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浅析用能单位能耗在线监测做法与经验
2021-7-16 阅读(974)
刘丹
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：山西省长治市是市级层面推进用能单位能耗在线监测系统建设先行地区之一。本文系统介绍了长治市用能单位能耗在线监测系统建设的做法和经验，包括系统的服务定位、主要功能、建设模式及主要任务等。本文通过一个企业实际案例，说明能耗在线监测对企业节能降本增效的促进作用。
关键词：节能；能耗在线监测；长治市；工作经验；案例
0概述
为贯彻落实党中央、国务院关于加快推进生态文明建设的决定，深入推进资源节约工作，按照国务院《关于印发“十三五"节能减排综合工作方案的通知》精神，长治市于2016年启动智慧用能监管平台建设，目标是在“十三五"时期建设覆盖全市200余家用能单位的能耗在线监测系统，为企业节能降本增效提供决策支撑。目前，长治市已完成了13家企业能耗在线监测数据的实时采集工作。现将有关情况和经验总结如下。
1 系统定位和主要功能
平台建设对于长治市深入推进节能优先战略，实现绿色发展具有重要的探索意义和带动价值，主要包括3个定位、9大功能。
3个定位，即一是为节能主管部门服务，为节能监察、能耗强度和总量“双控"提供支撑；二是为企业能源管控服务，为用能单位节能降本增效提供决策支撑，推动用能单位转型升级；三是为各相关职能部门提供数据保障。
9大功能包括：
（1）能耗在线监测。对企业用能数据进行实时采集，掌握企业用能的平衡情况、异常情况、重要工序和耗能设施的能耗情况，并作为后续统计分析、报表以及考核的基础数据。
（2）节能目标管理。将节能降耗目标分解到各区县以及各企业，以节能量为考核指标，构建节能指标体系。监控高耗能企业、工业产业园和工业密集地区。
（3）用能计划管理。主管部门在平台上实现各单位年度、月度用能计划的审批管理，系统对用能计划和最终的执行情况进行跟踪管理和分析，为企业的能源计划制定和监管部门的后续管理提供数据支撑。
（4）能源指标统计分析。通过在线监测获得的能源消耗数据，进行多维度的数据汇总统计和分析，建立各级能源消耗指标、节能指标和考核评价指标，并形成各类指标的实时统计、同环比分析和对标分析，为各企业和各级监管部门提供决策数据。
（5）用能考核评价。以能源指标统计分析的能源消耗及各类指标为基础，对企业、行业监管部门、区域监管部门等进行考核，并将各类指标统计、指标对标和指标考核结果在平台上公示。
（6）预警预测。比较与分析企业实时能耗数据，根据企业的实际生产情况和以及长治市的能源供应和保障情况，实时发布企业和地区的能源预测和预警信号。
（7）用能指导。对企业用能状况进行动态分析与评价，实时指导企业合理用能、节约用能，为企业实施节能改造项目提供决策数据支撑，最终实现节能、降耗、减排和降低企业能源成本的目的。
（8）能源信息在线服务。为企业用户提供用能咨询服务，主要包括反馈提供能耗异动数据、主要能耗指标对标工作指导、能源诊断等服务。
（9）开设节能量交易、碳排放权交易接口。为今后组织开展节能量交易、碳排放权交易等提供技术支撑。
2 推进模式：搭台，企业唱戏
长治市高度重视能耗在线监测系统建设工作，通过市、县及办公厅（室）而不是部门发文的方式表明对这项工作的支持态度。一是长治市制定印发了《关于做好全市用能单位能耗在线监测系统推广建设工作的通知》（长政办发〔2017〕23号），明确了“到‘十三五’末，基本建成覆盖全市全部用能单位的能耗在线监测系统"的工作目标，提出了进度计划和工作要求。二是长治市经信委印发了《关于在全市开展工业企业能耗在线监测系统推广建设工作的通知》（长经信节能〔2017〕70号），提出2017年遴选部分工业企业开展试点，“十三五"期间逐步推广至年耗能5000tce以上的工业企业。文件明确，由长治市节能中心承担平台建设任务，各区县经信部门加强组织协调，长治市节能监察支队加强督导和监察，确保工作顺利推进。与电力需求侧管理工作有机结合，要求获得电力需求侧管理专项资金补贴的企业必须接入平台。三是区县印发相关文件。根据市部署，潞城、屯留、沁源等县区级也先后以办公厅或办公室名义印发文件，明确了本地区接入能耗在线监测系统的企业名单，为推进系统建设提供了强有力的依据。四是让用能单位通过系统得到节能收益。中心与节能服务机构签订长期技术支持服务合同，通过节能服务机构为用能单位提供高附加值服务，推动用能单位以“用"为目标建设系统。用能单位系统上线后，通过远程在线服务和大数据分析等帮助用户持续寻找节能空间和方法，让用户持续获得节能效益。
系统建设主要分为以下4个步骤开展工作。
第一步，进驻企业调研。由节能中心和相关技术服务的技术人员联合进驻企业进行调研，根据调研情况向企业提供能管中心建设方案，作为企业按规范要求建设能管中心的基础依据。
步，建设企业端能耗监测系统。由企业公开招投标遴选有节能技术服务及相关软件开发资质的机构，根据建设方案要求，开展企业能管中心建设。
第三步，验收及数据上传。企业能管中心建设完成后，由节能中心技术人员会同节能主管部门进行项目验收，测试数据上传的稳定性和安全性。
第四步，持续提供节能服务。由技术人员及专家对企业上传数据进行诊断分析，并提出相应技术改造措施，指导企业节能降耗。以服务取得企业的信任，以节能效果获得企业支持。
3 安科瑞用能单位能耗在线监测系统
根据《用能单位能耗在线监测系统推广建设工作方案》的要求，用能单位接入端系统部署在用能单位内部，由用能单位负责建设。
主要功能:通过计量仪表、工控系统等采集、汇总本单位能耗数据，将数据上传至省级平台，或直接上传至平台；用能单位接入端系统要通过网闸、防火墙、隔离等安全措施，确保内部系统安全和数据安全；要具备远程升级维保、一端多传、接收和省级平台推送信息和用能单位自身能源管理所需的功能。
安科瑞可为企业接入端系统提供完整解决方案：
3.1端设备
企业接入端系统需要从生产过程控制系统中采集能耗相关数据，考虑到企业生产网络与办公网络(互联网)之间并不互通的实际情况，企业接入端系统将通过具备2+1架构的物理隔离装置--能耗在线监测端设备，实现生产网络和办公网络之间的物理连接，在数据传递过程中确保从生产网络（内网）获取的能耗数据以单向传递、隔离加密、文件摆渡的形式安全传递到办公网络(外网)，再通过外网主机侧的CA数字认证证书进行身份认证识别后上传至省(市）级平台。结构如图所示：
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3.1.1端设备硬件参数
(1)单主板采用低功耗处理器；
(2)单主板内存大小4G；
(3)硬盘：64G固态硬盘；
(4)独立双主机“2+1"架构非IP物理隔离；
(5)带VGA接口，可外接显示器，便于现场维护操作；
(6)双冗余开关电源，互为备用、支持热插拔，保障端设备的可靠性，具有电源故障声光报警功能；
(7)8路RS485串口；
(8)4路千兆以太网；
(9)4个USB接口，可用于CA证书接口；
3.1.2端设备软件功能
(1)支持从现场的仪表通过Modbus（GB/T19582）、DL/T645、CJ/T188等协议采集需要的能耗实时数据，并进行汇总生成上报的能耗数据；
(2)支持从能源网关、DTU、SCADA通过ModbusTCP（GB/T19582）、能耗协议等上传的能耗实时数据，并进行汇总生成上报的能耗数据；
(3)支持从自动化信息系统通过OPC协议采集需要的能耗实时数据，并进行汇总生成上报的能耗数据；
(4)支持手工填报数据：对于不具备在线采集条件的数据，提供手工填报数据上传；
(5)具有基础数据处理、本地存储功能，本地历史数据可存储6个月以上；
(6)可根据项目情况录入企业基本信息、企业生产层级结构、计量器具档案信息、端设备信息、数据采集项信息等各类基本信息；
(7)按照《NHJC-04-2018用能单位能耗在线监测系统技术规范-端设备接口协议规范》的要求往或省级平台上传数据；
(8)支持断线缓存，保证数据的连续性；
(9)端设备平台方便用户使用、配置；
(10)支持人工补录、远程升级；
(11)用能数据集抄；
(12)数据上传日志。
3.2 ANet系列能源网关
ANet系列能源网关，可将企业内分散的能源计量器具集中采集后上传至端设备，满足办公、大型公共建筑、工业企业等能源管理系统中对于水、电、气、油、冷量、热量等各种形式的能耗计量及分项数据采集需求，搭配简单易用的数据配置软件工具，可以快速配置所需采集数据及上传数据中心等各项参数信息。
3.2.1能源网关硬件参数
3.2.2软件功能
(1)支持多种仪表协议：支持DL/T645、GB/T19582-200（Modbus）、CJ/T188-2004等；
(2)ModbusTCP实时数据转发；
(3)分项计量Xml数据报文定时上传；
(4)数据AES加密；
(5)断点续传；
(6)数据存储；
(7)远程配置及维护；
3.2.3相关报告及证书
(1)GB/T17626.2-2018《电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》4级。
(2)GB/T17626.6-2017《电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度实验》3级。
(3)GB/T17626.4-2018《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》4级。
(4)GB/T17626.5-2019《电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验》4级。
(5)GB9254-2016《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》合格。
3.3设备选型
4 企业端节能效果明显
目前，用能单位能耗在线监测系统在企业端的应用已经开始显现效果。以潞宝焦化为例，通过接入平台的在线监测数据，结合企业实际情况，节能服务机构从设备运行、工艺管控、管理策略3个方面进行优化。设备运行方面，利用节电器、电容精确补偿等节能设备，每年取得了31.4万元的节能效益；工艺管控方面，通过对潞宝焦化的生产设备进行精准控制，对工艺及工序运行状况进行在线诊断分析，对各工序产能效力匹配进行优化，实现了每年82.6万元的节能效益；管理策略方面，通过对潞宝焦化能耗数据的统计分析，建立了设备、工序、工段、车间班组及产量监测考核体系，监测用电结构变化适时优化缴费策略，实现了每年155.9万元的节能效益。通过以上3方面的优化，每年可为潞宝焦化节省269.9万元的能源费用。
【参考文献】
[1]国务院.“十三五"节能减排综合工作方案[EB/OL].2016.
[2]姜过水,宋晨希.长治市用能单位能耗在线监测做法与经验[J].中国能源,2018,40(06):28-29+45.
[3]安科瑞用能单位能耗在线监测系统.2020.10版
