摘要：文章闡述了重點用能單位能耗在線監測系統通過在用能單位部署采集端設備獲取能耗數據,通過互聯網將數據上傳至核心平臺,實現對企業能耗的在線監測與分析，為節能主管部門的管理工作提供數據支撐，為用能單位開展能效對標工作提供幫助，為社會公眾提供節能宣傳服務。 在系統建設中，需要把握管理與服務的需求，充分考慮數據采集、數據承載及系統安全等方面的要求。

關鍵詞：重點用能單位；能耗采集段設備；節能綜合管理
 
0 引言
    隨著工業化和城鎮化進程加快及消費結構持續升級,我國能源需求呈剛性增長,節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*元國內生產總值能耗下降 5.6%。國家在節能減排“十三五”規劃中提出了到2020 年單位 GDP(國內生產總值)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%,是節能工作的重點對象。因此，國家各級相關節能主管部門從“十二五” 期間就已經逐步展開重點用能單位能耗在線監測工作，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據。
 
1 需求分析
1.1 管理需求分析
各級節能主管部門應開展以下工作： a ） 定期進行節能宏觀形勢分析。通過監測能源消費情況，預測能源消費趨勢，研究判定全國或全省節能形勢，為相關各級領導部署節能工作和制定節能政策措施提供科學依據。 b ）建立節能目標責任評價考核制度。按照《中華人民共和國節約能源法》、《“十三五”節能減排綜合性工作方案》、《萬家企業節能低碳行動實施方案》等要求，負責建立所管轄區域節能目標責任評價考核制度， 并對重點用能單位年度節能目標完成情況進行統計和公告。 c ）推廣節能減排市場化機制。積極組織開展用能權交易、碳排放權交易研究，探索推動節能減排市場化途徑。 d ）加快節能減排技術開發和推廣應用。建立節能減排技術遴選、評定及推廣機制。 e ）強化節能管理基礎建設，提高節能信息化水平，提高數據的及時性和有效性。
1.2 服務需求分析
各級節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。面向重點用能單位的服務包括為重點用能單位提供能耗數據展示及基礎分析，提供節能減排的相關技術方案和案例，以供行業內的秀企業借鑒，降低自身的工業制造成本。
面向公眾的服務包括展示相關能耗數據，提供政務公開、政策公開，宣傳節能減排相關政策和法規，推送日常節能知識和手段,提高公眾節能環保意識。
 
2 重點用能單位能耗在線監測系統架構
2.1 分級部署 
國家節能主管部門和省級節能主管部門各自的政務職能和管理范圍不同，國家節能主管部門側重宏觀管理及政策研究制定，省級節能主管部門側重各省的節能管理及對企業節能的直接管理，因此應 考慮建設兩級能耗在線監測平臺，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、社會公眾提供與節能相關的服務和知識宣傳等。
2.2 數據采集 
重點用能單位能耗在線監測系統的數據來自用能單位能源的消耗數據，因此需要在用能單位設置能耗采集端設備，在本地采集數據后定時通過互聯網分別上傳至國家平臺和省級平臺。
能耗采集端設備可以從用能單位現場監控儀表、分布式控制系統、生產監控管理系統以及管理信，息系統等多渠道獲取能耗數據，因此能耗采集端設備應提供豐富的接口類型，以適應企業用能設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備對接。
2.3 數據承載 
重點用能單位能耗在線監測系統的數據包括采集數據和訪問數據。采集數據來源于用能單位，主要通過互聯網承載訪問數據包括節能主管部門、用能單位和社會公眾對平臺的訪問數據，節能主管部門的訪問數據由電子政務外網承載，用能單位和社會公眾的訪問數據由互聯網承載。
2.4 系統安全
系統安全包括平臺安全、數據采集安全以及數據承載安全。
國級和省級兩級平臺均存儲了相關行業的匯集數據，應該按照不低于安全等保三級的要求進行安全防護。
數據采集安全要考慮能耗數據安全，也要考慮能耗采集端設備接入用能單位的儀表或系統時存在的安全風險。因此，能耗采集端設備需要具備本地存 儲功能，需要具備重傳機制，還必須具備安全隔離功能，保證互聯網與企業生產內網的隔離。
數據承載安全需要考慮采集數據的傳輸安全， 采用 VPN（虛擬網）技術互聯網傳輸提供安全保證。
 
3 重點用能單位能耗在線監測系統架構設計 
3.1 總體架構
國級平臺與省級平臺通過電子政務外網實現互通，各用能單位能耗采集端設備采集到的能耗數據通過互聯網上傳至國級平臺和省級平臺，并通過互聯網在其權限內訪問省級平臺。部級用戶通過政務外網訪問國級平臺，省、市級用戶通過政務外網或互聯網訪問歸屬省級平臺。重點用能單位能耗在線監測系統總體架構如圖 1 所示。
 
圖1重點用能單位能耗在線監測系統總體架構
3.2 系統功能
重點用能單位能耗在線監測系統為節能主管部門、用能單位及社會公眾服務，需要提供在線監測、總量控制、節能目標考核、碳排放管理等節能綜合管理功能，提供能效水平分析、能源利用狀況報告上報、節能標準及技術展示等企業服務功能，同時還需要提供節能法規政策、節能技術產品推廣等公眾服務功能。
1）節能綜合管理功能
a）在線監測在線監測是為重點用能單位進行能耗數據在線采集、監測和統計分析，為用能單位部署能耗采集端設備提供接入測試。通過地圖展示用能單位的分布情況和能耗數據。在地圖上展示的全省能耗數據包括能耗、能源消費強度、電力消費情況、能源消費構成、各品種能源消費量、區域能效數據等關鍵數據。針對地區、行業、用能單位的用能狀況生成各種統計報表，對用能狀況進行監測。在線監測為用能單位部署能耗采集端設備，并在正式接入平臺提供一個實時、可視化的調試界面可以查看當和歷*傳的數據,并進行在線數據聯調。
b）總量控制
總量控制功能是對所管轄區域能源消費總量、各能源品種消費總量（煤炭消費總量）進行跟蹤監測、預測預警、總量考核和調整，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預警功能，可根據消費趨勢及限額完成情況，動態調整各區域總量控制的限額目標。
c）節能目標考核
節能目標考核主要對省、省轄市、省直管縣及重點用能單位節能目標完成情況和任務落實情況進行考核，考核系統分為自查評分、考核評價兩部分。
d）碳排放管理
碳排放管理實現溫室氣體數據報送、碳強度下降目標考核評估等功能。 溫室氣體數據報送要實現對報送用能單位、第三方核查機構兩類直報主體進行數據報送、核查、發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域碳強度降低目標完成情況和任務落實情況進行考核。
2）企業服務功能
a）能效水平分析
由用能單位采集上報數據，直觀展示企業產值能效、產品能效的變化趨勢。數據包括產值能效指 標、產值能效趨勢、行業產值能效、產品能效趨勢四部分，以列表、柱狀圖或曲線圖的形式進行展示，并與行業內其他企業進行相應指標的對比分析。
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，系統可查看上報情況。
c）節能標準與技術展示
企業可查詢國級、省級主管部門發布的節能標準、節能技術和節能產品信息。
3）公眾服務功能
a）節能法規政策
提供節能法規政策的查看功能，幫助公眾好了解節能知識，提高全社會的節能意識。
b）節能技術產品推廣
向公眾宣傳和推廣經過認證的節能技術產品。
 
4 安科瑞重點用能單位能耗在線監測系統架構及應用功能
4.1 平臺的架構
重點用能單位能耗在線監測系統采用“國家平臺+省級平臺+重點用能單位接入端系統”的架構，重點用能單位端能耗監測數據上傳到省級平臺，再由省級平臺上傳至國家平臺。沒有建設省級平臺的，重點用能單位端能耗監測數據直接上傳到國家平臺。
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。主要功能是，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。 
 
圖2 安科瑞能耗監測系統的架構組成示意圖

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

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