安科瑞企业能源管理平台 天然气电厂能耗精细化管控方案

安科瑞 刘迈

　　摘要：火力发电是一种应用广泛的发电方式，通过燃烧化石燃料来产生电力，但是火力发电污染严重，能源损耗高、效率低。随着数字化智能化新技术、新模式、新业态加速涌现，供给侧与需求侧之间的“能源"与“数据"两大要素正在深度融合。实现发电企业能耗监测数字化，是进一步推动数字技术与产业的深度融合，提升核心竞争力，支撑发电行业高质量发展的必然选择，是企业深挖节能富矿，提高能源管理精细化水平的客观需要，是实现“双碳"目标的重要途径。

　　关键词：发电企业；监测；数字化；节能

　　火力发电是一种应用广泛的发电方式，通过燃烧化石燃料来产生电力，但是火力发电需要消耗大量的化石燃料，这会导致化石燃料的消耗速度加快，同时也会导致化石燃料资源的枯竭。在资源短缺的情况下，火力发电的可持续性和稳定性也会受到影响。火力发电所使用的化石燃料燃烧会产生大量的CO2、SOx、NOx等污染物，严重影响空气质量和环境。火力发电企业的转型升级迫在眉睫。

　　随着数字化智能化新技术、新模式、新业态加速涌现，供给侧与需求侧之间的“能源"与“数据"两大要素正在深度融合。国务院国资委发布的《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》中明确提出，打造能源类企业数字化转型示范，明确国有能源企业数字化转型的基础、方向、重要节点和举措，部署能源企业数字化转型工作。国务院《“十四五"节能减排综合工作方案》的有关规定明确，将进行国家大数据分析监管中心建设项目。严格贯彻全国重要节点用能企业资金利用状况报告和管理体系，逐步健全全国能源统计体系，加强国家重要节点用能企业能耗实时监测系统建设和应用。

　　为了实现“双碳"目标，践行“绿水青山就是金山银山"绿色生态理念，推动电力企业商业模式和价值链的变革，火力发电企业需要加快数字化转型步伐，以满足数字经济的要求。实现发电企业能耗监测数字化，是进一步推动数字技术与产业的深度融合，提升核心竞争力，支撑发电行业高质量发展的必然选择，是企业深挖节能富矿，提高能源管理精细化水平的客观需要，是实现“双碳"目标的重要途径。

　　1 发电企业能耗监测数字化必要性

　　1.1 发电企业自身发展的需要

　　随着数字化智能化新技术、新模式、新业态加速涌现，当今世界上已经开始进入到大数据经济时代，而我国政府也高度重视数字化技术，积极赋能经济社会发展。作为关系国计民生和保障国家能源安全的重要部门，发电企业需要及时抓住数字经济发展的浪潮，发挥新基础设施的产业效应，与时俱进，以技术创新驱动发电企业数字化转型升级。

　　1.2 实现新型电力系统建设的需要

　　新型电力系统以风、光、核、生物质能等新能源为主体，多能耦合为手段，支撑整个高度电气化的电力系统。它是推动能源清洁低碳转型、支撑“双碳"目标落地的重要枢纽平台。在全社会加速推进“双碳"目标的趋势下，数字化创新已成为推动清洁能源转型和构建新型电力系统的关键驱动力，是促进新型电力系统的数字化创新和应用，推动数字技术与能源产业发展深度融合，实现数字化与绿色化可持续协同发展重要引擎。

　　1.3 实现能耗精细化管理的需要

　　实现发电企业能耗监测数字化是形成指标统计和分析的需要，既能够及时了解全厂的能耗情况，并考核各能耗装置设备的能耗指标，也可以及时发现工厂能耗的薄弱环节并采取措施，有效节约发电企业能源消耗。

　　2 发电企业能耗监测数字化设计原则

　　1）可用性

　　系统的设计要充分考虑其在整个施工环境中产生的各种影响，以确保系统在经过现场装配调试后迅速适应和进入稳定可靠的工作状态。

　　2）可维护性

　　系统的软硬件均便于维护，各部分都具有联机诊断校核和自检的性能。数据库系统的存取为用户程序间留有接口，并提供了二次开发的数据库信息，便于用户自行编写的应用软件在系统内运行，应用程序便于推广，系统软件可备份，便于工程师安装使用。

　　3）容错能力

　　软硬件系统都拥有容错功能，在利用各软硬件系统功能和信息采集技术处理系统的通信错误，以及当系统操作人员或工程师在操作过程中出现了一般问题后，都不会干扰系统的正常工作。对于由意外现象所导致的故障，系统也具有恢复能力。

　　4）安全性

　　硬件、软件装置的工作都不能威胁变电所的安全平稳运转和人员的生命安全。软件系统各程序模块交互界面都通过数据的保密处理和数据有效性校验处理、防SQL注入等方式保证安全的工作。为保证系统的稳定性和网络效率，通过专业局域网实现信息采集传送，由Web应用服务器建立系统在外网通信端口。客户的系统信息和资料实行严格的客户身份分级权限控制，注册客户仅可以查询相应的授权方案功能等信息。保证系统信息存取的安全与有效性。

　　3 趋势

　　发电企业数字化未来发展趋势大致分为三个阶段：

　　1）一阶段

　　大量的在建发电企业引进了大量智能化设备，使发电企业的数字化水平提高到新的高度。在此基础上，建立了发电企业云计算中心。通过云计算数据中心，建立大数据分析系统，找到大数据之间的交叉关系，进而建立不同数据之间的综合评估系统，预测电站设备、工艺系统、优化方法等的优化状况，给出优化建议。

　　2）二阶段

　　经过发展各种优化模式以及利用人工智能深度学习软件在不断地模拟工业过程，并且通过调整、优化各类控制算法，发电企业的工作模式已经得到了很大的改善，发电企业的人工智能作业人员已经开始逐步取代传统作业人。

　　3）三阶段

　　经过对上述两个阶段的逐步发展，发电企业系统已经形成了在能源互联网上的一个节点，并真正渗透到了智能电网中。智能发电企业的人工智能深度学习软件模拟了大量运维人员与检修技师工作经验，并逐渐开发出了类似于人脑认知的人工智能体系，为实现由传统智能工厂向现代智能化发电企业的多方位转型，奠定了基石。

　　4 安科瑞企业能耗管理系统介绍

　　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。

7.10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、规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 结论

　　推动数字技术与能源产业发展深度融合是适应数字经济发展的必然选择。某天然气发电企业能耗在线监测系统的成功实践，实现了发电企业供给侧与需求侧之间“能源"与“数据"两大要素深度融合，提升了核心竞争力，支撑了发电企业高质量发展。未来，能源体系与数字技术的加速融合应用，能源数字化的升级迭代，将成为新型电力系统建设重要支撑。

　　参考文献

　　[1]王永昌,卢鸿飞,张龙.某天然气发电企业能耗监测数字化设计与实践[J].上海节能,2025(1):130-138.

　　[2]安科瑞企业微电网设计与选型手册.2022.05版.