劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：陶瓷、水泥及玻璃等行業(yè)都是需要用能單位,按照政策的規(guī)定都需要建立企業(yè)的能源管理信息系統(tǒng)。本文針對在碳達(dá)峰碳中和的大背景下,需要用能單位在能源管理信息系統(tǒng)推進(jìn)過程中出現(xiàn)的常見問題,提出相應(yīng)的解決思路。

關(guān)鍵詞:需要用能單位;能源管理;信息化;節(jié)能  

1前言

隨著全球氣候變暖的加劇,人類對自然資源保護(hù)以及對節(jié)能減排越來越重視。IT 技術(shù)與不同行業(yè)的碰撞促進(jìn)整個行業(yè)的飛速發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)與能源行業(yè)的相遇,互聯(lián)網(wǎng)思維方式的先進(jìn)性逐漸顯示出來，國家及各級均做出各種鼓勵與引導(dǎo)政策,部分集團(tuán)性國有企業(yè)也做出了相關(guān)的措施,努力推進(jìn)需要用能單位能源能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)。特別在十多年來的需要耗能企業(yè)的每年的能源考核中,規(guī)定企業(yè)應(yīng)建立能源管理信息系統(tǒng)。

能源管理信息系統(tǒng)的建設(shè)推進(jìn)工作實現(xiàn)了需要用能單位、各級管理部門(包括各級以及集團(tuán)化公司總部)、技術(shù)服務(wù)商、燃?xì)夤尽崃镜榷喾铰?lián)動,實現(xiàn)了需要用能單位能源數(shù)據(jù)與管理部門(各級以及集團(tuán)化公司總部)的數(shù)據(jù)同步化，為需要用能單位下步開展節(jié)能工作奠定堅實的基礎(chǔ),也為以及集團(tuán)化運(yùn)作的大型企業(yè)制定宏觀能源調(diào)控政策以及進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù).

2 能源管理信息系統(tǒng)需要具備的功能

能源管理信息系統(tǒng)是節(jié)能與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合體，能夠為能源管理、運(yùn)行人員以及相關(guān)部門提供有用的信息，使企業(yè)整體保持較高的能源利用效率。 能源管理信息系統(tǒng)邏輯層次結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

2.1能源數(shù)據(jù)采集

能效數(shù)據(jù)分為實時和非實時兩種。實時數(shù)據(jù)一般來自于企業(yè)在線監(jiān)測系統(tǒng)，也可以通過安裝數(shù)字儀表來補(bǔ)充缺少的數(shù)據(jù)，在預(yù)設(shè)的時間間隔內(nèi)實現(xiàn)自動收集，并存儲到實時數(shù)據(jù)庫中，從而實現(xiàn)能效指標(biāo)的在線計算與動態(tài)分析。

2.2基礎(chǔ)信息管理

基礎(chǔ)信息一般包括企業(yè)基本信息管理、計量儀表檔案信息管理、設(shè)備檔案信息管理、培訓(xùn)及資料信息管理、能源管理委員會（或稱之為節(jié)能領(lǐng)導(dǎo)小組）信息管理、新聞公告信息管理、行業(yè)政策信息管理、技術(shù)文檔信息管理、系統(tǒng)的初始化及設(shè)置管理等內(nèi)容。

2.3節(jié)能績效管理

考核管理是企業(yè)提升節(jié)能績效的重要手段。企業(yè)能源利用的好壞，可以通過能源消費(fèi)量、投入產(chǎn)出比、能源利用率、節(jié)能減排量、能源成本等能耗指標(biāo)反映出來。將這些指標(biāo)納入企業(yè)考核體系，能夠有效提高企業(yè)能源管理的效果。若進(jìn)一步對這些指標(biāo)進(jìn)行對標(biāo)分析，如企業(yè)內(nèi)部的能耗基準(zhǔn)（限額、目標(biāo)值、歷史數(shù)值等）以及外部行業(yè)基準(zhǔn)（國內(nèi)外行業(yè)平均、行業(yè)先進(jìn)、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)值、行業(yè)準(zhǔn)入值等）進(jìn)行比較，還可以進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力的機(jī)會。

2.4節(jié)能項目管理

對于工業(yè)企業(yè)而言，節(jié)能效益的絕大部分均來自于節(jié)能技改項目的實施結(jié)果。為了保證節(jié)能項目的順利實施，提高管理效率和效果，借助信息技術(shù)手段對節(jié)能項目進(jìn)行管理則成為一個有效的方法。

2.5能源運(yùn)行管理

傳統(tǒng)的能源管理過程是基于人工管理的離線過程。在工業(yè)信息化高速發(fā)展的今天，只能完成離線能源管理的 EMIS 已經(jīng)不能滿足部分企業(yè)高速發(fā)展的需要。對于很多企業(yè)而言，設(shè)備、生產(chǎn)工藝等用能對象一般都已經(jīng)實現(xiàn)基于產(chǎn)品生產(chǎn)和運(yùn)行為目標(biāo)的高度自動化。在此基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)以能源較優(yōu)運(yùn)行為目標(biāo)，開發(fā)了企業(yè)能源運(yùn)行的在線管理功能。

2.6企業(yè)能效管理

企業(yè)能效管理主要解決企業(yè)用能對象的能效評價、節(jié)能診斷與優(yōu)化改進(jìn)三方面的問題，管理的對象包括企業(yè)需要耗能設(shè)備、工藝和能量系統(tǒng)三個層次。能效評價指對上述用能對象的能效狀況進(jìn)行分析評估，包括能源結(jié)構(gòu)分析、能源消費(fèi)流向分析、負(fù)荷分析、趨勢分析、能效指標(biāo)計算及對比、企業(yè)能量平衡、能量品質(zhì)分析、需要對象（如動力生產(chǎn)、照明、大型耗能設(shè)備等）性能評估等。節(jié)能診斷指標(biāo)確定存在節(jié)能潛力的位置并量化節(jié)能潛力數(shù)值，包括能效影響因素分析、節(jié)能潛力分析、減排潛力分析等；優(yōu)化改進(jìn)包括能量系統(tǒng)優(yōu)化、能效決策分析、企業(yè)清潔生產(chǎn)等內(nèi)容。

3常見的問題

在對某些地級市和某幾個大型集團(tuán)的能源管理信息化系統(tǒng)推進(jìn)過程中，發(fā)現(xiàn)主要存在以下幾個方面的普遍問題，提出自己的解決思路，以供參考。

問題一：推進(jìn)過程中，大部分需要用能單位對于能源管理信息系統(tǒng)工具的先進(jìn)性了解不夠，很多企業(yè)停留在信息系統(tǒng)僅僅替代人工抄表的初級階段；

問題二：筆者走訪部分已經(jīng)初步建立能源管理信息系統(tǒng)的需要用能單位，發(fā)現(xiàn)接近 7 成以上的用戶對于本單位建立的系統(tǒng)的功能不夠了解，部分需要用能單位的能源管理信息系統(tǒng)處在無人問津狀態(tài)，建設(shè)完成后沒有使用起來。

問題三：部分系統(tǒng)服務(wù)商由于前期系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計，運(yùn)營不科學(xué)，所服務(wù)的客戶系統(tǒng)出現(xiàn)宕機(jī)狀態(tài)，出現(xiàn)長時間掉線狀態(tài)。

4解決的思路

鑒于以上問題，本文提出如下幾點看法：

4.1加強(qiáng)宣傳加強(qiáng)需要用能單位對本企業(yè)能源管理信息系統(tǒng)建設(shè)的重要性的了解與認(rèn)識

任何先進(jìn)的工具都離不開人的管理與控制，因此對于先進(jìn)的能源管理信息系統(tǒng)亦是如此。能源精細(xì)化管理，有利于企業(yè)降低生產(chǎn)成本，減少能源管理人員的成本，降低能源浪費(fèi)。但是從部分已經(jīng)完成能源管理信息系統(tǒng)需要用能單位的走訪情況來看，企業(yè)中依然存在對能源管理信息系統(tǒng)建設(shè)的重視程度不夠，粗放式的能源管理等傳統(tǒng)理念依舊存在。企業(yè)的能源管理信息系統(tǒng)是“互聯(lián)網(wǎng) +"與節(jié)能行業(yè)結(jié)合的產(chǎn)物，利用先進(jìn)的能源管理信息系統(tǒng)有助于企業(yè)能源管理的精細(xì)化，降低能源的使用成本與管理成本。只有管理者了解到能源管理信息系統(tǒng)的先進(jìn)性并切實推進(jìn)本單位系統(tǒng)的建設(shè)，才能發(fā)揮到先進(jìn)工具的用途。

4.2加大行業(yè)對存在性遍問題的應(yīng)對投入

現(xiàn)場走訪了部分已經(jīng)建設(shè)完成能源管理信息系統(tǒng)需要用能單位，普遍存在產(chǎn)品產(chǎn)量的在線采集與對接存在的問題。分析主要原因是因為鑒于生產(chǎn)角度考慮，企業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量大部分與生產(chǎn)的系統(tǒng)為一體化，企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)無法開放接口與能源管理信息系統(tǒng)對接，導(dǎo)致很大部分企業(yè)的能源管理信息系統(tǒng)中關(guān)于產(chǎn)品產(chǎn)量的部分仍需要手動輸入。

企業(yè)能源數(shù)據(jù)只有與企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的同步，對需要耗能設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)實時采集，并開展相應(yīng)的需要高耗能設(shè)備的能源利用效率分析，單位產(chǎn)品能耗分析等分析功能才能發(fā)揮能源管理信息系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的大優(yōu)勢。筆者認(rèn)為可以加強(qiáng)對企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采用外置非接觸式采集等技術(shù)的推進(jìn)，促進(jìn)企業(yè)能源管理信息數(shù)據(jù)對企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集成化整合，促進(jìn)企業(yè)的能源精細(xì)化管理水平。對于管理部門（各級部門、集團(tuán)化企業(yè)總公司）應(yīng)當(dāng)加大所管理的需要能耗單位新增需要耗能設(shè)備計量器具采集方面硬件的投入的專項補(bǔ)貼。

4.3加強(qiáng)隊伍建設(shè)

通過對目前市面上近 40 家不同類別能源管理信息系統(tǒng)建設(shè)的服務(wù)商走訪，大部分均遇到各自的瓶頸。例如：部分服務(wù)商對需要耗能設(shè)備的能效分析比較薄弱，直接導(dǎo)致其所服務(wù)的需要用能單位的信息系統(tǒng)也停留在較為初級的水平。

某市主要信息系統(tǒng)建設(shè)服務(wù)商頭部技術(shù)服務(wù)商反映情況如下：

需要耗能設(shè)備的能效分析需要采集器成本較高，導(dǎo)致很多企業(yè)從原來粗放式管理到精細(xì)化管理改進(jìn)過程中投入成本方面比較謹(jǐn)慎，導(dǎo)致需要耗能設(shè)備的能效數(shù)據(jù)的采集存在空白現(xiàn)象；

國內(nèi)大部分企業(yè)需要耗能設(shè)備具有單獨(dú)的能源管理與自動控制系統(tǒng)，該部分系統(tǒng)為單獨(dú)封閉的系統(tǒng)，因此存在原有系統(tǒng)無法與新建能源管理信息系統(tǒng)對接的情況存在；

目前從事能管中心建設(shè)的服務(wù)商技術(shù)比較薄弱。目前在國內(nèi)能源管理信息系統(tǒng)建設(shè)的主要力量為平臺商，由于平臺上本身具有并非從事節(jié)能技術(shù)，對于節(jié)能領(lǐng)域的專業(yè)知識水平不夠，因此對需要耗能設(shè)備的能效分析缺乏。

需要用能監(jiān)管單位企業(yè)能源管理信息系統(tǒng)的建設(shè)水平與企業(yè)采購服務(wù)商的專業(yè)技術(shù)水平密切相關(guān)，建議一方面引導(dǎo)企業(yè)開展能源管理信息系統(tǒng)建設(shè)的同時加強(qiáng)對于系統(tǒng)建設(shè)方隊伍的培養(yǎng)，加強(qiáng)我國節(jié)能技術(shù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)的培育與發(fā)展。

4.4加強(qiáng)新系統(tǒng)的管理制度建設(shè)

需要用能單位能源管理信息系統(tǒng)對于大部分企業(yè)來說是全新的事物，絕大多數(shù)企業(yè)中存在現(xiàn)有的管理制度涵蓋到無法對該系統(tǒng)的管理以及相應(yīng)的維護(hù)、保養(yǎng)等制度文件的現(xiàn)象，企業(yè)也未針對該項目做出專門的管理制度，建議加強(qiáng)對新系統(tǒng)的管制制度的建設(shè)與有關(guān)人員的培訓(xùn)，以便系統(tǒng)在建成后的穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行，為企業(yè)節(jié)能工作做好制度性的保障工作。

5取得的成績

5.1促進(jìn)了企業(yè)提高其源管理精細(xì)化水平

要點用能監(jiān)管單位企業(yè)能源管理信息系統(tǒng)，可讓管理者更加充分、深入地了解企業(yè)的能源利用狀況，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)和設(shè)備運(yùn)行節(jié)能空間，是實現(xiàn)不斷改進(jìn)企業(yè)能源管理水平、持續(xù)提高企業(yè)能源使用效率的有效手段。為企業(yè)搭建一個合理、高效的信息傳輸平臺和管理平臺，形成一套行之有效的節(jié)能減排解決方案，對能源消耗數(shù)據(jù)及時、快速和準(zhǔn)確的監(jiān)測，實現(xiàn)科學(xué)分析、預(yù)測和預(yù)警功能，為企業(yè)決策提供了多方位、可視化的數(shù)據(jù)信息查詢和決策支持服務(wù)，達(dá)到科學(xué)用能、科學(xué)管理的目的。例如：某陶瓷企業(yè)，能源管理信息系統(tǒng)與企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的對接，實現(xiàn)了產(chǎn)品產(chǎn)量數(shù)據(jù)的實時采集，將生產(chǎn)的數(shù)據(jù)與能耗的數(shù)據(jù)實時同屏顯示，大大提高企業(yè)能源管理精細(xì)化水平。

5.2實現(xiàn)了四兩撥千斤的效果

通過對規(guī)模以上企業(yè)的引導(dǎo)與激勵，帶動廣大要點用能單位加強(qiáng)對能源數(shù)據(jù)采集，能源管理精細(xì)化的重視，加強(qiáng)廣大企業(yè)對能源信息系統(tǒng)建設(shè)的重視，部分企業(yè)雖然不在推進(jìn)的名單內(nèi)，但是也已經(jīng)努力建立了適合自己的能源信息管理新系統(tǒng)，并實現(xiàn)與或者集團(tuán)平臺的在線對接。

5.3促進(jìn)當(dāng)?shù)毓?jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

通過能源管理信息系統(tǒng)的建設(shè)，一方面協(xié)助企業(yè)開展節(jié)能降耗方面的工作，另一方面也對本地的能源信息系統(tǒng)建設(shè)隊伍得到鍛煉與提升，推進(jìn)本地節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

6 AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)

企業(yè)微電網(wǎng)的數(shù)字化系統(tǒng)(EMS)包含安裝于現(xiàn)場的傳感器、智能網(wǎng)關(guān)和微電網(wǎng)數(shù)字化軟件。傳感器用于監(jiān)測和控制建筑的負(fù)荷設(shè)備和分布式發(fā)電設(shè)備(系統(tǒng))，現(xiàn)場傳感器的數(shù)據(jù)接入邊緣計算智能網(wǎng)關(guān)，每個智能網(wǎng)關(guān)可以看做是一個區(qū)域指揮部，采集所接傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后上傳EMS或轉(zhuǎn)發(fā)第三方平臺，網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)預(yù)設(shè)閾值或自動學(xué)習(xí)來執(zhí)行邏輯計算，并執(zhí)行EMS的指令。EMS可以看做是企業(yè)微電網(wǎng)的指揮部，根據(jù)智能網(wǎng)關(guān)上傳的數(shù)據(jù)生成各類圖表、控制策略和分析結(jié)論，并響應(yīng)虛擬電廠的調(diào)度指令，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)(EMS)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)融合企業(yè)負(fù)荷側(cè)的電力監(jiān)控、能耗統(tǒng)計、電能質(zhì)量分析及治理、智能照明控制、主要用能設(shè)備監(jiān)控、充電樁運(yùn)營管理、分布式光伏監(jiān)控、儲能管理等功能，用戶通過一個平臺即可全局、整體的對企業(yè)微電網(wǎng)進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運(yùn)維，同時滿足企業(yè)用電可靠、節(jié)約、效率、有序用電要求。

6.1電力監(jiān)控

對企業(yè)高低壓變配電系統(tǒng)的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補(bǔ)償柜及電纜等配電相關(guān)設(shè)備的電氣參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、接點溫度進(jìn)行實時監(jiān)測和控制，監(jiān)測企業(yè)微電網(wǎng)主要回路的電能質(zhì)量并進(jìn)行治理，對故障及時處理并發(fā)出告警信息，提高企業(yè)供電可靠性。

圖2電力監(jiān)控功能

6.2能耗分析

采集企業(yè)電、水、燃?xì)獾饶茉聪模M(jìn)行分類分項能耗統(tǒng)計，計算單位面積或單位產(chǎn)品的能耗數(shù)據(jù)以及趨勢，對標(biāo)主要用能設(shè)備能效進(jìn)行能效診斷，計算企業(yè)碳排放，為企業(yè)制定碳達(dá)峰、碳中和路線提供數(shù)據(jù)支持。

圖3能耗分析功能

6.3照明控制

智能照明控制功能可以根據(jù)企業(yè)情況實現(xiàn)定時控制、光照感應(yīng)控制、場景控制、調(diào)光控制等，并結(jié)合紅外傳感器、超聲波傳感器，實現(xiàn)人來燈亮、人走燈滅，并可以根據(jù)系統(tǒng)的控制策略實現(xiàn)集中控制，為企業(yè)節(jié)約照明用電。

圖4照明控制功能

6.4分布式光伏監(jiān)控

監(jiān)測企業(yè)分布式光伏電站運(yùn)行情況，包括逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統(tǒng)計以及光伏發(fā)電功率控制。

圖5分布式光伏發(fā)電監(jiān)測

6.5儲能管理

監(jiān)測儲能系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)和儲能變流器(PCS)運(yùn)行，包括運(yùn)行模式、功率控制模式，功率、電壓、電流、頻率等預(yù)定值信息、儲能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據(jù)企業(yè)峰谷特點和電價波動以及上級平臺指令設(shè)置儲能系統(tǒng)的充放電策略，控制儲能系統(tǒng)充放電，實現(xiàn)削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

圖6儲能管理

6.6充電樁運(yùn)營管理

監(jiān)測企業(yè)充電樁的運(yùn)行狀態(tài)，提供充電樁收費(fèi)管理和狀態(tài)監(jiān)測功能，并根據(jù)企業(yè)負(fù)荷率變化和虛擬電廠的調(diào)度指令調(diào)節(jié)充電樁的充電功率，使企業(yè)微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

圖7充電樁管理

6.7需求響應(yīng)

根據(jù)企業(yè)負(fù)荷波動數(shù)據(jù)，再結(jié)合虛擬電廠的調(diào)度指令，決定以何種方式參與電網(wǎng)需求響應(yīng)，平臺可通過給儲能系統(tǒng)下發(fā)控制策略，調(diào)整充發(fā)電時間。平臺在需求響應(yīng)時間段調(diào)整可控負(fù)荷功率，停止給可中斷負(fù)荷供電，并且可以根據(jù)企業(yè)可控負(fù)荷數(shù)據(jù)制定需求響應(yīng)控制策略，實現(xiàn)一鍵響應(yīng)。

圖10企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)需求響應(yīng)示意圖

7 微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)硬件設(shè)備

安科瑞針對企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)除了軟件外，還具備現(xiàn)場傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，組成了完整的“云-邊-端"數(shù)字化體系，具體包括高低壓配電綜合保護(hù)和監(jiān)測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、電能質(zhì)量治理、照明控制、新能源充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化提供一站式服務(wù)能力，部分設(shè)備見表1。

表1企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)部分硬件設(shè)備

8 結(jié)束語

隨著我國2030年碳達(dá)峰，2060年碳中和的推進(jìn)，是能源管理信息細(xì)化系統(tǒng)的成長與成熟的季節(jié)，希望在各級部門的努力推進(jìn)下，各大要點用能單位的努力配合下，一起為我國碳達(dá)峰碳中和事業(yè)貢獻(xiàn)力量。

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4. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)選型手冊2023.02版

作者簡介

劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電氣股份有限公司，主要從事企業(yè)能效管理平臺的研發(fā)與應(yīng)用。