能耗在线监测系统在项目建设中的应用

摘要：基于能耗在线监测项目建设实践，对该类项目的建设内容进行了全要素分析, 提出了该类项目的建设技术方案。对相关项目在节能减排工作中的实际应用进行了系统研究，提出了项目的关键技术内容、系统架构和应用功能体系三大主要建设内容。结合当开展的节能减排工作以及能耗数据颗粒度，建立了涵盖主要节能减排工作的应用功能体系、传输协议标准以及实施关键技术要求。提出的建设技术方案可以为我正在大规模开展的能耗在线监测建设项目提供理论参考和技术支撑。

关键词：节能减排；在线监测；技术方案；项目建设

0 引言

能耗在线监测项目是新形势下节能减排工作的重要抓手，我能耗在线监测项目正处于大规模建设实施阶段。目能耗在线监测项目的研究主要集中在物联网技术、控制技术及化运行等单方面技术应用研究，主要服务对象用能单位，尚缺少面向建筑、交通等行业领域或行政区综合节能管理的集节能应用功能、数据传输、监测指标、系统架构等于体的技术方案研究。开展能耗在线监测项目建设技术方案研究，可以直接指导目各地区、各建筑、交通、工业类用能单位能耗在线监测项目的实施，对促进我能耗在线监测项目建设规范化有着重要意义。

本文结合已建成的“家重点用能单位能耗在线监测系统”“北京市节能监测服务平台”项目，系统研究了该类项目的主要应用功能体系、能耗数据采集传输要求、软硬件、安全及维护要求，提出了涵盖主要节能减排应用功能体系、传输协议、监测指标以及项目实施的关键技术要求，为家、地方、行业以及相关用能单位推广应用能耗在线监测项目提供理论和实践依据。

1 能耗在线监测项目关键技术内容

1.1 建设主体

节能在线监测项目主要服务全社会的节能减排工作，其建设主体主要是 ：用能单位、用能服务单位（以私有节能监测云平台为基础，为企业开展各类节能减排服务的技术服务单位）、产业园区、行业主管部门、各级节能主管部门。

1.2 监测指标

电、煤、油、气、热、水以及新能源与可再生能源等能源资源消耗量及运行参数 ；用能单位的产品、产量、产值等生产运营数据 ；家、地方、园区、行业的能源资源、产品、产值等宏观统计数据。

1.3 数据采集

对能耗在线监测项目进行数据采集，见表1。

表1 数据采集

2 能耗在线监测项目架构及应用功能

2.1能耗在线监测项目系统架构

能耗在线监测项目系统架构如图1所示。

图1 能耗在线监测项目系统架构

2.2 主要应用功能体系

2.2.1 能源数据统计分析

具备对区域、行业及用能单位能源消费量按能源/资源种类和定周期进行汇总、定比、环比等统计和分析功能；具备对区域、行业及用能单位综合能耗计算汇总分析功能；具备对用能单位能源效率计算分析功能；具备对区域、行业及用能单位节能量计算、汇总和分析功能。

2.2.2 能效对标

（1）按照能效指标对标类型、技术要求及组织管理要求实现能效对标功能。（2）建立能效指标数据库、能效数据库和能耗限额定额数据库，实现数据管理功能。（3）具备限额执行情况分析功能。（4）具备定额执行情况分析功能。（5）建立能效节能实践库。

2.2.3 节能考核管理

（1）具备区域、行业及用能单位的节能目标分解功能。（2）具备区域、行业及用能单位的完成目标责任考核功能。（3）具备区域、行业及用能单位节能目标考核预警功能。 

2.2.4 节能潜力分析

（1）为用能单位提供各种能效标准下的节能潜力分析。（2）为用能单位提供各种节能方案下的投资成本分析。（3）可实现行业能效指标的标准库管理。（4）行业、区域内部企业节能潜力管理。（5）重点耗能系统和设备节能潜力分析。

2.2.5 预测、预警和报警

（1）具备通过分析模型对区域、行业及用能单位的能源消费趋势进行预测功能。（2）具备区域、行业及用能单位的能源消费预警功能。（3）具备采集终端、能源计量仪表的运行异常报警功能。（4）具备数据采集异常报警功能。（5）具备多种形式的报警通知功能。

2.2.6 节能分析报告

（1）具备按照不同时间周期完成能源利用状况报告功能。（2）具备区域、行业及用能单位的能源利用状况报告管理功能。

2.2.7 碳排放管理

（1）各类能源品种的折煤系数与碳排放系数管理。（2）碳核算模型与公式管理。（3）市、行业、区域以及用能单位碳排放分类核算。（4）市、行业、区域以及用能单位碳排放预警管理。

2.2.8 用能单位服务项目

（1）为用能单位提供监测数据查看功能。

（2）为用能单位提供设备系统管理功能。

（3）具备不同节能改造方案的能耗模拟分析。

（4）为用能单位提供能源利用状况分析报告。

（5）为用能单位提供现场监测报告。

（6）为用能单位提供用能权交易管理功能。

（7）为用能单位提供能效对标和信息。

（8）为用能单位提供异常报警信息。

（9）为用能单位提供能量平衡网络图、能量平衡表和计量网络图。

3 能耗在线监测项目实现的技术内容

3.1 传输关键技术

（1）实现计量数据从能源计量器具到采集终端的采集传输。

（2）实现计量数据从采集终端到平台的传输。

（3）实现平台对平台、能源管控中心或其他能源管理系统的数据传输。

（4）实现远程传输功能的能源计量器具与平台直接传输。

（5）数据传输协议实现采集终端与平台或能源管控中心之间的数据传输和指令控制，协议层次如图2所示。

3.2 资源共享和数据交换关键技术

（1）可实现与其他平台、能源管控中心的资源共享和数据交换。

（2）支持端设备采集与计量仪表直接采集的多种数据采集方式。

（3）数据交换服务接口基于SOA架构开发，满足多点部署、灵活扩充的需求。

图2 数据传输协议层次

（4）数据交换服务接口使用XML、FTP、HTTP、JMS、Socket和Web Service等开放标准开发。

（5）数据交换服务接口实现同步数据传输和异步数据传输两种传输方式。

3.3 软硬件及数据库关键技术

（1）应用软件开发采用 B/S 或 C/S 和 B/S 结合的软件架构，满足系统扩展及二次开发的需要，三方测试机构评测为合格等级。

（2）单独配置数据采集服务器、数据库服务器、应用服务器，并根据需要采用冗余和备份措施。

（3）采用大数据、云计算、虚拟化等，提高分析能力和

效率的技术。

（4）根据系统规模配置实时数据库和关系型数据库，可

提供日志镜像、自动恢复、数据致性校验和集群机制的数

据库容错机制。

（5）整体软硬件系统达到安全等保二级及以上标准要求。

4 应用、运行维护及档案管理要求

定期完成能耗数据分析评价报告，实现对区域、行业、用能单位的能源利用评价，研究制订节能方案；制订运行维护管理方案并严格落实，按季度完成运行维护报告 ；按标准编制平台开发文档，建立运行维护档案管理规范。

5 安科瑞能耗在线监测系统介绍

5.1系统架构介绍

Acrel-5000建筑能耗分析管理系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，根据现场实际情况采用现场总线、光纤环网或无线通讯中的种或多种结合的组网方式，为大型公共建筑的实时数据采集及远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测设备构成任意复杂的监控系统。开放性、网络化、单元化、组态化的采用面向对象的分层、分级、分布式智能体建立如下层次结构：

图 3 安科瑞Acrel-5000能耗在线监测架构示意图

5.2 系统功能介绍

图4 安科瑞Acrel-5000能耗在线监测系统用能统计示意图

5.2.1支路用能

系统可以统计各支路某段时间内逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。系统可查看各支路用能趋势，可根据已有的日期或者自定义时间进行查询，并可以将支路用能显示合计，以图表形式显示。

5.2.2分项能耗统计

系统可以按照分项进行能耗统计与显示。其中，日分项用能同比分析图显示不同分项的当日与昨日能耗柱状图；用能饼图显示各分项过去31天的用能占比；堆积图显示各分项过去31天的能耗趋势；分项用能图显示被选中分项对应能耗值位的支路。

5.2.3分项用能报表

系统可以统计各分项某段时间内逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。可查看分项中各支路用能趋势，可根据已有的日期或者自定义时间进行查询，统计数据可导出至Excel。

5.2.4能耗的同比环比分析

系统可将各主要耗能设备的能耗与去年同期值和上月值进行同比环比分析，检验节能效果，根据分析结果执行节能绩效考核，以及节能目标的修正。统计各支路当年每月用能及去年同期用能。

5.2.5用能数据检查

系统可以统计某段时间内各回路与下级支路的用能差值，超过定百分比后醒目显示，确保计量体系的完整性、准确性。

5.3系统设备选型

 表2 安科瑞Acrel-5000能耗在线监测系统设备选型表

6 总结

定期完成能耗数据分析评价报告，实现对区域、行业、用能单位的能源利用评价，研究制订节能方案；制订运行维护管理方案并严格落实，按季度完成运行维护报告；按标准编制平台开发文档，建立运行维护档案管理规范。  

【参考文献】

[1] 杨作明.基于物联网的能耗在线监测平台研究与应用[J].工业安全与环保，2019；45（10）：103-106.

[2] 刘永光.能耗在线监测项目建设技术方案研究[J].建筑节能.2020.01.

[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.