王棟

智慧能源是信息系統(tǒng)與能源系統(tǒng)的深度耦合，是通過信息化技術(shù)，實現(xiàn)能源生產(chǎn)、加工轉(zhuǎn)化、傳輸配送、存儲、終端消費、回收利用各環(huán)節(jié)的系統(tǒng)管理與優(yōu)化運行，從而實現(xiàn)能源安全、高效、低碳發(fā)展的一種能源管控方式。

浙江省率先在全國開展了智慧能源監(jiān)測體系建設(shè)工作。2012年，浙江省科技廳委托浙江省技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)中心啟動智慧能源監(jiān)測研究，聯(lián)合浙江中控科技集團(tuán)開展技術(shù)實施，開發(fā)建設(shè)了智慧能源監(jiān)測云平臺，并于2016年全面完成技術(shù)鋪設(shè)與推廣。目前，平臺已完成2441家年耗能5000噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上企業(yè)直報數(shù)據(jù)和100家企業(yè)實時能耗數(shù)據(jù)的接入。

監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)

浙江省智慧能源監(jiān)測數(shù)據(jù)中心按照省、市級數(shù)據(jù)中心分層規(guī)劃的整體思想進(jìn)行設(shè)計和建設(shè)，包括網(wǎng)絡(luò)接入、數(shù)據(jù)中心存儲核心區(qū)、系統(tǒng)管理、安全服務(wù)等，層次和分區(qū)明確，保證數(shù)據(jù)中心建設(shè)的安全、可靠、穩(wěn)定。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

各地市級數(shù)據(jù)中心與省級數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一搭建，省、市級智慧能源監(jiān)管平臺軟件同時開發(fā)，市級平臺軟件開發(fā)完成后統(tǒng)一下發(fā)，各市應(yīng)用系統(tǒng)獨立運行，能源消費采集數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集平臺向市、省數(shù)據(jù)中心發(fā)送，最終實現(xiàn)能源數(shù)據(jù)從市到省的自動上報，實現(xiàn)市級平臺和省級平臺的對接，便于各部門監(jiān)管與指導(dǎo)，從而建立起覆蓋全省11個設(shè)區(qū)市的市級能源數(shù)據(jù)中心。

數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)架構(gòu)由四個層次組成，包括基礎(chǔ)系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)支撐層、應(yīng)用系統(tǒng)支撐層和應(yīng)用系統(tǒng)運行層。整個系統(tǒng)基于統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及安全保障體系，信息安全支撐平臺滲透到數(shù)據(jù)支撐、應(yīng)用開發(fā)支撐和應(yīng)用系統(tǒng)運行層的各個單元，其總體架構(gòu)如圖2所示。

監(jiān)測系統(tǒng)功能

一個成功高效的監(jiān)測系統(tǒng)，不僅要能為政府能源決策提供數(shù)據(jù)支撐，也要能為企業(yè)綜合能源利用效率的提高提供技術(shù)支持。同時還要能為社會公眾的節(jié)能意識、專家科研數(shù)據(jù)獲取提供開放支持。

政府服務(wù)功能

智慧能源監(jiān)測系統(tǒng)為政府在科學(xué)分解節(jié)能減排目標(biāo)、跟蹤節(jié)能目標(biāo)的落實情況等方面提供數(shù)據(jù)支撐和管理抓手，支持政府在開展節(jié)能工作的過程中形成長期、深入、持續(xù)見效的關(guān)鍵支撐機(jī)制。主要包括能源消費管理功能、能耗監(jiān)測功能，以及節(jié)能監(jiān)管功能。

在能源消費管理方面，通過實時集成全省與各市煤、燃?xì)狻⑷加偷雀黝惸茉吹膬α?、運量、耗量數(shù)據(jù)，實時獲取全省和各市電力生產(chǎn)、電力消耗與電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對浙江省與各市能源供給、能耗狀況的實時掌握，提供對能源消耗趨勢的預(yù)測與能源安全的評價。

在能耗監(jiān)測方面，提供對全省與各市工業(yè)、建筑、公共機(jī)構(gòu)、民用、交通各領(lǐng)域能耗情況的實時監(jiān)測，實現(xiàn)按區(qū)域、行業(yè)的能耗總量、趨勢的分析統(tǒng)計，提供對社會綜合能耗、工業(yè)產(chǎn)值能耗、GDP能耗等關(guān)鍵能耗數(shù)據(jù)的同、環(huán)比功能，為政府能源管理與節(jié)能業(yè)務(wù)部門提供實時的能源消耗狀態(tài)視圖；并針對電力需求側(cè)，提供針對性的統(tǒng)計分析功能，支持負(fù)荷控制與有序用電業(yè)務(wù)的開展。

在節(jié)能監(jiān)管方面，通過能耗數(shù)據(jù)的廣泛收集、計算和分析，形成各區(qū)域、行業(yè)的能耗基準(zhǔn)，支持對節(jié)能目標(biāo)的有效分解，并實現(xiàn)對節(jié)能目標(biāo)完成情況的實時跟蹤，同時為落實節(jié)能改造重點、淘汰落后產(chǎn)能、優(yōu)化區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)提供支撐，為制訂并出臺能耗限額標(biāo)準(zhǔn)提供決策依據(jù)。

企業(yè)服務(wù)功能

企業(yè)服務(wù)平臺主要包括重點用能企業(yè)上報功能、企業(yè)能源實時監(jiān)控功能、企業(yè)能源綜合分析功能、企業(yè)能源效率分析功能、企業(yè)能源消費優(yōu)化功能。

針對重點耗能企業(yè)和有能源管理需求的企業(yè)，為企業(yè)提供支持三級計量體系的能源實時監(jiān)控業(yè)務(wù)功能，實現(xiàn)對企業(yè)多種能源計量器具的統(tǒng)一采集與數(shù)據(jù)集成，構(gòu)建企業(yè)能流監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，對企業(yè)各類能源的存儲、轉(zhuǎn)換、傳輸和消耗提供實時的監(jiān)控視圖，支撐企業(yè)在生產(chǎn)運行管理過程中，同步開展能源管控工作。

同時，基于企業(yè)能源實時監(jiān)控數(shù)據(jù)，對企業(yè)能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品能耗、產(chǎn)值能耗、GDP能耗、工序能耗、關(guān)鍵用能裝置能耗進(jìn)行分析，從管理需求出發(fā)，反映企業(yè)能源系統(tǒng)運行全貌，為企業(yè)能源管理提供數(shù)據(jù)基準(zhǔn)和基本的分析功能。

基于企業(yè)能流的模型，結(jié)合智慧能源系統(tǒng)提供的企業(yè)所在行業(yè)的能耗基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與行業(yè)用能標(biāo)準(zhǔn)，對企業(yè)能源利用進(jìn)行分析診斷，發(fā)現(xiàn)、定位企業(yè)能流中的異常管線損失，定位企業(yè)能源在轉(zhuǎn)換、消耗上的低于同行實踐與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低效癥結(jié)點，為企業(yè)的節(jié)能工作提供抓手。同時，為企業(yè)提供與所在行業(yè)能效基準(zhǔn)的橫向?qū)Ρ确治龉δ埽o助企業(yè)經(jīng)營決策。

企業(yè)能源消費優(yōu)化功能是基于企業(yè)的業(yè)務(wù)特性，構(gòu)建企業(yè)用能模型，在對企業(yè)能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)的持續(xù)跟蹤的基礎(chǔ)上，計算評估企業(yè)的能耗成本?；趯＜乙?guī)則和行業(yè)專家的充分參與，為企業(yè)降低能源成本提供優(yōu)化排產(chǎn)方案，定位企業(yè)節(jié)能改造重點，并提供技術(shù)支持。

公眾服務(wù)功能

公眾服務(wù)平臺是政府平臺和企業(yè)服務(wù)平臺的有益且必要的補充，主要提供以下四項功能：

能源公共信息發(fā)布和輿情收集：根據(jù)國家有關(guān)的信息發(fā)布管理規(guī)范，對全省能源形勢、能源消費情況、節(jié)能目標(biāo)完成情況等信息進(jìn)行公示。并提供人民群眾關(guān)心的能源政策、價格動向、階梯化能源收費等信息，收集人民群眾的意見反饋。

節(jié)能技改信息服務(wù)：面向公眾和企業(yè)發(fā)布具有高性價比、先進(jìn)、可推廣的節(jié)能產(chǎn)品、技術(shù)與服務(wù)信息，公布節(jié)能產(chǎn)品廠商、節(jié)能服務(wù)公司、合同能源服務(wù)公司信息，為全社會的節(jié)能行動提供資源支持。

技術(shù)交流與人才培訓(xùn)服務(wù)：充分利用多媒體和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為公眾和企業(yè)提供一個先進(jìn)技術(shù)、產(chǎn)品和成功案例的學(xué)習(xí)窗口。同時，定期組織企業(yè)能源管理師與能源咨詢師的培訓(xùn)課程，通過平臺發(fā)布培訓(xùn)信息和課件資料，不斷建設(shè)、聚集浙江省的能源管理與節(jié)能業(yè)務(wù)人才隊伍，在線建立浙江省能源管理與節(jié)能業(yè)務(wù)的多層次人才庫，為浙江省的節(jié)能工作持續(xù)開展提供人才保障。

專家技術(shù)支持服務(wù)：基于智慧能源系統(tǒng)建立的專家支持平臺，構(gòu)建面向公眾公開的專家?guī)?，為公眾提供針對性的?jié)能專家咨詢服務(wù)。同時對接現(xiàn)有的權(quán)威文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，形成能源領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)的知識庫，為公眾提供能源相關(guān)的文獻(xiàn)材料查詢窗口，從而提高公眾的能源領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)知識水平。endprint

用能單位數(shù)據(jù)采集和傳輸

數(shù)據(jù)采集

智慧能源監(jiān)測既要秉承科學(xué)發(fā)展觀，又要不能放棄傳統(tǒng)數(shù)據(jù)報送方式，因此，結(jié)合現(xiàn)有重點用能企業(yè)能源消費月報制度，充分發(fā)揮在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集高效可靠的特性，及時掌握用能單位能源使用的基本情況，建立完善的能源使用監(jiān)測體系。

數(shù)據(jù)采集方案實時采集與人工報送。根據(jù)企業(yè)的能耗規(guī)模不同，系統(tǒng)采用不同的實時采集策略：針對年能耗5000噸標(biāo)煤以上的重點耗能企業(yè)，利用自動化采集手段對企業(yè)的各類能耗總量進(jìn)行實時在線采集，直接傳輸?shù)剿鶎偈屑壞茉幢O(jiān)測中心。針對年能耗萬噸標(biāo)煤以上的重點耗能企業(yè)中，已經(jīng)建成能源管理中心的，指導(dǎo)與幫助企業(yè)健全能源管控中心系統(tǒng)，形成對企業(yè)內(nèi)部能源系統(tǒng)的詳細(xì)監(jiān)測能力，使企業(yè)的綜合能耗、工序能耗、重點耗能設(shè)備能耗、產(chǎn)值能耗、GDP能耗均得到準(zhǔn)確、實時的計量與計算。在此基礎(chǔ)上，通過統(tǒng)一的《智慧能源數(shù)據(jù)集成與交換標(biāo)準(zhǔn)》，將企業(yè)詳細(xì)的能流數(shù)據(jù)與各類能耗數(shù)據(jù)實時集成到所屬市級能源監(jiān)測中心。同時，針對難以實時采集的數(shù)據(jù)以及年能耗5000噸標(biāo)煤以下的企業(yè)，采用數(shù)據(jù)人工報送方案。針對企業(yè)“上報難”，政府“催報煩”的情況，設(shè)計新版上報系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)傳輸

智慧能源監(jiān)測需要海量、頻繁的數(shù)據(jù)傳輸共享體系作為支撐。基于《智慧能源數(shù)據(jù)集成與交換標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)建設(shè)一套健全的智慧能源數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，包括數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)傳輸和報送數(shù)據(jù)傳輸。

采集數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用于下位機(jī)（采集設(shè)備）向上位機(jī)（數(shù)據(jù)中心）發(fā)送直采數(shù)據(jù)。下位機(jī)與上位機(jī)之間通過TCP連接以二進(jìn)制協(xié)議進(jìn)行交互。協(xié)議數(shù)據(jù)包由身份驗證數(shù)據(jù)包、心跳/校時數(shù)據(jù)包、能耗遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)包等組成。所有的傳輸數(shù)據(jù)包均為通過AES強(qiáng)加密后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，同時雙方在建立連接時進(jìn)行MD5加密算法匹配，從而實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)傳輸端到端的雙向身份認(rèn)證，也確保傳輸數(shù)據(jù)的安全。

而報送數(shù)據(jù)傳輸是指智慧能源云網(wǎng)絡(luò)中云節(jié)點到云節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸，如省市平臺間的數(shù)據(jù)上報，以及涉能系統(tǒng)與智慧能源監(jiān)測系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口。報送數(shù)據(jù)采用符合《智慧能源數(shù)據(jù)集成與交換標(biāo)準(zhǔn)》要求的XML WebService規(guī)范格式。

智慧能源監(jiān)測項目數(shù)據(jù)集成范圍涵蓋了一次能源的生產(chǎn)、能源加工轉(zhuǎn)換、能源運輸配送和能源終端消費的能源全生命周期環(huán)節(jié)，針對不同能源類型的生產(chǎn)和供給情況，以及不同行業(yè)的能源消費特征，需采用針對性的數(shù)據(jù)集成方法。

安全體系設(shè)計

浙江省智慧能源中心所涉及到的數(shù)據(jù)，反映了浙江省經(jīng)濟(jì)運行及民生狀況，是政府的重要無形資產(chǎn)之一，需全面保證數(shù)據(jù)和系統(tǒng)安全。

在計算安全方面，通過虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分，充分保證內(nèi)部數(shù)據(jù)的計算與訪問安全。在存儲安全方面，通過RAID1自動存儲備份保證系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲安全。所有入庫的數(shù)據(jù)資料需要相應(yīng)的備份策略和安全策略，對外共享或者對外提供的數(shù)據(jù)資料要嚴(yán)格按照“用戶級別及權(quán)限” 的規(guī)定來授權(quán)用戶對資料的訪問，防止越權(quán)訪問。在訪問安全控制上，系統(tǒng)采用SSL（安全套接字協(xié)議層）作為傳輸通道，同時采用了基于區(qū)域的安全體系結(jié)構(gòu)，滿足在多層的區(qū)域組織結(jié)構(gòu)中配置多種權(quán)限的復(fù)雜情況的需求。在數(shù)據(jù)傳輸上，所有采集數(shù)據(jù)均經(jīng)過MD5和AES強(qiáng)加密，確保采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩ndprint