華北電力大學(xué)（保定）
調(diào)研隊員：宋志鵬 周登利 張志濤 江韓雪 朱金銘 曾劍峰 張繼祖
指導(dǎo)老師：張梅梅 韓鳳舞
01
調(diào)研背景概述
電力大數(shù)據(jù)是以業(yè)務(wù)趨勢預(yù)測、數(shù)據(jù)價值挖掘為目標(biāo)，利用數(shù)據(jù)集成管理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)計算、分析挖掘等方面的核心關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)面向典型業(yè)務(wù)場景的模式創(chuàng)新及應(yīng)用提升[1]。電力數(shù)據(jù)與經(jīng)濟社會發(fā)展具有較大聯(lián)動關(guān)系，當(dāng)前學(xué)術(shù)界正在積極挖掘電力統(tǒng)計數(shù)據(jù)價值，從而更好地為企業(yè)與電力市場發(fā)展，乃至經(jīng)濟社會轉(zhuǎn)型服務(wù)[2]。電力數(shù)據(jù)既能反映電力企業(yè)發(fā)展的脈絡(luò)，也在很大程度上體現(xiàn)了經(jīng)濟社會發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)需求的變化，發(fā)揮著經(jīng)濟社會發(fā)展“晴雨表”的作用。
高新技術(shù)開發(fā)區(qū)是所有產(chǎn)業(yè)區(qū)的前沿，發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)帶動作用。用好電力數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排、提高綜合效益，幫助企業(yè)向著更低耗、更正確的方向發(fā)展。利用電力數(shù)據(jù)反映宏觀經(jīng)濟，并預(yù)測未來經(jīng)濟增長趨勢，服務(wù)政府制定宏觀經(jīng)濟政策[3]，并且從電力視角反映區(qū)域、產(chǎn)業(yè)、行業(yè)等不同層面的發(fā)展情況[4]，實現(xiàn)跨省市、跨行業(yè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，提升區(qū)域產(chǎn)業(yè)、行業(yè)發(fā)展態(tài)勢的洞悉能力，為行業(yè)發(fā)展提供支持，為投資機構(gòu)提供參考。
本團隊通過調(diào)研綜合能源服務(wù)公司及開發(fā)區(qū)企業(yè)電力及能源使用現(xiàn)狀，參考綜合能源服務(wù)公司對企業(yè)用電用能數(shù)據(jù)利用的實例，分析開發(fā)區(qū)用電用能數(shù)據(jù)的潛在利用空間，并通過調(diào)查供電公司了解當(dāng)下電力行業(yè)現(xiàn)狀與電力市場相關(guān)政策，以期為社會企業(yè)整體節(jié)能、企業(yè)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整提供參考依據(jù)。
02
調(diào)研成果
2.1 開發(fā)區(qū)電力數(shù)據(jù)應(yīng)用分析
用電用能特征
（1）用能形式較為單一，主要涉及電能，電能化程度高。
（2）能源數(shù)據(jù)監(jiān)測手段不足。開發(fā)區(qū)入駐的企業(yè)多達260家，各個企業(yè)的電力數(shù)據(jù)都是自行統(tǒng)計，相互聯(lián)系較少，因此，開發(fā)區(qū)對用戶的整體能源利用情況了解有限。
（3）用電質(zhì)量良好，穩(wěn)定性高。調(diào)研統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，該區(qū)90%以上的企業(yè)用電狀況良好，在不包括省級電網(wǎng)因檢修等特殊情況統(tǒng)一斷電的前提下，發(fā)生用電事故的頻率為3%左右。
（4）開發(fā)區(qū)總體耗電量較低，且存在節(jié)能的空間。該開發(fā)區(qū)每月用電量在171.73萬kWh左右，作為當(dāng)?shù)氐膮^(qū)域特色產(chǎn)業(yè)基地，開發(fā)區(qū)內(nèi)無高耗能企業(yè)，限制高污染、高耗能、高耗水的“三高”企業(yè)入駐。該開發(fā)區(qū)總體耗電量較低。但在節(jié)能方面，部分企業(yè)生產(chǎn)、生活上用能不統(tǒng)一、不協(xié)調(diào)，工藝和設(shè)備較為落后，具備進一步降低能耗的空間。
（5）用能分散。該開發(fā)區(qū)批準(zhǔn)規(guī)劃面積19.28平方公里，建成區(qū)面積6平方公里。建成區(qū)依托唐山市區(qū)和開平城區(qū)市政管網(wǎng)建成了完善的基礎(chǔ)設(shè)施體系，道路、供水、供電、排水、燃氣、通訊、光纖、公交皆已連通，場地平整，實現(xiàn)了“八通一平”。在規(guī)劃方面，該開發(fā)區(qū)的同類型企業(yè)聚集程度較低，沒有科學(xué)統(tǒng)籌的區(qū)域化管理，因此在用能上呈現(xiàn)出“分散式”的特點。
（6）峰谷電的利用程度較高。
2.2開發(fā)區(qū)在電力數(shù)據(jù)應(yīng)用上存在的主要困境
2.2.1中小型企業(yè)個體能力有限，對接綜合能源服務(wù)的能力不足
開發(fā)區(qū)內(nèi)大部分企業(yè)屬于中小型企業(yè)，沒有企業(yè)內(nèi)部的節(jié)能子公司或者專門的節(jié)能部門，且作為個體的企業(yè)能力有限，在對接節(jié)能項目上困難較大。通過調(diào)研分析可知，企業(yè)個體普遍存在解決不了用電用能、節(jié)電節(jié)能、結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面的問題[5]。在開發(fā)區(qū)內(nèi)，95%以上的企業(yè)都面臨同樣困境，亟需契合痛點的綜合能源服務(wù)來解決問題。
2.2.2開發(fā)區(qū)企業(yè)經(jīng)營整體處于微利狀態(tài)
該開發(fā)區(qū)內(nèi)，小微型企業(yè)占據(jù)相當(dāng)大的比重，他們的利潤率較低,資金以及先進管理手段等各方面均存在一定局限，導(dǎo)致開發(fā)區(qū)整體經(jīng)營處于微利狀態(tài)。
2.2.3精益管理缺失，總體呈現(xiàn)粗放特征
開發(fā)區(qū)對企業(yè)的“精益管理”存在提升空間。從開發(fā)區(qū)內(nèi)企業(yè)的用電數(shù)據(jù)上可以對企業(yè)的經(jīng)濟狀況進行具體詳細的分析，進而可以為不同的企業(yè)提供更詳實的參考數(shù)據(jù)，有助于它們更好地發(fā)展。開發(fā)區(qū)相關(guān)管理部門可主導(dǎo)“精益管理模式”，成立專門的能耗監(jiān)測、管理機構(gòu)，每天不定時通過負荷監(jiān)控、營銷系統(tǒng)、計量自動化系統(tǒng)等方法進行電力數(shù)據(jù)分析，重點關(guān)注能耗嚴重超出行業(yè)平均水平以及出現(xiàn)特殊情況的企業(yè)，分析產(chǎn)生此種情況的潛在原因，對癥下藥。
2.2.4消費側(cè)電力數(shù)據(jù)監(jiān)測缺失，數(shù)據(jù)共享阻礙重重
通過調(diào)研，我們了解到眾多中小型企業(yè)尚未配備數(shù)據(jù)采集裝置，無法實時看到每臺設(shè)備的耗能情況。一方面是考慮到數(shù)據(jù)監(jiān)管能夠帶來的預(yù)期收益較低，而投資回收期又較長，另一方面是考慮到企業(yè)生產(chǎn)中電力數(shù)據(jù)存在隱私安全問題。這兩方面都需要企業(yè)和服務(wù)方進行溝通協(xié)商，針對用戶耗能數(shù)據(jù)安全防護建立完善的保護機制和責(zé)任協(xié)議，努力實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)在消費側(cè)價值挖掘。
2.3電力數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景
2.3.1工業(yè)企業(yè)應(yīng)用場景
（1）企業(yè)設(shè)備更新輔助決策。
由故障報修、產(chǎn)品合格率、電力損耗等各種參數(shù)數(shù)據(jù)組成的綜合指標(biāo)可用于分析設(shè)備的故障和老化情況，最終決定設(shè)備的更新?lián)Q代。
（2）設(shè)備安全監(jiān)控。
利用電力數(shù)據(jù)，企業(yè)可以精確測算能效成本，合理利用峰谷時段，優(yōu)化生產(chǎn)計劃，實現(xiàn)便捷用電設(shè)備維護，減少故障停產(chǎn)和經(jīng)濟損失。用戶可通過監(jiān)控中心，清晰直觀地監(jiān)控設(shè)備負荷曲線、能耗分析、電氣接線圖等數(shù)據(jù)信息。利用電能管家平臺實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、現(xiàn)場安全監(jiān)控、設(shè)備故障搶修、設(shè)備能效分析、設(shè)備節(jié)能改造等服務(wù)。
（3）企業(yè)生產(chǎn)車間能耗管控。
在工業(yè)企業(yè)中，為每條生產(chǎn)線安裝數(shù)據(jù)監(jiān)測采集裝置，建立生產(chǎn)作業(yè)耗電耗能數(shù)據(jù)的管控中心，對機器設(shè)備和生產(chǎn)工序進行用電耗能監(jiān)測，篩選價值數(shù)據(jù)，出具能耗分析報告，在涉及生產(chǎn)加工過程中的電動機、變頻器等各種設(shè)備時，能耗管控平臺可針對關(guān)鍵的生產(chǎn)設(shè)備進行重點監(jiān)測，對生產(chǎn)過程中的設(shè)備運行參數(shù)如有功功率、無功功率、諧波等進行異常分析和故障預(yù)判，降低由于設(shè)備故障造成經(jīng)濟損失，同時高度重視企業(yè)生產(chǎn)中的高耗能高用電環(huán)節(jié)，及時發(fā)現(xiàn)異常能耗點和改進空間，提出防控方案。
2.3.2政府部門應(yīng)用場景
（1）能源領(lǐng)域和宏觀經(jīng)濟的“晴雨表”。
運用電力數(shù)據(jù)構(gòu)造電力景氣指數(shù)體系，可以量化政策、市場環(huán)境等決策因素，實現(xiàn)“從電力看經(jīng)濟”和“從經(jīng)濟看電力”，增強宏觀經(jīng)濟分析預(yù)測能力，及時反映經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r，有效監(jiān)測經(jīng)濟運行成效，解決電力需求中長期預(yù)測的難題。通過用能分析在線監(jiān)控項目建設(shè)進展情況，為政府發(fā)展規(guī)劃、招商引資、開發(fā)區(qū)選址等提供更加直觀、更加科學(xué)、更加精準(zhǔn)的綜合用能分析評價方案[6]。
（2）加強企業(yè)監(jiān)管。
通過電力地圖中所展示的各個企業(yè)用能情況，政府可以掌握企業(yè)全年及每個季度月份用電量情況及趨勢變化，同時整合公司性質(zhì)、公司擁有人數(shù)等數(shù)據(jù)，分析企業(yè)特征，對高耗能企業(yè)進行全程管控，對高科技企業(yè)用能情況進行全方位跟蹤，加大支持力度。對高排放、高污染企業(yè)環(huán)保設(shè)備的耗能情況進行監(jiān)測，了解環(huán)保設(shè)備運行狀況，用較低成本監(jiān)測企業(yè)污染處理。
2.3.3電力企業(yè)應(yīng)用場景
（1）調(diào)配電力資源。
通過收集分析電力大數(shù)據(jù)，可以構(gòu)建電力企業(yè)量化決策模型，更加精準(zhǔn)地掌握每個地區(qū)用電負荷的分布和變化規(guī)律，提高各地區(qū)用電負荷的監(jiān)控，為變電站、變壓器、開關(guān)等電力設(shè)備投建提供依據(jù)，優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，合理調(diào)配電力資源。構(gòu)建一系列功率預(yù)測模型，對新能源的發(fā)電功率進行實時預(yù)測[7]。在發(fā)電、變電、用電、輸電和配電等環(huán)節(jié)中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)以后，能夠深入挖掘、分析各個單位、專業(yè)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，同時獲得可視化數(shù)據(jù)，輔助電力企業(yè)的運營管理。
（2）保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
各級調(diào)度指揮系統(tǒng)實時對電力大數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù)進行分析，對比歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)施的故障，通過收集各類監(jiān)控設(shè)備的信息，快速對故障進行定位，并主動采取措施，如開關(guān)保護動作等。利用龐大的數(shù)據(jù)開展智能分析，建立設(shè)備檢修、運行環(huán)境和其他因素對電力設(shè)備狀態(tài)影響的模型，評估電力設(shè)備運行的風(fēng)險水平，利用并行計算等技術(shù)實現(xiàn)檢修策略優(yōu)化，指導(dǎo)狀態(tài)檢修的科學(xué)開展，為電網(wǎng)安全運行提供堅強的保障[8]。
（3）電力數(shù)據(jù)增值服務(wù)。
利用電力數(shù)據(jù)為用戶提供能源評估、用能咨詢、碳交易、能源數(shù)據(jù)挖掘、能源托管服務(wù)等增值服務(wù)。其中，能源托管業(yè)務(wù)利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)手段，為企業(yè)用戶提供變配電站及輸電線路遠程值守、運行維護、故障搶修、用電分析與技術(shù)改造、用電咨詢與人員培訓(xùn)等企業(yè)用電管理服務(wù)[9]。利用監(jiān)控平臺對用戶設(shè)備情況進行24小時在線監(jiān)測，實現(xiàn)實時故障報警，減少事故發(fā)生概率，保障用戶電力系統(tǒng)安全運行及用戶用電安全；通過科學(xué)的管理系統(tǒng)實現(xiàn)電能數(shù)據(jù)可視化、精細化管理，有效改善用戶用電管理機制，提升用戶的用電管理科學(xué)化水平，解放電工生產(chǎn)力的同時減少了用戶的人力投入，降低用戶設(shè)備運行成本，為用戶安全用電、合理用電、有效用電提供充實保障，實現(xiàn)企業(yè)降本增效。
03
相關(guān)建議
3.1政府部門
3.1.1 激勵技術(shù)創(chuàng)新，提供技術(shù)資金支持和補貼
在數(shù)據(jù)可視化技術(shù)和云計算智能技術(shù)上，政府應(yīng)該加大技術(shù)資金支持，為大中小型企業(yè)開展節(jié)能服務(wù)和實施節(jié)能方案所需的技術(shù)以及設(shè)備投入提供相應(yīng)補貼[10]。同時，在政策上應(yīng)該鼓勵和倡導(dǎo)以工業(yè)企業(yè)為代表的各規(guī)模企業(yè)積極參與節(jié)能服務(wù)，對企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行用電數(shù)據(jù)檢測，針對高耗能部分進行節(jié)能方案設(shè)計。
3.1.2 建立成熟的市場機制
探索建立包括競爭性電量市場、輔助服務(wù)市場、容量市場等多元化市場架構(gòu)，打破省間交易壁壘，為新能源和常規(guī)電源提供充足的市場選擇空間。推動多區(qū)域新能源接納能力評估模型的研究及應(yīng)用。
3.1.3 聯(lián)合電力公司加強電力數(shù)據(jù)治理，制定用戶隱私保護制度
根據(jù)實地調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)，各企業(yè)的用電數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)復(fù)雜且數(shù)據(jù)流較大，政府可以針對用電數(shù)據(jù)管理制定有關(guān)制度，對電力公司提出明確要求，各省電力公司應(yīng)該搭建數(shù)據(jù)治理平臺，提供數(shù)據(jù)治理工具集，實現(xiàn)線上數(shù)據(jù)資源全壽命周期管理，系統(tǒng)性開展數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)監(jiān)測、數(shù)據(jù)認責(zé)等工作。同時，政府也應(yīng)該加大電力用戶的數(shù)據(jù)隱私保護管理，保證數(shù)據(jù)的安全性。
3.1.4 完善公共服務(wù)體系，加大電力公共服務(wù)監(jiān)督
“基于電力大數(shù)據(jù)的能源公共服務(wù)建設(shè)與應(yīng)用工程”是目前正在推行的面向社會提供電力大數(shù)據(jù)公共服務(wù)的龐大項目[11]。政府應(yīng)該完善電力數(shù)據(jù)公共服務(wù)體系，加大對該方面的資金投入，積極推進相關(guān)項目的建立和落地。
3.2工業(yè)企業(yè)
3.2.1增強技術(shù)創(chuàng)新，優(yōu)化生產(chǎn)流程
技術(shù)性強的企業(yè)，應(yīng)增強在技術(shù)、科技方面的投入，梳理、改善各流程工藝的能耗，并依托綜合能源規(guī)劃方案更新設(shè)備，為實現(xiàn)綜合能源管理建立基礎(chǔ)。
3.2.2 增強綜合能源利用意識
企業(yè)應(yīng)加大對綜合能源的學(xué)習(xí)探索，有條件的可設(shè)立專門的綜合能源運維辦公室，主動與綜合能源服務(wù)公司、開發(fā)區(qū)管委會對接，并制定完善的綜合能源發(fā)展方案，以達到節(jié)能減排、改質(zhì)提效的目的。
3.2.3 逐步建立綜合能源控制運行體系
根據(jù)企業(yè)具體情況，大型企業(yè)適合采用自有資源開發(fā)模式，中小型企業(yè)適合與綜合能源服務(wù)公司對接以及與開發(fā)區(qū)協(xié)同建設(shè)，對企業(yè)進行詳細調(diào)研規(guī)劃，針對各耗能環(huán)節(jié)進行統(tǒng)計，安裝傳感器及監(jiān)控設(shè)備，采用適合的新能源，建立統(tǒng)一的能源管理監(jiān)測平臺。
3.3 高新技術(shù)開發(fā)區(qū)
3.3.1 為企業(yè)和綜合能源服務(wù)公司搭建平臺
開發(fā)區(qū)可以為開發(fā)區(qū)內(nèi)企業(yè)和綜合能源服務(wù)公司供需雙方提供對接平臺。總體來看，企業(yè)雖有降低能耗成本的意愿，但因為能耗成本占生產(chǎn)總成本比例低，主動尋求節(jié)能改造等服務(wù)的成本相對較高，兩相權(quán)衡之下，企業(yè)一般選擇放棄進行系統(tǒng)節(jié)能規(guī)劃。除此之外，企業(yè)個體存在某些解決不了的用電用能和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整方面的問題。開發(fā)區(qū)可以與綜合能源服務(wù)公司對接，為企業(yè)搭建平臺，引入一些適用于本區(qū)的綜合能源服務(wù)方案，實現(xiàn)企業(yè)與企業(yè)之間共建、共享能源。
3.3.2 注重能源統(tǒng)籌管理
開發(fā)區(qū)應(yīng)加強與各個企業(yè)的聯(lián)系，監(jiān)測開發(fā)區(qū)內(nèi)具體能源流向，對開發(fā)區(qū)整體用電用能進行統(tǒng)籌規(guī)劃、優(yōu)化管理。開發(fā)區(qū)可以搭建統(tǒng)一的用電數(shù)據(jù)和能耗數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺，監(jiān)測各個企業(yè)、建筑的用電用能狀況，從宏觀上把握開發(fā)區(qū)內(nèi)用電用能情況，從而統(tǒng)籌規(guī)劃節(jié)能方案。
3.4 綜合能源服務(wù)公司
3.4.1開拓綜合能源服務(wù)場景，為不同行業(yè)制定個性化節(jié)能方案
開發(fā)區(qū)內(nèi)企業(yè)種類較多，用能差異性大，綜合能源服務(wù)公司可以針對不同行業(yè)類型的企業(yè)制定差異化的能源服務(wù)方案[12]。比如，針對一些工序流程分散、有多條生產(chǎn)線的機械零部件加工、組裝等行業(yè)，綜合能源服務(wù)公司可以為每條生產(chǎn)線和每個工序配備節(jié)能監(jiān)測設(shè)備，把握各個部分用電耗能情況，合理安排每道工序的用電時段，尤其針對高耗能環(huán)節(jié)進行節(jié)能設(shè)計。
對于高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，綜合能源服務(wù)公司可以將提高能源綜合利用效率作為目標(biāo)，把開發(fā)打造成為綠色、高效、智能的智慧開發(fā)區(qū)。通過建立能源數(shù)據(jù)管控平臺，對開發(fā)區(qū)內(nèi)能源需求側(cè)進行監(jiān)測，考慮開發(fā)區(qū)內(nèi)能源使用要求和資源條件，綜合應(yīng)用各類能源數(shù)據(jù)，在成本可接受范圍之內(nèi)提出能源結(jié)構(gòu)調(diào)整方案，最大限度地降低開發(fā)區(qū)內(nèi)能源消耗。
3.4.2 加大市場宣傳
綜合能源服務(wù)行業(yè)應(yīng)該加大宣傳力度，讓更多企業(yè)、更多用戶了解綜合能源服務(wù)，將越來越多的節(jié)能方案向市場推薦，向社會普及電力能耗數(shù)據(jù)管控等服務(wù)信息，推動數(shù)據(jù)應(yīng)用從理論層面走向大規(guī)模實際項目的實施，促使節(jié)能行業(yè)突破萌芽期、進入成長期。
3.4.3 完善綜合能源服務(wù)流程，拓寬能源服務(wù)面向的企業(yè)范圍
綜合能源服務(wù)市場前景廣闊，與節(jié)能減排的社會主題吻合[13]。但由于能源設(shè)備成本較高，回收期長，短期經(jīng)濟效益不明顯，工業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)中小型企業(yè)大都沒有開展綜合能源服務(wù)的經(jīng)歷。中小型企業(yè)受制于自身規(guī)模無法順利開展綜合能源服務(wù)，針對此，我們建議綜合能源服務(wù)行業(yè)可以將合作對象換為工業(yè)開發(fā)區(qū)整體。
參考文獻
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本報告節(jié)選自第七屆“能源青年行”暑期調(diào)研報告《探究電力數(shù)據(jù)在高新技術(shù)開發(fā)區(qū)的應(yīng)用》?！澳茉辞嗄晷小笔钇谡{(diào)研計劃是《南方能源觀察》雜志社與昆山杜克大學(xué)合作舉辦的青年公益項目，旨在鼓勵青年學(xué)生研究能源話題，探索可持續(xù)的能源發(fā)展路徑，同時傳播南方電網(wǎng)公司關(guān)注并支持青年成長的公益理念。
