劉 洋

上海市節(jié)能環(huán)保服務(wù)業(yè)協(xié)會(huì)

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(guò)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型取得領(lǐng)先發(fā)展優(yōu)勢(shì)。節(jié)能服務(wù)行業(yè)也正在歷經(jīng)從技術(shù)節(jié)能實(shí)踐、管理節(jié)能實(shí)踐最終邁向萬(wàn)物互聯(lián)、智能融合的智慧時(shí)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(jìn)上海城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的意見(jiàn)》，把數(shù)字化轉(zhuǎn)型作為上?！笆奈濉苯?jīng)濟(jì)社會(huì)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(shì)，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(dòng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，放大數(shù)字經(jīng)濟(jì)的輻射帶動(dòng)作用。《上海市全面推進(jìn)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(jià)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(chǎng)景共建、轉(zhuǎn)型標(biāo)桿示范”工程，這都將對(duì)節(jié)能行業(yè)未來(lái)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(gè)嶄新的高度。創(chuàng)新多種數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景，如設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、能耗管理、預(yù)測(cè)性維護(hù)、設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化、備品備件管理等方面。運(yùn)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(fèi)，已經(jīng)成為我國(guó)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(shì)

節(jié)能服務(wù)行業(yè)發(fā)展歷經(jīng)了四個(gè)階段。“十一五”時(shí)期，企業(yè)節(jié)能主要通過(guò)設(shè)備的更換，如高效制冷機(jī)、高效水泵、高效空壓機(jī)、LED照明等，解決了企業(yè)設(shè)備能效落后的主要問(wèn)題，我們稱為節(jié)能的“第一階段”。“十二五”時(shí)期，企業(yè)節(jié)能主要通過(guò)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(chē)改造等，解決了企業(yè)用能系統(tǒng)不匹配的主要問(wèn)題，我們稱為節(jié)能的“第二階段”?！笆濉睍r(shí)期，企業(yè)節(jié)能主要通過(guò)精細(xì)化管理，解決了能源管理粗放的問(wèn)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(shí)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(huì)依靠數(shù)字化賦能，進(jìn)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(shí)現(xiàn)企業(yè)的極致能效，我們稱為節(jié)能的“第四階段”（見(jiàn)圖1）。

圖1 節(jié)能服務(wù)行業(yè)發(fā)展的四個(gè)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(duì)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(rèn)為數(shù)字化節(jié)能。其實(shí)，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(shí)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(duì)于能源管理場(chǎng)景中高度復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題（往往需要處理海量、異構(gòu)數(shù)據(jù)），以及多因素的、動(dòng)態(tài)的、可擴(kuò)展的推理問(wèn)題，有顯著的優(yōu)勢(shì)，有利于幫助人們完成觀察、認(rèn)知與決策［1］（見(jiàn)圖2）。

數(shù)字化節(jié)能本質(zhì)是節(jié)能產(chǎn)業(yè)通過(guò)大數(shù)據(jù)采集、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等智能技術(shù)的深度融合應(yīng)用，對(duì)能耗狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、應(yīng)用分析、系統(tǒng)控制、用能預(yù)測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)信息共享實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的合理計(jì)劃和智能管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精細(xì)化能源管控，達(dá)到節(jié)能信息化、可視化、可控化（見(jiàn)圖3）。

圖2 人工智能的價(jià)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(chǎng)景

2017年，上海市節(jié)能環(huán)保服務(wù)業(yè)協(xié)會(huì)舉辦“上海節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)峰會(huì)暨智慧節(jié)能論壇”，此時(shí)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(guò)產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)，開(kāi)拓了多個(gè)數(shù)字化節(jié)能應(yīng)用場(chǎng)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(duì)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(chǎng)景；有基于工業(yè)生產(chǎn)、能源調(diào)度等運(yùn)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(jiàn)圖4和表1）。

5 數(shù)字化節(jié)能典型案例及效果

美國(guó)的Verdigris公司利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)非侵入式負(fù)載監(jiān)控，實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)建筑用能設(shè)備，包括暖通空調(diào)冷卻塔、電動(dòng)汽車(chē)充電樁、手機(jī)充電器、筆記本電腦等，可將客戶的能源消耗降低20%～50%。英國(guó)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(cè)未來(lái)數(shù)小時(shí)的溫度和工作負(fù)荷，實(shí)時(shí)推送出節(jié)能方案，削減了谷歌數(shù)據(jù)中心制冷能源費(fèi)用達(dá)40%［2］。

圖4 數(shù)字化節(jié)能應(yīng)用場(chǎng)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(kāi)展深度感知、動(dòng)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(xiàng)目中，相比一般的用能設(shè)備替換改造，通過(guò)能源跟自動(dòng)化的融合，節(jié)能效率更加明顯［3］，不開(kāi)展設(shè)備更換，也可實(shí)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(wàn)m2培訓(xùn)中心（J區(qū)）開(kāi)發(fā)智慧能源平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)綜合地圖、用能監(jiān)測(cè)、用能分析、能效診斷、算法庫(kù)、能源預(yù)測(cè)、優(yōu)化控制、需求響應(yīng)、工單管理等功能。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和專家?guī)靹?dòng)態(tài)調(diào)優(yōu)，指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)備全天運(yùn)行。經(jīng)過(guò)夏季制冷季的驗(yàn)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(tái)

6 結(jié)束語(yǔ)

城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型、企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是大勢(shì)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(tái)、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(jìn)程，節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)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(dòng)數(shù)字化節(jié)能邁向一個(gè)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(duì)伍培養(yǎng)、技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)創(chuàng)新、應(yīng)用場(chǎng)景的擴(kuò)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(píng)價(jià)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(chǎng)景推廣尤為重要。