摘要：文章闡述了重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)通過在用能單位部署采集端設(shè)備獲取能耗數(shù)據(jù),通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至核心平臺,實現(xiàn)對企業(yè)能耗的在線監(jiān)測與分析，為節(jié)能主管部門的管理工作提供數(shù)據(jù)支撐，為用能單位開展能效對標工作提供幫助，為社會公眾提供節(jié)能宣傳服務(wù)。 在系統(tǒng)建設(shè)中，需要把握管理與服務(wù)的需求，充分考慮數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)承載及系統(tǒng)安全等方面的要求。

關(guān)鍵詞：重點用能單位；能耗采集段設(shè)備；節(jié)能綜合管理
 
0 引言
    隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程加快及消費結(jié)構(gòu)持續(xù)升級,我國能源需求呈剛性增長,節(jié)能工作面臨嚴峻形勢。2015 年全年能源消費總量 43.0 億噸標準煤,比上年增長 0.9%。 煤炭消費量下降 3.7%,原油消費量增長 5.6%,天然氣消費量增長 3.3%,電力消費量增長 0.5%。 煤炭消費量占能源消費總量的 64.0%,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 17.9%。 全*元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降 5.6%。國家在節(jié)能減排“十三五”規(guī)劃中提出了到2020 年單位 GDP(國內(nèi)生產(chǎn)總值)能耗比 2005 年下降 40% ~ 45%,到 2030 年單位 GDP 碳排放比 2005年下降 60% ~ 65%的目標。
    《重點用能單位節(jié)能管理辦法》規(guī)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(qū)、直轄市有關(guān)部門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。 目在該范圍內(nèi)的重點用能單位全國約 17 000 家,能源消費量占全國能源消費總量的 60%,是節(jié)能工作的重點對象。因此，國家各級相關(guān)節(jié)能主管部門從“十二五” 期間就已經(jīng)逐步展開重點用能單位能耗在線監(jiān)測工作，旨在及時準確掌握能源消耗情況，以便好了解全社會用能數(shù)據(jù)。
 
1 需求分析
1.1 管理需求分析
各級節(jié)能主管部門應(yīng)開展以下工作： a ） 定期進行節(jié)能宏觀形勢分析。通過監(jiān)測能源消費情況，預(yù)測能源消費趨勢，研究判定全國或全省節(jié)能形勢，為相關(guān)各級領(lǐng)導部署節(jié)能工作和制定節(jié)能政策措施提供科學依據(jù)。 b ）建立節(jié)能目標責任評價考核制度。按照《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《“十三五”節(jié)能減排綜合性工作方案》、《萬家企業(yè)節(jié)能低碳行動實施方案》等要求，負責建立所管轄區(qū)域節(jié)能目標責任評價考核制度， 并對重點用能單位年度節(jié)能目標完成情況進行統(tǒng)計和公告。 c ）推廣節(jié)能減排市場化機制。積極組織開展用能權(quán)交易、碳排放權(quán)交易研究，探索推動節(jié)能減排市場化途徑。 d ）加快節(jié)能減排技術(shù)開發(fā)和推廣應(yīng)用。建立節(jié)能減排技術(shù)遴選、評定及推廣機制。 e ）強化節(jié)能管理基礎(chǔ)建設(shè)，提高節(jié)能信息化水平，提高數(shù)據(jù)的及時性和有效性。
1.2 服務(wù)需求分析
各級節(jié)能主管部門在行使管理職能的同時，還要承擔面向重點用能單位和公眾的服務(wù)。面向重點用能單位的服務(wù)包括為重點用能單位提供能耗數(shù)據(jù)展示及基礎(chǔ)分析，提供節(jié)能減排的相關(guān)技術(shù)方案和案例，以供行業(yè)內(nèi)的秀企業(yè)借鑒，降低自身的工業(yè)制造成本。
面向公眾的服務(wù)包括展示相關(guān)能耗數(shù)據(jù)，提供政務(wù)公開、政策公開，宣傳節(jié)能減排相關(guān)政策和法規(guī)，推送日常節(jié)能知識和手段,提高公眾節(jié)能環(huán)保意識。
 
2 重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)
2.1 分級部署 
國家節(jié)能主管部門和省級節(jié)能主管部門各自的政務(wù)職能和管理范圍不同，國家節(jié)能主管部門側(cè)重宏觀管理及政策研究制定，省級節(jié)能主管部門側(cè)重各省的節(jié)能管理及對企業(yè)節(jié)能的直接管理，因此應(yīng) 考慮建設(shè)兩級能耗在線監(jiān)測平臺，即國家平臺和省級平臺，分別為國家部委和省級 部門提供管理工作支撐，同時為用能單位、社會公眾提供與節(jié)能相關(guān)的服務(wù)和知識宣傳等。
2.2 數(shù)據(jù)采集 
重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來自用能單位能源的消耗數(shù)據(jù)，因此需要在用能單位設(shè)置能耗采集端設(shè)備，在本地采集數(shù)據(jù)后定時通過互聯(lián)網(wǎng)分別上傳至國家平臺和省級平臺。
能耗采集端設(shè)備可以從用能單位現(xiàn)場監(jiān)控儀表、分布式控制系統(tǒng)、生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)以及管理信，息系統(tǒng)等多渠道獲取能耗數(shù)據(jù)，因此能耗采集端設(shè)備應(yīng)提供豐富的接口類型，以適應(yīng)企業(yè)用能設(shè)備和能源計量器具采集接口的多樣性以及與用能單位的各種設(shè)備對接。
2.3 數(shù)據(jù)承載 
重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包括采集數(shù)據(jù)和訪問數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)來源于用能單位，主要通過互聯(lián)網(wǎng)承載訪問數(shù)據(jù)包括節(jié)能主管部門、用能單位和社會公眾對平臺的訪問數(shù)據(jù)，節(jié)能主管部門的訪問數(shù)據(jù)由電子政務(wù)外網(wǎng)承載，用能單位和社會公眾的訪問數(shù)據(jù)由互聯(lián)網(wǎng)承載。
2.4 系統(tǒng)安全
系統(tǒng)安全包括平臺安全、數(shù)據(jù)采集安全以及數(shù)據(jù)承載安全。
國級和省級兩級平臺均存儲了相關(guān)行業(yè)的匯集數(shù)據(jù)，應(yīng)該按照不低于安全等保三級的要求進行安全防護。
數(shù)據(jù)采集安全要考慮能耗數(shù)據(jù)安全，也要考慮能耗采集端設(shè)備接入用能單位的儀表或系統(tǒng)時存在的安全風險。因此，能耗采集端設(shè)備需要具備本地存 儲功能，需要具備重傳機制，還必須具備安全隔離功能，保證互聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)生產(chǎn)內(nèi)網(wǎng)的隔離。
數(shù)據(jù)承載安全需要考慮采集數(shù)據(jù)的傳輸安全， 采用 VPN（虛擬網(wǎng)）技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)傳輸提供安全保證。
 
3 重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計 
3.1 總體架構(gòu)
國級平臺與省級平臺通過電子政務(wù)外網(wǎng)實現(xiàn)互通，各用能單位能耗采集端設(shè)備采集到的能耗數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)上傳至國級平臺和省級平臺，并通過互聯(lián)網(wǎng)在其權(quán)限內(nèi)訪問省級平臺。部級用戶通過政務(wù)外網(wǎng)訪問國級平臺，省、市級用戶通過政務(wù)外網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)訪問歸屬省級平臺。重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖 1 所示。
 
圖1重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)
3.2 系統(tǒng)功能
重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)為節(jié)能主管部門、用能單位及社會公眾服務(wù)，需要提供在線監(jiān)測、總量控制、節(jié)能目標考核、碳排放管理等節(jié)能綜合管理功能，提供能效水平分析、能源利用狀況報告上報、節(jié)能標準及技術(shù)展示等企業(yè)服務(wù)功能，同時還需要提供節(jié)能法規(guī)政策、節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品推廣等公眾服務(wù)功能。
1）節(jié)能綜合管理功能
a）在線監(jiān)測在線監(jiān)測是為重點用能單位進行能耗數(shù)據(jù)在線采集、監(jiān)測和統(tǒng)計分析，為用能單位部署能耗采集端設(shè)備提供接入測試。通過地圖展示用能單位的分布情況和能耗數(shù)據(jù)。在地圖上展示的全省能耗數(shù)據(jù)包括能耗、能源消費強度、電力消費情況、能源消費構(gòu)成、各品種能源消費量、區(qū)域能效數(shù)據(jù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。針對地區(qū)、行業(yè)、用能單位的用能狀況生成各種統(tǒng)計報表，對用能狀況進行監(jiān)測。在線監(jiān)測為用能單位部署能耗采集端設(shè)備，并在正式接入平臺提供一個實時、可視化的調(diào)試界面可以查看當和歷*傳的數(shù)據(jù),并進行在線數(shù)據(jù)聯(lián)調(diào)。
b）總量控制
總量控制功能是對所管轄區(qū)域能源消費總量、各能源品種消費總量（煤炭消費總量）進行跟蹤監(jiān)測、預(yù)測預(yù)警、總量考核和調(diào)整，并以圖表進行展示。將能耗總量與既定的限額進行對比，對各種能源的能耗總量實現(xiàn)預(yù)警功能，可根據(jù)消費趨勢及限額完成情況，動態(tài)調(diào)整各區(qū)域總量控制的限額目標。
c）節(jié)能目標考核
節(jié)能目標考核主要對省、省轄市、省直管縣及重點用能單位節(jié)能目標完成情況和任務(wù)落實情況進行考核，考核系統(tǒng)分為自查評分、考核評價兩部分。
d）碳排放管理
碳排放管理實現(xiàn)溫室氣體數(shù)據(jù)報送、碳強度下降目標考核評估等功能。 溫室氣體數(shù)據(jù)報送要實現(xiàn)對報送用能單位、第三方核查機構(gòu)兩類直報主體進行數(shù)據(jù)報送、核查、發(fā)布及碳排放管理等功能。碳強度下降目標考核評估主要對所管轄區(qū)域碳強度降低目標完成情況和任務(wù)落實情況進行考核。
2）企業(yè)服務(wù)功能
a）能效水平分析
由用能單位采集上報數(shù)據(jù)，直觀展示企業(yè)產(chǎn)值能效、產(chǎn)品能效的變化趨勢。數(shù)據(jù)包括產(chǎn)值能效指 標、產(chǎn)值能效趨勢、行業(yè)產(chǎn)值能效、產(chǎn)品能效趨勢四部分，以列表、柱狀圖或曲線圖的形式進行展示，并與行業(yè)內(nèi)其他企業(yè)進行相應(yīng)指標的對比分析。
b）能源利用狀況報告上報
用能單位每年或每季度上傳一次能源利用狀況報告，系統(tǒng)可查看上報情況。
c）節(jié)能標準與技術(shù)展示
企業(yè)可查詢國級、省級主管部門發(fā)布的節(jié)能標準、節(jié)能技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)品信息。
3）公眾服務(wù)功能
a）節(jié)能法規(guī)政策
提供節(jié)能法規(guī)政策的查看功能，幫助公眾好了解節(jié)能知識，提高全社會的節(jié)能意識。
b）節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品推廣
向公眾宣傳和推廣經(jīng)過認證的節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品。
 
4 安科瑞重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)及應(yīng)用功能
4.1 平臺的架構(gòu)
重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)采用“國家平臺+省級平臺+重點用能單位接入端系統(tǒng)”的架構(gòu)，重點用能單位端能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到省級平臺，再由省級平臺上傳至國家平臺。沒有建設(shè)省級平臺的，重點用能單位端能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)直接上傳到國家平臺。
重點用能單位“接入端系統(tǒng)”部署在重點用能單位內(nèi)部，由重點用能單位負責建設(shè)。主要功能是，通過計量儀表、工控系統(tǒng)等采集、匯總本單位能耗數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳至省級平臺，或直接上傳至國家平臺。 
 
圖2 安科瑞能耗監(jiān)測系統(tǒng)的架構(gòu)組成示意圖

4.2 平臺的應(yīng)用功能
重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)為節(jié)能主管部門、用能單位及社會公眾服務(wù)，需要提供在線監(jiān)測、總量控制、節(jié)能目標考核、碳排放管理等節(jié)能綜合管理功能， 提供能效水平分析、 能源利用狀況報告上報、節(jié)能標準及技術(shù)展示等企業(yè)服務(wù)功能，同時還需要提供節(jié)能法規(guī)政策、 節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品推廣等公眾服務(wù)功能。
2.2.1數(shù)據(jù)采集
可通過Modbus(GB/T19582)、DL/T645、CJ/T188等協(xié)議，從現(xiàn)場儀表采集需要的能耗實時數(shù)據(jù)；可從數(shù)據(jù)采集器獲取數(shù)據(jù)：通過Modbus TCP（GB/T19582）、MQTT、HTTPS等標準通訊協(xié)議從數(shù)據(jù)采集器獲取能耗實時數(shù)據(jù)；可從自動化信息系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)：通過OPC協(xié)議從重點用能單位的自動化信息系統(tǒng)采集需要的能耗實時數(shù)據(jù)；支持手工填報數(shù)據(jù)：對于不具備在線采集條件的數(shù)據(jù)，應(yīng)提供手工填報數(shù)據(jù)上傳的模式。能耗在線監(jiān)測端設(shè)備應(yīng)提供數(shù)據(jù)接入的軟件配置工具，支持上述多種標準通訊協(xié)議的軟件配置界面，配置完畢后，在能耗在線監(jiān)測端設(shè)備可運行基于SQL、OPC、Modbus、DL/T645、CJ/T188協(xié)議的數(shù)據(jù)接入執(zhí)行模塊，按照配置制定的規(guī)則，定時從數(shù)據(jù)采集點獲取數(shù)據(jù)，送入數(shù)據(jù)處理模塊，進行必要的運算處理，生成符合規(guī)范要求的上傳數(shù)據(jù)，再送入數(shù)據(jù)上傳模塊進行編碼上傳。
2.2.2數(shù)據(jù)上傳
按照重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范定義的系統(tǒng)平臺接口協(xié)議規(guī)范的要求，將用能企業(yè)的基礎(chǔ)信息、計量器具信息、用能數(shù)據(jù)及能效數(shù)據(jù)上傳至省級或國家平臺，上傳數(shù)據(jù)經(jīng)過HTTPS協(xié)議加密傳輸。如果數(shù)據(jù)傳輸失敗或超時（網(wǎng)絡(luò)故障），將重發(fā)數(shù)據(jù)，直至接收成功反饋消息。
2.2.3數(shù)據(jù)處理及存儲
    實時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)可按照企業(yè)要求的時長、周期進行存儲、備份并保證數(shù)據(jù)存儲的安全性和可靠性；可按照企業(yè)管理需要進行分類查詢，方便快捷；本地歷史數(shù)據(jù)應(yīng)存儲6個月以上，并可以方便導出。
 
 圖3 安科瑞能耗監(jiān)控系統(tǒng)平臺功能示意圖

2.2.5安科瑞能耗監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備選型
 
圖4 安科瑞能耗監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備選型示意圖
 
5 結(jié)束語
建設(shè)重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)對 部門、用能單位和社會公眾都有積極的意義。對 部門而言， 建設(shè)重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)有利于 部門準確及時獲取能源數(shù)據(jù)，掌握自身能源消費總量和各行業(yè)能效情況， 是 有關(guān)部門研究制定節(jié)能和能效相關(guān)政策、 開展能源領(lǐng)域宏觀調(diào)控的基礎(chǔ)， 是了解我國主要耗能行業(yè)和產(chǎn)品能效水平在世界所處的位置， 應(yīng)對氣候談判的重要抓手。對用能單位而言， 建設(shè)重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)有利于用能單位好地了解自身用能情況及行業(yè)能效水平，化能源管理，提高能效水平，發(fā)現(xiàn)節(jié)能潛力，為其加強節(jié)能管理提供幫助。對社會公眾而言， 建設(shè)重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)有利于公眾及時便捷獲取準確可靠的節(jié)能信息，進行節(jié)能知識的咨詢和宣傳，增強全社會的節(jié)能意識。
 
【參考文獻】
[1]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.[J]2019.11版
[2]盧 苗, 孫恒超, 李 猛重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)研究.[J]電信快報，2017.(2)：43-46