智慧能源監測體系助力節能減排

王棟

智慧能源是信息系統與能源系統的深度耦合，是通過信息化技術，實現能源生產、加工轉化、傳輸配送、存儲、終端消費、回收利用各環節的系統管理與優化運行，從而實現能源安全、高效、低碳發展的一種能源管控方式。

浙江省率先在全國開展了智慧能源監測體系建設工作。2012年，浙江省科技廳委托浙江省技術創新服務中心啟動智慧能源監測研究，聯合浙江中控科技集團開展技術實施，開發建設了智慧能源監測云平臺，并于2016年全面完成技術鋪設與推廣。目前，平臺已完成2441家年耗能5000噸標準煤以上企業直報數據和100家企業實時能耗數據的接入。

監測系統總體架構

浙江省智慧能源監測數據中心按照省、市級數據中心分層規劃的整體思想進行設計和建設，包括網絡接入、數據中心存儲核心區、系統管理、安全服務等，層次和分區明確，保證數據中心建設的安全、可靠、穩定。其系統架構如圖1所示。

各地市級數據中心與省級數據中心統一搭建，省、市級智慧能源監管平臺軟件同時開發，市級平臺軟件開發完成后統一下發，各市應用系統獨立運行，能源消費采集數據通過數據采集平臺向市、省數據中心發送，最終實現能源數據從市到省的自動上報，實現市級平臺和省級平臺的對接，便于各部門監管與指導，從而建立起覆蓋全省11個設區市的市級能源數據中心。

數據中心的業務架構由四個層次組成，包括基礎系統層、數據支撐層、應用系統支撐層和應用系統運行層。整個系統基于統一的技術標準規范及安全保障體系，信息安全支撐平臺滲透到數據支撐、應用開發支撐和應用系統運行層的各個單元，其總體架構如圖2所示。

監測系統功能

一個成功高效的監測系統，不僅要能為政府能源決策提供數據支撐，也要能為企業綜合能源利用效率的提高提供技術支持。同時還要能為社會公眾的節能意識、專家科研數據獲取提供開放支持。

政府服務功能

智慧能源監測系統為政府在科學分解節能減排目標、跟蹤節能目標的落實情況等方面提供數據支撐和管理抓手，支持政府在開展節能工作的過程中形成長期、深入、持續見效的關鍵支撐機制。主要包括能源消費管理功能、能耗監測功能，以及節能監管功能。

在能源消費管理方面，通過實時集成全省與各市煤、燃氣、燃油等各類能源的儲量、運量、耗量數據，實時獲取全省和各市電力生產、電力消耗與電網負荷數據，實現對浙江省與各市能源供給、能耗狀況的實時掌握，提供對能源消耗趨勢的預測與能源安全的評價。

在能耗監測方面，提供對全省與各市工業、建筑、公共機構、民用、交通各領域能耗情況的實時監測，實現按區域、行業的能耗總量、趨勢的分析統計，提供對社會綜合能耗、工業產值能耗、GDP能耗等關鍵能耗數據的同、環比功能，為政府能源管理與節能業務部門提供實時的能源消耗狀態視圖；并針對電力需求側，提供針對性的統計分析功能，支持負荷控制與有序用電業務的開展。

在節能監管方面，通過能耗數據的廣泛收集、計算和分析，形成各區域、行業的能耗基準，支持對節能目標的有效分解，并實現對節能目標完成情況的實時跟蹤，同時為落實節能改造重點、淘汰落后產能、優化區域產業結構與能源結構業務提供支撐，為制訂并出臺能耗限額標準提供決策依據。

企業服務功能

企業服務平臺主要包括重點用能企業上報功能、企業能源實時監控功能、企業能源綜合分析功能、企業能源效率分析功能、企業能源消費優化功能。

針對重點耗能企業和有能源管理需求的企業，為企業提供支持三級計量體系的能源實時監控業務功能，實現對企業多種能源計量器具的統一采集與數據集成，構建企業能流監控網絡，對企業各類能源的存儲、轉換、傳輸和消耗提供實時的監控視圖，支撐企業在生產運行管理過程中，同步開展能源管控工作。

同時，基于企業能源實時監控數據，對企業能源結構、產品能耗、產值能耗、GDP能耗、工序能耗、關鍵用能裝置能耗進行分析，從管理需求出發，反映企業能源系統運行全貌，為企業能源管理提供數據基準和基本的分析功能。

基于企業能流的模型，結合智慧能源系統提供的企業所在行業的能耗基準數據與行業用能標準，對企業能源利用進行分析診斷，發現、定位企業能流中的異常管線損失，定位企業能源在轉換、消耗上的低于同行實踐與行業標準的低效癥結點，為企業的節能工作提供抓手。同時，為企業提供與所在行業能效基準的橫向對比分析功能，輔助企業經營決策。

企業能源消費優化功能是基于企業的業務特性，構建企業用能模型，在對企業能源系統數據的持續跟蹤的基礎上，計算評估企業的能耗成本。基于專家規則和行業專家的充分參與，為企業降低能源成本提供優化排產方案，定位企業節能改造重點，并提供技術支持。

公眾服務功能

公眾服務平臺是政府平臺和企業服務平臺的有益且必要的補充，主要提供以下四項功能：

能源公共信息發布和輿情收集：根據國家有關的信息發布管理規范，對全省能源形勢、能源消費情況、節能目標完成情況等信息進行公示。并提供人民群眾關心的能源政策、價格動向、階梯化能源收費等信息，收集人民群眾的意見反饋。

節能技改信息服務：面向公眾和企業發布具有高性價比、先進、可推廣的節能產品、技術與服務信息，公布節能產品廠商、節能服務公司、合同能源服務公司信息，為全社會的節能行動提供資源支持。

技術交流與人才培訓服務：充分利用多媒體和互聯網技術，為公眾和企業提供一個先進技術、產品和成功案例的學習窗口。同時，定期組織企業能源管理師與能源咨詢師的培訓課程，通過平臺發布培訓信息和課件資料，不斷建設、聚集浙江省的能源管理與節能業務人才隊伍，在線建立浙江省能源管理與節能業務的多層次人才庫，為浙江省的節能工作持續開展提供人才保障。

專家技術支持服務：基于智慧能源系統建立的專家支持平臺，構建面向公眾公開的專家庫，為公眾提供針對性的節能專家咨詢服務。同時對接現有的權威文獻數據庫，形成能源領域相關專業的知識庫，為公眾提供能源相關的文獻材料查詢窗口，從而提高公眾的能源領域相關專業知識水平。endprint

用能單位數據采集和傳輸

數據采集

智慧能源監測既要秉承科學發展觀，又要不能放棄傳統數據報送方式，因此，結合現有重點用能企業能源消費月報制度，充分發揮在線監測的數據采集高效可靠的特性，及時掌握用能單位能源使用的基本情況，建立完善的能源使用監測體系。

數據采集方案實時采集與人工報送。根據企業的能耗規模不同，系統采用不同的實時采集策略：針對年能耗5000噸標煤以上的重點耗能企業，利用自動化采集手段對企業的各類能耗總量進行實時在線采集，直接傳輸到所屬市級能源監測中心。針對年能耗萬噸標煤以上的重點耗能企業中，已經建成能源管理中心的，指導與幫助企業健全能源管控中心系統，形成對企業內部能源系統的詳細監測能力，使企業的綜合能耗、工序能耗、重點耗能設備能耗、產值能耗、GDP能耗均得到準確、實時的計量與計算。在此基礎上，通過統一的《智慧能源數據集成與交換標準》，將企業詳細的能流數據與各類能耗數據實時集成到所屬市級能源監測中心。同時，針對難以實時采集的數據以及年能耗5000噸標煤以下的企業，采用數據人工報送方案。針對企業“上報難”，政府“催報煩”的情況，設計新版上報系統。

數據傳輸

智慧能源監測需要海量、頻繁的數據傳輸共享體系作為支撐。基于《智慧能源數據集成與交換標準》標準，系統建設一套健全的智慧能源數據傳輸機制，包括數據采集數據傳輸和報送數據傳輸。

采集數據傳輸應用于下位機（采集設備）向上位機（數據中心）發送直采數據。下位機與上位機之間通過TCP連接以二進制協議進行交互。協議數據包由身份驗證數據包、心跳/校時數據包、能耗遠傳數據包等組成。所有的傳輸數據包均為通過AES強加密后的二進制數據，同時雙方在建立連接時進行MD5加密算法匹配，從而實現采集數據傳輸端到端的雙向身份認證，也確保傳輸數據的安全。

而報送數據傳輸是指智慧能源云網絡中云節點到云節點之間的數據傳輸，如省市平臺間的數據上報，以及涉能系統與智慧能源監測系統之間的數據接口。報送數據采用符合《智慧能源數據集成與交換標準》要求的XML WebService規范格式。

智慧能源監測項目數據集成范圍涵蓋了一次能源的生產、能源加工轉換、能源運輸配送和能源終端消費的能源全生命周期環節，針對不同能源類型的生產和供給情況，以及不同行業的能源消費特征，需采用針對性的數據集成方法。

安全體系設計

浙江省智慧能源中心所涉及到的數據，反映了浙江省經濟運行及民生狀況，是政府的重要無形資產之一，需全面保證數據和系統安全。

在計算安全方面，通過虛擬網絡劃分，充分保證內部數據的計算與訪問安全。在存儲安全方面，通過RAID1自動存儲備份保證系統內的數據存儲安全。所有入庫的數據資料需要相應的備份策略和安全策略，對外共享或者對外提供的數據資料要嚴格按照“用戶級別及權限” 的規定來授權用戶對資料的訪問，防止越權訪問。在訪問安全控制上，系統采用SSL（安全套接字協議層）作為傳輸通道，同時采用了基于區域的安全體系結構，滿足在多層的區域組織結構中配置多種權限的復雜情況的需求。在數據傳輸上，所有采集數據均經過MD5和AES強加密，確保采集數據傳輸的安全。endprint