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如何挖掘開發區的電力數據“寶藏”

作者:中國儲能網新聞中心 來源:南方能源觀察 發布時間:2020-02-18 瀏覽:
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華北電力大學(保定)

調研隊員:宋志鵬 周登利 張志濤 江韓雪 朱金銘 曾劍峰 張繼祖

指導老師:張梅梅 韓鳳舞

01

調研背景概述

電力大數據是以業務趨勢預測、數據價值挖掘為目標,利用數據集成管理、數據存儲、數據計算、分析挖掘等方面的核心關鍵技術,實現面向典型業務場景的模式創新及應用提升[1]。電力數據與經濟社會發展具有較大聯動關系,當前學術界正在積極挖掘電力統計數據價值,從而更好地為企業與電力市場發展,乃至經濟社會轉型服務[2]。電力數據既能反映電力企業發展的脈絡,也在很大程度上體現了經濟社會發展和能源結構需求的變化,發揮著經濟社會發展“晴雨表”的作用。

高新技術開發區是所有產業區的前沿,發揮領導帶動作用。用好電力數據能夠實現節能減排、提高綜合效益,幫助企業向著更低耗、更正確的方向發展。利用電力數據反映宏觀經濟,并預測未來經濟增長趨勢,服務政府制定宏觀經濟政策[3],并且從電力視角反映區域、產業、行業等不同層面的發展情況[4],實現跨省市、跨行業數據關聯分析,提升區域產業、行業發展態勢的洞悉能力,為行業發展提供支持,為投資機構提供參考。

本團隊通過調研綜合能源服務公司及開發區企業電力及能源使用現狀,參考綜合能源服務公司對企業用電用能數據利用的實例,分析開發區用電用能數據的潛在利用空間,并通過調查供電公司了解當下電力行業現狀與電力市場相關政策,以期為社會企業整體節能、企業能源結構調整提供參考依據。

02

調研成果

2.1 開發區電力數據應用分析

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)能源數據監測手段不足。開發區入駐的企業多達260家,各個企業的電力數據都是自行統計,相互聯系較少,因此,開發區對用戶的整體能源利用情況了解有限。

(3)用電質量良好,穩定性高。調研統計發現,該區90%以上的企業用電狀況良好,在不包括省級電網因檢修等特殊情況統一斷電的前提下,發生用電事故的頻率為3%左右。

(4)開發區總體耗電量較低,且存在節能的空間。該開發區每月用電量在171.73萬kWh左右,作為當地的區域特色產業基地,開發區內無高耗能企業,限制高污染、高耗能、高耗水的“三高”企業入駐。該開發區總體耗電量較低。但在節能方面,部分企業生產、生活上用能不統一、不協調,工藝和設備較為落后,具備進一步降低能耗的空間。

(5)用能分散。該開發區批準規劃面積19.28平方公里,建成區面積6平方公里。建成區依托唐山市區和開平城區市政管網建成了完善的基礎設施體系,道路、供水、供電、排水、燃氣、通訊、光纖、公交皆已連通,場地平整,實現了“八通一平”。在規劃方面,該開發區的同類型企業聚集程度較低,沒有科學統籌的區域化管理,因此在用能上呈現出“分散式”的特點。

(6)峰谷電的利用程度較高。

2.2開發區在電力數據應用上存在的主要困境

2.2.1中小型企業個體能力有限,對接綜合能源服務的能力不足

開發區內大部分企業屬于中小型企業,沒有企業內部的節能子公司或者專門的節能部門,且作為個體的企業能力有限,在對接節能項目上困難較大。通過調研分析可知,企業個體普遍存在解決不了用電用能、節電節能、結構調整等方面的問題[5]。在開發區內,95%以上的企業都面臨同樣困境,亟需契合痛點的綜合能源服務來解決問題。

2.2.2開發區企業經營整體處于微利狀態

該開發區內,小微型企業占據相當大的比重,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,導致開發區整體經營處于微利狀態。

2.2.3精益管理缺失,總體呈現粗放特征

開發區對企業的“精益管理”存在提升空間。從開發區內企業的用電數據上可以對企業的經濟狀況進行具體詳細的分析,進而可以為不同的企業提供更詳實的參考數據,有助于它們更好地發展。開發區相關管理部門可主導“精益管理模式”,成立專門的能耗監測、管理機構,每天不定時通過負荷監控、營銷系統、計量自動化系統等方法進行電力數據分析,重點關注能耗嚴重超出行業平均水平以及出現特殊情況的企業,分析產生此種情況的潛在原因,對癥下藥。

2.2.4消費側電力數據監測缺失,數據共享阻礙重重

通過調研,我們了解到眾多中小型企業尚未配備數據采集裝置,無法實時看到每臺設備的耗能情況。一方面是考慮到數據監管能夠帶來的預期收益較低,而投資回收期又較長,另一方面是考慮到企業生產中電力數據存在隱私安全問題。這兩方面都需要企業和服務方進行溝通協商,針對用戶耗能數據安全防護建立完善的保護機制和責任協議,努力實現電力數據在消費側價值挖掘。

2.3電力數據的應用場景

2.3.1工業企業應用場景

(1)企業設備更新輔助決策。

由故障報修、產品合格率、電力損耗等各種參數數據組成的綜合指標可用于分析設備的故障和老化情況,最終決定設備的更新換代。

(2)設備安全監控。

利用電力數據,企業可以精確測算能效成本,合理利用峰谷時段,優化生產計劃,實現便捷用電設備維護,減少故障停產和經濟損失。用戶可通過監控中心,清晰直觀地監控設備負荷曲線、能耗分析、電氣接線圖等數據信息。利用電能管家平臺實現設備狀態監控、現場安全監控、設備故障搶修、設備能效分析、設備節能改造等服務。

(3)企業生產車間能耗管控。

在工業企業中,為每條生產線安裝數據監測采集裝置,建立生產作業耗電耗能數據的管控中心,對機器設備和生產工序進行用電耗能監測,篩選價值數據,出具能耗分析報告,在涉及生產加工過程中的電動機、變頻器等各種設備時,能耗管控平臺可針對關鍵的生產設備進行重點監測,對生產過程中的設備運行參數如有功功率、無功功率、諧波等進行異常分析和故障預判,降低由于設備故障造成經濟損失,同時高度重視企業生產中的高耗能高用電環節,及時發現異常能耗點和改進空間,提出防控方案。

2.3.2政府部門應用場景

(1)能源領域和宏觀經濟的“晴雨表”。

運用電力數據構造電力景氣指數體系,可以量化政策、市場環境等決策因素,實現“從電力看經濟”和“從經濟看電力”,增強宏觀經濟分析預測能力,及時反映經濟發展狀況,有效監測經濟運行成效,解決電力需求中長期預測的難題。通過用能分析在線監控項目建設進展情況,為政府發展規劃、招商引資、開發區選址等提供更加直觀、更加科學、更加精準的綜合用能分析評價方案[6]。

(2)加強企業監管。

通過電力地圖中所展示的各個企業用能情況,政府可以掌握企業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、公司擁有人數等數據,分析企業特征,對高耗能企業進行全程管控,對高科技企業用能情況進行全方位跟蹤,加大支持力度。對高排放、高污染企業環保設備的耗能情況進行監測,了解環保設備運行狀況,用較低成本監測企業污染處理。

2.3.3電力企業應用場景

(1)調配電力資源。

通過收集分析電力大數據,可以構建電力企業量化決策模型,更加精準地掌握每個地區用電負荷的分布和變化規律,提高各地區用電負荷的監控,為變電站、變壓器、開關等電力設備投建提供依據,優化電力網絡架構,合理調配電力資源。構建一系列功率預測模型,對新能源的發電功率進行實時預測[7]。在發電、變電、用電、輸電和配電等環節中應用大數據技術以后,能夠深入挖掘、分析各個單位、專業和業務數據,同時獲得可視化數據,輔助電力企業的運營管理。

(2)保障電網安全穩定運行。

各級調度指揮系統實時對電力大數據中的異常數據進行分析,對比歷史數據發現電力設施的故障,通過收集各類監控設備的信息,快速對故障進行定位,并主動采取措施,如開關保護動作等。利用龐大的數據開展智能分析,建立設備檢修、運行環境和其他因素對電力設備狀態影響的模型,評估電力設備運行的風險水平,利用并行計算等技術實現檢修策略優化,指導狀態檢修的科學開展,為電網安全運行提供堅強的保障[8]。

(3)電力數據增值服務。

利用電力數據為用戶提供能源評估、用能咨詢、碳交易、能源數據挖掘、能源托管服務等增值服務。其中,能源托管業務利用物聯網、大數據、云計算等技術手段,為企業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、用電分析與技術改造、用電咨詢與人員培訓等企業用電管理服務[9]。利用監控平臺對用戶設備情況進行24小時在線監測,實現實時故障報警,減少事故發生概率,保障用戶電力系統安全運行及用戶用電安全;通過科學的管理系統實現電能數據可視化、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化水平,解放電工生產力的同時減少了用戶的人力投入,降低用戶設備運行成本,為用戶安全用電、合理用電、有效用電提供充實保障,實現企業降本增效。

03

相關建議

3.1政府部門

3.1.1 激勵技術創新,提供技術資金支持和補貼

在數據可視化技術和云計算智能技術上,政府應該加大技術資金支持,為大中小型企業開展節能服務和實施節能方案所需的技術以及設備投入提供相應補貼[10]。同時,在政策上應該鼓勵和倡導以工業企業為代表的各規模企業積極參與節能服務,對企業內部生產環節進行用電數據檢測,針對高耗能部分進行節能方案設計。

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、輔助服務市場、容量市場等多元化市場架構,打破省間交易壁壘,為新能源和常規電源提供充足的市場選擇空間。推動多區域新能源接納能力評估模型的研究及應用。

3.1.3 聯合電力公司加強電力數據治理,制定用戶隱私保護制度

根據實地調研我們發現,各企業的用電數據環節復雜且數據流較大,政府可以針對用電數據管理制定有關制度,對電力公司提出明確要求,各省電力公司應該搭建數據治理平臺,提供數據治理工具集,實現線上數據資源全壽命周期管理,系統性開展數據質量管理、數據流轉監測、數據認責等工作。同時,政府也應該加大電力用戶的數據隱私保護管理,保證數據的安全性。

3.1.4 完善公共服務體系,加大電力公共服務監督

“基于電力大數據的能源公共服務建設與應用工程”是目前正在推行的面向社會提供電力大數據公共服務的龐大項目[11]。政府應該完善電力數據公共服務體系,加大對該方面的資金投入,積極推進相關項目的建立和落地。

3.2工業企業

3.2.1增強技術創新,優化生產流程

技術性強的企業,應增強在技術、科技方面的投入,梳理、改善各流程工藝的能耗,并依托綜合能源規劃方案更新設備,為實現綜合能源管理建立基礎。

3.2.2 增強綜合能源利用意識

企業應加大對綜合能源的學習探索,有條件的可設立專門的綜合能源運維辦公室,主動與綜合能源服務公司、開發區管委會對接,并制定完善的綜合能源發展方案,以達到節能減排、改質提效的目的。

3.2.3 逐步建立綜合能源控制運行體系

根據企業具體情況,大型企業適合采用自有資源開發模式,中小型企業適合與綜合能源服務公司對接以及與開發區協同建設,對企業進行詳細調研規劃,針對各耗能環節進行統計,安裝傳感器及監控設備,采用適合的新能源,建立統一的能源管理監測平臺。

3.3 高新技術開發區

3.3.1 為企業和綜合能源服務公司搭建平臺

開發區可以為開發區內企業和綜合能源服務公司供需雙方提供對接平臺。總體來看,企業雖有降低能耗成本的意愿,但因為能耗成本占生產總成本比例低,主動尋求節能改造等服務的成本相對較高,兩相權衡之下,企業一般選擇放棄進行系統節能規劃。除此之外,企業個體存在某些解決不了的用電用能和能源結構調整方面的問題。開發區可以與綜合能源服務公司對接,為企業搭建平臺,引入一些適用于本區的綜合能源服務方案,實現企業與企業之間共建、共享能源。

3.3.2 注重能源統籌管理

開發區應加強與各個企業的聯系,監測開發區內具體能源流向,對開發區整體用電用能進行統籌規劃、優化管理。開發區可以搭建統一的用電數據和能耗數據監控管理平臺,監測各個企業、建筑的用電用能狀況,從宏觀上把握開發區內用電用能情況,從而統籌規劃節能方案。

3.4 綜合能源服務公司

3.4.1開拓綜合能源服務場景,為不同行業制定個性化節能方案

開發區內企業種類較多,用能差異性大,綜合能源服務公司可以針對不同行業類型的企業制定差異化的能源服務方案[12]。比如,針對一些工序流程分散、有多條生產線的機械零部件加工、組裝等行業,綜合能源服務公司可以為每條生產線和每個工序配備節能監測設備,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,尤其針對高耗能環節進行節能設計。

對于高新技術開發區,綜合能源服務公司可以將提高能源綜合利用效率作為目標,把開發打造成為綠色、高效、智能的智慧開發區。通過建立能源數據管控平臺,對開發區內能源需求側進行監測,考慮開發區內能源使用要求和資源條件,綜合應用各類能源數據,在成本可接受范圍之內提出能源結構調整方案,最大限度地降低開發區內能源消耗。

3.4.2 加大市場宣傳

綜合能源服務行業應該加大宣傳力度,讓更多企業、更多用戶了解綜合能源服務,將越來越多的節能方案向市場推薦,向社會普及電力能耗數據管控等服務信息,推動數據應用從理論層面走向大規模實際項目的實施,促使節能行業突破萌芽期、進入成長期。

3.4.3 完善綜合能源服務流程,拓寬能源服務面向的企業范圍

綜合能源服務市場前景廣闊,與節能減排的社會主題吻合[13]。但由于能源設備成本較高,回收期長,短期經濟效益不明顯,工業開發區內中小型企業大都沒有開展綜合能源服務的經歷。中小型企業受制于自身規模無法順利開展綜合能源服務,針對此,我們建議綜合能源服務行業可以將合作對象換為工業開發區整體。

參考文獻

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本報告節選自第七屆“能源青年行”暑期調研報告《探究電力數據在高新技術開發區的應用》。“能源青年行”暑期調研計劃是《南方能源觀察》雜志社與昆山杜克大學合作舉辦的青年公益項目,旨在鼓勵青年學生研究能源話題,探索可持續的能源發展路徑,同時傳播南方電網公司關注并支持青年成長的公益理念。

關鍵字:電力數據

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