工業(yè)企業(yè)產(chǎn)能預警及風險監(jiān)測數(shù)字化系統(tǒng)研究

金曉波　陳浩　仇和平　孫曉安

引言

以零碳國家為目標對能源安全[1-2]及管控提出了更高要求。能源低碳化轉型是支撐碳中和、碳達峰目標的核心舉措，而實現(xiàn)低碳化轉型的關鍵措施是對能源進行智慧化、精細化管理[3]，為能夠科學分解節(jié)能減排目標、跟蹤節(jié)能目標的落實情況提供數(shù)據(jù)采集[4-5]、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)支撐以及管理抓手，支持在開展節(jié)能減排工作的過程中形成長期、深入、持續(xù)見效的關鍵支撐機制、能效監(jiān)測[6-7]機制以及節(jié)能監(jiān)管機制。

為推進工業(yè)企業(yè)能源消耗治理體系和治理能力現(xiàn)代化，本文提出一種工業(yè)企業(yè)產(chǎn)能預警及風險監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能對納入平臺管理的工業(yè)企業(yè)進行實時用能狀態(tài)監(jiān)測，提前感知企業(yè)、行業(yè)及上下游生產(chǎn)情況，及時發(fā)現(xiàn)企業(yè)、行業(yè)的產(chǎn)能變化情況，為企業(yè)、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)上下游的產(chǎn)能風險情況進行合理評估提供支撐，提升區(qū)域工業(yè)企業(yè)的能源精細化管理能力，進而為政府制定宏觀調(diào)控政策提供科學依據(jù)。

一、產(chǎn)能分析方法

產(chǎn)能分析一般是對生產(chǎn)能力的分析，可以用來評估企業(yè)產(chǎn)值情況。針對工業(yè)企業(yè)，企業(yè)自身可根據(jù)生產(chǎn)量來評估產(chǎn)能，本文則通過一種基于工業(yè)企業(yè)用電數(shù)據(jù)的產(chǎn)能分析方法進行評估。首先，工業(yè)企業(yè)日電量數(shù)據(jù)是通過工業(yè)企業(yè)產(chǎn)能預警及風險監(jiān)測系統(tǒng)采集并納入平臺管理，進而形成電力數(shù)據(jù)積累；其次，通過積累的用電數(shù)據(jù)得到企業(yè)用電日基準值，從而得到企業(yè)日基準比；最后，根據(jù)開工標準（日基準比達到預設值即為開工企業(yè)）和產(chǎn)能發(fā)揮率標準（即產(chǎn)能狀態(tài)預設值），從而得到產(chǎn)能分析結果。以下是產(chǎn)能分析方法涉及名詞的相關定義：

1.企業(yè)用電基準值定義

企業(yè)用電基準值指的是企業(yè)歷史用電的平均值。但是，當某天企業(yè)沒有用電或異常用電時，需要進行排除。

2.企業(yè)異常用電定義

企業(yè)異常用電指的是當某天企業(yè)的用電量小于企業(yè)用電基準值的10%或大于企業(yè)用電基準值的200%。

3.企業(yè)連續(xù)多日異常用電修復基準值

當企業(yè)用電連續(xù)3天大于企業(yè)用電基準值的200%時，第3天企業(yè)異常用電量作為有效電量，納入企業(yè)用電基準值的計算，以此類推。但是，某天企業(yè)用電量小于企業(yè)用電基準值的10%不作為有效電量。

4.企業(yè)日基準比定義

企業(yè)日基準比指的是某天企業(yè)用電量與企業(yè)用電基準值之比。

5.企業(yè)產(chǎn)能狀態(tài)定義

企業(yè)日基準比小于25%為企業(yè)停產(chǎn)，企業(yè)日基準比大于等于25%且小于50%為企業(yè)半停產(chǎn)，企業(yè)日基準比大于等于50%且小于80%為企業(yè)減產(chǎn)，企業(yè)日基準比大于等于80%且小于120%為企業(yè)正常生產(chǎn)，企業(yè)日基準比大于等于120%且小于200%為企業(yè)增產(chǎn)，企業(yè)日基準比大于等于200%為企業(yè)異常增產(chǎn)。

6.區(qū)域開工率

區(qū)域開工率指的是區(qū)域內(nèi)日基準比大于10%的企業(yè)數(shù)與區(qū)域內(nèi)企業(yè)總數(shù)（剔除沒有用電的企業(yè)數(shù)）之比。

7.區(qū)域產(chǎn)能發(fā)揮率

區(qū)域產(chǎn)能發(fā)揮率指的是區(qū)域內(nèi)企業(yè)用電量之和與區(qū)域內(nèi)企業(yè)的基準值之和（剔除沒有用電的企業(yè)）之比。

8.區(qū)域產(chǎn)能狀態(tài)定義

區(qū)域產(chǎn)能發(fā)揮率小于25%為區(qū)域停產(chǎn)，區(qū)域產(chǎn)能發(fā)揮率大于等于25%且小于50%為區(qū)域半停產(chǎn)，區(qū)域產(chǎn)能發(fā)揮率大于等于50%且小于80%為區(qū)域產(chǎn)能一般，區(qū)域產(chǎn)能發(fā)揮率大于等于80%為區(qū)域產(chǎn)能較好。

二、系統(tǒng)總體結構

工業(yè)企業(yè)產(chǎn)能預警及風險監(jiān)測系統(tǒng)整體結構由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)中樞、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)應用展示、系統(tǒng)安全監(jiān)控組成，如圖1所示。

（一）數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)來源多樣、種類繁多，系統(tǒng)提供了多種數(shù)據(jù)接入的方式，既可以通過對接數(shù)據(jù)接口，也可以使用數(shù)據(jù)庫對拷的方式，將數(shù)據(jù)導入平臺。同時平臺提供了文件解析的功能，將其他平臺導出的數(shù)據(jù)文件，解析成系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)格式，導入平臺當中。

（二）數(shù)據(jù)存儲

系統(tǒng)數(shù)據(jù)將分成兩種：結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)，其中結構化數(shù)據(jù)將使用關系型數(shù)據(jù)庫進行存儲和分析，而非結構化數(shù)據(jù)將使用文檔型數(shù)據(jù)進行存儲。

（三）數(shù)據(jù)中樞

為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)處理工具，同時對模型、資產(chǎn)、生命周期進行管理。

（四）數(shù)據(jù)處理

通過數(shù)據(jù)中樞的處理工具，對數(shù)據(jù)進行清洗和治理。同時可根據(jù)系統(tǒng)定義的指標庫，將清洗過后的數(shù)據(jù)，進行計算、歸并，形成統(tǒng)計結果，供應用展示。

（五）數(shù)據(jù)應用展示

通過可視化技術，將數(shù)據(jù)進行圖表化直觀展示。

（六）系統(tǒng)安全監(jiān)測

維護平臺權限體系，監(jiān)控平臺運行情況，保證數(shù)據(jù)訪問安全。

圖1 系統(tǒng)架構圖

三、系統(tǒng)開發(fā)設計

（一）系統(tǒng)主要功能

本系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能如下：

1.工業(yè)企業(yè)檔案信息采集，對工業(yè)企業(yè)區(qū)域、產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)值等進行分類標識，關聯(lián)水電氣熱、產(chǎn)能、產(chǎn)值等信息進行建檔，生成企業(yè)畫像。

2.工業(yè)企業(yè)用電量趨勢情況監(jiān)測，包括日、周、月、年，監(jiān)測環(huán)比、同比狀態(tài)。

3.使用產(chǎn)能分析方法，綜合工業(yè)企業(yè)預警指標體系和預警模型，對企業(yè)、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)能情況進行預警，進行風險研判分析。

4.通過數(shù)據(jù)可視化技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一屏直觀展示，為能耗監(jiān)測、節(jié)能監(jiān)管、企業(yè)評價、政策扶持提供數(shù)據(jù)支撐、決策輔助。

（二）系統(tǒng)業(yè)務分析

本系統(tǒng)以產(chǎn)能監(jiān)測為主，在工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)領域，本系統(tǒng)模塊貫徹企業(yè)、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈這3個方面的產(chǎn)能監(jiān)測工作：一是基于統(tǒng)一標準下的企業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)整規(guī)則開展企業(yè)建檔工作，通過產(chǎn)能分析方法監(jiān)測企業(yè)產(chǎn)能；二是依據(jù)國民經(jīng)濟分類開展行業(yè)歸類工作，通過產(chǎn)能分析方法監(jiān)測行業(yè)產(chǎn)能；三是結合區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈特點開展產(chǎn)業(yè)鏈標識工作，通過產(chǎn)能分析方法監(jiān)測產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能。具體業(yè)務流程如圖2所示。

1.企業(yè)產(chǎn)能監(jiān)測

企業(yè)產(chǎn)能監(jiān)測業(yè)務重點在于企業(yè)基本信息，如企業(yè)名稱、統(tǒng)一社會信用代碼、所屬區(qū)域、企業(yè)聯(lián)系人、聯(lián)系地址、每日用電數(shù)據(jù)等建檔工作，基于統(tǒng)一標準下的企業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)整規(guī)則送入數(shù)據(jù)倉，再通過產(chǎn)能分析方法，結合企業(yè)產(chǎn)能評價模型，生成企業(yè)產(chǎn)能信息，為企業(yè)能耗管理、產(chǎn)能評價、政府扶持提供決策信息服務。業(yè)務數(shù)據(jù)主要來自能源公司為企業(yè)安裝的智能采集設備收集的數(shù)據(jù)。

2.行業(yè)產(chǎn)能監(jiān)測

行業(yè)產(chǎn)能監(jiān)測業(yè)務重點在于行業(yè)信息按照國民經(jīng)濟分類開展行業(yè)歸類工作，更新后送入數(shù)據(jù)倉，再通過產(chǎn)能分析方法，結合行業(yè)產(chǎn)能評價模型，生成行業(yè)產(chǎn)能信息，為行業(yè)能耗管理提供決策信息服務。業(yè)務數(shù)據(jù)主要來自企業(yè)的國民經(jīng)濟分類。

3.產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能監(jiān)測

產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能監(jiān)測業(yè)務重點在于結合區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈特點開展企業(yè)所屬的產(chǎn)業(yè)鏈標識工作，更新后送入數(shù)據(jù)倉，再通過產(chǎn)能分析方法，結合產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能評價模型，生成產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能信息，為產(chǎn)業(yè)鏈能耗管理提供決策信息服務。業(yè)務數(shù)據(jù)主要來自區(qū)域的產(chǎn)業(yè)鏈分類。

圖2 業(yè)務流程圖

（三）系統(tǒng)應用架構

工業(yè)企業(yè)產(chǎn)能預警及風險監(jiān)測系統(tǒng)應用層主要包括：用于產(chǎn)能監(jiān)測的工業(yè)全景監(jiān)測、產(chǎn)能數(shù)據(jù)分析、一體化數(shù)字資源等子系統(tǒng)；用于日常管理的數(shù)據(jù)治理端、數(shù)據(jù)駕駛艙端、移動端應用。

1.工業(yè)全景監(jiān)測子系統(tǒng)包括工業(yè)經(jīng)濟全景、運行動態(tài)分析、多能監(jiān)測全景、企業(yè)用能全景等應用，主要實現(xiàn)企業(yè)、行業(yè)、產(chǎn)能鏈的產(chǎn)能監(jiān)測業(yè)務。

2.產(chǎn)能數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)包括日、周、月的產(chǎn)能分析及數(shù)據(jù)可視化等應用，主要實現(xiàn)日、周、月的企業(yè)、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能狀態(tài)預警洞察數(shù)據(jù)看板，可展示產(chǎn)能分布3D模型，通過三維軸方式體現(xiàn)企業(yè)、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈在整體分布中的各項指標空間位置，實現(xiàn)產(chǎn)能分析、預警研判業(yè)務。

3.一體化數(shù)字資源子系統(tǒng)包括業(yè)務中臺、身份認證、數(shù)據(jù)資源管理等應用，主要實現(xiàn)企業(yè)綜合檔案數(shù)據(jù)、能源基礎數(shù)據(jù)、空間地理數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的管理，基于統(tǒng)一標準下的數(shù)據(jù)規(guī)整的數(shù)據(jù)倉業(yè)務。

4.數(shù)據(jù)治理端應用包括企業(yè)管理、預警管理、用電明細報表等應用，主要實現(xiàn)企業(yè)綜合檔案管理、日常預警處理、報表取數(shù)等業(yè)務。

5.數(shù)據(jù)駕駛艙端應用包括一張圖、預警圖譜、用電趨勢圖、生產(chǎn)運行情況等應用，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化一屏可覽、預警提示、輔助分析決策等業(yè)務。

6.移動端應用主要滿足政府管理人員對企業(yè)產(chǎn)能監(jiān)測、企業(yè)信息上報、預警處理及審批的辦公需要，提升基層工作人員工作效率。

圖3 系統(tǒng)應用架構圖

（四）系統(tǒng)實現(xiàn)效果

該實現(xiàn)效果是針對金華市的工業(yè)企業(yè)產(chǎn)能預警及風險監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)駕駛艙端應用，主要分為八大板塊，包括產(chǎn)能一張圖、一鍵導航、企業(yè)基本情況、用電預警情況、用電趨勢情況、生產(chǎn)運行情況、重點跟蹤企業(yè)生產(chǎn)運行情況、產(chǎn)值預估。

結語

本文提出了一種信息化系統(tǒng)，其可應對工業(yè)企業(yè)用能情況無法監(jiān)測、企業(yè)評價不夠全面、政策扶持不夠精準等問題，該系統(tǒng)緊緊圍繞著國家行業(yè)發(fā)展規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展、強化產(chǎn)業(yè)鏈控制能力、政府化和社會化服務等方面進行建設，為政府主管部門與企業(yè)互動機制提供監(jiān)管和服務支撐，進一步推進產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同優(yōu)化，構建工業(yè)現(xiàn)代化治理體系，實現(xiàn)基于能源大數(shù)據(jù)下的產(chǎn)業(yè)監(jiān)管、規(guī)劃、改革數(shù)字化轉型，為政府制定宏觀調(diào)控政策提供科學依據(jù)。

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