浅谈能耗在线监测系统在企业节能管理中的研究与应用

安科瑞 陈聪

摘要:开展能耗在线监测系统建设，对加强政府部门节能管理、推动能源消费精细化管理、实现能耗“双控”和“碳达峰碳中和”目标具有重要意义。本文在总结福建省用能单位能耗在线监测系统建设进展的基础上，研究能耗在线监测系统在政府部门和企业节能管理中的应用前景，分析系统在能源消费预测分析、能效对标、节能监察、能源精细化管理、用能权交易、宣传推广等方面的应用成效，为进一步提升系统应用价值提供参考。

关键词:能耗在线监测;节能管理;能源消费;用能单位

0、引言

开展用能单位能耗在线监测系统建设，是党、国务院加快推进生态文明建设部署的一项重要任务。根据《福建省节约能源条例》《用能单位节能管理办法》等规定，用能单位应当建立健全能源管理制度，实施节能技术改造，按照相关要求开展能耗在线监测系统建设，提升能源管理信息化水平。2017 年以来，国家发展和改革委员会、市场监管总局先后印发《用能单位能耗在线监测系统推广建设工作方案》等多项政策文件，推进全国用能单位能耗在线监测系统建设。

福建省于2018年4月启动能耗在线监测系统建设工作，截至2022年3月，已有820余家用能企业完成接入端系统建设并与省级平台联网，将能源消费数据实时上传至升级平台，基本达到用能企业全覆盖监测。目前所监测的用能企业能源消费量已占到全省规上工业企业能源消费总量的90%以上。本文在总结福建省用能单位能耗在线监测系统建设进展的基础上，研究分析在系统在政府部门和企业中的应用方向和初步成效，为促进能耗在线监测系统应用得到进一步发展提出有益的思考。

1、福建省能耗在线监测系统建设进展

1.1 加强创新设计，推动省级平台建设

在省级平台建设上，福建省结合自身实际，探索“互联网+节能”服务新模式，采用物联网、云计算等技术，完成能耗监测、能效对标、节能管理、计量管理、数据质量评价、建模分析应用、能源数据可视化等功能模块开发并部署上线运行，初步建成一套集数据采集、统计分析、建模预测、流程管理、图谱展示等功能为一体的全省“能源管理大数据平台”。省级平台已于2021年9 月完成全部建设内容，并通过了省发改委的竣工验收评审。

1.2 推进制度建设，保障系统稳定运行

能耗在线监测系统建设是一项系统性工程，涉及企业、第三方机构、政府部门等各方面职责要求，因此加强制度建设是保障系统稳定运行的基础环节"。2018 年起，福建省就制定了《福建省用能单位能耗在线监测系统建设实施方案》，按照“分批推进”的原则，要求在“十三五”期间全省所有的用能企业建成接入端系统。2021 年 9 月，福建省又出台了《福建省能耗在线监测系统管理暂行办法》成为全国相关的地方规范性文件，明确政府部门、技术支撑机构、用能单位和第三方服务机构等各方职责和法律责任，保障系统长期稳定运行围。

1.3强化技术支撑，提升监测数据质量

为保障上传至省级平台的在线监测数据质量，福建省首先做好事前接入端系统源头监管，编制了《企业端系统建设技术方案》，并建立完善方案评审工作机制，严格技术方案评审，确保方案设计的科学性和合理性,从监测边界、监测方式、软硬件配置、运维管理等方面统一了接入端建设的标准化和合规性，夯实数据质量建设基础。同时，强化事后监管，*在全国制定了《工业企业能耗在线监测数据质量评价技术规范》的地方标准，从完整性、准确性、时效性、可验证性、有效性、规范性等六方面对联网数据的质量进行评价，督促不符合要求的企业及时整改，保障各企业上传数据的质量。

图1福建省能耗在线监测系统总体功能结构

2、能耗在线监测系统在节能管理中的应用

福建省用能单位能耗在线监测系统主要建设包括政府子系统、用能单位子系统和公众子系统。其中政府子系统为节能主管部门提供能耗监测、能效管理、监督管理等服务;用能单位子系统为接入系统的用能单位提供在线能源监测、计量器具管理和数据填报等服务;公众子系统将依托省级政府网站统一技术平台提供的架构，为社会公众提供节能和计量宣传服务。本文对于系统的部分功能在节能管理中的应用进行分析。

2.1服务于政府部门能耗双控工作

以往节能主管部门一般只能通过企业填报能源利用状况报告、节能监察、能源审计、节能诊断等方式掌握企业历史能源消费数据，具有严重的滞后性和局限性。能耗在线监测系统的建立，使政府部门可以实时掌握主要用能单位的能源消费数据，分地区、分行业、分园区对能耗双控形势的分析和研判，为科学制定和调整能耗双控政策提供有力的数据支撑。以泉州市陶瓷行业为例，通过系统监测数据可以发现，2022 年1月到4月份泉州陶瓷行业受春节假期影响，行业总能耗呈U型波动趋势，其中2月份总能耗相比1月份环比下降约60%，3月份开始逐步恢复到1月初能耗水平。

图 2 —季度泉州陶瓷行业能耗趋势分析图

2.2 服务于政府部门能源消费预测分析工作

通过汇聚各用能企业能源消费的海量大数据，能耗在线监测系统利用人工智能技术构建多种模型，可以用于全省、行业、地区、企业间的能耗和能效数据预测分析。模型的有效性依赖于用于模型训练的数据总量和数据本身的质量，所以在构建模型之前，需要系统提供足够多和足够好的数据。图3是系统对某周期性生产企业能源消费的预测趋势图，可以看出该模型较好地预测了企业未来能源消费趋势。

图 3 某周期性生产企业能源消费预测分析

2.3 服务于企业间能效对标工作

能耗在线监测系统的建立，打破单一企业能效指标的信息壁垒，通过采集各企业能源消费数据，测算不同企业单位产品能耗等指标，并进行对标分析，为能效水平较低的企业查找原因，提出节能诊断意见建议。图4显示我省3家钢铁企业在2021年10月烧结工序单位产品能耗在线监测数据，并与工信部公布的2021年钢铁行业能效*宝钢湛江钢铁有限公司进行对标分析。对标结果可以看出，我省 3家钢铁企业与能效“*”仍有一定的差距，其中优企业劣于能效“*0.1kgce/t，差企业劣于能效*5 kgce/t。

图 4 福建省部分钢铁企业烧结工序能效在线对标分析

2.4服务于企业能源精细化管理

在推进企业能源精细化管理方面，福建省通过专项资金引导，已帮扶50余家企业开展二级、三级能耗在线监测建设,助力企业提升能源管理精细化水平，深挖自身节能潜力。随着能耗在线监测系统建设的不断深入，各用能企业的信息化节能意识不断提高，节能改造意愿不断增强。如福建省某有色金属冶炼企业按照自己的需求展开系统应用，购置配备大量智能化采集仪表设备，把能耗在线监测系统作为能源管理支撑系统，指导日常生产和管理考核;某水泥生产企业在新能耗在线监测系统推进过程中，建设符合自身需求的智慧工业能源管理系统，实现水泥的烧成温度、窑尾温度、系统压力等关键参数实时调整，有效地提高生产效率和能源利用效率，单位熟料综合能耗下降21kgce/t，年节约能耗达到4000吨标准煤。通过能耗在线监测系统推动，越来越多的用能企业逐渐接受了信息化节能的理念，将持续加大投入，构建更加完善的能源管理平台。

2 . 5 服务于节能监督管理工作

图 5 利用能耗在线监测系统开展节能监察流程图

通过能耗在线监测系统建立了政府部门与企业之间的互动桥梁，政府部门可在系统中开展在线监督管理，对企业上传的资料进行在线审查，结合在线监测数据，对其用能情况进行评价，改变了以往需要前往企业开展现场监察的步骤，减轻企业负担。如2021年至2022年，福建省通过能耗在线监测系统开展了100余家次的书面监察任务，企业按要求提供节能监察自查资料，政府监管部门通过企业上报材料，及时、便捷地完成了书面监察工作。

2.6服务于用能权交易和碳排放交易工作

当前，全国碳排放交易和部分用能权交易试点省份的能源消费数据主要来源于企业自查和第三方机构核查，存在人为影响因素和数据造假隐患，如生态环境部在2022年3月底公布的部分第三方机构碳排放报告数据弄虚作假等典型问题案例。能耗在线监测系统的数据来源于企业基础能源计量器具采集的数据，可以有效地减少人为干预影响，较大地降低数据造假的可行性和数据核查成本，使用能权交易和碳排放交易市场更加公平、公正、透明。

2.7 服务于节能宣传培训工作

通过能耗在线监测系统还可以开展节能法律法规、标准规范、节能动态等宣传;推广节能产品技术;征集企业意见建议等。

3、推进系统应用的思考

在“碳达峰碳中和”背景下，节能管理工作将越来越重要，在其中应用信息化技术也已经成为必然趋势。尽管福建省能耗在线监测系统的建设和应用已取得初步成效，但也依然存在一些问题，如企业主体责任意识不够强、数据质量不够高、技术规范不够标准、政策法规宣传不够到位等问题，需要进一步推进解决。

3.1 持续提升在线监测数据质量

数据质量是能耗在线监测系统的生命线，也是系统应用的基础。从相关法律法规、部门规章等规定均要求用能企业落实主体责任。用能企业应提升对能耗在线监测系统的认识，建立健全系统管理制度，按要求做好系统的日常维护，确保接入端设备正常运行,自动监测数据真实、完整、准确。政府部门应持续加强系统运维力度，采用能源计量审查、节能监察等手段，依法依规督促数据质量异常的企业及时整改，督促用能企业按要求配齐能源计量器具。

3.2 健全能耗在线监测技术标准

为了规范和指导用能单位能耗在线监测系统建设工作，国家已推出电力、钢铁、石油化工等三个行业的采集指南，但其他行业的采集指南仍然缺失。我省能耗在线监测建设工作涉及行业较多，如化工、化纤、纺织、印染等用能行业仍缺乏行业采集指南，对相关行业推广二、三级能耗在线监测系统建设和应用产生了技术壁垒。建议持续推进相关行业能耗在线监测技术标准制定工作，为推进用能企业能源精细化管理提供统一的技术支撑。

3.3加强系统建设应用的宣传推广

加强能耗在线监测系统应用宣传，开展能耗在线监测典型案例征集工作，遴选行业监测数据质量好、系统应用成效显著的企业，形成一批可借鉴、可复制、可推广的经验，及时进行宣传推介，带动全省能耗在线监测系统建设示范带头作用，营造政策引导、全社会参与的良好*氛围，共同推进系统建设。

4、安科瑞企业能源管控系统概述

安科瑞企业能源管控系统采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理，监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、工艺、车间、产线、班组、重大能耗设备等的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、碳排分析，为企业加强能源管理，提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。

5、应用场所

钢铁、石化、冶金、有色金属、采矿、医药、水泥、煤炭、造纸、化工、物流、食品、水厂、电厂、供热站、轨道交通、航空工业、木材、工业园区、医院、学校、酒店、写字楼以及汽车制造、机电设备、电器产品、工器具制造等离散制造业。

6、系统结构

现场通过厂区局域网和平台通讯，平台搭建在客户自己配置的服务器上。搭建完成之后，客户可以在任意能与局域网联通的地方，通过有权限的账号登陆网页以及手机APP查看各处的运行情况。

系统可分为三层：即现场设备层、网络通讯层和平台管理层。

现场设备层：主要是连接于网络中用于水、电、气等参量采集测量的各类型的仪表等，也是构建该配电、耗水、耗气系统必要的基本组成元素。肩负着采集数据的重任，这些设备可为本公司各系列带通讯网络电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块以及合格供应商的水表、气表、冷热量表等。

网络通讯层：包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器，智能网关可在网络故障时将数据存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

平台管理层：包含应用服务器、WEB服务器和数据服务器，一般应用服务器和WEB服务器可以合一配置。

平台采用分层分布式结构进行设计，详细拓扑结构如下：

7、系统功能

平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理。实时监测企业各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业加强能源管理，提高能源利用效率和节能潜力，为节能改造提供数据依据。

7.1平台登录

在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。

7.2大屏展示

用户登录成功之后进入大屏展示页面，展示企业及各区域的能耗折标、产值、异常、排名、占比、通讯情况，点击区域展示该区域的分类能耗、产值等相关信息。

7.3首页

首页展示峰谷平用电、变压器情况、年能耗趋势、单耗趋势、分类能耗等企业级统计数据。

7.4数据监控

对企业各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便企业用户能够实时的监测各个点位的运作情况，同时能更快的掌握点位的报警，并为企业削峰填谷、调整负载等技改措施提供数据支撑。

• 能源实时监控：对于水、电、气等能源消耗进行实时监测，确保用能环节的持续稳定运行，显示配电图、能流图、能源平衡网络图、能源计量网络图等功能。

  • 能流图：需要在能流图上对水、电、气的消耗情况进行实时展示；当能源参数越限报警，可提供报警重要性等级分类，同时支持APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗报警提示等；

  • 配电图：将配电房真实情况画入配电图，实时展示接入的门禁、水浸、电水气等仪表的实时参数、门禁水浸状态及能耗数据。

  • 实时统计：实时统计工厂、车间、工序、设备的当年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

  • 数据展示：通过实时曲线和历史曲线展示不同区域、不同设备的不同的能耗参数；

• 检测：对能源报警信息进行集中显示，可以对报警阈值信息进行相关处理操作，可以对报警参数进行在线设置，当能源参数越限报警，可提供报警重要性等级分类，具备APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗等报警提示；

7.5视频监控

接入摄像头，实时掌控企业内实际情况。

7.6变压器监控

展示各电压器的负载情况，从而可以为变压器配备情况进行科学合理的规划。通过各种运行参数状态下用电效能的对比分析，找出更好的运行模式。根据运行模式调整负载，从而降低用电单耗，使电能损失降低。

7.7仪表实时监控

展示各个水电气仪表的实时参数变化，以曲线图的方式展示。

7.8能源中控

将所有有关能源的能源参数集中在一个看板中，能从多个维度对比分析，实现各个产业线的对比，帮助领导掌控整个工厂的能源消耗，能源成本，标煤排放等的情况。

7.9用能统计

从能源使用种类、监测区域、车间、生产工艺、工序、工段时间、设备、班组、分项等维度，采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对企业用能统计、同比、环比分析、实绩分析，折标对比、单位产品能耗、单位产值能耗统计，找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方，从而调整能源分配策略，减少能源使用过程中的浪费。

7.1*成本分析

统计各个监测节点（工厂、车间）的当年、季度、月、周、日各类能源消耗费用，其中电包括峰电量、峰电费、谷电量、谷电费以及平均电量和平均电费。

7.11产品单耗统计

与企业MES系统对接，通过产品产量以及系统采集的能耗数据，在产品单耗中生成产品单耗趋势图，并进行同比和环比分析。同时将产品单耗与行业/国家/国际指标对标，以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。

7.12绩效分析

对各类能源使用、消耗、转换，按班组、区域、车间，产线、工段、设备等进行日、周、月、年、*定时段绩效统计按照能源计划或定额制定的绩效指标进行KPI比较考核，帮助企业了解内部能效水平和节能潜力，评定能源消耗是否合理。

7.13运行监测

系统对区域、工段、设备能源消耗进行数据采集，监测设备及工艺运行状态，如温度、湿度、流量、压力、速度等，并支持变配电系统一次运行监视。可直接从动态监测平面图快速浏览到所管理的能耗数据，支持按能源种类、车间、工段、时间等维度查询相关能源用量。

7.14自定义能耗报表

用户可通过自定义报表头与列，灵活生产各种报表，查看企业各个节点的能耗，单耗，成本，综合能耗等信息，并同比、环比报表，支持导出报表。

7.15同比、环比

提供能耗成本的图形对比分析，包括分时段（日、月、年）的同比、环比分析，分类、分时段、分项（地点、机构、设备）统计图形对比分析（柱状图、饼图、堆积图等）。

同比

环比

7.16分析报告

以年、月、日对企业的能源利用情况、线路损耗情况、设备运行情况、运维情况等进行仔细的统计分析，让用户更加了解系统的运行情况，并为用户提供数据基础，方便用户发现设备异常，从而找出改善点，以及针对用能情况挖掘节能潜力。

7.17能耗设备用能

监控耗能设备运行、停机及异常状态，及时解决设备故障停运导致无法正常生产。

7.18线损分析

根据节点、能源分类，查询各个节点线路上的能源损耗数据，及时发现能量在使用过程中的跑冒滴漏和异常用能等浪费的问题，提醒用户及时进行干预。

7.19碳排放管理

按照区域对碳排放总量的变化趋势进行统计，并进行同环比分析。对单位产值碳排放量进行计算，并结合减排指标实现超标预警，提升区域减排水平，促进碳达峰目标实现。

7.20电能质量监测

实时监测谐波含量、三相不平衡度、功率因数等，确保功率因数不低于供电局考核指标，避免被罚款和设备出现故障。

7.21运维管理

系统支持设备日常巡检计划、派工、消缺、报修、派工等设备运维管理，方便运行管理人员的制定巡检计划、派工，巡检人员执行巡检、完成工单、巡检发现问题消缺，进行故障报修、跟进维修进度，满足日常巡检、设备维修保养需要。

7.22报警管理

针对于电气正常开展、限电和能耗双控，实现电参量异常报警、电气火灾隐患报警、能耗超标报警、限电报警等，帮助企业提前预警，避免发生火灾事故和被罚款导致用能成本过高。支持分级分类报警，可对报警进行派发与闭环处理。

7.23能耗抄表

可自定义时间段抄仪表的抄表值以及差值，可自定义抄表的分类分项。

7.24能耗分析自定义时间抄表

可自定义时间段内各个拓扑节点的能耗值，可自定义抄表能耗值的的分类分项。

7.25容需量报表

提供容需量报表，实时展示容量需量价格的变化情况，帮助企业实现容改需，降低基本电费。

7.26复费率报表

对尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析，为企业分时用电，优化成本效益提供数据支持。

7.27文档管理

对国标、能源管理制度、能源指标体系等文件进行归档，可快速查询相关文档。对仪表台账进行系统管理，支持文件的上传和下载。

7.28 3D可视化大屏

对场景进行虚拟仿真，展示各区域运行及能源消耗情况，可实现分层预览、转场展示、风格切换、智能巡检等效果，支持模型与监测点位的自定义绑定。

7.29 3D子系统

对各动力子系统进行虚拟仿真，展示子系统的动力管线、设备的实时状态及能源消耗情况，可实现动态的能源流向效果。

7.30工业组态

可通过图形化的编辑方式自定义组态图，展示设备运行状态及能源消耗情况，可上传自定义素材及绑定监测数据。

7.31自定义驾驶舱

可通过图形化的操作方式自定义驾驶舱，以折线图、饼图、表格等图形展示采集数据及各类统计数据，数据源包括API、数据库查询、MQTT、Excel等方式。

7.32基础数据管理

对系统的项目、探测器、设备型号、电参量、节点、能源、公示、及相关参数进行配置、修改、删除等管理、进行用户添加和授权管理、合同管理。

7.33手机APP

APP支持Android、iOS操作系统，方便用户按能源分类、区域、车间、工序、班组、设备等不同维度掌握企业能源消耗、产线比对、效率分析、同环比分析、能耗折标、事件记录、运行监视、异常报警、配电图、工艺流程图、能流图。

7.34知识产权证书

8、系统硬件配置

9、结语

建设用能单位能耗在线监测系统是贯彻落实党国务院决策部署、加快推进生态文明建设的重要举措，也是政府部门加强节能管理、用能单位提高能源管理精细化水平的重要途径。通过近4年来的不断推动，福建省已基本建成了覆盖全省用能企业的能耗在线监测系统，并在能耗双控、能源消费预测分析、企业能效对标、企业能源精细化管理、节能监督、用能权交易、节能宣传培训等方面得到了初步应用，取得了一定的成效。下一步，应着力解决企业主体责任意识不强、监测数据质量不够高等问题，进一步提升能耗在线监测系统应用水平，服务于全省节能工作大局。

参考文献

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[3]安科瑞企业微电网设计与选型手册.2022.05版.

[4]安科瑞企业能源管控平台.2020.08版.