双碳目标下能耗在线监测系统的应用优化与发展路径

安科瑞 刘迈

　　摘要：能耗在线监测系统作为达成 “双碳” 目标的关键支撑手段，本文在深入剖析福建省重点用能单位能耗在线监测系统应用实效与现存问题的基础上，精准锚定双碳目标下该系统的优化应用方向与创新发展路径，旨在quan方位提升能源利用效率，深度赋能工业领域绿色低碳转型，为实现 “双碳” 愿景提供坚实的数据基石与技术保障。

　　关键词：双碳目标；能耗在线监测系统；应用优化；能效提升

　　一、引言

　　“十四五” 时期，碳达峰、碳中和目标为中国经济社会绿色转型擘画明晰路径，强化重点用能单位能耗管控、提升能源利用效率成为实现双碳目标的核心与关键。能耗在线监测系统建设作为党中央、国务院推进生态文明建设的关键部署，在节能减排制度体系与监测能力建设中占据重要地位，对能源消耗的精细化监测与科学管理提出更高要求。政府主管部门依托该系统，可对重点用能企业能耗指标实施动态、集中监测与精准管理，推动管理决策从粗放定性迈向精准定量，有力助推工业领域 “双碳” 目标实现；企业借助接入端系统，能够实时、精确监测自身能源消耗与碳排放状况，为能耗统计、能效对标、节能诊断、能碳跟踪及数智化管理筑牢可靠数据根基，全面赋能企业绿色低碳发展。本文聚焦福建省能耗在线监测系统实践，深度挖掘应用成效与问题，系统探索双碳目标下系统的优化升级策略与创新应用范式，全力推动工业领域绿色转型与可持续发展迈向新高度。

　　二、双碳目标与能耗在线监测系统：核心要义与关键架构

　　2.1 “双碳” 目标：挑战剖析与路径抉择

　　碳排放受经济增长、产业结构、能源结构、技术创新等多元因素交互影响，根源在于对化石能源的深度依赖。当前我国工业领域化石能源占比居高不下，削减碳排放的关键在于降低能源活动的碳排放强度，根本路径在于加速能源结构转型，大力推进清洁能源与电能替代，che底摆脱化石能源桎梏，从源头上遏制碳排放；同时，充分发挥数智化能源管理优势，推广先进用能与智能控制技术，提升重点用能行业能效水平，quan方位推动工业节能降耗。节能与绿能替代构成实现 “双碳” 目标的核心路径，兼具显著成效与成本效益优势。

　　2.2 碳监测技术：计量体系与监测方法

　　碳中和旨在实现温室气体排放与吸收的动态平衡，碳计量与碳监测成为实现碳达峰、碳中和的核心技术手段，当前主要涵盖碳计量与实测法（CEMS）两大类别。现阶段，排放因子法仍是我国碳排放核算的主导方法，因其碳排放计量测试技术与连续在线监测计量体系尚处发展阶段。重点企业二氧化碳排放主要源于能源活动与工业过程，鉴于各类能源与物料计量技术的成熟可靠性，通过精准、实时获取企业能源消耗数据，即可精准核算企业碳排放水平，为碳排放管控提供关键数据支撑。

　　2.3 能耗在线监测系统：架构、功能与价值

　　能耗在线监测系统基于互联网与物联网融合技术，构建实时、动态的能源监测网络，精准记录与监测重点用能单位能源消耗全流程数据，深度洞察重点行业、企业、工序及设备的能源运行态势与消耗规律。自 2017 年国家发改委与市场监管总局联合推动全国建设以来，该系统实现节能主管部门与相关部门对企业能源消耗的实时跟踪与信息共享，为能源与节能宏观决策提供关键数据依据；同时，助力企业信息化升级，推动能源管理数字化、网络化、可视化转型，构建科学完善的能源管理体系，显著提升能源精细化管理效能，精准定位并解决能源浪费痛点，降低能源消耗强度，提升能源利用效率，有效削减企业碳排放，成为推动工业领域绿色低碳发展的关键基础设施与核心技术平台。

　　三、能耗在线监测系统：应用现状洞察与问题深度诊断

　　福建省重点用能单位能耗在线监测系统于 2018 年启动建设，已成功接入全省超 960 家重点用能企业，能源消费监测覆盖全省规上工业企业能源消费总量 90% 以上，实现全能源品种监测，为碳统计核算构筑坚实数据基础。系统融合物联网、云平台、大数据等前沿技术，打造涵盖能耗监测、能效对标、节能管理、建模预测等多功能模块的综合性平台，构建 “全省工业能源消费管理大数据平台”，多维集成节能监察、诊断、审查、绿色制造及能源利用状况报告等全流程信息，绘制重点用能企业节能绿色全景画像，有力支撑全省能源管理与决策。

　　然而，伴随国家能源政策从能耗 “双控” 向碳排放 “双控” 深度转型，现有能耗在线监测系统在支撑 “双碳” 战略实施层面显露出若干短板与挑战：

　　3.1 数据采集：范畴局限与结构失衡

　　现行能耗在线监测系统数据源聚焦企业法人边界全能源品种数据采集，忽视过程排放物料数据收集；对可再生能源消费与原料用能数据采集缺乏精细化区分与单独统计，导致能耗数据与温室气体排放总量数据换算链路断裂，无法满足碳排放双控管理对数据全面性、精准性与结构性的严苛要求，数据基础薄弱制约碳排放核算与管控效能提升。

　　3.2 能效监测：标准缺失与规范滞后

　　能耗在线监测系统作为物联网架构下的能源数据采集与分析系统，虽国家已发布系列建设标准，但行业数据采集指南覆盖广度与深度不足，仅涉及三个行业，且能效监测管理相关规范缺位，致使重点耗能行业在能效数据采集、编码与计算方法上缺乏统一标准约束，系统在能效对标、关键工序与装置节能增效等核心应用场景支撑乏力，难以有效引导企业能效提升与节能改造实践。

　　3.3 数据质量：保障困境与监管难题

　　数据质量是能耗在线监测系统的生命线，精准、可靠的能源消耗数据是碳排放双控管理与科学决策的基石。但在大规模物联网系统架构下，涉及海量计量器具、通信设备与端设备，数据质量受设备精度、通信稳定性、环境干扰等多元因素影响，工业企业数据质量保障面临技术与管理瓶颈，主管部门监管覆盖范围与力度受限，维护成本高昂，数据质量波动削弱系统决策支撑能力与应用价值。

　　四、双碳目标下能耗在线监测系统：创新应用方向与策略优化路径

　　在国家能源政策深度转型与 “双碳” 目标刚性约束下，能耗在线监测系统应用价值凸显，亟需优化升级以契合新时代碳排放管控需求：

　　4.1 数据采集：边界拓展与深度挖掘

　　聚焦水泥、陶瓷、玻璃、化纤等高能耗行业，制定精细化数据采集指南，深度挖掘现有接入端设备潜力，全面接入可再生能源、原料用能与过程排放物料数据，统一上传编码与采集边界规范，在省级系统构建工序级、设备级能耗与能效对标分析模型，充分发挥系统数据集聚优势，横向对比企业能效与排放强度，精准引导企业能效提升与节能减排实践，以 “工业互联网 +” 模式赋能企业绿色低碳转型，深度削减碳排放。

　　4.2 数据质量：保障强化与智能升级

　　将数据质量保障贯穿于计量器具选型校准、数据传输稳定、端设备可靠运行与应用系统持续优化全流程，转化为规范化运维管理要求，指导企业强化接入端系统建设与运维能力。省级平台引入智能化数据质量跟踪预警系统，运用大数据分析与人工智能算法深度挖掘数据偏差根源，迭代优化数据质量；同时，完善数据质量评价标准体系，构建全生命周期数据质量管理机制，从源头筑牢数据质量根基，引入智能化管理模式，借助人工智能、大数据技术构建数据跟踪与预警模型，打造高效交互功能模块，提升数据质量监管自动化、智能化水平，强化系统稳定性与可靠性，为重点用能企业提供精准能源监控与管理服务，提升生产效率与经济效益，为碳排放双控提供坚实数据质量保障。

　　4.3 功能应用：价值释放与生态拓展

　　以企业需求为导向，强化能耗在线监测系统应用价值创造与释放，引导企业从被动接入向主动应用转变。企业端系统建设注重功能实用性与拓展性，从源头把控数据质量，省级汇聚系统引入大模型技术深度挖掘历史能源消费数据价值，构建能耗预测、多能互补调度等智能应用模块，完善能源消耗与节能成效台账，融合制造与能源数据创新应用，宏观层面提升能源利用效率与碳排放管控水平。逐步拓展系统功能边界，从能耗监测向碳排放分析核算、碳达峰评估预测、碳项目与碳资产管理等领域延伸，激活能耗数据要素潜能，助力企业精准节能降碳，构建全链条、全生命周期的能源与碳排放管理生态体系，推动工业领域绿色低碳发展迈向纵深。

　　五、安科瑞企业能源管控系统：架构、功能与应用场景

　　安科瑞企业能源管控系统集成自动化、信息化技术与集中管理模式，对企业生产、输配、消耗各环节能源实施扁平化动态监控与数字化管理，全面监测电、水、燃气、蒸汽、压缩空气等多元能源消耗态势。通过深度数据分析、挖掘与趋势预测，为企业提供能源管理服务：涵盖能耗统计分析、同环比评估、能源成本核算、碳排量化分析等功能模块，精准洞察能源需求、利用效率、单耗指标、工序能耗及设备能效表现，为企业能源管理优化、节能潜力挖掘、节能项目评估提供精准数据支撑与决策依据，赋能企业能源管理数字化转型与绿色低碳发展。

　　5.1 应用场所：多元场景全覆盖

　　广泛应用于钢铁、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、写字楼及离散制造业等多元行业与场景，适配不同行业能源管理需求与业务流程特点，为各领域企业能源管理升级与双碳目标实现提供定制化解决方案与技术支撑。

　　5.2 系统结构：分层架构保稳定

　　系统采用分层分布式架构设计，分为现场设备层、网络通讯层与平台管理层。现场设备层集成各类能源参数采集仪表，精准采集水、电、气等能源数据，构建能源监测基础网络；网络通讯层通过智能网关实现数据规约转换、本地存储与稳定上传，保障数据传输实时性与可靠性，网络故障时自动缓存数据，恢复后断点续传，确保数据完整性；平台管理层由应用服务器、WEB 服务器与数据服务器组成，实现数据处理、存储、分析与应用功能可视化呈现，用户通过浏览器或手机 APP 远程访问，获取实时能源信息与深度分析报告，实现能源管理移动化、便捷化，分层架构确保系统稳定性、扩展性与易用性，为企业能源管理提供强大技术平台支撑。

　　5.3 系统功能：企业能源管理赋能

　　平台登录与权限管理：严格账户名与密码验证机制，确保信息安全，依据用户角色分配个性化权限，分级管理数据访问与操作权限，保障系统安全稳定运行，防止数据泄露与非法操作，为企业能源管理数据安全保驾护航。

　　大屏展示与信息集成：用户登录后大屏直观呈现企业及区域能耗折标、产值、异常、排名、占比、通讯状态等核心指标，区域点击展开分类能耗、产值详情，多维度数据集成与可视化展示，为企业管理层提供能源管理全景视角，助力快速决策与战略制定，提升能源管理决策效率与科学性。

　　首页关键指标呈现：首页聚焦峰谷平用电、变压器状态、年能耗趋势、单耗走势、分类能耗等企业级关键统计数据，以可视化图表实时呈现，清晰洞察企业能源消耗结构与动态趋势，为能源管理策略调整提供数据依据，驱动企业能源管理持续优化与精细化。

　　数据监控与实时预警：实时监控能源使用与报警信息，涵盖水、电、气实时监测、配电图、能流图、能源平衡网络图、能源计量网络图可视化展示，能源参数超限智能分级报警，多元报警推送渠道确保信息及时触达，为企业削峰填谷、负载调整、故障排查提供实时数据支持，保障能源系统安全稳定运行，提升能源利用效率与应急响应能力。

　　视频监控与实景洞察：集成摄像头接入功能，实时掌控企业生产运营实景，与能源数据关联分析，实现能源消耗与生产过程协同监控，为企业精细化管理与安全防范提供有力保障，提升企业运营管理可视化水平与综合管控能力。

　　变压器监控与效能优化：实时监测变压器负载，对比分析不同运行参数下用电效能，科学规划变压器配置与负载调整策略，降低用电单耗与电能损耗，提升变压器运行效率与能源转换效能，为企业电力系统优化提供关键数据支撑与决策建议。

　　仪表实时监控与趋势分析：动态展示水电气仪表实时参数曲线，精准捕捉能源消耗波动，为设备维护、能源调度提供数据预警，支持历史数据回溯与趋势分析，助力企业挖掘节能潜力与优化能源分配，提升企业能源管理精细化与智能化水平。

　　能源中控与综合决策：能源中控看板集成多维能源参数，实现产业线对比分析，为企业领导提供一站式能源消耗、成本、排放综合视图，助力宏观决策与战略规划，推动企业能源管理协同与资源优化配置，提升企业能源管理决策的全局性与前瞻性。

　　用能统计与策略调整：多维度用能统计分析，涵盖能源种类、区域、车间、工艺、工序、设备、班组等，曲线、饼图、直方图等可视化展示，同比、环比深入分析能源使用漏洞与不合理环节，精准定位节能关键点，为能源分配策略优化与浪费削减提供数据驱动决策支持，助力企业节能降耗与成本控制。

　　成本分析与费用管控：精确统计监测节点能源消耗费用，细分电、水、气等能源费用结构，峰谷电分析优化成本，为企业成本预算、核算与管控提供数据依据，助力企业能源成本精细化管理与效益提升，增强企业市场竞争力与成本优势。

　　产品单耗统计与工艺优化：与 MES 系统对接，融合产品产量与能耗数据，生成产品单耗趋势图，同比、环比及对标行业指标，精准识别高能耗环节，驱动生产工艺优化与节能改造，降低产品能耗强度，提升企业产品绿色竞争力与可持续发展能力。

　　绩效分析与能效考核：企业能源绩效统计分析，涵盖班组、区域、车间、产线、设备等多层面，日、周、月、年及时段灵活考核，依据能源计划与定额指标 KPI 对比评估，精准洞察企业能效水平与节能潜力，为企业内部管理与激励机制提供量化依据，激发企业节能内生动力与全员参与积极性。

　　运行监测与状态感知：全面采集区域、工段、设备能源消耗与运行状态参数，支持变配电系统一次运行监视，动态监测平面图快速浏览能耗数据，多维度查询分析，为设备维护、能源调度、故障预警提供实时数据支持，保障能源系统稳定运行与生产连续性，提升企业能源管理的实时性与精准性。

　　自定义能耗报表与灵活分析：用户自定义报表头、列与时间范围，生成个性化能耗报表，灵活呈现节点能耗、单耗、成本等信息，同比、环比深入分析，支持报表导出与共享，满足企业多样化数据分析与报告需求，提升企业能源管理数据利用效率与决策支持能力。

　　同比、环比分析与趋势洞察：可视化呈现能耗成本同比、环比图形对比，分时段、分类别、分地点深入分析，柱状图、饼图、堆积图等多图表展示能耗结构与趋势变化，为企业能源管理策略制定与调整提供数据洞察与趋势预测，助力企业把握能源消耗动态与市场变化节奏。

　　分析报告与决策支持：定期生成企业能源利用、线路损耗、设备运行、运维管理等深度分析报告，数据驱动洞察系统运行状态，精准定位设备异常与节能潜力点，为企业管理决策提供详实数据基础与改进建议，推动企业能源管理持续优化与创新发展。

　　能耗设备用能监控与故障预警：实时监控耗能设备运行、停机与异常状态，故障自动预警与快速定位，及时响应解决设备故障，保障生产连续性与能源供应稳定性，降低设备故障损失与能源浪费，提升企业设备管理水平与能源利用可靠性。

　　线损分析与节能挖潜：精准查询节点能源损耗数据，深度剖析线损成因与异常用能，可视化展示损耗分布，为企业电网优化、设备升级、节能措施制定提供数据依据，有效降低线损率，提升能源传输与利用效率，挖掘企业节能潜力与经济效益增长点。

　　碳排放管理与双碳推进：区域碳排放总量统计与同环比分析，单位产值碳排放量精确计算与超标预警，可视化呈现碳排放趋势，为企业碳减排规划、碳达峰路径设计提供数据支撑，助力企业履行社会责任与响应国家双碳战略，推动企业绿色低碳转型与可持续发展。

　　电能质量监测与优化保障：实时监测谐波含量、三相不平衡度、功率因数等关键指标，确保功率因数达标，避免供电局罚款与设备故障风险，保障电能质量稳定可靠，提升企业电力系统运行安全性与稳定性，延长设备使用寿命与可靠性。

　　运维管理与设备保障：系统集成设备巡检计划、派工、消缺、报修、进度跟踪等全流程运维管理功能，移动端支持提升运维效率与便捷性，保障设备稳定运行与能源供应连续性，降低设备故障率与运维成本，提升企业设备管理水平与运维保障能力。

　　报警管理与风险防控：企业电气安全与能耗报警管理，涵盖电参量异常、电气火灾隐患、能耗超标、限电等场景，分级分类报警策略与闭环处理机制，确保报警信息及时响应与处置，有效预防事故发生与能源浪费，保障企业生产安全与能源管理合规性。

　　能耗抄表与数据追溯：自定义时间段能耗抄表，灵活分类分项统计，精确记录仪表读数与差值，支持历史数据查询与报表生成，为能源核算、审计与分析提供详实数据依据，保障企业能源数据准确性与可追溯性，提升企业能源管理精细化与规范化水平。

　　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。

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。

　　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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

知识产权证书