淺談節能服務領域數字化轉型應用場景

劉 洋

上海市節能環保服務業協會

0 引言

當前，隨著物聯網、5G、區塊鏈等新型信息技術的快速發展，節能產業與信息技術的融合更加深入，使得能源系統更加智能化、高效化，節能環保產業逐漸向“智慧節能”深化發展。作為節能產業的重要組成部分，節能服務企業紛紛加速科技力量的布局，尋求通過數字化、智能化轉型取得領先發展優勢。節能服務行業也正在歷經從技術節能實踐、管理節能實踐最終邁向萬物互聯、智能融合的智慧時代。

1 數字化轉型背景

上海市委、上海市政府2020年底發布《關于全面推進上海城市數字化轉型的意見》，把數字化轉型作為上海“十四五”經濟社會發展主攻方向之一，持續深化上海各領域數字化發展的先發優勢，大力發展新應用、創造新業態、探索新模式、培育新職業，加快推動數字產業化、產業數字化，放大數字經濟的輻射帶動作用。《上海市全面推進城市數字化轉型“十四五”規劃》提出了“1+3+6”的任務體系，包括“數字價值提升、數字技術策源、數字底座賦能、數字規則引領、應用場景共建、轉型標桿示范”工程，這都將對節能行業未來的發展方向提出新的要求。

當前數字化、智能化已將能效管理提升至一個嶄新的高度。創新多種數字化應用場景，如設備遠程監測、能耗管理、預測性維護、設備運行優化、備品備件管理等方面。運用創新數字化手段不斷提升人員及設備效率，降低能源消耗和浪費，已經成為我國節能行業發展的當務之急。

2 節能服務行業發展趨勢

節能服務行業發展歷經了四個階段。“十一五”時期，企業節能主要通過設備的更換，如高效制冷機、高效水泵、高效空壓機、LED照明等，解決了企業設備能效落后的主要問題，我們稱為節能的“第一階段”。“十二五”時期，企業節能主要通過系統節能，如余熱回收、余壓利用、空壓系統改造、大馬拉小車改造等，解決了企業用能系統不匹配的主要問題，我們稱為節能的“第二階段”。“十三五”時期，企業節能主要通過精細化管理，解決了能源管理粗放的問題，節能效益明顯減少，企業節能積極性降低，我們稱為節能的“第三階段”。“十四五”時期，隨著物聯網、大數據的發展，企業節能將會依靠數字化賦能，進行數字化節能模式（也稱“智慧節能”），全面榨干節能空間，實現企業的極致能效，我們稱為節能的“第四階段”（見圖1）。

圖1 節能服務行業發展的四個階段

3 數字化節能的內涵

目前，企業能源管理人員經常對數字化節能產生曲解，容易把能耗的數據采集誤認為數字化節能。其實，能耗的采集僅是完成數字化節能的基礎工作，發揮人工智能的作用才是實現數字化節能的核心任務和關鍵要素。人工智能對于能源管理場景中高度復雜的計算問題（往往需要處理海量、異構數據），以及多因素的、動態的、可擴展的推理問題，有顯著的優勢，有利于幫助人們完成觀察、認知與決策［1］（見圖2）。

數字化節能本質是節能產業通過大數據采集、云計算、物聯網等智能技術的深度融合應用，對能耗狀態進行數據采集、實時監測、應用分析、系統控制、用能預測，通過數據信息共享實現能源系統的合理計劃和智能管理，進而實現精細化能源管控，達到節能信息化、可視化、可控化（見圖3）。

圖2 人工智能的價值

圖3 數字化節能的功能

4 數字化節能應用場景

2017年，上海市節能環保服務業協會舉辦“上海節能服務產業峰會暨智慧節能論壇”，此時上海已有多家節能服務公司轉型數字化領域，通過產品技術研發，開拓了多個數字化節能應用場景。隨著數字化水平的不斷提高，節能服務的模式也在不斷創新。有聚焦產能、供能、用能的信息化智慧節能、售能服務；有針對建筑樓宇、醫院電力、智慧園區等領域節能托管應用場景；有基于工業生產、能源調度等運維管理的節能服務集成一體化解決方案設施服務（見圖4和表1）。

5 數字化節能典型案例及效果

美國的Verdigris公司利用人工智能技術實現非侵入式負載監控，實時自動檢測建筑用能設備，包括暖通空調冷卻塔、電動汽車充電樁、手機充電器、筆記本電腦等，可將客戶的能源消耗降低20%～50%。英國的DeepMind公司用數據中心的歷史數據訓練神經網絡系統，預測未來數小時的溫度和工作負荷，實時推送出節能方案，削減了谷歌數據中心制冷能源費用達40%［2］。

圖4 數字化節能應用場景

表1 上海數字化節能服務公司（部分）

在智慧節能領域，數字化技術可以圍繞用能企業及生產單元、建筑樓宇、園區等關鍵環節開展深度感知、動態監控、數據匯聚和智能決策。這些技術多數應用在工業生產、建筑樓宇的合同能源管理項目中，相比一般的用能設備替換改造，通過能源跟自動化的融合，節能效率更加明顯［3］，不開展設備更換，也可實現5%～10%的能效提升空間。

上海某節能服務公司面向華為坂田基地4．2萬m2培訓中心（J區）開發智慧能源平臺，實現綜合地圖、用能監測、用能分析、能效診斷、算法庫、能源預測、優化控制、需求響應、工單管理等功能。通過大數據分析和專家庫動態調優，指導系統設備全天運行。經過夏季制冷季的驗證，J區冷站系統的COP平均提升5%，能耗平均下降9．2%（圖5）。

圖5 大數據智慧能源管理平臺

6 結束語

城市數字化轉型、企業數字化轉型是大勢所趨，隨著傳感器技術、物聯網技術、互聯網+AI、云平臺、區塊鏈等新技術的發展，加速了節能服務行業的數字化進程，節能服務產業將迎來新的發展機遇。“能源管控中心”“3E數字化管理”“數字化能源托管”“可視化能源”等不斷涌現，成為企業數字化轉型的重要一環，將推動數字化節能邁向一個新的高潮。

數字化節能目前仍處于起步發展階段，在人才隊伍培養、技術產品的研發創新、應用場景的擴大、服務質量的提高，以及廣大能源用戶的自愿接受應用等方面還存在諸多不足。為了更好地適應數字化轉型發展需要，建立智慧節能評價標準，研發數字化節能產品，建立工廠能源數字化標準模式，加大數字化節能應用場景推廣尤為重要。