劉 洋

上海市節(jié)能環(huán)保服務(wù)業(yè)協(xié)會

0 引言

當(dāng)前，隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G、區(qū)塊鏈等新型信息技術(shù)的快速發(fā)展，節(jié)能產(chǎn)業(yè)與信息技術(shù)的融合更加深入，使得能源系統(tǒng)更加智能化、高效化，節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)逐漸向“智慧節(jié)能”深化發(fā)展。作為節(jié)能產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，節(jié)能服務(wù)企業(yè)紛紛加速科技力量的布局，尋求通過數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型取得領(lǐng)先發(fā)展優(yōu)勢。節(jié)能服務(wù)行業(yè)也正在歷經(jīng)從技術(shù)節(jié)能實踐、管理節(jié)能實踐最終邁向萬物互聯(lián)、智能融合的智慧時代。

1 數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景

上海市委、上海市政府2020年底發(fā)布《關(guān)于全面推進上海城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的意見》，把數(shù)字化轉(zhuǎn)型作為上?！笆奈濉苯?jīng)濟社會發(fā)展主攻方向之一，持續(xù)深化上海各領(lǐng)域數(shù)字化發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢，大力發(fā)展新應(yīng)用、創(chuàng)造新業(yè)態(tài)、探索新模式、培育新職業(yè)，加快推動數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，放大數(shù)字經(jīng)濟的輻射帶動作用?！渡虾Ｊ腥嫱七M城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型“十四五”規(guī)劃》提出了“1+3+6”的任務(wù)體系，包括“數(shù)字價值提升、數(shù)字技術(shù)策源、數(shù)字底座賦能、數(shù)字規(guī)則引領(lǐng)、應(yīng)用場景共建、轉(zhuǎn)型標(biāo)桿示范”工程，這都將對節(jié)能行業(yè)未來的發(fā)展方向提出新的要求。

當(dāng)前數(shù)字化、智能化已將能效管理提升至一個嶄新的高度。創(chuàng)新多種數(shù)字化應(yīng)用場景，如設(shè)備遠程監(jiān)測、能耗管理、預(yù)測性維護、設(shè)備運行優(yōu)化、備品備件管理等方面。運用創(chuàng)新數(shù)字化手段不斷提升人員及設(shè)備效率，降低能源消耗和浪費，已經(jīng)成為我國節(jié)能行業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

2 節(jié)能服務(wù)行業(yè)發(fā)展趨勢

節(jié)能服務(wù)行業(yè)發(fā)展歷經(jīng)了四個階段。“十一五”時期，企業(yè)節(jié)能主要通過設(shè)備的更換，如高效制冷機、高效水泵、高效空壓機、LED照明等，解決了企業(yè)設(shè)備能效落后的主要問題，我們稱為節(jié)能的“第一階段”?！笆濉睍r期，企業(yè)節(jié)能主要通過系統(tǒng)節(jié)能，如余熱回收、余壓利用、空壓系統(tǒng)改造、大馬拉小車改造等，解決了企業(yè)用能系統(tǒng)不匹配的主要問題，我們稱為節(jié)能的“第二階段”?！笆濉睍r期，企業(yè)節(jié)能主要通過精細化管理，解決了能源管理粗放的問題，節(jié)能效益明顯減少，企業(yè)節(jié)能積極性降低，我們稱為節(jié)能的“第三階段”?！笆奈濉睍r期，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的發(fā)展，企業(yè)節(jié)能將會依靠數(shù)字化賦能，進行數(shù)字化節(jié)能模式（也稱“智慧節(jié)能”），全面榨干節(jié)能空間，實現(xiàn)企業(yè)的極致能效，我們稱為節(jié)能的“第四階段”（見圖1）。

圖1 節(jié)能服務(wù)行業(yè)發(fā)展的四個階段

3 數(shù)字化節(jié)能的內(nèi)涵

目前，企業(yè)能源管理人員經(jīng)常對數(shù)字化節(jié)能產(chǎn)生曲解，容易把能耗的數(shù)據(jù)采集誤認為數(shù)字化節(jié)能。其實，能耗的采集僅是完成數(shù)字化節(jié)能的基礎(chǔ)工作，發(fā)揮人工智能的作用才是實現(xiàn)數(shù)字化節(jié)能的核心任務(wù)和關(guān)鍵要素。人工智能對于能源管理場景中高度復(fù)雜的計算問題（往往需要處理海量、異構(gòu)數(shù)據(jù)），以及多因素的、動態(tài)的、可擴展的推理問題，有顯著的優(yōu)勢，有利于幫助人們完成觀察、認知與決策［1］（見圖2）。

數(shù)字化節(jié)能本質(zhì)是節(jié)能產(chǎn)業(yè)通過大數(shù)據(jù)采集、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等智能技術(shù)的深度融合應(yīng)用，對能耗狀態(tài)進行數(shù)據(jù)采集、實時監(jiān)測、應(yīng)用分析、系統(tǒng)控制、用能預(yù)測，通過數(shù)據(jù)信息共享實現(xiàn)能源系統(tǒng)的合理計劃和智能管理，進而實現(xiàn)精細化能源管控，達到節(jié)能信息化、可視化、可控化（見圖3）。

圖2 人工智能的價值

圖3 數(shù)字化節(jié)能的功能

4 數(shù)字化節(jié)能應(yīng)用場景

2017年，上海市節(jié)能環(huán)保服務(wù)業(yè)協(xié)會舉辦“上海節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)峰會暨智慧節(jié)能論壇”，此時上海已有多家節(jié)能服務(wù)公司轉(zhuǎn)型數(shù)字化領(lǐng)域，通過產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)，開拓了多個數(shù)字化節(jié)能應(yīng)用場景。隨著數(shù)字化水平的不斷提高，節(jié)能服務(wù)的模式也在不斷創(chuàng)新。有聚焦產(chǎn)能、供能、用能的信息化智慧節(jié)能、售能服務(wù)；有針對建筑樓宇、醫(yī)院電力、智慧園區(qū)等領(lǐng)域節(jié)能托管應(yīng)用場景；有基于工業(yè)生產(chǎn)、能源調(diào)度等運維管理的節(jié)能服務(wù)集成一體化解決方案設(shè)施服務(wù)（見圖4和表1）。

5 數(shù)字化節(jié)能典型案例及效果

美國的Verdigris公司利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)非侵入式負載監(jiān)控，實時自動檢測建筑用能設(shè)備，包括暖通空調(diào)冷卻塔、電動汽車充電樁、手機充電器、筆記本電腦等，可將客戶的能源消耗降低20%～50%。英國的DeepMind公司用數(shù)據(jù)中心的歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，預(yù)測未來數(shù)小時的溫度和工作負荷，實時推送出節(jié)能方案，削減了谷歌數(shù)據(jù)中心制冷能源費用達40%［2］。

圖4 數(shù)字化節(jié)能應(yīng)用場景

表1 上海數(shù)字化節(jié)能服務(wù)公司（部分）

在智慧節(jié)能領(lǐng)域，數(shù)字化技術(shù)可以圍繞用能企業(yè)及生產(chǎn)單元、建筑樓宇、園區(qū)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展深度感知、動態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)匯聚和智能決策。這些技術(shù)多數(shù)應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)、建筑樓宇的合同能源管理項目中，相比一般的用能設(shè)備替換改造，通過能源跟自動化的融合，節(jié)能效率更加明顯［3］，不開展設(shè)備更換，也可實現(xiàn)5%～10%的能效提升空間。

上海某節(jié)能服務(wù)公司面向華為坂田基地4．2萬m2培訓(xùn)中心（J區(qū)）開發(fā)智慧能源平臺，實現(xiàn)綜合地圖、用能監(jiān)測、用能分析、能效診斷、算法庫、能源預(yù)測、優(yōu)化控制、需求響應(yīng)、工單管理等功能。通過大數(shù)據(jù)分析和專家?guī)靹討B(tài)調(diào)優(yōu)，指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)備全天運行。經(jīng)過夏季制冷季的驗證，J區(qū)冷站系統(tǒng)的COP平均提升5%，能耗平均下降9．2%（圖5）。

圖5 大數(shù)據(jù)智慧能源管理平臺

6 結(jié)束語

城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型、企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是大勢所趨，隨著傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)+AI、云平臺、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的發(fā)展，加速了節(jié)能服務(wù)行業(yè)的數(shù)字化進程，節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)將迎來新的發(fā)展機遇?！澳茉垂芸刂行摹薄?E數(shù)字化管理”“數(shù)字化能源托管”“可視化能源”等不斷涌現(xiàn)，成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要一環(huán)，將推動數(shù)字化節(jié)能邁向一個新的高潮。

數(shù)字化節(jié)能目前仍處于起步發(fā)展階段，在人才隊伍培養(yǎng)、技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)創(chuàng)新、應(yīng)用場景的擴大、服務(wù)質(zhì)量的提高，以及廣大能源用戶的自愿接受應(yīng)用等方面還存在諸多不足。為了更好地適應(yīng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展需要，建立智慧節(jié)能評價標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)數(shù)字化節(jié)能產(chǎn)品，建立工廠能源數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)模式，加大數(shù)字化節(jié)能應(yīng)用場景推廣尤為重要。