引言能耗数据在线监测是实现碳达峰碳中和目标的基础环节之一。我国推行建设的重点用能单位能耗在线监测系统，是响应碳达峰碳中和目标的第一步。辽宁省大数据管理中心专注于工业建筑、交通领域的能耗在线监测系统的建设，助力重点用能单位减少能耗浪费的管理，提供可靠的、准确的数据。根据加快推进重点用能单位能耗在线监测系统建设的通知相关文件，据统计，辽宁省已有近万家重点用能单位能耗数据上传至国家平台，但能耗在线监测系统仍需进一步强化数据质量保障体系、业务功能体系、数据处理技术体系[1-2]。因此，有必要系统性地梳理问题，总体构思设计，提出解决方案，以助推我国碳达峰碳中和目标的实现。1能耗在线监测系统总体构成能耗在线监测系统以准确、有效的计量器具为基础，结合计算机和网络通信技术，实时监测用能单位的能源运行数据，形成各个行业的能源运行图，把握重点行业、重点企业及关键工序的能耗，实现“物联网”技术在能源计量工作中的实际应用任务[3]。重点用能单位监测系统主要由重点用能单位接入端系统、省级平台系统和国家系统等3部分组成[4]。重点用能单位监测系统的基础数据主要来自企业采集的能耗数据，上传至省级平台，通过省级平台上传至国家平台，能耗在线监测系统整体架构模式如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.06.018.F001图1能耗在线监测系统整体架构模式2能耗在线监测系统需要强化的关键点2.1数据质量保障体系能耗在线监测系统功能依托企业精准、可靠的能耗数据，对系统的推广应用起着至关重要的作用。（1）能耗在线监测。我国要求的计量器具年检标准合格率为97%。目前，重点用能单位的部分计量器具的年检合格率低于97%，致使能耗情况监测与实际数据存在偏差。另外，重点用能单位原有的计量仪表普遍没有预留给接入端系统的通信接口，但能够提供模拟量信号，接入端系统建设过程中需要加装接收原计量仪表模拟信号的二次仪表，得到的数据与原始数据存在偏差。（2）计量器具。重点用能单位普遍为用能大户，生产中需要能源不断地输送与运转，强行改造计量器具，需要断能停产，因而改造器具受到限制；部分企业原有计量仪表产权单位对仪表的更换没有自主权；部分企业因更换费用问题，降低计量器具改造的积极性。因此，重点用能单位主动与接入端系统链接的积极性受到限制。（3）行业采集技术规范。随着能耗在线监测系统建设的推进，部分行业、部分环节的数据采集情况等问题逐步凸显，如信息资源、数据交换、数据采集指南、应用支撑系统、应用系统、信息安全和工程管理等标准尚未发布。尤其冶金、水泥等行业，采集边界不一致，采集品种不统一，致使同行业采集的数据与精准度存在偏差，影响数据的有效价值。（4）手工填报数据。多数重点用能单位的基础能耗数据存在沉睡现象：每月需要在不同账套、不同系统和模块、各级主管部门下发的表格中对数据进行清洗。人工处理这些数据容易出现纰漏，且数据更新速度较慢。人工填报数据，数据上传的准确性受到影响。2.2业务功能需求体系部分能耗在线监测系统省级平台主要业务功能概况如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.06.018.T001表1部分能耗在线监测系统省级平台主要业务功能概况省市名称省级平台主要业务功能建设时间湖北省节能双控、节能监察、节能形势分析、能源结构调整、能源计量审查等。2020年天津市能源消费总量、电力、煤炭、石油、天然气、热力等能源数据在全市地图上的分布情况，支持能耗总量、（碳排放）区域排名切换显示，能耗在线监测功能，“双控管理”，碳排放分析，数据分析等功能。2017年北京市能耗数据分析、能效对标、能耗预测预警、节能目标管理、节能潜力分析、能耗在线填报、GIS展示和系统运维等功能。2015年湖南省能耗在线监测、能耗画像、节能规划管理、统计分析、节能监察、能源利用情况报表、综合服务、节能审查管理、重点设备信息管理、计量器具管理、能源管理等功能。2020年安徽省能源全景、用能监测、能效对标分析、行业管理、碳排放管理、企业档案、计量管理、节能管理等功能。2020年四川省能源概况、用能监测、节能管理、计量管理、能效分析、电力需求侧管理等功能模块。2019年由表1可知，省级平台主要业务功能包括能耗在线监测功能、“双控管理”、能耗数据分析、能效对标、能耗预测预警、节能目标管理、节能潜力分析、能耗在线填报、GIS展示和系统运维等功能模块，能够满足节能主管单位的业务需求。但目前省级平台暂未设置“两高”项目综合管理、碳达峰碳中和管理、用能权交易管理、能源消费预算管理等功能模块，而这些功能将是落实国家关于碳达峰碳中和目标，进一步做好双控指标分解、“两高”项目监管，深入挖掘能源消费存量和碳减排潜力的具体举措，因此，应加强完善这些功能模块。2.3数据处理技术体系重点用能单位在线监测数据集中上传易造成数据洪峰。按照国家能耗在线监测的接口协议规范，每一个用能单位将每日指标和实时指标（采集频率为15 min）汇总打包，每日上传至省级平台。一般做到三级计量的重点用能单位的采集指标约100~3 000个，每个采集指标的单条数据传输时大小约0.5 kB。假如1个企业每天的数据大小测算公式为：M=(n+24k×i)×m (1)式中：M——每天的数据大小；n——每日采集指标的个数，个；i——实时采集指标的个数，个；k——采集频率，min；m——每个采集指标的单条数据传输时的大小。按每日采集指标、实时采集指标各300个，采集频率按15 min计算，1个企业每日传输的数据大小约为：(300+24×60/15×300)×0.5 kB=14 550 kB=14.2 MB，共29 100条数据。全省能耗万吨以上的重点用能单位按500家测算，省平台每天处理6.9 GB、1 455万条数据，对系统的网络带宽、平台的数据处理能力、数据库的实时存储均产生极大的影响。如平台数据处理能力饱和，内存占用率偏高，易引起请求无法响应的情况；数据库的实时存储无法满足，造成数据积压，甚至数据丢失、缺失的情况；平台处理这些数据时，耗费较大的运算能力，运行缓慢，长时间才能够展示需要的统计数据。3系统建设的对策与建议3.1数据质量保障体系（1）加强能源计量器具管理。重点用能单位应配备和使用符合要求的能源计量器具，加强能源计量数据的管理和使用。构建闭环管理制度，实施动态管理，确保测量数据准确可靠，定期检定、校准计量器具。对计量器具更换迟疑的企业，建议相关单位适当给予政策倾斜、资金扶持，鼓励计量器具第三方供应商能够与企业建立长久合作机制，推进计量器具的更新换代。（2）完善能耗在线监测系统技术规范。制定指导性的技术标准，统筹推进全国能耗在线监测系统建设。尤其需要尽快建立统一的、覆盖多个行业的、重点工序的技术规范体系，确保同一行业、同一重点工序的数据采集标准一致，这是实现系统建设质量管理的前提，是保障监测结果准确、可靠、权威的重要手段[5]。（3）构建数据质量管理评价指标。接入端系统建成后，应建立在线监测数据的自动评审机制，构建以完整、准确、有效、规范等多个指标为一体的数据联网质量评审体系，结合各地区实际妥善设置各项比例权重，准确评价上传数据质量，追溯数据质量偏差原因。采用基于案例推理(CBR)技术，对数据异常点进行自动检测和识别，提高数据质量管控的效率与有效性[6-9]。（4）落实监测数据质量主体责任。人工填报方式，构建重点用能单位将能源报送责任到人、审核措施到位的上报管理体系。建立责任追溯制度，确保重点用能单位及其负责人对人工填报数据的真实性和准确性负责。尝试推进能源管理人员的月度审核，优化市县（区）节能主管部门数据审核管理机制，加大数据上报审核节点，进一步夯实数据基础。3.2业务功能需求体系结合我国相关文件，在充分吸纳先进省份建设经验基础上，辽宁省应进一步将节能降碳业务工作与能耗在线监测系统深度融合，新增“两高”项目综合管理、碳达峰碳中和管理、用能权交易管理、能源消费预算管理等功能模块。3.2.1“两高”项目综合管理该功能模块指对未开工拟建、在建、已建项目的相关信息进行综合比对、分析，实现“两高”项目统一管理，包括“两高”项目节能监察管理、“两高”项目能耗在线监管管理、“两高”企业“双控”管理、“两高”重点企业用能情况管理、“两高”项目大数据分析、“两高”项目预警预测等功能。3.2.2碳达峰碳中和管理该功能模块指碳达峰碳中和统计，支持按月度、年度录入和修改各地区下发的区域/企业的碳排放指标/配额数据（排放总量、减排指标等），支持根据区域/企业能耗数据匡算区域/企业碳排放量，并按不同周期展示碳排放量趋势，展示同比、环比信息。3.2.3用能权交易管理该功能模块指对企业的用能权进行确权审核管理、日常监测、查询统计分析等。辅助节能主管部门，完成能耗增量配额分配和划拨，实现节能收储指标（记账）管理。根据省能源消费总量和强度双控目标要求，节能主管部门推动各地区企业采取措施形成能源消费削减量，对能源替代项目实行记账管理，构建省、市项目储备库。3.2.4能源消费预算管理该功能模块指基于历史基期数据，对辖区内市县及重点用能单位等进行GDP不同增长情景下的“能源消费总量测算”“能源消费强度测算”和“基于能源消费的碳达峰分析”的能源消费“五年计划”总体预算，实现指标测算、指标分配、预算平衡分析、预算跟踪预警等功能。3.3数据处理技术体系对重点用能单位在线监测数据集中上传引起的数据洪峰问题，省级平台每天需要处理1 455 万条、6.9 GB数据，可从资源、策略、技术方面解决此问题。（1）资源方面。在合理预算的前提下，尽可能增加系统的硬件性能和网络资源，如网络带宽、CPU性能、内存容量、读写速度、硬盘空间等，通过提升性能提高应对数据洪峰的能力。（2）策略方面。采用分时上传，削减数据洪峰，约定不同地市企业不同时间段上传数据，区域内企业尽量避开同一时间段上传，利用哈希算法错峰传输。（3）技术层面。通过实时数据库软件、负载均衡框架、数据库集群等技术，实现变化的数据及具有时间限制的事务处理，并平衡负载（工作任务）、分摊到多个操作单元，协同完成工作任务。4结语重点用能单位能耗在线监测系统采集的是用能单位相对真实的、准确的能源消耗数据。平台根据接收的能耗数据，及时分析用能单位的用能情况，为实现公平公正碳排放交易、用能权交易提供有效支撑。通过剖析重点用能单位存在的问题，从数据质量、业务功能、数据处理方面提出强化完善能耗在线监测系统的对策及建议，提高重点用能单位节能降碳意识，助力碳达峰碳中和目标的完成。