摘要：能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)作為“雙碳”目標重要的手段，本文在總結福建省重點用能單位能耗在線監(jiān)測 系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)應用方向。

關鍵詞：雙碳目標；能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)；應用方向

一、引言

“十四五”作為全面建設社會主義現代化國家新征程的起點，明確碳達峰、碳中和目標愿景為中國經濟社會發(fā)展全面綠色轉型指明了方向，加強重點用能單位管理，持續(xù)提升能源利用效率，是實現雙碳目標大和有效的路徑。開展重點用能單位能耗數據監(jiān)測系統(tǒng)建設，是黨中央、國務院加快推進生態(tài)文明建設部署的一項重要任務，也是實現雙碳目標基礎且關鍵的環(huán)節(jié)。近年來，國家公布的“碳達峰、碳中和”相關工作方案，都把能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設納入節(jié)能 減排制度體系和監(jiān)測能力建設中，對能源消耗的監(jiān)測和管理 提出了更高要求。政府主管部門應用系統(tǒng)可實現對重點用能企業(yè)各項指標進行集中動態(tài)監(jiān)測和管理，時刻觀察各項能源使用變化情況，促進管理決策從粗放定性管理模式轉變?yōu)榭尚械亩炕芾砟Ｊ剑I(yè)領域“雙碳”目標實現，而企業(yè)則通過建設接入端系統(tǒng)，實現自身企業(yè)能源消耗情況、碳排放情況的實時監(jiān)測，進而幫助企業(yè)為建立和完善能耗統(tǒng)計、能效對標、節(jié)能診斷、能碳跟蹤、數智化管理提供可靠的數據支持。本文將在總結福建省重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)應用成效的基礎上，研究分析目前存在的問題，探討如何通過建設和完善能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現工業(yè)能源活動碳排放精細化管理，以推動工業(yè)領域的綠色轉型和可持續(xù)發(fā)展。

二、雙碳目標與能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)概述

2.1“雙碳”目標及其挑戰(zhàn)

碳排放受經濟發(fā)展、產業(yè)結構、能源使用、技術水平等諸多因素影響，根源是化石能源的大量使用。目前我國工業(yè)能源消耗中化石能源占比大，解決碳排放問題關鍵要減少能源碳排放，治本之策是轉變能源發(fā)展方式，加快推進清潔能源替代和電能替代，*擺脫化石能源依賴，從源頭上消除碳排放。并且要積極發(fā)揮數智化能源管理作用，大力推廣先進用能技術和智能控制技術，提升重點用能行業(yè)用能效率，推進工業(yè)領域節(jié)能。可以說節(jié)約能源和綠能替代是實現“雙碳”目標成效明顯、成本低的實現路徑。

2.2碳監(jiān)測技術

碳中和的目的是平衡溫室氣體排放和吸收，碳計量、碳監(jiān)測是實現碳中和碳達峰的重要手段，目前分為碳計量和實測法(CEMS) 兩大類方式。在現階段碳排放計量測試方法和 連續(xù)在線監(jiān)測計量技術尚未成熟的情況下，排放因子法目前仍是我國主要使用的碳核算方法。重點企業(yè)的二氧化碳排放主要源自能源活動和工業(yè)過程，目前各類能源和物料的計量技術成熟可靠，通過快速、準確地掌握企業(yè)各類能源消耗數據，即可核算出企業(yè)碳排放情況。

2.3能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)

能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是一種基于互聯網和物聯網技術的能源監(jiān)測系統(tǒng)，它通過實時監(jiān)測和記錄重點用能單位的能源消耗情況，能實時、準確地把握重點行業(yè)、重點企業(yè)、關鍵工序以及重點設備的運行和能源消耗情況。2017年由國家發(fā)改委和市場監(jiān)管總局聯合在全國推進建設，實現節(jié)能主管 部門及相關部門對企業(yè)能源消耗情況的動態(tài)跟蹤和信息共享，支持能源與節(jié)能宏觀綜合決策；并促進企業(yè)應用信息化技術實現自身能源使用與節(jié)能管理的數字化、網絡化和可視化，建立科學完善的能源管理體系，提高能源精細化管理水平，快速發(fā)現和解決能源浪費的問題，從而降低能源消耗，提高能源利用效率，進而減少企業(yè)的碳排放。

三、能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)于2018年啟動建設，目前已接入全省960余家重點用能企業(yè)，能源消費監(jiān)測總量占全省規(guī)上工業(yè)企業(yè)能源消費總量的90%以上，實現全能源品種全覆蓋監(jiān)測，為碳統(tǒng)計核算累積了完備的數據基礎。平臺采用物聯網、云平臺、大數據等先進技術，建成能耗監(jiān)測、能效對標、節(jié)能管理、建模預測應用等功能模塊，構建了“全省工業(yè)能源消費管理大數據平臺”。省級平臺多維度匯聚節(jié)能監(jiān)察、節(jié)能診斷、節(jié)能審查、綠色制造、能源利用狀況報告等節(jié)能全流程信息，形成重點用能企業(yè)節(jié)能綠色全景畫像。

目前系統(tǒng)能實時呈現全省重點地區(qū)、園區(qū)、企業(yè)能源消費變化情況，從而掌握全省重點用能企業(yè)能源消費變化情況 和工業(yè)企業(yè)運行情況，相較于傳統(tǒng)統(tǒng)計方法，能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)對掌握具有明顯的時效優(yōu)勢和數據顆粒度，但隨著國家提出推動能源“雙控”向碳排放總量和強度“雙控”轉變，目前能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)還無法支撐“雙碳”相關應用，需要推動向“碳達峰碳中和管理與服務平臺”轉變。

圖 1 系統(tǒng)直觀呈現杜蘇芮臺風影響福建期間 泉州陶瓷企業(yè)能源消費變化情況

3.1數據采集面尚無法支撐碳排放雙控管理

從能耗雙控轉向碳排放雙控，改變了能耗雙控制度下沒有區(qū)分化石能源和非化石能源的設計，促進了能源結構優(yōu)化。新的能耗“雙控”政策提出將新增可再生能源和原料用能不納入能源消費總量控制，為使用能源消費數據核算碳排放總量做好數據準備。目前能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)數據源集中在企業(yè)法人邊界全能源品種數據采集，缺少過程排放物料的采集，對可再生能源消費數據和原料用能尚未單獨采集，還無法實現能耗消耗數據與溫室氣體排放總量數據直接換算，無法支撐碳排放雙控管理的數據需要。

3.2能效監(jiān)測標準體系還未健全

能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是用于采集、分析、匯總用能單位能耗數據的物聯網系統(tǒng)，國家先后發(fā)布了《重點用能單位能耗 在線監(jiān)測系統(tǒng)技術規(guī)范》等一系列建設標準，其中行業(yè)數據采集指南僅涉及三個行業(yè)，缺少對能效監(jiān)測管理相關內容。標準的缺失導致重點耗能行業(yè)的能效采集、編碼規(guī)范和計算方法缺少統(tǒng)一的標準約束，導致能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)在能效對標，促進主要工序、主要裝置節(jié)能增效方面支撐不足。

3.3數據質量保障難度大

數據質量是能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心，只有準確、全面的監(jiān)測能源消耗數據才能為碳排放雙控提供總量數據支撐，也才能為決策提供有力支持。作為一個涉及數百家重點用能企業(yè)的物聯網系統(tǒng)，涉及數量巨大的計量器具、通信設備、端設備等設備和環(huán)節(jié)，對于多數工業(yè)企業(yè)，數據質量難以做到*的保障，而主管部門更是難做到全覆蓋監(jiān)管，維護系統(tǒng)所需投入的人力、物力比較大。

1. 雙碳目標下能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)應用方向

在國家政策從能源“雙控”向碳排放“雙控”,并明確了“雙碳”目標這一背景下，目前常用的核算方法，二氧化碳總量主要是能源活動產生的二氧化碳，即化石能源消費產生的排放和電力調入蘊含的排放，所以能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用將更加重要。為了更好地實現能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)對碳核算的數據支撐作用，需要進一步完善幾個方面的應用設計， 以適應新時代對“雙碳”的管理需求。

4.1拓展采集碳管理相關活動數據

通過制定水泥、陶瓷、玻璃、化纖等行業(yè)的數據采集指南，充分利用現有接入端設備的擴展性，將可再生能源、原料用能和過程排放物料量的數據接入，通過規(guī)范統(tǒng)一的上傳編碼和采集邊界，同時在省級系統(tǒng)上建設工序級、設備級的能耗和能效對標分析功能，發(fā)揮系統(tǒng)積累同行業(yè)數據的優(yōu)勢，依托重點企業(yè)能源消費全景畫像，橫向比較各企業(yè)能效情況和排放強度，引導企業(yè)向看齊，有的放矢地提高能 源利用效率，實施“工業(yè)互聯網+”的節(jié)能降耗、綠色低碳 發(fā)展，減少碳排放。

4.2優(yōu)化數據質量保障功能

為確保數據的完整性、準確性、時效性、可驗證性，需將聯網數據的質量問題轉化為計量器具、數據傳輸、端設備和應用系統(tǒng)規(guī)范運維的管理要求，指導企業(yè)加強對企業(yè)端系統(tǒng)的建設和運維管理，在省級平臺引入一套完整的數據質量跟蹤預警系統(tǒng)，通過分析數據偏差原因并逐步改進。同時，還需要完善數據質量評價標準，建立管理體系，從源頭上保證數據質量。

智能化管理是未來能源管理的重要方向，靠大量人力投入的高成本運維方式將不可持續(xù)。龐大的物聯網數據保障需要建設一套完整的自動化運維保障輔助系統(tǒng)，引入智能化管理模式，利用人工智能、大數據等技術手段，建立數據跟 蹤模型，建設快捷預警、交互功能模塊，提高數據質量監(jiān)管的自動化程度和度。智能化管理還可以幫助信息化程度不高的重點用能企業(yè)對重點設備實施實時的監(jiān)控管理，提高生產效率和經濟效益。

圖 2 系統(tǒng)數據質量跟蹤管理功能模塊

4.3完善能碳功能應用

只有充分發(fā)揮系統(tǒng)的應用價值，才能延長生命周期。能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的數據來源于企業(yè)端的計量器具，數據質量需要企業(yè)保障。系統(tǒng)建設之初，我們就確定福建省能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設要以企業(yè)需求出發(fā)，只有系統(tǒng)對企業(yè)用戶有價值，數據源的穩(wěn)定性和準確性才能 得到保障，也才能延長系統(tǒng)的生命周期。通過制定企業(yè)端系 統(tǒng)建設技術方案源頭把控建設質量加案例宣貫等方式，引導重點用能企業(yè)充分認識建設能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)可切實幫助企業(yè)節(jié)能降耗增效，而從自身需求出發(fā)建好、用好接入端系統(tǒng)，把接入端系統(tǒng)的應用價值提升到小型能管系統(tǒng)的層面；而在省級匯聚系統(tǒng)的層面，也要利用大模型技術對歷史能源消費趨勢進行建模分析，附加建設能耗預測、多能互補調度等功能，逐步完善能源消耗和節(jié)能成效臺賬，把沉淀的數據應用起來，促進制造與能源數據融合創(chuàng)新，大幅度提高宏觀層面能源利用效率和降低碳排放，逐步在現有能耗監(jiān)測 基礎上向“碳”前行，拓展建設碳排放分析核算，碳達峰評估預測、碳項目和碳資產管理的功能，發(fā)揮能耗數據要素功能，促進企業(yè)節(jié)能降碳。

安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數據化管理，監(jiān)測企業(yè)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(yè)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(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎數據和支持。

五、應用場所

鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)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(yè)、木材、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)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(yè)。

六、系統(tǒng)結構

現場通過廠區(qū)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(tǒng)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(tǒng)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(jiān)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(guī)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(xù)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：

七、系統(tǒng)功能

平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數據化管理。實時監(jiān)測企業(yè)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(yè)加強能源管理，提高能源利用效率和節(jié)能潛力，為節(jié)能改造提供數據依據。

7.1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。

7.2大屏展示

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

7.3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(yè)級統(tǒng)計數據。

7.4數據監(jiān)控

對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠實時的監(jiān)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(yè)削峰填谷、調整負載等技改措施提供數據支撐。

• 能源實時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監(jiān)測，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)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(tǒng)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(tài)及能耗數據。

  • 實時統(tǒng)計：實時統(tǒng)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(qū)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(tǒng)彈窗等報警提示；

7.5視頻監(jiān)控

接入攝像頭，實時掌控企業(yè)內實際情況。

7.6變壓器監(jiān)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(guī)劃。通過各種運行參數狀態(tài)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。

7.7儀表實時監(jiān)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。

7.8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(yè)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。

7.9用能統(tǒng)計

從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)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(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統(tǒng)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。

7.10分析成本

統(tǒng)計各個監(jiān)測節(jié)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。

7.11產品單耗統(tǒng)計

與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產品產量以及系統(tǒng)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(huán)比分析。同時將產品單耗與行業(yè)/國家/國際指標對標，以便企業(yè)能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

7.12績效分析

對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區(qū)域、車間，產線、工段、設備等進行日、周、月、年、*時段績效統(tǒng)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(yè)了解內部能效水平和節(jié)能潛力，評定能源消耗是否合理。

7.13運行監(jiān)測

系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監(jiān)測設備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視。可直接從動態(tài)監(jiān)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。

7.14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(yè)各個節(jié)點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環(huán)比報表，支持導出報表。

7.15同比、環(huán)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(huán)比分析，分類、分時段、分項（地點、機構、設備）統(tǒng)計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環(huán)比

7.16分析報告

以年、月、日對企業(yè)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(tǒng)計分析，讓用戶更加了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶發(fā)現設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。

7.17能耗設備用能

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

7.18線損分析

根據節(jié)點、能源分類，查詢各個節(jié)點線路上的能源損耗數據，及時發(fā)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。

7.19碳排放管理

按照區(qū)域對碳排放總量的變化趨勢進行統(tǒng)計，并進行同環(huán)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(qū)域減排水平，促進碳達峰目標實現。

7.20電能質量監(jiān)測

實時監(jiān)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。

7.21運維管理

系統(tǒng)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(zhí)行巡檢、完成工單、巡檢發(fā)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(yǎng)需要。

7.22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(yè)提前預警，避免發(fā)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(fā)與閉環(huán)處理。

八、結論

綜上所述，能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)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(yè)接入端系統(tǒng)和省級數據匯聚系統(tǒng)的建設和應用，持續(xù)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(fā)揮能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)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(yè)領域的綠色轉型和可持續(xù)發(fā)展，落實“雙碳”目標要求。

參考文獻

[1]徐強.加快建設重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)助推 生態(tài)文明與綠色發(fā)展[J]. 中國能源，2018(4):5-9.

[2]蘇奕儒.能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)在節(jié)能管理中的應用探究 [J]. 化學工程與裝備，2022(5):193-195.

[3]安科瑞企業(yè)微電網設計與選型手冊.2022.05版.

[4]安科瑞企業(yè)能源管控平臺.2023.06版.

作者介紹：

翟雪玲，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事企業(yè)能耗檢測系統(tǒng)的研發(fā)與應用。