能耗在线监测系统助推碳达峰碳中和

0引言
 

能耗数据在线监测是实现碳达峰、碳中和目标不可或缺的基石。我国正积极构建并推广重点用能单位的能耗在线监测系统，作为响应双碳目标的重要举措。当前，大部分地区已成功将关键用能单位的能耗数据上传至国家级平台，但尚需加强数据质量保障、业务功能拓展以及数据处理技术等方面的体系建设。

鉴于碳达峰、碳中和目标与能耗在线监测系统的核心要求，我们提议建立全面的数据质量管理评价指标体系，以明确并强化监测数据质量的主体责任。同时，应着力提升数据质量保障体系的效能，不断丰富和完善业务功能体系，并加强数据处理技术体系的建设水平。这些举措对于推动我国双碳目标的实现具有深远的意义。

 

1能耗在线监测系统总体构成

能耗在线监测系统利用计量工具和信息技术，实时追踪能源使用数据，绘制能源运行图，监控关键行业和企业的能耗情况，推动物联网技术在能源计量中的应用。该系统由企业端、省级和国家级平台三部分构成，数据从企业采集后逐级上传至国家平台，其架构如图1所示。

图1能耗在线监测系统整体架构模式

 

2能耗在线监测系统需要强化的关键点

2.1数据质量保障体系

能耗在线监测系统依赖于准确可靠的能耗数据，对推广至关重要。

我国规定计量器具年检合格率需达97%。然而，部分重点用能单位的年检合格率未达标，导致能耗监测数据与实际不符。此外，这些单位的计量仪表缺少通信接口，仅提供模拟信号，需通过二次仪表转换，这进一步增加了数据偏差。

重点用能单位因能源输送需求和改造成本，对计量器具改造持保留态度。企业更换计量仪表受限于产权和费用问题，导致与接入端系统链接的积极性不高。

能耗监测系统建设中，数据采集问题显现，包括信息资源、数据交换、采集指南、支撑系统、应用系统、信息安全和工程管理等标准缺失。冶金、水泥等行业采集标准不一，导致数据准确度偏差，影响数据价值。

手工填报数据时，重点用能单位的基础能耗数据常被忽略，需要在多个账套、系统和模块中清洗数据，这导致数据处理易出错且更新缓慢，影响了数据上传的准确性。

2.2业务功能需求体系

能耗在线监测系统省级平台的主要业务功能概述见表1。

由表1可知，省级平台的核心业务功能涵盖能耗监测、双控管理、数据分析、能效对标、预测预警、节能目标与潜力分析、在线填报、GIS展示及系统运维，满足节能主管单位需求。然而，平台缺少“两高项目管理、碳达峰碳中和管理、用能权交易及能源消费预算管理”等关键模块，这些是实现国家碳达峰碳中和目标、加强双控指标分解及监管、挖掘能源消费和碳减排潜力的重要措施。因此，建议加强并完善这些缺失的功能模块。

2.3数据处理技术体系

重点用能单位上传监测数据易引发数据洪峰。根据国家规范，用能单位需每日汇总并上传指标至省级平台，包括每日和每15分钟采集的实时指标。三级计量单位的指标数量通常在100至3000个之间，每条数据约0.5kB。

假如1个企业每天的数据大小测算公式为：

式中：M表示每天的数据大小；n为每日采集指标的个数；i是实时采集指标的个数；k代表采集频率；m是每个采集指标单条数据传输时的大小。

每日和实时采集指标共600个，每15分钟采集一次，企业每天传输约14.2MB数据，共29100条。假设全省有500家重点用能单位，省平台每天需处理6.9GB、1455万条数据，这对网络带宽、数据处理能力和数据库存储造成压力。数据处理能力饱和或内存占用过高可能导致请求无响应；实时存储不足可能引起数据积压或丢失。平台运算能力消耗大，数据展示缓慢。

 

3系统建设的对策与建议

3.1数据质量保障体系

(1)强化能源计量器具管理，确保重点用能单位使用合格设备，并妥善管理计量数据。建立闭环管理制度，执行动态监控，保障数据的准确性，定期进行检定和校准。对更新计量器具犹豫的企业，建议提供政策和资金支持，鼓励第三方供应商与企业建立长期合作，促进计量器具的现代化更新。

(2)制定统一的能耗在线监测技术标准，推进全国系统建设。建立覆盖多行业的技术规范体系，确保数据采集标准一致，这是实现系统质量管理的基础，保障监测结果的准确性。

(3)建立数据质量管理评价体系，包括在线监测数据的自动评审机制和以多个指标为核心的联网质量评审体系。根据地区实际设定权重，准确评估数据质量并追溯偏差原因。利用CBR技术自动检测和识别数据异常，提升数据质量管控效率和有效性。

(4)确保重点用能单位负责人对人工填报数据的真实性和准确性负责，建立责任追溯制度。推进能源管理人员月度审核，优化市县(区)节能主管部门数据审核管理机制，加强数据上报审核，夯实数据基础。

3.2业务功能需求体系

可借鉴先进省份经验，将节能降碳业务与能耗在线监测系统深度整合，增加“两高”项目管理、碳达峰碳中和管理、用能权交易管理、能源消费预算管理等功能模块。

3.2.1“两高”项目综合管理

该功能模块旨在对拟建、在建、已建项目的相关信息进行综合分析和管理，实现对“两高”项目的统一管理，涵盖节能监察、能耗在线监管、企业“双控”管理、重点企业用能情况管理、大数据分析以及预警预测等功能。

3.2.2碳达峰碳中和管理

功能模块用于统计碳达峰和碳中和，允许按月或年输入和更新区域或企业的碳排放和配额数据，包括总量和减排指标。它还能估算碳排放量，基于能耗数据，并展示不同周期内的趋势，包括同比和环比数据。

3.2.3用能权交易管理

该模块负责企业用能权的确权审核、日常监测、查询统计和分析。它协助节能部门进行能耗增量配额的分配与划拨，并管理节能收储指标的记账。依据省能源消费总量和强度的双控目标，节能部门推动企业采取措施减少能源消费，并对替代项目进行记账管理，同时建立省市级项目储备库。

3.2.4能源消费预算管理

该模块利用历史数据，预测不同GDP增长情景下的能源消费总量、强度，并分析碳达峰，制定五年能源预算。它包括指标计算、分配、预算平衡及预警跟踪。

3.3数据处理技术体系

省级平台面临重点用能单位在线监测数据上传导致的数据洪峰问题，每日需处理约1455万条、6.9GB数据。此问题可通过资源、策略和技术方面的措施解决。

源方面，应在预算范围内增强硬件性能和网络资源，提升系统应对数据高峰的能力。

策略上，实施分时上传和数据洪峰削减，安排不同地区企业错峰上传数据，利用哈希算法实现传输错峰。

技术层面，采用实时数据库、负载均衡和数据库集群技术，处理实时数据和时间敏感事务，同时均衡和分摊工作负载，确保多个操作单元协同工作。

 

4安科瑞建筑能耗分析系统

4.1概述

Acrel-5000web系统是能源管理分析平台，它扩展了对多种能源如水、气、煤、油和热(冷)量的集中采集与分析功能。该系统通过详细统计和图表展示能耗数据，帮助识别高能耗问题和不合理的能源使用习惯，以促进能源节约。此外，它支持用户根据国家规定进行能源计算，分析能源使用情况，发现节能潜力，并制定并实施节能措施，最后向相关部门提交能源计算报告。

4.2应用场所

适用于多种行业的能耗监测与管理系统，包括公共建筑、集团公司、工业园区、大型物业、学校、医院和企业等，涵盖设计、施工及运维服务。

4.3系统功能

4.3.1系统概况

平台运行状态、月度能耗统计、地图导航功能，以及能耗的逐时、逐月趋势曲线和日、月能耗同比分析实时展示。

4.3.2用能概况

对比建筑、部门、区域等的用能情况，支持逐时、逐日趋势分析，分时段能耗统计及总能耗的同比环比对比。

4.3.3用能统计

;按日、月、年统计建筑和区域的能源使用，并支持导出为EXCEL报表。可选择建筑数据生成柱状图。

4.3.4复费率统计

复费率报表可按日、月、年统计一栋建筑下各支路的用电量和成本，包括尖、峰、平、谷时段，并支持导出至EXCEL。

4.3.5同比分析

进行建筑和区域的用能数据分析，包括日、月、年对比，以图形和报表形式展示。

4.3.6能源流向图

能源流向图呈现单栋建筑在特定时段内各种能源从供应到消耗的路径，可按实际值或标准化值进行查看。

4.3.7夜间能耗分析

夜间能耗通过表格、曲线和饼图展示不同支路的能源使用情况，区分工作时间和非工作时间，并支持报表导出。

4.3.8设备管理

设备管理涵盖类型、台账、维保记录等功能，帮助用户有效管理设备，保障其正常运行。

4.3.9用户报告

用户报告自动统计选定建筑的月度能源使用趋势，并提供能耗分析，包括用电的复费率分析，且报告支持编辑。

 

5系统硬件配置

 

6 结语

能耗在线监测系统收集真实准确的能源消耗数据，分析用能情况，支持碳排放和用能权交易。系统通过数据分析，提出改进措施，增强重点用能单位的节能降碳意识，助力实现碳达峰和碳中和目标。

 

参考文献：

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[3]吴孟辉.标准化框架下的能耗在线监测系统建设[]].中国标准化2020(13):89-92

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[5]张丽霞,王磊,孙义.建设能耗在线监测系统助推碳达峰碳中和[J].节能监测,2022,41(6):69-71.

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

审核编辑 黄宇