、归并，形成统计结果，供应用展示。

（五）数据应用展示

通过可视化技术，将数据进行图表化直观展示。

（六）系统安全监测

维护平台权限体系，监控平台运行情况，保证数据访问安全。

图1 系统架构图

三、系统开发设计

（一）系统主要功能

本系统实现的主要功能如下：

1.工业企业档案信息采集，对工业企业区域、产业、产业链、产值等进行分类标识，关联水电气热、产能、产值等信息进行建档，生成企业画像。

2.工业企业用电量趋势情况监测，包括日、周、月、年，监测环比、同比状态。

3.使用产能分析方法，综合工业企业预警指标体系和预警模型，对企业、行业、产业链的产能情况进行预警，进行风险研判分析。

4.通过数据可视化技术，实现数据一屏直观展示，为能耗监测、节能监管、企业评价、政策扶持提供数据支撑、决策辅助。

（二）系统业务分析

本系统以产能监测为主，在工业企业生产领域，本系统模块贯彻企业、行业、产业链这3个方面的产能监测工作：一是基于统一标准下的企业数据规整规则开展企业建档工作，通过产能分析方法监测企业产能；二是依据国民经济分类开展行业归类工作，通过产能分析方法监测行业产能；三是结合区域产业链特点开展产业链标识工作，通过产能分析方法监测产业链产能。具体业务流程如图2所示。

1.企业产能监测

企业产能监测业务重点在于企业基本信息，如企业名称、统一社会信用代码、所属区域、企业联系人、联系地址、每日用电数据等建档工作，基于统一标准下的企业数据规整规则送入数据仓，再通过产能分析方法，结合企业产能评价模型，生成企业产能信息，为企业能耗管理、产能评价、政府扶持提供决策信息服务。业务数据主要来自能源公司为企业安装的智能采集设备收集的数据。

2.行业产能监测

行业产能监测业务重点在于行业信息按照国民经济分类开展行业归类工作，更新后送入数据仓，再通过产能分析方法，结合行业产能评价模型，生成行业产能信息，为行业能耗管理提供决策信息服务。业务数据主要来自企业的国民经济分类。

3.产业链产能监测

产业链产能监测业务重点在于结合区域产业链特点开展企业所属的产业链标识工作，更新后送入数据仓，再通过产能分析方法，结合产业链产能评价模型，生成产业链产能信息，为产业链能耗管理提供决策信息服务。业务数据主要来自区域的产业链分类。

图2 业务流程图

（三）系统应用架构

工业企业产能预警及风险监测系统应用层主要包括：用于产能监测的工业全景监测、产能数据分析、一体化数字资源等子系统；用于日常管理的数据治理端、数据驾驶舱端、移动端应用。

1.工业全景监测子系统包括工业经济全景、运行动态分析、多能监测全景、企业用能全景等应用，主要实现企业、行业、产能链的产能监测业务。

2.产能数据分析子系统包括日、周、月的产能分析及数据可视化等应用，主要实现日、周、月的企业、行业、产业链产能状态预警洞察数据看板，可展示产能分布3D模型，通过三维轴方式体现企业、行业、产业链在整体分布中的各项指标空间位置，实现产能分析、预警研判业务。

3.一体化数字资源子系统包括业务中台、身份认证、数据资源管理等应用，主要实现企业综合档案数据、能源基础数据、空间地理数据等数据的管理，基于统一标准下的数据规整的数据仓业务。

4.数据治理端应用包括企业管理、预警管理、用电明细报表等应用，主要实现企业综合档案管理、日常预警处理、报表取数等业务。

5.数据驾驶舱端应用包括一张图、预警图谱、用电趋势图、生产运行情况等应用，主要实现数据可视化一屏可览、预警提示、辅助分析决策等业务。

6.移动端应用主要满足政府管理人员对企业产能监测、企业信息上报、预警处理及审批的办公需要，提升基层工作人员工作效率。

图3 系统应用架构图

（四）系统实现效果

该实现效果是针对金华市的工业企业产能预警及风险监测系统的数据驾驶舱端应用，主要分为八大板块，包括产能一张图、一键导航、企业基本情况、用电预警情况、用电趋势情况、生产运行情况、重点跟踪企业生产运行情况、产值预估。

结语

本文提出了一种信息化系统，其可应对工业企业用能情况无法监测、企业评价不够全面、政策扶持不够精准等问题，该系统紧紧围绕着国家行业发展规划、产业链协同发展、强化产业链控制能力、政府化和社会化服务等方面进行建设，为政府主管部门与企业互动机制提供监管和服务支撑，进一步推进产业链协同优化，构建工业现代化治理体系，实现基于能源大数据下的产业监管、规划、改革数字化转型，为政府制定宏观调控政策提供科学依据。