摘要：面向智慧、綠色、安全的世界一流港口建設需求，本文將標準化思維融入港口節(jié)能工作全壽命周期中，用智能化改變港口建設、運維理念，通過系統(tǒng)梳理國家、行業(yè)、地方、團體的現(xiàn)行標準，提出按照節(jié)能基礎、目標要求、智能化規(guī)劃設計評估、智能化經(jīng)濟運行、智能化能效評價、智能化節(jié)能優(yōu)化等六大類構建港口智能化節(jié)能標準框架，建立了系統(tǒng)的、符合節(jié)能政策要求的智能化節(jié)能計量標準體系。

關鍵詞：港口能源低碳；計量標準體系；智能化節(jié)能；港口用能單元；“雙碳”目標

中圖分類號：U692.1""""""""""""""""""""""""""""""" 文獻標識碼：A"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文章編號：1673-6478（2023）02-0039-06

Research on Intelligent Measurement Standard System on Energy Saving of Port

LI Shaohui ZHOU Zhenjie WANG Derong CAO Yuanyuan HAN Hongsheng

（1. Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering， M.O.T， Tianjin 300456， China;2. Tianjin Port Group， Tianjin 300000， China）

Abstract： Facing the needs of smart， green and safe world?class port construction， the standardization thinking was integrated into the whole life cycle of port energy conservation work， which the concept of port construction and operation and maintenance was changed. The current standards of the country， industry， locality and group were systematically sorted out， and the intelligent energy?saving standard framework for the port was constructed in accordance with six categories， such as energy?saving foundation， target requirements， intelligent planning and design evaluation， intelligent economic operation， intelligent energy efficiency evaluation， and intelligent energy?saving optimization. Then a systematic， intelligent energy?saving measurement standard system that meets the requirements of energy?saving policies was established. The research results of the project provide technical basis for guiding port enterprises to carry out intelligent energy?saving metering management and rational allocation of port energy metering instruments， and a good foundation for the construction of \"zero carbon\" ports and the realization of \"double carbon\" goals is laid.

Key words： low carbon port energy; measurement standard system; intelligent energy saving; port energy units; double carbon target

0 引言

能源是關系國家經(jīng)濟社會發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問題，面對能源供需格局新變化、國際能源發(fā)展新趨勢，節(jié)能減排和低碳發(fā)展已成為全球共同面臨的重大挑戰(zhàn)和課題[1]。2020年，國內能源消費總量49.8億噸標準煤，比上年增長2.2%，萬元GDP能源消耗是世界平均水平的1.5倍，能源利用效率為30%，與世界先進水平相差了10個百分點[2]。其中，交通運輸業(yè)在世界能源消費和溫室氣體排放中所占比重超過20%[3]，且呈現(xiàn)上升趨勢。當前，世界各國交通運輸部門都在積極探索提高能源使用效率的節(jié)能措施，制定低碳交通發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)展低碳交通技術、產品和運輸服務，提高交通能源利用率，以低能耗、低排放獲得最大的運輸服務能力[4?5]。港口作為我國對外開放的窗口和現(xiàn)代物流供應鏈中的重要環(huán)節(jié)，是集運輸、配送、倉儲、加工、包裝、增值服務等功能于一體的綜合性物流平臺，其能源消耗在整個交通行業(yè)中占有重要比重，能源成本占運營總成本的30%～40%，抓好港口行業(yè)的節(jié)能降耗工作是我國交通行業(yè)節(jié)能工作的重點之一[6]。根據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)，2017—2021年清潔能源消費量占能源消費總量比重如圖1所示，根據(jù)交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報，2015—2019年港口企業(yè)每萬噸單耗標準煤情況如圖2所示。

國務院發(fā)布的《交通強國建設綱要》明確提出了堅持發(fā)展綠色交通的戰(zhàn)略重點是強化節(jié)能減排和污染防治，優(yōu)化交通能源結構，推進新能源、清潔能源應用。國家市場監(jiān)督管理總局和國家發(fā)展改革委在《關于進一步加強能源計量工作的指導意見》中指出“健全能源計量體系，加快能源計量法律、法規(guī)、規(guī)章、標準、技術規(guī)范的制修訂，完善能源計量監(jiān)管體系，提升能源計量監(jiān)管能力和水平?！蹦壳?，我國已發(fā)布實施能效強制性標準73項、能耗限額強制性標準150余項，對化解產能過剩、優(yōu)化結構、實現(xiàn)節(jié)能目標發(fā)揮了重要作用。在港口領域，已發(fā)布了《用能單位能源計量器具配備和管理通則》（GB 17167—2006）、《集裝箱碼頭單位產品能源消耗限額》（GB 31823—2015）、《港口能源計量導則》（JT/T 1258—2019）等標準，但尚未形成面向港口的、系統(tǒng)的節(jié)能計量標準體系，制約了港口節(jié)能降碳工作的展開[7?8]。在新型計量設備和信息化技術不斷進步的背景下，開展港口智能化節(jié)能計量標準體系研究，強化港口智能化節(jié)能計量標準工作，在保證港口能源數(shù)據(jù)客觀、準確的基礎上建立和完善各級節(jié)能減排指標體系、監(jiān)管體系和考核體系，不斷提高港口能源計量標準智能化管理水平，對于港口實現(xiàn)“零碳”目標具有重要作用，將為構建節(jié)約型社會、促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供可靠的技術保障。

1 體系范圍界定

港口節(jié)能計量標準是在港口規(guī)劃、設計、評估、運行等全壽命周期過程中對所消費、轉化的能源數(shù)量、質量、性能、工藝等參數(shù)進行的度量、測試、計算機標準化，智能化節(jié)能計量標準通過在上述過程中智能化工藝流程、智能化測量設備、智能化測量技術及評價方法等標準、制修訂及推廣應用計量技術規(guī)范，提升港口節(jié)能工作的精準性、高效性。節(jié)能管理、規(guī)劃、設計的最終落腳點均為先進節(jié)能技術的應用，節(jié)能技術是規(guī)劃、設計得以落實的保障，也是節(jié)能評估、評價、經(jīng)濟運行的基礎。在港口節(jié)能領域，將智能化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化技術與節(jié)能需求相結合，研究智能化節(jié)能技術，研制智能化節(jié)能產品，從而提升節(jié)能工作的自動化水平及效率，是當前及未來一段時間內的重要發(fā)展方向。

《用能單位能源計量器具配備和管理通則》（GB 17167—2006）中把能源計量的種類限定為“煤炭、原油、天然氣、焦炭、煤氣、熱力、成品油、液化石油氣、生物質能和其他直接或者通過加工、轉換而取得有用能的各種資源”?！陡劭谀茉从嬃繉t》（JT/T 1258—2019）中明確了港口用能單位、次要用能單位，將能源計量種類進一步劃分為一次能源（原油、天然氣等）、二次能源（電力、汽油等）及耗能工質（新水、壓縮空氣等），并根據(jù)碼頭類型對基本用能單元和用能設備做出了規(guī)定。

港口智能化節(jié)能計量標準體系以港口用能單位、次級用能單位、基本用能單元和用能設備輸入、輸出、生產、消耗、回收利用的能源及耗能工質為研究對象，對港口“建、管、養(yǎng)、用”全壽命周期中節(jié)能工作進行智能化計量標準化分析，為智慧、綠色港口建設提供標準化依據(jù)和支撐。

2 體系構建方法研究

當前，國內已開展了天然氣[9?10]、水量[11]等能源計量標準體系建設研究，其中，形成的天然氣計量標準體系由共性基礎性標準、流量計量方法標準、配套儀表計量標準等組成，側重于天然氣流量計量標準的梳理；水量計量技術標準體系采用計量器具維 計量方法維的二維平面構建模式，側重于水位、流速、流量計量標準的梳理。由于港口特殊的地理位置、業(yè)務類型，具有能源種類較多、節(jié)能措施復雜多樣等特點，特別是隨著智慧、綠色港口建設步伐的加快，對智能化節(jié)能、綠色低碳類計量標準建設的需求日益強烈。因此，構建具有港口特色的、服務港口節(jié)能工作的計量標準體系框架具有重要意義。

港口智能化節(jié)能計量標準體系建設積極落實已發(fā)布實施的國家、行業(yè)、地方節(jié)能政策，立足于港口用能種類、特點及港口規(guī)劃、設計、運行過程中能源智能化利用、監(jiān)測需求，通過系統(tǒng)梳理國家、行業(yè)、團體、地方已發(fā)布的節(jié)能標準、規(guī)程、計量技術規(guī)范等技術文件，提出了基于港口全壽命周期循環(huán)節(jié)能管理的計量標準體系框架構建方法，如圖3所示。

圖3中，以現(xiàn)行、立項待編制的國家、行業(yè)、團體、地方節(jié)能標準、規(guī)程、技術規(guī)范為基礎，按照港口“建、管、養(yǎng)、用”全壽命周期流程，將港口智能化節(jié)能計量標準體系分為目標要求、規(guī)劃設計評估、經(jīng)濟運行與節(jié)能評價四大類，其中，目標要求計量標準主要為國家、行業(yè)對港口用能單元的強制性節(jié)能要求，是港口規(guī)劃、設計、評估過程中應滿足的必備條件；規(guī)劃、設計、評估計量標準是港口建設、港口用能單元工藝流程規(guī)劃以及用能設備設計過程應參照的節(jié)能技術要求，是港口經(jīng)濟運行的理論依據(jù)；經(jīng)濟運行計量標準規(guī)定了港口用能單元和設備運行過程中應采用的節(jié)能措施，是港口節(jié)能評價的重要研究對象；節(jié)能評價計量標準用于對港口運營階段能源消耗的監(jiān)測、統(tǒng)計、分析，是評價港口節(jié)能效果，對目標要求的符合性以及驗證規(guī)劃、設計、評估方案合理性的數(shù)據(jù)依據(jù)。此外，在現(xiàn)有的循環(huán)體系中，加入港口節(jié)能基礎計量標準，作為港口智能化節(jié)能計量標準體系的總體規(guī)范性管理依據(jù)，加入港口節(jié)能優(yōu)化計量標準，作為對節(jié)能評價結果的響應以及現(xiàn)有循環(huán)體系的改進、提升，同時在各個子體系中側重于發(fā)揮智能化計量標準的引領作用，從而形成業(yè)務要素完整的、符合港口節(jié)能管理要求、面向港口未來節(jié)能低碳發(fā)展需求的智能化節(jié)能計量標準體系。

根據(jù)構建的港口節(jié)能基礎、節(jié)能目標要求、智能化節(jié)能規(guī)劃設計評估、智能化節(jié)能經(jīng)濟運行、智能化節(jié)能評價、智能化節(jié)能優(yōu)化等6大子體系，按照各子體系的結構組成再做進一步細化，形成的港口智能化節(jié)能計量標準體系如圖4所示。

2.1 港口節(jié)能基礎計量標準

港口節(jié)能基礎計量標準是其他節(jié)能計量標準的依據(jù)和基礎，包括術語、編碼及分類、通用要求等3個方面的標準。其中，術語界定港口通用節(jié)能計量術語和定義，包括港口節(jié)能計量術語，以及涉及衡器、電能、油量、天然氣、水等港口能源、耗能工質的計量術語；編碼及分類規(guī)定港口能源分類編碼方法、分類體系和代碼，適用于港口能源分類數(shù)據(jù)的智能化獲取、管理、交換、共享和服務；通用要求規(guī)定港口企業(yè)采用智能化手段開展節(jié)能計量的通用技術要求，包括港口節(jié)能計量管理體系要求細則、港口節(jié)能計量標準細則及智能化節(jié)能計量通用要求。

2.2 港口節(jié)能目標要求計量標準

港口節(jié)能目標要求計量標準規(guī)定港口企業(yè)用能單元能源消耗限額及能效要求，是評價港口節(jié)能計量標準體系各子類運行效果的依據(jù)，是淘汰落后港口用能單元、固定資產投資項目節(jié)能評估和審查制度、節(jié)能目標責任制度和節(jié)能考核評價制度的技術依據(jù)，包括用能單元能耗限額計量標準和能效計量標準。

表2中，港口用能單元能耗限額規(guī)定不同類型的港口碼頭用能單元能源消耗限額的技術要求、計算范圍和計算方法、節(jié)能管理與技術措施，適用于不同類型碼頭生產能源消耗的計算、考核，以及對新建和擴建碼頭的能源消耗控制。港口用能單元能效規(guī)定不同類型的港口碼頭用能單元能效檢測要求、檢測方法和評定方法等，適用于港口碼頭用能單元能效等級評?定。

2.3 港口智能化節(jié)能規(guī)劃設計評估計量標準

智能化節(jié)能規(guī)劃設計評估計量標準[12]規(guī)定了港口在制定節(jié)能規(guī)劃，開展節(jié)能項目設計，對規(guī)劃、設計內容進行節(jié)能評估的過程中涉及的計量標準，包括智能化節(jié)能規(guī)劃、智能化節(jié)能設計和智能化節(jié)能評估計量標準，見表3。

2.4 港口智能化節(jié)能經(jīng)濟運行計量標準

港口智能化節(jié)能經(jīng)濟運行計量標準規(guī)定了港口用能單元、用能設備在運行過程中流程控制、節(jié)能操作的具體要求，如表4所示。

2.5 港口智能化節(jié)能評價計量標準

港口智能化節(jié)能評價計量標準是港口智能化節(jié)能計量標準體系的核心內容，是評價節(jié)能規(guī)劃、設計、經(jīng)濟運行效果的重要方式，是衡量節(jié)能措施實施效果和節(jié)能收益的重要尺度，也是節(jié)能目標要求測算的技術依據(jù)，集中體現(xiàn)了港口智能化節(jié)能計量的特點。本子體系規(guī)定港口智能化節(jié)能計量器具配備與管理技術要求，規(guī)定能效檢測、能源平衡與測試及節(jié)能監(jiān)測等港口能源計量測試方法，規(guī)定港口節(jié)能統(tǒng)計分析方法及能效評價準則。

（1）計量器具配備與管理

計量器具配備與管理規(guī)定港口企業(yè)能源計量器具配備和管理要求，規(guī)定衡器、油、電、天然氣、水、港機計量裝置等智能化能源計量器具、計量系統(tǒng)及智能化能源計量方法的技術要求（見表5）。

（2）港口節(jié)能計量測試

港口節(jié)能計量測試[13?14]規(guī)定能源利用效率檢測方法、能量平衡與測試方法、節(jié)能監(jiān)測方法技術要求。其中，能源利用效率檢測規(guī)定節(jié)能量測量和驗證技術要求及方案、港口用能設備能效檢測方法，能量平衡與測試規(guī)定港口企業(yè)和用能設備能量平衡與測試技術要求及方法，節(jié)能監(jiān)測規(guī)定港口能耗監(jiān)測技術要求及熱、氣、電、港口用能設備節(jié)能監(jiān)測方法（見表6）。

（3）港口節(jié)能統(tǒng)計分析

港口節(jié)能統(tǒng)計分析規(guī)定港口能源審計要求、港口節(jié)能統(tǒng)計方法及節(jié)能計算方法要求，其中，港口能源審計規(guī)定企業(yè)能源審計的定義、內容、方法及程序，節(jié)能統(tǒng)計規(guī)定港口企業(yè)節(jié)能計算方法、用能設備能耗計算方法、能耗統(tǒng)計及分析方法（見表7）。

（4）港口能效評價

港口能效評價規(guī)定港口節(jié)能評價[15]、能源績效評價及節(jié)約型組織評價要求，其中，港口節(jié)能評價規(guī)定港口設備能耗評價方法，能源績效評價規(guī)定港口生產能效評價要求及方法，節(jié)約型組織評價規(guī)定港口節(jié)能等級評價標準（見表8）。

2.6 港口智能化節(jié)能優(yōu)化計量標準

港口智能化節(jié)能優(yōu)化[16]計量標準是對智能化節(jié)能計量標準體系的提升，與國家節(jié)能重點工程標準需求密切相關，是節(jié)能市場化機制中重要的支撐性技術標準，規(guī)定港口企業(yè)能效對標方法、技術要求，規(guī)定港口節(jié)能服務技術要求、供需優(yōu)化評價方法及分布式能源運維方案（見表9）。

3 結論

本文圍繞港口“建、管、養(yǎng)、用”全流程節(jié)能計量需求，通過深入分析港口用能單元、用能設備種類、特點，系統(tǒng)梳理智能化、數(shù)字化技術在港口節(jié)能工作中的標準化輸出成果，構建了港口智能化節(jié)能計量標準體系框架，對國家、行業(yè)、團體、地方涉及港口節(jié)能的標準及計量技術規(guī)范進行了分級、分類統(tǒng)計，為港口全壽命周期節(jié)能計量智能化閉環(huán)管理提供了技術依據(jù)，為完善港口能源低碳技術體系提供了計量標準支撐。

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收稿日期：2022?07?18

基金項目：交通運輸標準定額項目（2022?02?32）；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費（TKS20200202）

作者簡介：李紹輝（1983?），男，河北保定人，博士，高級工程師，主要從事水運監(jiān)測裝備產業(yè)計量、港口裝備計量測試技術研究.（shlisfw@hotmail.com）