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淺談能耗在線監測系統助力重點用能單位做好降碳工作
日期：2024-12-23 21:48
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摘要：本文闡述了重點用能單位能耗在線監測系統的建設背景、思路、內容和架構，從為政府相關部門節能減排以及實現碳達峰、碳中和的目標提供數據支撐，論述系統建設的必要性。
張娟
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：本文闡述了重點用能單位能耗在線監測系統的建設背景、思路、內容和架構，從為政府相關部門節能減排以及實現碳達峰、碳中和的目標提供數據支撐，論述系統建設的必要性。
關鍵詞：能耗在線監測；節能減排；碳中和；碳達峰
0背景
重點用能單位是指年綜合能源消費總量一萬噸標準煤以上的用能單位，以及國務院有關部門或者省（自治區、直轄市）人民政府管理節能工作的部門指定的年綜合能源消費總量五千噸以上不滿一萬噸標準煤的用能單位。重點用能單位數量多、涉及面廣，能源消費量和碳排放量約占全社會的三分之二左右，對能否實現我國節能降碳目標具有關鍵影響。
1“十三五”時期重點用能單位節能工作成效顯著
主要工業產品單耗持續下降。“十三五”期間，我國工業領域主要高耗能產品單位能耗大幅下降，有力推動了工業綠色發展。2020年是大幅下降年，我國6000千瓦及以上電廠供電標準煤耗為305.5克/千瓦時，較2015年下降3.13%；噸鋼綜合能耗為551千克標準煤，較2015年下降3.7%；鋁液交流電耗13186千瓦時/噸，較2015年下降1.2%；銅冶煉單位產品綜合能耗約230千克標準煤/噸，較2015年下降23%；水泥熟料單位產品平均綜合能耗108千克標準煤/噸，較2015年下降3.6%；浮法玻璃單位產品平均綜合能耗為11.56千克標準煤/重量箱，較2015年下降11.7%。
綠色建筑添彩美麗中國。一批示范項目的建成，為建筑行業綠色發展樹立了標桿。“三星綠建標桿”上海中心大廈，采用了先進的照明節能技術及智能照明控制系統，降低大廈的能源消耗；運用渦輪式風力發電技術，聚集大量風能；收集、貯存、凈化、利用4個環節保證雨水能夠按清潔程度分層次用于大廈不同地點，分布式能源技術大大提高了能源利用效率。
交通運輸更加綠色高效。2019年，監測的城市公交企業百車公里單耗從2015年的48.9千克標準煤降到38.1千克標準煤，下降了22.1%；公路班線客運企業百車公里單耗從2015年的28.7千克標準煤降到26.8千克標準煤，下降了6.6%；公路專業貨運企業每百噸公里單耗從2015年的1.9千克標準煤降到1.7千克標準煤，下降了10.5%；遠洋和沿海貨運企業每千噸海里單耗從2015年的5.2千克標準煤降到4.8千克標準煤，下降了7.7%；港口企業每萬噸單耗從2015年的2.6噸標準煤降到2.1噸標準煤，下降了19.2%。2019年，國內擁有公共汽電車69.33萬輛，其中純電動車占比從2016年的15.6%提高到46.8%，綠色公交普惠民生。
節約型公共機構率先垂范。與2015年相比，2019年，國內公共機構人均綜合能耗下降9.96%，單位建筑面積能耗下降8.08%。建成3064家節約型公共機構示范單位，遴選376家公共機構，公共機構運行更加節能高效。其中，中央國家機關率先垂范，與2010年相比，2019年中央國家機關人均用電量、單位建筑面積用電量分別下降了14.04%、24.82%。
節能等綠色技術廣泛應用。2019年，鋼鐵行業大中型企業中，干熄焦技術普及率從2005年不足30%提高到92%以上；水泥行業中，低溫余熱回收發電技術從2005年開始起步提高到80%以上，**代新型干法水泥技術推廣率達99%，目前企業已研發示范**代新型干法水泥技術；電力行業300MW以上火電機組占火電裝機容量比重由2005年的47%上升到81%，鋼鐵行業1000m3以上大型高爐比重由2005年的21%上升到50%，建材行業新型干法水泥熟料產量比重由2005年的39%上升到99%。
信息化水平持續提升。2014年以來，我國組織實施重點用能單位能耗在線監測系統建設，鋼鐵、電力、石化等三個行業的重點用能單位率先實現能耗信息化管理。2017年，在前期試點的基礎上，重點用能單位能耗在線監測系統完成升級擴容，具備國內重點用能單位能耗數據接入能力。至“十三五”末，系統已接入重點用能單位6000余家，除港澳臺地區外初步實現了所有省份都有重點用能單位接入在線監測系統。
2“十四五”時期做好重點用能單位節能管理工作面臨新形勢、新任務
2020年9月22日，習**總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上莊嚴宣告，中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。節能是我國實現碳達峰、碳中和目標的重要途徑、基礎手段，重點用能單位廣泛分布于工業、建筑、交通、公共機構等領域，是提高能源利用效率的重要群體。加強重點用能單位節能管理，不僅可以幫助企業實現降本增效、提升競爭力，而且在推動產業轉型升級、能源結構優化、實現經濟高質量發展等方面也可以發揮重要作用。進入“十四五”，重點用能單位節能管理工作面臨著新形勢、新任務。
從節能單一管理向節能降碳減污系統性管理轉變。按照2030年前碳達峰、2060年前碳中和的工作目標，重點用能單位需要不斷調整優化能源消費結構，逐步降低化石能源消費比重。對于工業領域的重點用能單位來說，綠色發展方面的三個關鍵詞是節能、降碳、減污。企業不僅要節能，同時要降碳；基于污染防治要求，還要實現減污。為此，必須“三管”齊下，統籌推進，努力實現節能、降碳、減污協同發展，產生推動綠色發展的整體效果。
節能市場化進程提速。隨著企業節能降本增效作用的不斷加大以及企業節能意識的不斷提升，以合同能源管理和綜合能源服務等為代表的市場化手段不斷豐富。特別是在綠色技術研發推廣方面，以《關于構建市場導向的綠色技術**體系的指導意見》的出臺為契機，綠色技術市場交易將更加活躍，專業化、市場化的第三方節能服務機構不斷涌現、不斷發展，也為重點用能單位應用綠色技術注入了強大的市場動力。“十三五”期間開展的用能權交易試點及未來推廣，也將為合理控制能源消費總量提供可行的市場化出路。
節能手段需要進行系統集成考慮。適應新形勢的要求，重點用能單位更應統籌考慮節能、降碳、減污三個目標的要求，采取整體性、系統性、集成化思路，在多目標約束下綜合運用結構優化、技術改造、管理提升、行為改進等措施和手段，多途徑挖掘節能特別是整體系統節能的潛力，尋求三個目標的有機統一。
非傳統重點用能單位逐步增多。從“十一五”時期的千家企業節能行動到“十二五”時期的萬家企業節能低碳行動，再到“十三五”時期分級開展的“百千萬”節能低碳行動，重點用能單位構成在不斷發展變化，行業范圍不斷拓展，“新面孔”不斷出現，相當一部分是非傳統重點用能單位。預計“十四五”期間，以數據中心、5G基站等新興產業為代表的非傳統重點用能單位將越來越多，行業構成將更加豐富多樣，這對新形勢下節能管理提出了新的更高要求。
3安科瑞重點用能單位能耗在線監測系統
3.1建設意義
《重點用能單位節能管理辦法》規定，重點用能單位包括年綜合能源消費量1萬噸標準煤以上(含1萬噸)的用能單位以及各省、自治區、直轄市有關部門指定的年綜合能源消費量5000噸標準煤以上(含5000噸 )、不足1萬噸標準煤的用能單位。目前在該范圍內的重點用能單位國內約17000家，能源消費量占國內能源消費總量的60％，是節能工作的重點對象。
為貫徹落實《重點用能單位節能管理辦法》（國家發改委2018年第15號令）、《國家發改委關于開展重點用能單位“百千萬”行動有關事項的通知》（發改環資〔2017〕1909號）和國家發改委辦公廳《關于發布“百家”重點用能單位名單的通知》（發改辦環資〔2019〕351號），深入推進重點用能單位能源消耗總量和強度“雙控”工作，各省市相關主管部門陸續發出通知，要求納入“百千萬”行動的重點用能單位落實節能主體責任，加強節能管理，并按照《重點用能單位能耗在線監測系統推廣建設工作方案》（發改環資〔2017〕1711 號）等要求，建設接入端系統并按時接入省級重點用能單位能耗在線監測平臺，對未按要求開展重點用能單位能耗在線監測系統建設、未配備和使用能源計量器具的，依法依規責令限期整改，逾期不整改或整改未達到要求的，嚴格按照有關法律法規進行處罰。
3.2端系統結構
根據《重點用能單位能耗在線監測系統推廣建設工作方案》的要求，重點用能單位接入端系統部署在重點用能單位內部，由重點用能單位負責建設。
主要功能:通過計量儀表、工控系統等采集、匯總本單位能耗數據，將數據上傳至省級平臺，或直接上傳至國家平臺；重點用能單位接入端系統要通過網閘、防火墻、隔離等**措施，確保內部系統**和數據**；要具備遠程升級維保、一端多傳、接收國家和省級平臺推送信息和用能單位自身能源管理所需的功能。
安科瑞可為企業接入端系統提供完整解決方案：
3.2.1端設備
企業接入端系統需要從生產過程控制系統中采集能耗相關數據，考慮到企業生產網絡與辦公網絡(互聯網)之間并不互通的實際情況，企業接入端系統將通過具備2+1架構的物理隔離裝置--能耗在線監測端設備，實現生產網絡和辦公網絡之間的物理連接，在數據傳遞過程中確保從生產網絡（內網）獲取的能耗數據以單向傳遞、隔離加密、文件擺渡的形式**傳遞到辦公網絡(外網)，再通過外網主機側的CA數字認證證書進行身份認證識別后上傳至省(市）級平臺。結構如圖所示：
3.2.2端設備硬件參數
(1)單主板采用低功耗處理器；
(2)單主板內存大小4G；
(3)硬盤：64G固態硬盤；
(4)獨立雙主機“2+1”架構非IP物理隔離；
(5)帶VGA接口，可外接顯示器，便于現場維護操作；
(6)雙冗余開關電源，互為備用、支持熱插拔，保障端設備的可靠性，具有電源故障聲光報警功能；
(7)8路RS485串口；
(8)4路千兆以太網；
(9)4個USB接口，可用于CA證書接口；
3.2.3端設備軟件功能
(1)支持從現場的儀表通過Modbus（GB/T19582）、DL/T645、CJ/T188等協議采集需要的能耗實時數據，并進行匯總生成上報的能耗數據；
(2)支持從能源網關、DTU、SCADA通過ModbusTCP（GB/T19582）、能耗協議等上傳的能耗實時數據，并進行匯總生成上報的能耗數據；
(3)支持從自動化信息系統通過OPC協議采集需要的能耗實時數據，并進行匯總生成上報的能耗數據；
(4)支持手工填報數據：對于不具備在線采集條件的數據，提供手工填報數據上傳；
(5)具有基礎數據處理、本地存儲功能，本地歷史數據可存儲6個月以上；
(6)可根據項目情況錄入企業基本信息、企業生產層級結構、計量器具檔案信息、端設備信息、數據采集項信息等各類基本信息；
(7)按照《NHJC-04-2018重點用能單位能耗在線監測系統技術規范-端設備接口協議規范》的要求往國家或省級平臺上傳數據；
(8)支持斷線緩存，保證數據的連續性；
(9)端設備平臺方便用戶使用、配置；
(10)支持人工補錄、遠程升級；
(11)用能數據集抄；
(12)數據上傳日志。
3.3 ANet系列能源網關
ANet系列能源網關，可將企業內分散的能源計量器具集中采集后上傳至端設備，滿足國家辦公機關、大型公共建筑、工業企業等能源管理系統中對于水、電、氣、油、冷量、熱量等各種形式的能耗計量及分項數據采集需求，搭配簡單易用的數據配置軟件工具，可以快速配置所需采集數據及上傳數據中心等各項參數信息。
3.3.1能源網關硬件參數
3.3.2軟件功能
(1)支持多種儀表協議：支持DL/T645、GB/T19582-200（Modbus）、CJ/T188-2004等；
(2)ModbusTCP實時數據轉發；
(3)分項計量Xml數據報文定時上傳；
(4)數據AES加密；
(5)斷點續傳；
(6)數據存儲；
(7)遠程配置及維護；
3.3.3相關報告及證書
(1)GB/T17626.2-2018《電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗》4級。
(2)GB/T17626.6-2017《電磁兼容試驗和測量技術射頻電磁場輻射抗擾度實驗》3級。
(3)GB/T17626.4-2018《電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》4級。
(4)GB/T17626.5-2019《電磁兼容試驗和測量技術浪涌（沖擊）抗擾度試驗》4級。
(5)GB9254-2016《信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法》合格。
3.4設備選型
4“十四五”時期加強重點用能單位節能管理的著力點
完善能耗雙控制度。在“雙碳”目標背景下，節能管理部門要進一步強化能耗雙控考核的“指揮棒”作用，將雙控主體責任特別是總量控制責任壓實到重點用能單位。科學合理開展指標分解工作，特別要處理好發展和減排、整體和局部、短期和中長期的關系，既要防止用能指標過于寬松，又要為企業留足發展空間。加快推進用能權交易市場建設，運用市場機制實現企業間用能指標靈活調配。
統籌實施節能降碳減污協同治理。圍繞落實我國新的二氧化碳排放碳達峰目標與碳中和愿景，節能、環境和氣候主管部門需要加強聯動，共同推動重點用能單位探索節能管理新模式，優化產業結構、能源結構，大力推進節能環保技術進步，根據不同治理階段的特點和作用，加快形成源頭、過程和末端治理有機統一的體制。堅持系統治理觀念，在實現節能降耗的同時，降低碳排放，解決環境污染問題。
加強新興領域重點用能單位節能管理。以實施“十四五”期間重點用能單位節能專項行動為契機，重新梳理各地區重點用能單位名單并進行動態更新，對建筑、交通以及大型公共基礎設施等領域的重點用能單位予以重視。針對數據中心、5G基站等新興產業領域的重點用能單位，制定強制性國家能效標準，推動產業整體能效提升，防止新興產業能耗過快增長。
不斷完善節能市場化機制。持續更新《綠色技術推廣目錄》，完善綠色技術推廣應用機制，特別是運用市場化機制加快先進實用節能等綠色技術成果轉換。加強國際交流合作，積極引進國際先進技術。鼓勵節能服務公司拓展服務領域，為重點用能單位提供節能降碳減污一攬子綠色轉型服務，采取更加有力的財稅、金融等措施，發展壯大節能環保等服務產業。推進用能權交易、碳排放交易、排污權交易國內平臺建設，完善制度體系。
深入挖掘管理節能潛力。引導更多重點用能單位建設能源管理體系，合理設置節能崗位，開展節能培訓，提高企業能源管理效能，特別是在整體系統節能管理方面要加大工作力度。積極開展節能監察，倒逼企業提高能效水平；及時修訂更新強制性國家能效標準，為節能監察執法提供支撐。以地區或園區為單位，統籌整合區域內企業的能源資源，采用區域能評、園區節能診評等方式，推動區域能效整體提升。
扎實推進節能信息化建設。鼓勵重點用能單位在建設能耗在線監測系統過程中，在滿足政府數據需求的基礎上，結合企業自身需求，細化數據采集口徑，加強數據分析應用，確保系統務實、管用。進一步完善能耗在線監測系統的實時監測、動態評估、預測預警、監察執法等功能，在“連得上、看得見”的基礎上，不斷提升數據處理、智能分析能力，強化對重點用能單位的服務功能。
【參考文獻】
[1]史作廷.做好重點用能單位節能降碳工作[J].紅旗文稿,2021(10):27-29.
[2]安科瑞重點用能單位能耗在線監測系統.2020.10版
作者簡介：張娟，女，本科，現就職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為重點用能單位能耗在線監測。QQ:2880635303 郵箱：2880635303@qq.com
