安科瑞 劉邁

　　摘要：能耗在線監測系統作為“雙碳"目標重要的手段，本文在總結福建省某用能單位能耗在線監測系統應用成效的基礎上，研究分析目前存在的問題，提出雙碳目標下能耗在線監測系統應用方向。

　　關鍵詞：雙碳目標；能耗在線監測系統；應用方向

　　0、引 言

　　“十四五" 時期是我國開啟建設社會主義現代化國家新征程的開局階段，碳達峰、碳中和目標愿景的提出，為我國經濟社會綠色低碳轉型明確了發展方向。強化重點用能單位節能管理、持續提升能源利用效率，是穩妥有序實現 “雙碳" 目標重要且可行的實施路徑。

　　推進重點用能單位能耗在線監測系統建設，是黨國家陸續出臺碳達峰碳中和系列政策方案，均將能耗在線監測系統建設納入節能減排制度體系與生態環境監測能力建設范疇，對能源消耗常態化監測、精細化管理提出了更高標準與更高要求。

　　對政府主管部門而言，依托能耗在線監測平臺，可實現對用能企業能耗、能效等核心指標的集中管控、動態監測，實時掌握能源消費變化態勢，推動能源管理由傳統粗放式定性管控，向準確化、定量化、數字化決策模式轉變，有力支撐工業領域 “雙碳" 目標落地。

　　對用能企業而言，通過搭建并接入能耗在線監測終端系統，可實現自身能源消耗與碳排放狀況實時感知、動態溯源，為健全能耗統計、開展能效對標、實施節能診斷、開展能碳全過程跟蹤及推進企業數智化管控，提供堅實可靠的數據支撐。

　　1、雙碳目標與能耗在線監測系統概述

　　1.1 “雙碳" 目標及其面臨挑戰

　　碳排放水平受經濟發展規模、產業結構布局、能源消費結構、技術裝備水平等多重因素共同影響，其根本成因在于化石能源的大規模消耗。當前我國工業用能仍以化石能源為主，碳減排的核心在于削減能源消費碳排放，根本出路在于加快能源發展方式轉型，大力推進清潔能源替代與電能替代，逐步降低對化石能源的依賴，從源頭遏制碳排放增量。

　　同時，應充分發揮數字化、智能化能源管理賦能作用，推廣節能技術與智能管控手段，持續提升重點耗能行業能效水平，深入推進工業領域節能降耗。總體來看，節能提效與清潔能源替代，是現階段實現 “雙碳" 目標成效顯著、經濟成本較優的核心路徑。

　　1.2 碳監測技術發展現狀

　　碳中和的本質是實現溫室氣體排放與吸收的動態平衡，碳計量與碳監測是支撐碳達峰碳中和落地實施的重要基礎手段。當前碳排放核算主要分為排放因子核算法與在線實測法（CEMS） 兩類。受現階段碳排放直接測試、連續在線監測等技術成熟度限制，排放因子法仍是我國碳排放核算的主流應用方式。

　　重點企業二氧化碳排放主要來源于能源活動與工業生產過程，現階段各類能源、原輔材料計量技術成熟、數據可靠。通過準確、及時采集企業全品類能源消耗數據，即可科學核算企業碳排放總量與結構特征，為碳管控、碳減排提供數據依據。

　　1.3 能耗在線監測系統概述

　　能耗在線監測系統依托互聯網、物聯網等新一代信息技術，對重點用能單位能源消費全過程進行實時采集、在線監測與數據存貯，可準確掌握重點行業、重點企業、關鍵工序及核心用能設備的運行狀態與能耗變化規律。

　　該系統自 2017 年由政府監管部門而言，可實現對企業能耗的動態跟蹤、跨部門信息共享，為能源調控、節能規劃及宏觀決策提供支撐；對企業而言，可依托信息化手段實現能源使用、節能管理的數字化、網絡化、可視化管控，健全能源管理體系，提升用能精細化管理能力，及時排查整改用能浪費問題，持續降低能耗水平、提升能源利用效率，同步實現企業碳排放有效管控

　　2、能耗在線監測系統的應用現狀和存在的問題

　　福建省重點用能單位能耗在線監測系統自 2018 年啟動建設，目前已接入全省 960 余家重點用能企業，監測能源消費量占全省規模以上工業企業能耗總量的 90% 以上，實現全能源品種全覆蓋在線監測，為區域碳排放統計核算積淀了扎實、完備的數據底座。

　　平臺融合物聯網、云計算、大數據等現代信息技術，搭建能耗在線監測、能效對標分析、節能綜合管理、能耗建模預測等核心功能模塊，構建起福建省工業能源消費管理大數據平臺。省級平臺多維度匯聚節能監察、節能診斷、節能審查、綠色制造、能源利用狀況報告等全鏈條業務信息，形成重點用能企業節能與綠色發展全景畫像。

　　系統可實時動態展示全省重點區域、產業園區及重點企業的能源消費態勢，掌握工業用能變化與企業生產運行態勢。相較于傳統人工統計方式，能耗在線監測系統在數據時效性、精細化顆粒度方面優勢突出。但隨著國家能源管控由傳統能源 “雙控" 加快向碳排放總量與強度 “雙控" 轉型，現有能耗在線監測體系已難以支撐 “雙碳" 精細化管理應用需求，亟需向碳達峰碳中和綜合管理服務平臺升級迭代。

圖1 系統直觀呈現杜蘇芮臺風影響福建期間

　　泉州陶瓷企業能源消費變化情況

　　2.1 數據采集覆蓋面不足，難以支撐碳排放雙控管理

　　能源管控由能耗雙控向碳排放雙控轉型，突破了原有能耗管控不區分化石能源與非化石能源的局限，更利于倒逼能源結構優化。新版能耗雙控政策明確新增可再生能源、原料用能不納入能源消費總量控制，為依托能耗數據準確核算碳排放總量奠定了政策基礎。

　　當前福建省能耗在線監測系統僅聚焦企業法人邊界各類能源品種的消耗數據采集，缺乏工業過程排放相關物料數據采集，且未對可再生能源消費量、原料用能進行單獨分類統計，無法實現能源消耗數據與溫室氣體排放總量的換算，難以滿足碳排放總量與強度雙控的基礎數據需求。

　　2.2 能效監測標準體系不健全

　　能耗在線監測系統是以物聯網為基礎，實現重點用能單位能耗數據采集、分析與匯總的信息化平臺。國家雖已出臺《重點用能單位能耗在線監測系統技術規范》等系列建設標準，但配套行業數據采集指南僅覆蓋少數行業，且缺少能效監測、對標管理等相關規范內容。

　　行業統一標準缺失，造成高耗能行業在能效數據采集、編碼規則、核算方法等方面缺乏統一依據，致使系統在開展行業能效對標、關鍵工序和生產裝置節能增效分析等方面支撐能力不足。

　　2.3 數據質量管控難度大、保障體系薄弱

　　數據質量是能耗在線監測系統的核心基礎，可靠的能耗數據既是碳排放雙控核算的重要依據，也是宏觀決策與節能管理的關鍵支撐。

　　該系統覆蓋全省數百家重點用能企業，涉及大量計量儀表、通信設備、前端采集裝置，鏈路環節多、設備點位分散。多數工業企業自身數據自檢校核能力有限，難以從源頭保障數據質量；同時主管部門受人力、物力約束，無法實現全覆蓋常態化監管，系統運維與數據質量管控成本高、落地難度大。

　　雙碳目標下能耗在線監測系統應用方向

　　在國家能源管控從能源“雙控"向碳排放“雙控"轉型、“雙碳"目標明確落地的時代背景下，當前二氧化碳排放總量核算主要聚焦于能源活動產生的排放，具體包括化石能源消費排放與電力調入蘊含排放。在此背景下，能耗在線監測系統的支撐作用愈發凸顯。為充分發揮系統對碳核算的核心數據支撐效能，適配新時代“雙碳"管理工作需求，需從數據采集、質量保障、功能應用三個維度，進一步系統應用設計，推動系統從能耗監測向能碳協同管理升級。

　　3.1 拓展碳管理相關活動數據采集范圍

　　聚焦水泥、陶瓷、玻璃、化纖等重點高耗能行業，制定針對性的數據采集專項指南，充分依托現有接入端設備的擴展能力，將可再生能源消費、原料用能及工業過程排放物料量等碳核算關鍵數據，納入系統采集范圍。通過規范統一的數據上傳編碼規則與采集邊界，確保各類碳相關數據的規范性、一致性和可比性。

　　同時，在省級監測系統中增設工序級、設備級能耗與能效對標分析功能，充分發揮系統積累的同行業海量數據優勢，依托重點用能企業能源消費全景畫像，橫向對比各企業能效水平與碳排放強度，定位節能降碳短板，有的放矢地提升能源利用效率。深入推進“工業互聯網+節能降碳"融合發展，依托系統數據支撐，推動企業實施綠色低碳改造，有效削減碳排放總量。

　　3.2 優化數據質量保障功能，構建智能化運維體系

　　數據的完整性、準確性、時效性和可驗證性，是系統發揮碳核算與“雙碳"支撐作用的核心前提。需將聯網數據質量管控要求，轉化為計量器具校準、數據傳輸規范、端設備運維及應用系統管理的具體標準，指導企業強化端系統的建設與常態化運維，從源頭規范數據采集流程。

　　在省級平臺引入全套數據質量跟蹤預警系統，通過大數據分析準確定位數據偏差成因，形成問題整改閉環，持續提升數據質量。同時，數據質量評價標準，建立全流程數據質量管理體系，實現數據從采集、傳輸、存儲到應用的全鏈條管控，從源頭保障數據的可靠性。

　　智能化管理是未來能源與碳管理的核心方向，依賴大量人力投入的高成本運維模式已難以持續。針對系統覆蓋范圍廣、設備點位多、鏈路環節復雜的特點，需搭建完整的自動化運維保障輔助系統，引入智能化管理模式，依托人工智能、大數據等技術，構建數據質量跟蹤模型，開發快捷預警、交互管控等功能模塊，大幅提升數據質量監管的自動化水平與準確度。此外，借助智能化管理手段，助力信息化水平較低的重點用能企業實現重點用能設備實時監控，進一步提升企業生產效率與經濟效益。

　　3.3 能碳協同功能應用，提升系統核心價值

　　系統應用價值的充分發揮，是延長系統生命周期、保障數據源頭穩定的關鍵。能耗在線監測系統的數據來源于企業端計量器具，數據質量的長效保障離不開企業的主動參與。福建省能耗在線監測系統建設之初便確立了“以企業需求為導向"的核心原則，唯有讓系統真正為企業帶來實際價值，才能推動企業主動建好、用好接入端系統，確保數據源的穩定性與準確性，實現系統生命周期的延長。

　　在企業端，通過制定標準化的端系統建設技術方案、強化典型案例宣貫等方式，引導重點用能企業充分認識到，建設能耗在線監測系統能夠切實幫助企業實現節能降耗、提質增效，推動企業從自身發展需求出發，將接入端系統的應用價值提升至小型能源管理系統層面，充分發揮系統在企業內部節能管理、能效提升中的核心作用。

　　在省級匯聚系統層面，依托大模型技術對歷史能源消費數據進行建模分析，增設能耗預測、多能互補調度等功能模塊，逐步能源消耗臺賬與節能成效臺賬，激活沉淀數據的要素價值，推動制造數據與能源數據深度融合創新，提升宏觀層面能源利用效率，降低區域碳排放總量。在此基礎上，逐步推動系統從現有能耗監測向碳管理延伸，拓展碳排放分析核算、碳達峰評估預測、碳項目管理及碳資產管理等核心功能，充分釋放能耗數據要素潛能，各方位支撐企業節能降碳與區域“雙碳"目標落地。

　　5、安科瑞企業能源管控系統概述

　　安科瑞企業能源管控系統采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

　　6、應用場所

　　鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業、木材、工業園區、醫院、學校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設備、電器產品、工器具制造等離散制造業。

　　7、系統結構

　　現場通過廠區局域網和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網聯通的地方，通過有權限的賬號登陸網頁以及手機APP查看各處的運行情況。

　　系統可分為三層：即現場設備層、網絡通訊層和平臺管理層。

　　現場設備層：主要是連接于網絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電、耗水、耗氣系統必要的基本組成元素。肩負著采集數據的重任，這些設備可為本公司各系列帶通訊網絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。

　　網絡通訊層：包含現場智能網關、網絡交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過網絡把數據上傳至搭建好的數據庫服務器，智能網關可在網絡故障時將數據存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。

　　平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數據服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。

　　平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：

8、系統功能

　　平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理。實時監測企業各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業加強能源管理，提高能源利用效率和節能潛力，為節能改造提供數據依據。

　　8.1平臺登錄

　　在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。

8.2大屏展示

　　用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業及各區域的能耗折標、產值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區域展示該區域的分類能耗、產值等相關信息。

8.3首頁

　　首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業級統計數據。

8.4數據監控

　　對企業各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監控。以便企業用戶能夠實時的監測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業削峰填谷、調整負載等技改措施提供數據支撐。

　　能源實時監控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監測，確保用能環節的持續穩定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網絡圖、能源計量網絡圖等功能。

　　能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統彈窗報警提示等；

　　配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數、門禁水浸狀態及能耗數據。

　　實時統計：實時統計工廠、車間、工序、設備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

　　數據展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區域、不同設備的不同的能耗參數；

　　檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關處理操作，可以對報警參數進行在線設置，當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統彈窗等報警提示；

8.5視頻監控

　　接入攝像頭，實時掌控企業內實際情況。

8.6變壓器監控

　　展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規劃。通過各種運行參數狀態下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

8.7儀表實時監控

　　展示各個水電氣儀表的實時參數變化，以曲線圖的方式展示。

8.8能源中控

　　將所有有關能源的能源參數集中在一個看板中，能從多個維度對比分析，實現各個產業線的對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

8.9用能統計

　　從能源使用種類、監測區域、車間、生產工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業用能統計、同比、環比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

8.10分析

　　統計各個監測節點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。

8.11產品單耗統計

　　與企業MES系統對接，通過產品產量以及系統采集的能耗數據，在產品單耗中生成產品單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析。同時將產品單耗與行業/國家/國際指標對標，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

8.12績效分析

　　對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、車間，產線、工段、設備等進行日、周、月、年、規定時段績效統計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業了解內部能效水平和節能潛力，評定能源消耗是否合理。

　　8.13運行監測

　　系統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測設備及工藝運行狀態，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統一次運行監視。可直接從動態監測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。

8.14自定義能耗報表

　　用戶可通過自定義報表頭與列，靈活生產各種報表，查看企業各個節點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環比報表，支持導出報表。

8.15同比、環比

　　提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時段（日、月、年）的同比、環比分析，分類、分時段、分項（地點、機構、設備）統計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環比

　　8.16分析報告

　　以年、月、日對企業的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行仔細的統計分析，讓用戶更加了解系統的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶發現設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節能潛力。

8.17能耗設備用能

　　監控耗能設備運行、停機及異常狀態，及時解決設備故障停運導致無法正常生產。

8.18線損分析

　　根據節點、能源分類，查詢各個節點線路上的能源損耗數據，及時發現能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行干預。

8.19碳排放管理

　　按照區域對碳排放總量的變化趨勢進行統計，并進行同環比分析。對單位產值碳排放量進行計算，并結合減排指標實現超標預警，提升區域減排水平，促進碳達峰目標實現。

　　8.20電能質量監測

　　實時監測諧波含量、三相不平衡度、功率因數等，確保功率因數不低于供電局考核指標，避免被罰款和設備出現故障。

　　8.21運維管理

　　系統支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、派工，巡檢人員執行巡檢、完成工單、巡檢發現問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養需要。

8.22報警管理

　　針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實現電參量異常報警、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業提前預警，避免發生火災事故和被罰款導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發與閉環處理。

8.23能耗抄表

　　可自定義時間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項。

8.24能耗分析自定義時間抄表

　　可自定義時間段內各個拓撲節點的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項。

8.25容需量報表

　　提供容需量報表，實時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業實現容改需，降低基本電費。

　　8.26復費率報表

　　對尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統計分析，為企業分時用電，優化成本效益提供數據支持。

8.27文檔管理

　　對國標、能源管理制度、能源指標體系等文件進行歸檔，可快速查詢相關文檔。對儀表臺賬進行系統管理，支持文件的上傳和下載。

8.28 3D可視化大屏

　　對場景進行虛擬仿真，展示各區域運行及能源消耗情況，可實現分層預覽、轉場展示、風格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監測點位的自定義綁定。

8.29 3D子系統

　　對各動力子系統進行虛擬仿真，展示子系統的動力管線、設備的實時狀態及能源消耗情況，可實現動態的能源流向效果。

8.30工業組態

　　可通過圖形化的編輯方式自定義組態圖，展示設備運行狀態及能源消耗情況，可上傳自定義素材及綁定監測數據。

8.31自定義駕駛艙

　　可通過圖形化的操作方式自定義駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數據及各類統計數據，數據源包括API、數據庫查詢、MQTT、Excel等方式。

8.32基礎數據管理

　　對系統的項目、探測器、設備型號、電參量、節點、能源、公示、及相關參數進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權管理、合同管理。

8.33手機APP

　　APP支持Android、iOS操作系統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業能源消耗、產線比對、效率分析、同環比分析、能耗折標、事件記錄、運行監視、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

8.34知識產權證書

9 系統硬件配置

　　10、結論

　　綜上所述，能耗在線監測系統是實現雙碳目標的重要手段。為了更好地實現這一目標，我們需要解決目前存在的數據收集面不足、能效采集標準缺失、數據質量保障難，應用方向不夠清晰的問題，強化企業接入端系統和省級數據匯聚系統的建設和應用，持續提升可再生能源和原料用能分析，強化能效對標應用、推進智能化管理等。充分發揮能耗在線監測系統作用，為碳排放雙控管理的決策研判提供足夠的數據支撐，這將有助于推動工業領域的綠色轉型和可持續發展，落實“雙碳"目標要求。

　　參考文獻

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