摘要：火力發電是一種應用廣泛的發電方式，通過燃燒化石燃料來產生電力，但是火力發電污染嚴重，能源損耗高、效率低。隨著數字化智能化新技術、新模式、新業態加速涌現，供給側與需求側之間的“能源"與“數據"兩大要素正在深度融合。實現發電企業能耗監測數字化，是進一步推動數字技術與產業的深度融合，提升核心競爭力，支撐發電行業高質量發展的必然選擇，是企業深挖節能富礦，提高能源管理精細化水平的客觀需要，是實現“雙碳"目標的重要途徑。

關鍵詞：發電企業；監測；數字化；節能

火力發電是一種應用廣泛的發電方式，通過燃燒化石燃料來產生電力，但是火力發電需要消耗大量的化石燃料，這會導致化石燃料的消耗速度加快，同時也會導致化石燃料資源的枯竭。在資源短缺的情況下，火力發電的可持續性和穩定性也會受到影響。火力發電所使用的化石燃料燃燒會產生大量的CO2、SOx、NOx等污染物，嚴重影響空氣質量和環境。火力發電企業的轉型升級迫在眉睫。

隨著數字化智能化新技術、新模式、新業態加速涌現，供給側與需求側之間的“能源"與“數據"兩大要素正在深度融合。國務院國資委發布的《關于加快推進國有企業數字化轉型工作的通知》中明確提出，打造能源類企業數字化轉型示范，明確國有能源企業數字化轉型的基礎、方向、重要節點和舉措，部署能源企業數字化轉型工作。國務院《“十四五"節能減排綜合工作方案》的有關規定明確，將進行國家大數據分析監管中心建設項目。嚴格貫徹全國重要節點用能企業資金利用狀況報告和管理體系，逐步健全全國能源統計體系，加強國家重要節點用能企業能耗實時監測系統建設和應用。

為了實現“雙碳"目標，踐行“綠水青山就是金山銀山"綠色生態理念，推動電力企業商業模式和價值鏈的變革，火力發電企業需要加快數字化轉型步伐，以滿足數字經濟的要求。實現發電企業能耗監測數字化，是進一步推動數字技術與產業的深度融合，提升核心競爭力，支撐發電行業高質量發展的必然選擇，是企業深挖節能富礦，提高能源管理精細化水平的客觀需要，是實現“雙碳"目標的重要途徑。

1 發電企業能耗監測數字化必要性

1.1 發電企業自身發展的需要

隨著數字化智能化新技術、新模式、新業態加速涌現，當今世界上已經開始進入到大數據經濟時代，而我國政府也高度重視數字化技術，積極賦能經濟社會發展。作為關系國計民生和保障國家能源安全的重要部門，發電企業需要及時抓住數字經濟發展的浪潮，發揮新基礎設施的產業效應，與時俱進，以技術創新驅動發電企業數字化轉型升級。

1.2 實現新型電力系統建設的需要

新型電力系統以風、光、核、生物質能等新能源為主體，多能耦合為手段，支撐整個高度電氣化的電力系統。它是推動能源清潔低碳轉型、支撐“雙碳"目標落地的重要樞紐平臺。在全社會加速推進“雙碳"目標的趨勢下，數字化創新已成為推動清潔能源轉型和構建新型電力系統的關鍵驅動力，是促進新型電力系統的數字化創新和應用，推動數字技術與能源產業發展深度融合，實現數字化與綠色化可持續協同發展重要引擎。

1.3 實現能耗精細化管理的需要

實現發電企業能耗監測數字化是形成指標統計和分析的需要，既能夠及時了解全廠的能耗情況，并考核各能耗裝置設備的能耗指標，也可以及時發現工廠能耗的薄弱環節并采取措施，有效節約發電企業能源消耗。

2 發電企業能耗監測數字化設計原則

1）可用性

系統的設計要充分考慮其在整個施工環境中產生的各種影響，以確保系統在經過現場裝配調試后迅速適應和進入穩定可靠的工作狀態。

2）可維護性

系統的軟硬件均便于維護，各部分都具有聯機診斷校核和自檢的性能。數據庫系統的存取為用戶程序間留有接口，并提供了二次開發的數據庫信息，便于用戶自行編寫的應用軟件在系統內運行，應用程序便于推廣，系統軟件可備份，便于工程師安裝使用。

3）容錯能力

軟硬件系統都擁有容錯功能，在利用各軟硬件系統功能和信息采集技術處理系統的通信錯誤，以及當系統操作人員或工程師在操作過程中出現了一般問題后，都不會干擾系統的正常工作。對于由意外現象所導致的故障，系統也具有恢復能力。

4）安全性

硬件、軟件裝置的工作都不能威脅變電所的安全平穩運轉和人員的生命安全。軟件系統各程序模塊交互界面都通過數據的保密處理和數據有效性校驗處理、防SQL注入等方式保證安全的工作。為保證系統的穩定性和網絡效率，通過專業局域網實現信息采集傳送，由Web應用服務器建立系統在外網通信端口。客戶的系統信息和資料實行嚴格的客戶身份分級權限控制，注冊客戶僅可以查詢相應的授權方案功能等信息。保證系統信息存取的安全與有效性。

3 趨勢

發電企業數字化未來發展趨勢大致分為三個階段：

1）一階段

大量的在建發電企業引進了大量智能化設備，使發電企業的數字化水平提高到新的高度。在此基礎上，建立了發電企業云計算中心。通過云計算數據中心，建立大數據分析系統，找到大數據之間的交叉關系，進而建立不同數據之間的綜合評估系統，預測電站設備、工藝系統、優化方法等的優化狀況，給出優化建議。

2）二階段

經過發展各種優化模式以及利用人工智能深度學習軟件在不斷地模擬工業過程，并且通過調整、優化、各類控制算法，發電企業的工作模式已經得到了很大的改善，發電企業的人工智能作業人員已經開始逐步取代傳統作業人。

3）三階段

經過對上述兩個階段的逐步發展，發電企業系統已經形成了在能源互聯網上的一個節點，并真正滲透到了智能電網中。智能發電企業的人工智能深度學習軟件模擬了大量運維人員與檢修技師工作經驗，并逐漸開發出了類似于人腦認知的人工智能體系，為實現由傳統智能工廠向現代智能化發電企業的多方位轉型，奠定了基石。

4 安科瑞企業能耗管理系統介紹

安科瑞企業能源管控系統采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

5 應用場所

鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業、木材、工業園區、醫院、學校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設備、電器產品、工器具制造等離散制造業。

6 系統結構

現場通過廠區局域網和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網聯通的地方，通過有權限的賬號登陸網頁以及手機APP查看各處的運行情況。

系統可分為三層：即現場設備層、網絡通訊層和平臺管理層。

現場設備層：主要是連接于網絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電、耗水、耗氣系統必要的基本組成元素。肩負著采集數據的重任，這些設備可為本公司各系列帶通訊網絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。

網絡通訊層：包含現場智能網關、網絡交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過網絡把數據上傳至搭建好的數據庫服務器，智能網關可在網絡故障時將數據存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。

平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數據服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。

平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：

7 系統功能

平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理。實時監測企業各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業加強能源管理，提高能源利用效率和節能潛力，為節能改造提供數據依據。

7.1平臺登錄

在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。

7.2大屏展示

用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業及各區域的能耗折標、產值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區域展示該區域的分類能耗、產值等相關信息。

7.3首頁

首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業級統計數據。

7.4數據監控

對企業各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監控。以便企業用戶能夠實時的監測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業削峰填谷、調整負載等技改措施提供數據支撐。

·       能源實時監控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監測，確保用能環節的持續穩定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網絡圖、能源計量網絡圖等功能。

·       能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統彈窗報警提示等；

·       配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數、門禁水浸狀態及能耗數據。

·       實時統計：實時統計工廠、車間、工序、設備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

·       數據展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區域、不同設備的不同的能耗參數；

·       檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關處理操作，可以對報警參數進行在線設置，當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統彈窗等報警提示；

7.5視頻監控

接入攝像頭，實時掌控企業內實際情況。

7.6變壓器監控

展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規劃。通過各種運行參數狀態下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

7.7儀表實時監控

展示各個水電氣儀表的實時參數變化，以曲線圖的方式展示。

7.8能源中控

將所有有關能源的能源參數集中在一個看板中，能從多個維度對比分析，實現各個產業線的對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

7.9用能統計

從能源使用種類、監測區域、車間、生產工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業用能統計、同比、環比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

7.1成本分析

統計各個監測節點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。

7.11產品單耗統計

與企業MES系統對接，通過產品產量以及系統采集的能耗數據，在產品單耗中生成產品單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析。同時將產品單耗與行業/國家/國際指標對標，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

7.12績效分析

對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、車間，產線、工段、設備等進行日、周、月、年、規定時段績效統計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業了解內部能效水平和節能潛力，評定能源消耗是否合理。

7.13運行監測

系統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測設備及工藝運行狀態，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統一次運行監視。可直接從動態監測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。

7.14自定義能耗報表

用戶可通過自定義報表頭與列，靈活生產各種報表，查看企業各個節點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環比報表，支持導出報表。

7.15同比、環比

提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時段（日、月、年）的同比、環比分析，分類、分時段、分項（地點、機構、設備）統計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環比

7.16分析報告

以年、月、日對企業的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行仔細的統計分析，讓用戶更加了解系統的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶發現設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節能潛力。

7.17能耗設備用能

監控耗能設備運行、停機及異常狀態，及時解決設備故障停運導致無法正常生產。

7.18線損分析

根據節點、能源分類，查詢各個節點線路上的能源損耗數據，及時發現能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行干預。

7.19碳排放管理

按照區域對碳排放總量的變化趨勢進行統計，并進行同環比分析。對單位產值碳排放量進行計算，并結合減排指標實現超標預警，提升區域減排水平，促進碳達峰目標實現。

7.20電能質量監測

實時監測諧波含量、三相不平衡度、功率因數等，確保功率因數不低于供電局考核指標，避免被罰款和設備出現故障。

7.21運維管理

系統支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、派工，巡檢人員執行巡檢、完成工單、巡檢發現問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養需要。

7.22報警管理

針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實現電參量異常報警、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業提前預警，避免發生火災事故和被罰款導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發與閉環處理。

7.23能耗抄表

可自定義時間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項。

7.24能耗分析自定義時間抄表

可自定義時間段內各個拓撲節點的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項。

7.25容需量報表

提供容需量報表，實時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業實現容改需，降低基本電費。

7.26復費率報表

對尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統計分析，為企業分時用電，優化成本效益提供數據支持。

7.27文檔管理

對國標、能源管理制度、能源指標體系等文件進行歸檔，可快速查詢相關文檔。對儀表臺賬進行系統管理，支持文件的上傳和下載。

7.28 3D可視化大屏

對場景進行虛擬仿真，展示各區域運行及能源消耗情況，可實現分層預覽、轉場展示、風格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監測點位的自定義綁定。

7.29 3D子系統

對各動力子系統進行虛擬仿真，展示子系統的動力管線、設備的實時狀態及能源消耗情況，可實現動態的能源流向效果。

7.30工業組態

可通過圖形化的編輯方式自定義組態圖，展示設備運行狀態及能源消耗情況，可上傳自定義素材及綁定監測數據。

7.31自定義駕駛艙

可通過圖形化的操作方式自定義駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數據及各類統計數據，數據源包括API、數據庫查詢、MQTT、Excel等方式。

7.32基礎數據管理

對系統的項目、探測器、設備型號、電參量、節點、能源、公示、及相關參數進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權管理、合同管理。

7.33手機APP

APP支持Android、iOS操作系統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業能源消耗、產線比對、效率分析、同環比分析、能耗折標、事件記錄、運行監視、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

7.34知識產權證書

8 系統硬件配置

9 結論

推動數字技術與能源產業發展深度融合是適應數字經濟發展的必然選擇。某天然氣發電企業能耗在線監測系統的成功實踐，實現了發電企業供給側與需求側之間“能源"與“數據"兩大要素深度融合，提升了核心競爭力，支撐了發電企業高質量發展。未來，能源體系與數字技術的加速融合應用，能源數字化的升級迭代，將成為新型電力系統建設的重要支撐。

參考文獻

[1]王永昌,盧鴻飛,張龍.某天然氣發電企業能耗監測數字化設計與實踐[J].上海節能,2025(1):130-138.

[2]安科瑞企業微電網設計與選型手冊.2022.05版.