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(shù)據(jù)是以業(yè)務趨勢預測、數(shù)據(jù)價值挖掘為目標，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鍵技術，實現(xiàn)面向典型業(yè)務場景的模式創(chuàng)新及應用提升[1]。電力數(shù)據(jù)與經濟社會發(fā)展具有較大聯(lián)動關系，當前學術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，乃至經濟社會轉型服務[2]。電力數(shù)據(jù)既能反映電力企業(yè)發(fā)展的脈絡，也在很大程度上體現(xiàn)了經濟社會發(fā)展和能源結構需求的變化，發(fā)揮著經濟社會發(fā)展“晴雨表”的作用。
高新技術開發(fā)區(qū)是所有產業(yè)區(qū)的前沿，發(fā)揮領導帶動作用。用好電力數(shù)據(jù)能夠實現(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(qū)域、產業(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)關聯(lián)分析，提升區(qū)域產業(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，為投資機構提供參考。
本團隊通過調研綜合能源服務公司及開發(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，并通過調查供電公司了解當下電力行業(yè)現(xiàn)狀與電力市場相關政策，以期為社會企業(yè)整體節(jié)能、企業(yè)能源結構調整提供參考依據(jù)。
02
調研成果
2.1 開發(fā)區(qū)電力數(shù)據(jù)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(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）用電質量良好，穩(wěn)定性高。調研統(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?shù)氐膮^(qū)域特色產業(yè)基地，開發(fā)區(qū)內無高耗能企業(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、生活上用能不統(tǒng)一、不協(xié)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(fā)區(qū)批準規(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(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，對接綜合能源服務的能力不足
開發(fā)區(qū)內大部分企業(yè)屬于中小型企業(yè)，沒有企業(yè)內部的節(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、結構調整等方面的問題[5]。在開發(fā)區(qū)內，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來解決問題。
2.2.2開發(fā)區(qū)企業(yè)經營整體處于微利狀態(tài)
該開發(fā)區(qū)內，小微型企業(yè)占據(jù)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(fā)區(qū)整體經營處于微利狀態(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)內企業(yè)的用電數(shù)據(jù)上可以對企業(yè)的經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)相關管理部門可主導“精益管理模式”，成立專門的能耗監(jiān)測、管理機構，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)，分析產生此種情況的潛在原因，對癥下藥。
2.2.4消費側電力數(shù)據(jù)監(jiān)測缺失，數(shù)據(jù)共享阻礙重重
通過調研，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任協(xié)議，努力實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)在消費側價值挖掘。
2.3電力數(shù)據(jù)的應用場景
2.3.1工業(yè)企業(yè)應用場景
（1）企業(yè)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(shù)數(shù)據(jù)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?lián)Q代。
（2）設備安全監(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)化生產計劃，實現(xiàn)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(jiān)控中心，清晰直觀地監(jiān)控設備負荷曲線、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)設備狀態(tài)監(jiān)控、現(xiàn)場安全監(jiān)控、設備故障搶修、設備能效分析、設備節(jié)能改造等服務。
（3）企業(yè)生產車間能耗管控。
在工業(yè)企業(yè)中，為每條生產線安裝數(shù)據(jù)監(jiān)測采集裝置，建立生產作業(yè)耗電耗能數(shù)據(jù)的管控中心，對機器設備和生產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(jiān)測，對生產過程中的設備運行參數(shù)如有功功率、無功功率、諧波等進行異常分析和故障預判，降低由于設備故障造成經濟損失，同時高度重視企業(yè)生產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政府部門應用場景
（1）能源領域和宏觀經濟的“晴雨表”。
運用電力數(shù)據(jù)構造電力景氣指數(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(fā)展狀況，有效監(jiān)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(jiān)控項目建設進展情況，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、更加精準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、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)保設備的耗能情況進行監(jiān)測，了解環(huán)保設備運行狀況，用較低成本監(jiān)測企業(yè)污染處理。
2.3.3電力企業(yè)應用場景
（1）調配電力資源。
通過收集分析電力大數(shù)據(jù)，可以構建電力企業(yè)量化決策模型，更加精準地掌握每個地區(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、開關等電力設備投建提供依據(jù)，優(yōu)化電力網(wǎng)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(fā)電功率進行實時預測[7]。在發(fā)電、變電、用電、輸電和配電等環(huán)節(jié)中應用大數(shù)據(jù)技術以后，能夠深入挖掘、分析各個單位、專業(yè)和業(yè)務數(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)電力設施的故障，通過收集各類監(jiān)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(shù)據(jù)開展智能分析，建立設備檢修、運行環(huán)境和其他因素對電力設備狀態(tài)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(xiàn)檢修策略優(yōu)化，指導狀態(tài)檢修的科學開展，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。
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、能源托管服務等增值服務。其中，能源托管業(yè)務利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術手段，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、用電分析與技術改造、用電咨詢與人員培訓等企業(yè)用電管理服務[9]。利用監(jiān)控平臺對用戶設備情況進行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(xiàn)企業(yè)降本增效。
03
相關建議
3.1政府部門
3.1.1 激勵技術創(chuàng)新，提供技術資金支持和補貼
在數(shù)據(jù)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(yè)開展節(jié)能服務和實施節(jié)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(yè)企業(yè)為代表的各規(guī)模企業(yè)積極參與節(jié)能服務，對企業(yè)內部生產環(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(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)實地調研我們發(fā)現(xiàn)，各企業(yè)的用電數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)復雜且數(shù)據(jù)流較大，政府可以針對用電數(shù)據(jù)管理制定有關制度，對電力公司提出明確要求，各省電力公司應該搭建數(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)質量管理、數(shù)據(jù)流轉監(jiān)測、數(shù)據(jù)認責等工作。同時，政府也應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 完善公共服務體系，加大電力公共服務監(jiān)督
“基于電力大數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)公共服務的龐大項目[11]。政府應該完善電力數(shù)據(jù)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(yè)企業(yè)
3.2.1增強技術創(chuàng)新，優(yōu)化生產流程
技術性強的企業(yè)，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(guī)劃方案更新設備，為實現(xiàn)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(yè)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(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公司對接以及與開發(fā)區(qū)協(xié)同建設，對企業(yè)進行詳細調研規(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 高新技術開發(fā)區(qū)
3.3.1 為企業(yè)和綜合能源服務公司搭建平臺
開發(fā)區(qū)可以為開發(fā)區(qū)內企業(yè)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(yè)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(jié)能改造等服務的成本相對較高，兩相權衡之下，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構調整方面的問題。開發(fā)區(qū)可以與綜合能源服務公司對接，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)應加強與各個企業(yè)的聯(lián)系，監(jiān)測開發(fā)區(qū)內具體能源流向，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 綜合能源服務公司
3.4.1開拓綜合能源服務場景，為不同行業(yè)制定個性化節(jié)能方案
開發(fā)區(qū)內企業(yè)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(yè)類型的企業(yè)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(yè)，綜合能源服務公司可以為每條生產線和每個工序配備節(jié)能監(jiān)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(huán)節(jié)進行節(jié)能設計。
對于高新技術開發(fā)區(qū)，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(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)內能源需求側進行監(jiān)測，考慮開發(fā)區(qū)內能源使用要求和資源條件，綜合應用各類能源數(shù)據(jù)，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(fā)區(qū)內能源消耗。
3.4.2 加大市場宣傳
綜合能源服務行業(yè)應該加大宣傳力度，讓更多企業(yè)、更多用戶了解綜合能源服務，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)管控等服務信息，推動數(shù)據(jù)應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 完善綜合能源服務流程，拓寬能源服務面向的企業(yè)范圍
綜合能源服務市場前景廣闊，與節(jié)能減排的社會主題吻合[13]。但由于能源設備成本較高，回收期長，短期經濟效益不明顯，工業(yè)開發(fā)區(qū)內中小型企業(yè)大都沒有開展綜合能源服務的經歷。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，針對此，我們建議綜合能源服務行業(yè)可以將合作對象換為工業(yè)開發(fā)區(qū)整體。
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本報告節(jié)選自第七屆“能源青年行”暑期調研報告《探究電力數(shù)據(jù)在高新技術開發(fā)區(qū)的應用》?！澳茉辞嗄晷小笔钇谡{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(xù)的能源發(fā)展路徑，同時傳播南方電網(wǎng)公司關注并支持青年成長的公益理念。
