劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：陶瓷、水泥及玻璃等行業(yè)都是需要用能單位,按照政策的規(guī)定都需要建立企業(yè)的能源管理信息系統(tǒng)。本文針對在碳達峰碳中和的大背景下,需要用能單位在能源管理信息系統(tǒng)推進過程中出現(xiàn)的常見問題,提出相應的解決思路。

關鍵詞:需要用能單位;能源管理;信息化;節(jié)能  

1前言

隨著全球氣候變暖的加劇,人類對自然資源保護以及對節(jié)能減排越來越重視。IT 技術與不同行業(yè)的碰撞促進整個行業(yè)的飛速發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)與能源行業(yè)的相遇,互聯(lián)網(wǎng)思維方式的先進性逐漸顯示出來，國家及各級均做出各種鼓勵與引導政策,部分集團性國有企業(yè)也做出了相關的措施,努力推進需要用能單位能源能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設。特別在十多年來的需要耗能企業(yè)的每年的能源考核中,規(guī)定企業(yè)應建立能源管理信息系統(tǒng)。

能源管理信息系統(tǒng)的建設推進工作實現(xiàn)了需要用能單位、各級管理部門(包括各級以及集團化公司總部)、技術服務商、燃氣公司、熱力公司等多方聯(lián)動,實現(xiàn)了需要用能單位能源數(shù)據(jù)與管理部門(各級以及集團化公司總部)的數(shù)據(jù)同步化，為需要用能單位下步開展節(jié)能工作奠定堅實的基礎,也為以及集團化運作的大型企業(yè)制定宏觀能源調控政策以及進一步產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供一定的基礎數(shù)據(jù).

2 能源管理信息系統(tǒng)需要具備的功能

能源管理信息系統(tǒng)是節(jié)能與互聯(lián)網(wǎng)技術的結合體，能夠為能源管理、運行人員以及相關部門提供有用的信息，使企業(yè)整體保持較高的能源利用效率。 能源管理信息系統(tǒng)邏輯層次結構如圖 1 所示。

2.1能源數(shù)據(jù)采集

能效數(shù)據(jù)分為實時和非實時兩種。實時數(shù)據(jù)一般來自于企業(yè)在線監(jiān)測系統(tǒng)，也可以通過安裝數(shù)字儀表來補充缺少的數(shù)據(jù)，在預設的時間間隔內實現(xiàn)自動收集，并存儲到實時數(shù)據(jù)庫中，從而實現(xiàn)能效指標的在線計算與動態(tài)分析。

2.2基礎信息管理

基礎信息一般包括企業(yè)基本信息管理、計量儀表檔案信息管理、設備檔案信息管理、培訓及資料信息管理、能源管理委員會（或稱之為節(jié)能領導小組）信息管理、新聞公告信息管理、行業(yè)政策信息管理、技術文檔信息管理、系統(tǒng)的初始化及設置管理等內容。

2.3節(jié)能績效管理

考核管理是企業(yè)提升節(jié)能績效的重要手段。企業(yè)能源利用的好壞，可以通過能源消費量、投入產(chǎn)出比、能源利用率、節(jié)能減排量、能源成本等能耗指標反映出來。將這些指標納入企業(yè)考核體系，能夠有效提高企業(yè)能源管理的效果。若進一步對這些指標進行對標分析，如企業(yè)內部的能耗基準（限額、目標值、歷史數(shù)值等）以及外部行業(yè)基準（國內外行業(yè)平均、行業(yè)先進、法規(guī)標準值、行業(yè)準入值等）進行比較，還可以進一步挖掘節(jié)能潛力的機會。

2.4節(jié)能項目管理

對于工業(yè)企業(yè)而言，節(jié)能效益的絕大部分均來自于節(jié)能技改項目的實施結果。為了保證節(jié)能項目的順利實施，提高管理效率和效果，借助信息技術手段對節(jié)能項目進行管理則成為一個有效的方法。

2.5能源運行管理

傳統(tǒng)的能源管理過程是基于人工管理的離線過程。在工業(yè)信息化高速發(fā)展的今天，只能完成離線能源管理的 EMIS 已經(jīng)不能滿足部分企業(yè)高速發(fā)展的需要。對于很多企業(yè)而言，設備、生產(chǎn)工藝等用能對象一般都已經(jīng)實現(xiàn)基于產(chǎn)品生產(chǎn)和運行為目標的高度自動化。在此基礎上，該系統(tǒng)以能源較優(yōu)運行為目標，開發(fā)了企業(yè)能源運行的在線管理功能。

2.6企業(yè)能效管理

企業(yè)能效管理主要解決企業(yè)用能對象的能效評價、節(jié)能診斷與優(yōu)化改進三方面的問題，管理的對象包括企業(yè)需要耗能設備、工藝和能量系統(tǒng)三個層次。能效評價指對上述用能對象的能效狀況進行分析評估，包括能源結構分析、能源消費流向分析、負荷分析、趨勢分析、能效指標計算及對比、企業(yè)能量平衡、能量品質分析、需要對象（如動力生產(chǎn)、照明、大型耗能設備等）性能評估等。節(jié)能診斷指標確定存在節(jié)能潛力的位置并量化節(jié)能潛力數(shù)值，包括能效影響因素分析、節(jié)能潛力分析、減排潛力分析等；優(yōu)化改進包括能量系統(tǒng)優(yōu)化、能效決策分析、企業(yè)清潔生產(chǎn)等內容。

3常見的問題

在對某些地級市和某幾個大型集團的能源管理信息化系統(tǒng)推進過程中，發(fā)現(xiàn)主要存在以下幾個方面的普遍問題，提出自己的解決思路，以供參考。

問題一：推進過程中，大部分需要用能單位對于能源管理信息系統(tǒng)工具的先進性了解不夠，很多企業(yè)停留在信息系統(tǒng)僅僅替代人工抄表的初級階段；

問題二：筆者走訪部分已經(jīng)初步建立能源管理信息系統(tǒng)的需要用能單位，發(fā)現(xiàn)接近 7 成以上的用戶對于本單位建立的系統(tǒng)的功能不夠了解，部分需要用能單位的能源管理信息系統(tǒng)處在無人問津狀態(tài)，建設完成后沒有使用起來。

問題三：部分系統(tǒng)服務商由于前期系統(tǒng)的架構設計，運營不科學，所服務的客戶系統(tǒng)出現(xiàn)宕機狀態(tài)，出現(xiàn)長時間掉線狀態(tài)。

4解決的思路

鑒于以上問題，本文提出如下幾點看法：

4.1加強宣傳加強需要用能單位對本企業(yè)能源管理信息系統(tǒng)建設的重要性的了解與認識

任何先進的工具都離不開人的管理與控制，因此對于先進的能源管理信息系統(tǒng)亦是如此。能源精細化管理，有利于企業(yè)降低生產(chǎn)成本，減少能源管理人員的成本，降低能源浪費。但是從部分已經(jīng)完成能源管理信息系統(tǒng)需要用能單位的走訪情況來看，企業(yè)中依然存在對能源管理信息系統(tǒng)建設的重視程度不夠，粗放式的能源管理等傳統(tǒng)理念依舊存在。企業(yè)的能源管理信息系統(tǒng)是“互聯(lián)網(wǎng) +"與節(jié)能行業(yè)結合的產(chǎn)物，利用先進的能源管理信息系統(tǒng)有助于企業(yè)能源管理的精細化，降低能源的使用成本與管理成本。只有管理者了解到能源管理信息系統(tǒng)的先進性并切實推進本單位系統(tǒng)的建設，才能發(fā)揮到先進工具的用途。

4.2加大行業(yè)對存在性遍問題的應對投入

現(xiàn)場走訪了部分已經(jīng)建設完成能源管理信息系統(tǒng)需要用能單位，普遍存在產(chǎn)品產(chǎn)量的在線采集與對接存在的問題。分析主要原因是因為鑒于生產(chǎn)角度考慮，企業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量大部分與生產(chǎn)的系統(tǒng)為一體化，企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)無法開放接口與能源管理信息系統(tǒng)對接，導致很大部分企業(yè)的能源管理信息系統(tǒng)中關于產(chǎn)品產(chǎn)量的部分仍需要手動輸入。

企業(yè)能源數(shù)據(jù)只有與企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的同步，對需要耗能設備的能耗數(shù)據(jù)實時采集，并開展相應的需要高耗能設備的能源利用效率分析，單位產(chǎn)品能耗分析等分析功能才能發(fā)揮能源管理信息系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的大優(yōu)勢。筆者認為可以加強對企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采用外置非接觸式采集等技術的推進，促進企業(yè)能源管理信息數(shù)據(jù)對企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集成化整合，促進企業(yè)的能源精細化管理水平。對于管理部門（各級部門、集團化企業(yè)總公司）應當加大所管理的需要能耗單位新增需要耗能設備計量器具采集方面硬件的投入的專項補貼。

4.3加強隊伍建設

通過對目前市面上近 40 家不同類別能源管理信息系統(tǒng)建設的服務商走訪，大部分均遇到各自的瓶頸。例如：部分服務商對需要耗能設備的能效分析比較薄弱，直接導致其所服務的需要用能單位的信息系統(tǒng)也停留在較為初級的水平。

某市主要信息系統(tǒng)建設服務商頭部技術服務商反映情況如下：

需要耗能設備的能效分析需要采集器成本較高，導致很多企業(yè)從原來粗放式管理到精細化管理改進過程中投入成本方面比較謹慎，導致需要耗能設備的能效數(shù)據(jù)的采集存在空白現(xiàn)象；

國內大部分企業(yè)需要耗能設備具有單獨的能源管理與自動控制系統(tǒng)，該部分系統(tǒng)為單獨封閉的系統(tǒng)，因此存在原有系統(tǒng)無法與新建能源管理信息系統(tǒng)對接的情況存在；

目前從事能管中心建設的服務商技術比較薄弱。目前在國內能源管理信息系統(tǒng)建設的主要力量為平臺商，由于平臺上本身具有并非從事節(jié)能技術，對于節(jié)能領域的專業(yè)知識水平不夠，因此對需要耗能設備的能效分析缺乏。

需要用能監(jiān)管單位企業(yè)能源管理信息系統(tǒng)的建設水平與企業(yè)采購服務商的專業(yè)技術水平密切相關，建議一方面引導企業(yè)開展能源管理信息系統(tǒng)建設的同時加強對于系統(tǒng)建設方隊伍的培養(yǎng)，加強我國節(jié)能技術服務產(chǎn)業(yè)的培育與發(fā)展。

4.4加強新系統(tǒng)的管理制度建設

需要用能單位能源管理信息系統(tǒng)對于大部分企業(yè)來說是全新的事物，絕大多數(shù)企業(yè)中存在現(xiàn)有的管理制度涵蓋到無法對該系統(tǒng)的管理以及相應的維護、保養(yǎng)等制度文件的現(xiàn)象，企業(yè)也未針對該項目做出專門的管理制度，建議加強對新系統(tǒng)的管制制度的建設與有關人員的培訓，以便系統(tǒng)在建成后的穩(wěn)定持續(xù)運行，為企業(yè)節(jié)能工作做好制度性的保障工作。

5取得的成績

5.1促進了企業(yè)提高其源管理精細化水平

要點用能監(jiān)管單位企業(yè)能源管理信息系統(tǒng)，可讓管理者更加充分、深入地了解企業(yè)的能源利用狀況，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)和設備運行節(jié)能空間，是實現(xiàn)不斷改進企業(yè)能源管理水平、持續(xù)提高企業(yè)能源使用效率的有效手段。為企業(yè)搭建一個合理、高效的信息傳輸平臺和管理平臺，形成一套行之有效的節(jié)能減排解決方案，對能源消耗數(shù)據(jù)及時、快速和準確的監(jiān)測，實現(xiàn)科學分析、預測和預警功能，為企業(yè)決策提供了多方位、可視化的數(shù)據(jù)信息查詢和決策支持服務，達到科學用能、科學管理的目的。例如：某陶瓷企業(yè)，能源管理信息系統(tǒng)與企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的對接，實現(xiàn)了產(chǎn)品產(chǎn)量數(shù)據(jù)的實時采集，將生產(chǎn)的數(shù)據(jù)與能耗的數(shù)據(jù)實時同屏顯示，大大提高企業(yè)能源管理精細化水平。

5.2實現(xiàn)了四兩撥千斤的效果

通過對規(guī)模以上企業(yè)的引導與激勵，帶動廣大要點用能單位加強對能源數(shù)據(jù)采集，能源管理精細化的重視，加強廣大企業(yè)對能源信息系統(tǒng)建設的重視，部分企業(yè)雖然不在推進的名單內，但是也已經(jīng)努力建立了適合自己的能源信息管理新系統(tǒng)，并實現(xiàn)與或者集團平臺的在線對接。

5.3促進當?shù)毓?jié)能服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展

通過能源管理信息系統(tǒng)的建設，一方面協(xié)助企業(yè)開展節(jié)能降耗方面的工作，另一方面也對本地的能源信息系統(tǒng)建設隊伍得到鍛煉與提升，推進本地節(jié)能服務產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

6 AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)

企業(yè)微電網(wǎng)的數(shù)字化系統(tǒng)(EMS)包含安裝于現(xiàn)場的傳感器、智能網(wǎng)關和微電網(wǎng)數(shù)字化軟件。傳感器用于監(jiān)測和控制建筑的負荷設備和分布式發(fā)電設備(系統(tǒng))，現(xiàn)場傳感器的數(shù)據(jù)接入邊緣計算智能網(wǎng)關，每個智能網(wǎng)關可以看做是一個區(qū)域指揮部，采集所接傳感器數(shù)據(jù)進行協(xié)議轉換后上傳EMS或轉發(fā)第三方平臺，網(wǎng)關可以根據(jù)預設閾值或自動學習來執(zhí)行邏輯計算，并執(zhí)行EMS的指令。EMS可以看做是企業(yè)微電網(wǎng)的指揮部，根據(jù)智能網(wǎng)關上傳的數(shù)據(jù)生成各類圖表、控制策略和分析結論，并響應虛擬電廠的調度指令，系統(tǒng)架構圖如圖1所示。

圖1企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)(EMS)網(wǎng)絡架構

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)融合企業(yè)負荷側的電力監(jiān)控、能耗統(tǒng)計、電能質量分析及治理、智能照明控制、主要用能設備監(jiān)控、充電樁運營管理、分布式光伏監(jiān)控、儲能管理等功能，用戶通過一個平臺即可全局、整體的對企業(yè)微電網(wǎng)進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調度、統(tǒng)一運維，同時滿足企業(yè)用電可靠、節(jié)約、效率、有序用電要求。

6.1電力監(jiān)控

對企業(yè)高低壓變配電系統(tǒng)的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償柜及電纜等配電相關設備的電氣參數(shù)、運行狀態(tài)、接點溫度進行實時監(jiān)測和控制，監(jiān)測企業(yè)微電網(wǎng)主要回路的電能質量并進行治理，對故障及時處理并發(fā)出告警信息，提高企業(yè)供電可靠性。

圖2電力監(jiān)控功能

6.2能耗分析

采集企業(yè)電、水、燃氣等能源消耗，進行分類分項能耗統(tǒng)計，計算單位面積或單位產(chǎn)品的能耗數(shù)據(jù)以及趨勢，對標主要用能設備能效進行能效診斷，計算企業(yè)碳排放，為企業(yè)制定碳達峰、碳中和路線提供數(shù)據(jù)支持。

圖3能耗分析功能

6.3照明控制

智能照明控制功能可以根據(jù)企業(yè)情況實現(xiàn)定時控制、光照感應控制、場景控制、調光控制等，并結合紅外傳感器、超聲波傳感器，實現(xiàn)人來燈亮、人走燈滅，并可以根據(jù)系統(tǒng)的控制策略實現(xiàn)集中控制，為企業(yè)節(jié)約照明用電。

圖4照明控制功能

6.4分布式光伏監(jiān)控

監(jiān)測企業(yè)分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統(tǒng)計以及光伏發(fā)電功率控制。

圖5分布式光伏發(fā)電監(jiān)測

6.5儲能管理

監(jiān)測儲能系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)和儲能變流器(PCS)運行，包括運行模式、功率控制模式，功率、電壓、電流、頻率等預定值信息、儲能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據(jù)企業(yè)峰谷特點和電價波動以及上級平臺指令設置儲能系統(tǒng)的充放電策略，控制儲能系統(tǒng)充放電，實現(xiàn)削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

圖6儲能管理

6.6充電樁運營管理

監(jiān)測企業(yè)充電樁的運行狀態(tài)，提供充電樁收費管理和狀態(tài)監(jiān)測功能，并根據(jù)企業(yè)負荷率變化和虛擬電廠的調度指令調節(jié)充電樁的充電功率，使企業(yè)微電網(wǎng)穩(wěn)定運行。

圖7充電樁管理

6.7需求響應

根據(jù)企業(yè)負荷波動數(shù)據(jù)，再結合虛擬電廠的調度指令，決定以何種方式參與電網(wǎng)需求響應，平臺可通過給儲能系統(tǒng)下發(fā)控制策略，調整充發(fā)電時間。平臺在需求響應時間段調整可控負荷功率，停止給可中斷負荷供電，并且可以根據(jù)企業(yè)可控負荷數(shù)據(jù)制定需求響應控制策略，實現(xiàn)一鍵響應。

圖10企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)需求響應示意圖

7 微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)硬件設備

安科瑞針對企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)除了軟件外，還具備現(xiàn)場傳感器、智能網(wǎng)關等設備，組成了完整的“云-邊-端"數(shù)字化體系，具體包括高低壓配電綜合保護和監(jiān)測產(chǎn)品、電能質量在線監(jiān)測裝置、電能質量治理、照明控制、新能源充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化提供一站式服務能力，部分設備見表1。

表1企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化建設部分硬件設備

8 結束語

隨著我國2030年碳達峰，2060年碳中和的推進，是能源管理信息細化系統(tǒng)的成長與成熟的季節(jié)，希望在各級部門的努力推進下，各大要點用能單位的努力配合下，一起為我國碳達峰碳中和事業(yè)貢獻力量。

參考文獻

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4. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)選型手冊2023.02版

作者簡介

劉細鳳，女，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電氣股份有限公司，主要從事企業(yè)能效管理平臺的研發(fā)與應用。