摘要：建設用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過在用能單位用能各環(huán)節(jié)安裝智能采集設備獲取能耗數據，通過無線通信網絡上傳至云服務平臺，進行大數據分析與挖掘，及時準確地掌握用能單位能耗情況，為節(jié)能監(jiān)察工作提供數據支撐，為開展能效對標提供科學依據，對增強節(jié)能監(jiān)察的針對性和主動性具有重要意義。通過對能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計、功能目標和建設原則進行探討，分析該系統(tǒng)在節(jié)能監(jiān)察中應用存在的問題，并就此提出對策建議。

關鍵詞：能耗；在線監(jiān)測；節(jié)能監(jiān)察；對策建議

引言

隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程的加快和消費結構的持續(xù)升級，能源消耗呈剛性增長，節(jié)能工作面臨嚴峻形勢。據我國國家統(tǒng)計局發(fā)布的《2016年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示，我國2016年全年能源消費總量43. 6億噸標準煤，比2015年增長1 4°/。。煤炭消費量下降4.7 %。，原油消費量增長5. 5 %。，天然氣消費量增長8 % , 電力消費量增長5 % 。煤炭消費量占能源消費總量的6 2 % , 比2015年下降2個百分點；水電、風電、核電、天然氣等清潔能源消費量占能源消費總量的19.7 % ,上升17個百分點；全國的萬元國內生產總值能耗下降5 % 。國家在節(jié)能減排“十三五"規(guī)劃中提出，到2020年單位GDP能耗比2005年下降40% ?5% ,到2030年單位GDP碳排放比2005年下降60 %?5 %的目標[1]。

節(jié)能監(jiān)察是實現(xiàn)能源節(jié)約，提升政府對能源節(jié)約監(jiān)管職能的重要舉措。在這種新形勢、新背景下，開展節(jié)能監(jiān)察工作，不能單純就節(jié)能論節(jié)能，就監(jiān)察抓監(jiān)察，而是要應用新技術、新手段，主動作為；要實現(xiàn)“十三五"提出的節(jié)能目標，以能源數據為基礎和依據，提升能耗數據收集和分析能力，開展預測預警，及時研究制定相關政策措施，增強節(jié)能監(jiān)察的針對性和主動性[1]。

1 基于節(jié)能監(jiān)察的需求分析

為落實國家“互聯(lián)網十"智慧能源戰(zhàn)略，進一步提升新時期節(jié)能監(jiān)察的效能，加強對工業(yè)企業(yè)的能效管理，通過信息化技術建設數字化能源管控系統(tǒng)，實現(xiàn)能耗的在線監(jiān)測、實時、準確掌握企業(yè)的能耗，助力企業(yè)實現(xiàn)精細化節(jié)能管理，促進節(jié)能降耗，為各級政府節(jié)能主管部門進行經濟分析、能耗管理提供技術手段，建設覆蓋面較廣的能耗在線監(jiān)測管理平臺是必然的選擇。

1.1 日常管理需求分析

1) 節(jié)能宏觀形勢預測。通過對用能位進行能源消費情況的在線監(jiān)測，定期進行全地區(qū)能源消費趨勢預測，研判轄區(qū)內節(jié)能及經濟發(fā)展形勢，為各級節(jié)能監(jiān)察部門部署工作提供科學依據。

2) 用能單位能耗預警。節(jié)能監(jiān)察機通過平臺可以隨時掌握用能單位的能耗狀況，及時對能源消耗不合理的行業(yè)和企業(yè)進行預警和調控，有效控制能源消費，及時控制和減少能耗超限的現(xiàn)象。

3)強化節(jié)能管理基礎建設。通過能耗在線監(jiān)測平臺使節(jié)能監(jiān)察機構能夠實時、多方面、真實地掌握企業(yè)綜合能源消費的“一手"數據，把能效管理作為各種項目評審、評估的重要依據，開展能效對標，推動企業(yè)轉型升級。

1.2 節(jié)能服務需求分析

新形勢下，各級節(jié)能監(jiān)察部門在行使行政執(zhí)法職能的同時，還要承擔面向用能單位和社會公眾的節(jié)能服務工作。一是提供節(jié)能減排相關技術方案和案例。采用同比、環(huán)比、對標等方式對用能單位節(jié)能狀況進行分析管理，使能效管理納入企業(yè)的成本管理工作，結合國家設備能耗標準、單位能耗標準，及時發(fā)現(xiàn)用能單位的能耗異常，形成節(jié)能排行榜，引導企業(yè)合理用能、節(jié)約用能。二是建立科學準確的單位用能指標評估體系。對用能單位能耗數據進行多維度的分析，對能耗的指標進行趨勢預測，為節(jié)能計劃提供數據支撐。通過對企業(yè)的能耗排名，對高能耗企業(yè)的關鍵及能耗流程、工藝、設備分析，以供業(yè)內企業(yè)借鑒，降低自身制造成本。三是提高公眾節(jié)能環(huán)保意識。面向公眾展示相關能耗數據，大力加強節(jié)能減排相關政策和法規(guī)、標準的宣貫，普及日常節(jié)能知識，推廣介紹節(jié)能新技術、新產品，逐步提高全社會的節(jié)能環(huán)保意識。

2 能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)構架

2.1 系統(tǒng)架構設計( 見圖1)

能耗在線監(jiān)測管理平臺是基于云計算、物聯(lián)網技術的工業(yè)數據監(jiān)測系統(tǒng)，由兩個部分組成: 一是線上部分云平臺系統(tǒng)，是系統(tǒng)的核心部分；二是企業(yè)現(xiàn)場的數據采集系統(tǒng)。

圖1 能耗在線監(jiān)測管理系統(tǒng)

數據采集系統(tǒng)采集現(xiàn)場數據，上傳至云平臺，云平臺上運行各種應用，實現(xiàn)不同的功能，包括面向政府、企業(yè)、服務商及其他大數據應用。用戶可通過網站、手機APP 、微信等多種客戶端訪問系統(tǒng)。根據用戶需求的不同，平臺設定不同的權限，用戶僅能對授權對象應用授權的功能。

2.2 應用架構設計

基于SOA的設計理念，云計算和GIS等技術，建立統(tǒng)一的信息集成基礎平臺，為各種應用提供數據存儲、共享、安全和數據采集、工具分析等能力，使應用實現(xiàn)資源共享，與企業(yè)ERP系統(tǒng)及各級需求側管理平臺、其他專業(yè)系統(tǒng)信息交互集成，實現(xiàn)平臺管理的社會化、精細化、流程化、有效降低成本，提升服務水平。

2.3 數據采集模式

對多數沒有實現(xiàn)數據自動采集的企業(yè)，通過在企業(yè)用能各環(huán)節(jié)安裝智能采集設備（見圖2 ) 隨時感知、測量、儲存和上傳信息。采用不停電安裝方式，盡量減低對企業(yè)經營的影響。新型的智能采集模塊采用全新工業(yè)化設計、集成了CT 、計量、通信功能。

安裝時不停電，集成了微功率無線通信功能，自主網、智能中繼通信，可“即插即用" 具有跳頻功能，當前工作頻點受到干擾時，自動切換到另一個頻點上工作，保證可靠通信。對于已建設有類似功能系統(tǒng)的企業(yè)，且現(xiàn)有系統(tǒng)支持標準IEC 6087)—5—101/104協(xié)議，可采用與其現(xiàn)有系統(tǒng)對接的方式獲取用能信息，并上報至云平臺，包括標準IEC 60870—5—101/104協(xié)議方式SOA方式，避免重復建設，提高系統(tǒng)利用率。

3 能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)功能設計

能耗在線監(jiān)測管理平臺按照服務企業(yè)安全、經濟用電、服務政府能效審計，支持大數據綜合應用為總目標設計，系統(tǒng)設計主要實現(xiàn)以下5種功能。

3.1 配用電監(jiān)測

綜合應用智能量測技術，在企業(yè)內部的配電變壓器、主要用電線路和電能耗較大的用電設備上安裝用電信息采集裝置，細致的掌握企業(yè)用電行為、負荷特征、配電網絡運行效率、設備能耗狀況等，并擴展對水、熱、氣的測量，將數據上傳平臺，實時反映企業(yè)的用能情況。

3.2 安全管理

系統(tǒng)支持對配用電設備的動態(tài)監(jiān)測，除采集電氣量外，還采集包括溫度、濕度、噪聲、震動等與設備相關的環(huán)境和運行狀態(tài)信息。設置安全監(jiān)測及巡檢管理功能，根據既定策略實現(xiàn)對配用電設備等用能設備進行巡檢、用電線路及設備異常狀態(tài)告警、緊急事故快速響應等功能，支持電能服務的開展。

3.3 實現(xiàn)能效管理

采用同比、環(huán)比、對標等方式對用能節(jié)能進行分析管理，開放與企業(yè)ERP系統(tǒng)的接口，使能效管理納人企業(yè)的成本管理工作，結合國家設備能耗標準、單位能耗標準，及時發(fā)現(xiàn)用能單位的能耗異常，形成節(jié)能排行榜，引導企業(yè)合理用能、節(jié)約用能。對能耗數據進行多維度的分析，建立科學準確的單位用能指標評估體系，對能耗的指標進行趨勢預測，為節(jié)能計劃提供數據支撐。通過對企業(yè)的能耗排名，對高能耗企業(yè)的關鍵及能耗流程、工藝、設備分析，促進企業(yè)節(jié)能降耗。

3.4 實現(xiàn)需求響應

系統(tǒng)支持需求響應功能，包括需求響應預案編制、需求響應邀約流程管理、需求響應執(zhí)行及效果分析統(tǒng)計。支持企業(yè)自動需求響應策略的編制及手動和自動執(zhí)行，通過有效的需求響應，降低綜合能源供給需求，優(yōu)化能源消費、提高用能效率，提升企業(yè)盈利能力。

3.5 咨詢服務

系統(tǒng)提供節(jié)能減排在線咨詢服務，用能單位可在線咨詢、查詢節(jié)能技術和設備，節(jié)能專家可對用能單位的問題進行解答，及時對接用能服務。

4 存在問題及對策建議

隨著信息技術的發(fā)展，能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)在數據采集、傳輸、應用等關鍵環(huán)節(jié)已不存在技術障礙，但由于用能單位涉及行業(yè)量大面廣，生產線和生產用能千差萬別，所以將能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)應用于節(jié)能監(jiān)察是一項復雜而且龐大的系統(tǒng)工程，建設要采取統(tǒng)一規(guī)范、信息共享、先行試點、逐步推廣的原則進行[3]，整合現(xiàn)有系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)信息共享，避免重復建設，建議從以下4 個方面推進。

4.1 完善法律制度和依據

目前，國務院多項文件以及部委文件都提出要大力加強能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設的工作要求，但就推廣實施情況看，特別是像云南等一些經濟不發(fā)達的西部城市，很不理想。為進一步提高節(jié)能監(jiān)察效能，把節(jié)能環(huán)保打造成戰(zhàn)略性新興產業(yè)，應將用能單位建立能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的義務納人《中華人民共和國節(jié)約能源法》中，省、市級也要在本地的《節(jié)約能源條例》中作出同樣的要求，從根本上為該項工作的推進掃清制度障礙。

4.2 出臺一系列獎懲政策

完善用能單位能源計量器具配備，更新智能化計量儀器儀表是建立能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的基礎。為了減輕用能單位負擔，提高系統(tǒng)建設的積極性，各級節(jié)能主管部門應制定出臺一系列激勵獎懲政策，給予用能單位必要的建設補助資金，對于較好完成智能化計量儀器儀表更新和能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設的單位給予獎勵，對于不按規(guī)定開展此項工作的單位在節(jié)能監(jiān)察過程中給予扣分、罰款等懲罰。

4.3 編制統(tǒng)一的技術規(guī)范

為了滿足節(jié)能監(jiān)察對監(jiān)測數據的需求，要綜合考慮不同企業(yè)能耗的差異性和數據上傳指標統(tǒng)一性的協(xié)調，編制統(tǒng)一的系統(tǒng)技術規(guī)范[2]，保證全過程覆蓋系統(tǒng)數據采集、傳輸、處理等各個環(huán)節(jié)，技術規(guī)范內容應包括通信傳輸、系統(tǒng)安全、企業(yè)端建設、各行業(yè)數據采集要求等內容。

4.4 建立有效的數據審核機制

在線監(jiān)測所取得的數據在技術上排出了人工干預的可能，但是由于企業(yè)生產的差異性和復雜性，難以避免因系統(tǒng)的技術性原因導致數據的異常，因此對從企業(yè)上傳到平臺的數據需要通過審核來確定其是否合理，所以建立監(jiān)測數據的審核機制十分必要。要使用技術手段和人工抽查相結合的方式，對企業(yè)能耗在線監(jiān)測數據進行審核才能保證數據的合理與準確。

5、安科瑞能耗監(jiān)測平臺介紹

安科瑞AcrelCloud-5000能耗監(jiān)測平臺是一套完整的用電用水綜合管理系統(tǒng)，采用分層分布式結構進行設計，即現(xiàn)場設備層、網絡通訊層和站控管理層：

現(xiàn)場設備層

現(xiàn)場設備層主要是連接于網絡中用于電參量、用水量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。

網絡通訊層

網絡通訊層主要是由通訊服務器、接口轉換器件及總線網絡等組成。

站控管理層

站控管理層是針對配電網絡的管理人員，該層直接面向用戶。該層也是系統(tǒng)的上層部分，主要是由能耗監(jiān)控系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備如計算機、打印機、UPS等。

平臺功能介紹

1.登陸界面

云平臺可以根據客戶要求定制個性化的系統(tǒng)登錄界面，登錄界面所用的圖片、 Logo等由用戶提供。

2.平臺概況

平臺概況方便用戶總覽本日本月、上日上月電能消耗，能耗折標、及碳排放等數據。

3.建筑用能

建筑用能統(tǒng)計分析各個建筑用能，對建筑用能從概況，用能統(tǒng)計，復費率報表，同比分析，能源流向圖等方面進行分析。

3.1建筑用能概況

用能概況主要展示建筑物基本信息、分類用能、當日用能小時趨勢，當月能源消耗日趨勢。

3.2建筑用能統(tǒng)計

用能統(tǒng)計按日、月、年以報表的形式統(tǒng)計建筑水、電、氣分類總用能，支持用戶所屬建筑單個或組合統(tǒng)計，支持報表數據導出excel，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖；

3.3復費率報表

復費率報表按日、月、年統(tǒng)計單棟建筑尖、峰、平、谷電能及電費，該功能須表計支持尖、峰、平、谷分時電能計量功能。

3.4同比分析

同比分析按日、月、年以圖表結合的方式統(tǒng)計單棟建筑某一類能源的總用能數據。

3.5能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑制定時段各類能源的流向圖，支持按原始值和折標值查看。

2.支路用能

2.1支路用能概況

支路用能概況主要展示選中支路用能環(huán)比，日平均負荷曲線，歷史趨勢支持過去48小時、31天、12月、3年等時段用能概覽。

2.2支路用能統(tǒng)計

支路用能統(tǒng)計按日、月、年以報表的形式統(tǒng)計選定支路的水、電、氣分類總用能，支持報表數據導出excel，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。

2.3同比分析

支路同比分析按日、月、年以圖表結合的方式統(tǒng)計單棟建筑某一類能源的總用能數據。

2.4數據集抄

數據集抄對選擇的支路分類能源在zhiding時段起、止抄表值、能源使用量進行統(tǒng)計。

2.5費用報表

支路費用報表對選擇支路或設備的分類能源按、日、月年統(tǒng)計用能費用和成本。

2.6配電監(jiān)測

配電監(jiān)測以單線圖的形式對選定的用戶變配電站開關狀態(tài)和運行參數進行監(jiān)視。

2.7夜間能耗

夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在zhiding時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導出報表。

2.8參數查詢

參數查詢提供選中支路/設備的分類能源對應儀表制定日期選定電流、功率、電壓等運行參數趨勢曲線、對應時刻數據報表。

3.分項用能

3.1分項用能概況

分項用能概況采用棒圖、累積圖、餅圖按日、過去31天統(tǒng)計某分項用能、并進行日分項用能同比分析，過去31天分項用電用能趨勢分析。電能分項包括“照明插座"，“空調"，“動力"，“特殊"選取其中一種類型。

3.2分項用能統(tǒng)計

分項用能統(tǒng)計按日、月、年以報表的形式對建筑統(tǒng)計動力、空調、照明燈等分項用能，支持報表數據導出excel，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。

3.3分項同比分析

同比分析主要統(tǒng)計單棟建筑某分項用能。選中需查看的建筑，分類能耗，分項及日期，選擇“日"，“月"，“年"其中一種類型，即可查看該分項的用能數據和圖表。

4.部門用能

4.1用能概況

部門用能概況采用棒圖、累積圖、餅圖按日、過去31天統(tǒng)計按部門對某分類用能進行能同比分析、趨勢分析。

4.2用能統(tǒng)計

部門用能統(tǒng)計按日、月、年以報表的形式對建筑按部門進行分類用能統(tǒng)計，支持報表數據導出excel，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。

4.3同比分析

部門同比分析按日、月、年以圖表結合的方式對部門某分類能源使用進行同比分析。

4.4費用報表

部門費用報表按日、月、年以圖表結合的方式對部門某分類能源使用進行費用統(tǒng)計。

4.5區(qū)域用能

區(qū)域用能的使用方法和操作步驟與分項用能模塊基本相似，請參考3.4分項用能使用方法。

4.6用能概況

區(qū)域用能概況采用棒圖、累積圖、餅圖按日、過去31天統(tǒng)計按部門對某分類用能進行能同比分析、趨勢分析。

4.7用能統(tǒng)計

區(qū)域用能統(tǒng)計按日、月、年以報表的形式對建筑按部門進行分類用能統(tǒng)計，支持報表數據導出excel，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。

4.8同比分析

區(qū)域同比分析按日、月、年以圖表結合的方式對部門某分類能源使用進行同比分析。

4.9費用報表

費用報表按日、月、年以圖表結合的方式對部門某分類能源使用進行費用統(tǒng)計。

4.10系統(tǒng)設置

系統(tǒng)設置包括數據中心、建筑信息、采集器、儀表產品、儀表信息、支路信息、分項信息、區(qū)域信息、部門信息、用戶設置、用戶關聯(lián)建筑等模塊設置。在設置或修改系統(tǒng)設置時，須要使用管理員賬號登錄，才有設置或修改相關設置的權限；普通用戶只能查看相關信息。

5能源管理APP

能源管理云平臺APP包括平臺概況、能耗用能、趨勢統(tǒng)計、同比分析、能耗排名、參數查詢、復費率統(tǒng)計、建筑概況、建筑對比、能耗占比等功能模塊，為用戶提供方便的查詢。

6 設備選型

電表選用安科瑞DTSD1352系列和AEW系列，電流互感器選用AKH-0.66/K系列開口式電流互感器：

6.1 DTSD1352導軌式多功能電能表

DTSD1352導軌式多功能電能表是主要針對電力系統(tǒng)，工礦企業(yè)，公用設施的電能統(tǒng) 計、管理需求而設計的一款智能儀表，產品具有精度高、體積小、安裝方便等優(yōu)點。集成常見電力參數測量及電能計量及考核管理，提供上48月的各類電能數據統(tǒng)計。具有2~31次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關量輸入和開關量輸出可實現(xiàn)“遙信"和“遙控"功能， 并具備報警輸出。帶有RS485通信接口，可選用MODBUS-RTU或DL/T645 協(xié)議。該電力儀表可廣泛應用于各種控制系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。

6.2 AEW100無線計量模塊

AEW100無線計量模塊主要用于計量低壓網絡的三相有功電能，具有RS485通訊和470MHz無線通訊功能，方便用戶進行用電監(jiān)測、集抄和管理?？伸`活安裝于配電箱內，實現(xiàn)對不同區(qū)域和不同負荷的分項電能計量，統(tǒng)計和分析。

6.3 AKH-0.66/K系列開口式電流互感器

AKH-0.66/K系列開口式電流互感器主要應用于工業(yè)中城網、農網改造項目，安裝方便，無須拆一次母線，亦可帶電操作，不影響客戶正常用電，為用戶改造項目節(jié)省人力、物力、財力，提高效率。該系列電流互感器可與繼電器保護、測量以及計量裝置配套使用。

6.3.1 規(guī)格尺寸