摘要：火力发电作为国内电力供应的重要形式，依靠化石燃料燃烧实现能量转换，但传统火电机组普遍存在污染物排放量大、能量损耗高、能源利用效率偏低等短板。伴随数字技术、智能算法等新技术新业态持续落地，能源流与数据流的双向融合正在重塑能源行业。搭建发电企业能耗数字化监测体系，是推动数字技术与火电产业深度融合、增强企业市场竞争力、助力火电行业高质量发展的必由之路；也是企业挖掘节能潜力、实现能源精细化管控的现实需求，更是助力我国 “双碳” 战略目标落地的重要抓手。关键词：火电企业；能耗监测；数字化转型；节能降碳

0 引言

火力发电在国内电力供给体系中占据重要地位，依靠化石燃料燃烧完成热能向电能的转换。但该模式会消耗大量煤炭、油气等一次能源，加速化石资源消耗，对能源资源可持续供应形成压力；燃料燃烧过程中产生二氧化碳、硫化物、氮氧化物等污染物，对大气环境造成显著影响，火电行业绿色转型迫在眉睫。

随着数字化、智能化技术不断迭代，能源、数据两类核心要素在能源生产侧与消费侧深度交融。国务院国资委发布《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》，提出打造能源行业数字化转型标杆项目，明确国有能源企业数字化转型的实施路径、工作重点与保障举措。《“十四五” 节能减排综合工作方案》提出，推进国家能耗大数据监管平台建设，落实重点用能单位能耗报告与能源管理体系建设，完善全国能源统计体系，强化重点用能单位能耗在线监测系统的落地应用。

为落实 “双碳” 目标，践行绿色发展理念，重塑电力企业商业模式与价值链，火电企业亟需加快数字化转型步伐，适配数字经济时代发展要求。建设能耗数字化监测体系，能够推动数字技术和火电产业深度融合，提升企业核心竞争能力，支撑火电行业高质量发展；帮助企业挖掘节能空间，提升能源管理精细化水平，助力碳达峰碳中和目标落地。

1 火电企业能耗数字化监测建设必要性

1.1 企业可持续经营发展的内在需求

大数据时代已经到来，数字化技术成为赋能产业升级的重要手段，国家持续推动数字技术赋能实体经济。发电企业作为保障民生用能、维护国家能源安全的关键主体，需要把握数字经济发展机遇，依托新型基础设施赋能，依靠技术创新驱动企业数字化转型升级。

1.2 支撑新型电力系统建设的客观要求

新型电力系统以风电、光伏、核电、生物质等新能源为主体，依靠互补耦合，支撑全社会电气化发展。它是实现能源低碳转型、落地 “双碳” 目标的核心载体。在全社会推进节能降碳的大背景下，数字化创新是清洁能源转型、构建新型电力系统的核心驱动力，能够促进数字技术与能源产业深度融合，实现数字化与绿色化协同可持续发展。

1.3 实现能源精细化管控的基础条件

能耗数字化监测体系能够搭建能耗指标统计与分析能力，实时掌握全厂能源消耗状态，对各耗能设备、装置开展能耗指标考核。快速定位企业用能薄弱环节，针对性实施节能改造，降低火电生产过程中的能源浪费。

2 能耗数字化监测系统设计原则

1）可用性系统设计充分考虑现场复杂工况环境，保障设备安装调试完成后，可以快速稳定投入运行，适应火电厂现场环境干扰。2）可维护性系统软硬件具备良好维护性能，支持在线自检与故障诊断。数据库预留标准化接口，开放二次开发能力，支持第三方应用软件接入；系统软件支持备份还原，便于工程人员部署维护。3）容错性软硬件具备完善容错机制，在通信异常、人员常规误操作场景下，不影响系统主体正常运行；出现突发故障后，具备故障恢复能力。4）安全性软硬件设备运行不能影响变电站、电厂设备安全以及现场人员人身安全。软件层面做数据加密、有效性校验、防 SQL 注入等安全策略；采用独立局域网传输采集数据，通过 Web 服务器设置外网访问端口；基于分级权限管控用户账号，不同人员仅可访问授权范围内的数据，保障数据存储、访问安全。

3 火电数字化发展趋势

火电企业数字化建设大致分为三个阶段：

1）阶段：数字化基础设施搭建火电项目批量部署智能测控装备，搭建企业私有云计算中心。依托云平台构建大数据分析模型，挖掘多源数据内在关联，搭建综合评估体系，对机组设备、工艺系统进行状态预判，输出设备与工艺优化建议。

2）第二阶段：智能化算法落地应用依托各类优化模型与深度学习算法持续模拟工业生产流程，迭代优化控制策略，大幅革新火电生产运行模式。人工智能辅助系统逐步承担传统运维人员的部分工作。

3）第三阶段：融入能源互联网在前两阶段建设基础上，电厂系统转变为能源互联网的一个节点，深度接入智能电网。人工智能模型学习大量运维、检修专家经验，构建类人认知智能体系，支撑传统火电工厂向全维度智能化电厂转型。

4 安科瑞企业能源管控平台简介

安科瑞企业能源管控平台依托自动化、信息化技术实现集中式管控，对企业能源生产、输送、消耗全流程进行动态监测与数字化管理。平台可采集电、水、燃气、蒸汽、压缩空气等各类能源消耗数据；通过数据挖掘、趋势分析，实现能源消耗统计、同比环比分析、能源成本核算、碳排放统计，覆盖全厂、车间、工序、产线、重点耗能设备等多维度能耗分析，为能源管理、节能潜力挖掘、节能评估提供可靠的数据支撑。

5 适用场景

钢铁、石化、冶金、有色金属、矿山、医药、水泥、煤炭、造纸、化工、物流、食品、水厂、火力发电厂、供热站、轨道交通、航空制造、木材加工、产业园区、医院、学校、酒店、写字楼，以及汽车制造、机电装备、电气设备等离散制造行业。

6 系统架构

现场设备通过厂区局域网和平台完成数据交互，平台部署在客户本地服务器。授权用户可在局域网覆盖范围内，通过网页端、手机 APP 登录系统，查看现场设备运行状态。整体系统采用三层分布式架构：现场设备层、网络通讯层、平台管理层。

• 现场设备层：部署用于水、电、气等参量采集的各类计量仪表，是能耗监测系统底层基础。负责现场数据采集，包含安科瑞系列智能电力仪表、温湿度控制器、开关量采集模块，以及第三方水表、燃气表、冷热量表等设备。

• 网络通讯层：由智能网关、网络交换机组成。智能网关主动采集底层仪表数据，完成协议转换、本地数据缓存，通过网络将数据上传至数据库服务器；网络中断时网关本地保存数据，网络恢复后断点续传，保障数据完整性。

• 平台管理层：包含应用服务器、Web 服务器、数据库服务器，应用服务器与 Web 服务器可合并部署。

• 

7 系统核心功能

平台采用自动化、信息化集中管控模式，对企业能源生产、输送、消耗环节进行动态监控与数字化管理。实时采集各类能源消耗数据，依托数据分析挖掘能耗短板，为节能改造提供数据支撑。

7.1 平台登录

通过浏览器访问平台地址，输入账号密码登录，基于权限机制管控访问，阻止非授权人员访问系统数据。

7.2 可视化大屏

登录后进入大屏界面，展示企业及各区域折标能耗、产值、异常告警、能耗排名、能源占比、通讯状态；点击对应区域，查看该区域分类能耗、产值等信息。

7.3 系统首页

首页展示峰谷平用电数据、变压器运行状态、年度能耗趋势、产品单耗趋势、分类能耗等企业汇总统计信息。

7.4 数据实时监控

对厂区各点位能源使用、设备告警信息实时监测，快速捕获异常告警，为削峰填谷、负载优化等技改工作提供数据支撑。能源实时监测：在线监测水、电、气消耗，保障用能系统稳定运行；支持配电图、能流图、能源平衡网络图、计量网络图可视化展示。能流图：实时展示水电气能源流向；参数越限触发分级告警，支持 APP、短信、邮件、钉钉、语音、弹窗等多渠道告警推送。配电图：还原配电室一次系统画面，实时展示门禁、水浸、仪表电参量与能耗数据，同步监测门禁、水浸状态。实时统计：按年、季、月、周、日、班次统计工厂、车间、工序、设备能耗。曲线展示：通过实时曲线、历史曲线展示不同区域、设备能耗参数变化。告警管理：集中展示所有能源告警，支持告警阈值在线配置，分级告警，多渠道消息推送。

7.5 视频监控

接入现场摄像头，远程查看厂区现场实景。

7.6 变压器监测

监测各台变压器负载，为变压器选型、扩容提供科学依据。对比不同工况下用电效率，优化负载分配方案，降低用电单耗，减少电能损耗。

7.7 仪表监测

以曲线形式，实时展示水、电、气各类计量仪表采集参数。

7.8 能源总览看板

集中汇总全部能源指标，实现多维度横向对比，方便管理人员掌握全厂能耗、能源成本、标煤排放情况。

7.9 用能统计

按照能源类型、区域、车间、工艺、工序、设备、班组、时间段多维度，利用折线、饼图、柱状图、累计图、报表开展能耗统计、同比环比、实绩对标、折标煤、单位产值能耗、产品单耗分析，识别不合理用能行为，优化能源分配策略。

7.10 成本分析

统计各监测节点不同周期各类能源费用；用电分项统计峰、平、谷时段电量与电费，计算平均用电量与电费。

7.11 产品单耗统计

可对接企业 MES 制造执行系统，结合产量数据生成产品单耗趋势，开展同比、环比分析；与行业、国家能耗限额对标，指导生产工艺优化，降低单位产品能耗。

7.12 绩效分析

按区域、车间、产线、设备、班组，以日 / 周 / 月 / 年周期统计能源消耗；对照能源定额指标开展 KPI 考核，评估能耗合理性，挖掘节能潜力。

7.13 设备运行监测

采集区域、工段、耗能设备能耗数据，同步监测温度、湿度、流量、压力、转速等工艺参数，实现变配电一次设备在线监视；可在动态平面图快速查看能耗数据，支持按能源种类、车间、时段检索能耗记录。

7.14 自定义报表

自定义报表表头、列项，灵活生成各类能耗、单耗、成本、综合能耗报表，支持同比环比，报表可导出。

7.15 同比环比分析

图形化展示能耗成本对比，支持按日、月、年开展同比、环比，使用柱状图、饼图、堆积图等可视化图表分项展示统计结果。

7.16 分析报告

自动生成日、月、年度能源分析报告，统计能源利用、线路损耗、设备运维情况，帮助管理人员定位设备异常，挖掘节能改造空间。

7.17 耗能设备监测

监控重点耗能设备运行、停机、异常状态，及时处置设备故障，降低停产损失。

7.18 线损分析

按节点、能源类型统计管网、线路损耗，及时发现跑冒滴漏与异常用能，推送预警提醒，及时处置。

7.19 碳排放管理

统计区域碳排放总量变化趋势，开展同比环比，计算单位产值碳排放；对接减排考核指标，超标预警，助力区域碳减排。

7.20 电能质量监测

在线监测谐波、三相不平衡、功率因数等指标，保障功率因数满足供电部门考核标准，规避罚款，减少设备故障。

7.21 设备运维管理

支持制定巡检计划、工单派发、缺陷处理、故障报修、进度跟踪，覆盖设备巡检、保养维修全流程，满足现场运维管理需求。

7.22 告警管理

针对电气故障、能耗双控场景，支持电参量异常、电气火灾隐患、能耗超标、限电预警；告警分级分类，告警工单可派发闭环，提前规避安全事故与超额电费。

7.23 能耗抄表

自定义抄表周期、分项，自动读取仪表读数与差值。

7.24 分时能耗统计

自定义时间区间，获取各拓扑节点能耗数据，可按分类分项统计能耗。

7.25 容需量报表

实时统计容量、需量与电价变化，支撑企业容改需方案落地，减少基本电费支出。

7.26 复费率报表

统计尖峰平谷时段用电量与电费，指导企业错峰用电，优化用电成本。

7.27 文档台账管理

归档国家标准、能源管理制度、能耗指标体系，支持快速查阅；管理仪表设备台账，支持文档上传下载。

7.28 3D 可视化大屏

三维虚拟仿真厂区场景，展示各区域能耗与设备运行状态，支持分层浏览、场景切换、虚拟巡检，实现模型与监测点位绑定。

7.29 3D 子系统仿真

对动力子系统三维建模，展示管线、设备实时状态、能耗数据，动态模拟能源流向。

7.30 工业组态

图形化拖拽编辑组态画面，自定义工艺图，上传素材并绑定实时监测数据。

7.31 自定义驾驶舱

可视化搭建数据看板，通过折线图、饼图、表格展示采集数据；支持 API、数据库、MQTT、Excel 多源数据接入。

7.32 基础信息管理

管理项目、传感器、设备型号、电参量、节点、能源类型、计算公式等基础参数；用户账号管理、权限分配、合同信息维护。

7.33 移动端 APP

APP 适配安卓与 iOS 系统，支持按能源种类、区域、车间、工序、班组、设备查看能耗、产线对比、能效分析、折标煤、事件记录、设备监视、告警信息，浏览配电图、工艺流程图、能流图。

7.34 知识产权证书

平台配套相关知识产权资质。

8 系统硬件配置

表格

9 结论

数字技术与能源产业深度融合，是顺应数字经济时代发展的必然趋势。天然气发电企业能耗在线监测系统落地实践，打通能源流与数据流，有效提升企业核心竞争力，支撑发电企业高质量发展。未来，能源系统与数字化技术持续融合迭代，将成为新型电力系统建设完善的重要支撑。