一種火電廠級(jí)碳排放數(shù)據(jù)監(jiān)測預(yù)警管理系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

遼寧華電鐵嶺發(fā)電有限公司 董浩宇 張 永 王 旭 邢超玥

當(dāng)前，我國我國符合要求的火電企業(yè)均在按照國家規(guī)定進(jìn)行碳排放的盤查和核算工作，但大部分工作是通過委托第三方盤查和核算機(jī)構(gòu)來做的，主要原因在于火電企業(yè)自身的碳管理能力不足，面對(duì)碳達(dá)峰和碳中和的嚴(yán)峻任務(wù)和越發(fā)嚴(yán)格的碳排放監(jiān)管形勢(shì)，火電企業(yè)如何通過必要的手段提升自己對(duì)于碳數(shù)據(jù)以及碳資產(chǎn)的監(jiān)測管理成為面臨的必然課題，面向碳排放數(shù)據(jù)管理的信息化系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)這一訴求的有效途徑。

1 火電企業(yè)碳排放管理需求分析

通過對(duì)國家政策的解讀和現(xiàn)場調(diào)研的總結(jié)[1]，火電企業(yè)對(duì)碳排放管理的一般性功能需求體現(xiàn)如下：

數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)分析需求：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)企業(yè)碳排放相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定和持續(xù)的數(shù)據(jù)采集、判斷、處理、存儲(chǔ)、應(yīng)用；其中還應(yīng)滿足其他模型的數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)需求；能實(shí)現(xiàn)不同維度、不同指標(biāo)的歷史變化趨勢(shì)；應(yīng)具有碳排放強(qiáng)度基準(zhǔn)值的對(duì)比分析和預(yù)警功能；應(yīng)可實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、月度、年度累計(jì)值的統(tǒng)計(jì)，并可實(shí)現(xiàn)月度、季度、年度的碳排放統(tǒng)計(jì)報(bào)表的導(dǎo)出；能生成滿足地方報(bào)送格式和第三方核查的要求的監(jiān)測計(jì)劃、排放報(bào)告和補(bǔ)充數(shù)據(jù)表等報(bào)送材料，導(dǎo)出的排放報(bào)告等報(bào)送材料應(yīng)具備可編輯功能。

履約需求：系統(tǒng)應(yīng)設(shè)定履約工作流程，在線指導(dǎo)基層企業(yè)按照步驟開展交易和履約工作；應(yīng)能實(shí)現(xiàn)履約時(shí)間節(jié)點(diǎn)履約提醒的功能，包括排放量、配額量、盈缺量等信息；統(tǒng)計(jì)分析功能需求：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)機(jī)組的供電碳排放、供熱碳排放、總碳排放量和履約碳排放統(tǒng)計(jì)分析；月度和年度碳配額盈缺統(tǒng)計(jì)分析；應(yīng)能針對(duì)碳排放強(qiáng)度進(jìn)行深層次的統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)碳排放強(qiáng)度變化幅度較大時(shí)應(yīng)能自動(dòng)提醒；應(yīng)能進(jìn)行不同機(jī)組配額盈缺平衡點(diǎn)的分析，給出平衡點(diǎn)下機(jī)組相關(guān)指標(biāo)（如單位熱值含碳量、碳氧化率、煤耗等）的臨界值。

綜合資訊功能需求：系統(tǒng)應(yīng)建立碳排放資料庫，方便系統(tǒng)使用人員查詢學(xué)習(xí)國家最新的碳排放政策、標(biāo)準(zhǔn)、文件；配置需求：系統(tǒng)應(yīng)在主頁上顯示火電企業(yè)碳排放基本指標(biāo)，如碳排放量、配額量、盈缺量及交易情況等信息；系統(tǒng)中組織機(jī)構(gòu)管理、機(jī)組信息管理等基礎(chǔ)信息維護(hù)，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)及時(shí)更新；應(yīng)具有可擴(kuò)展性，一是能滿足系統(tǒng)自身模塊功能的升級(jí)，二是預(yù)留第三方系統(tǒng)的接口、滿足各級(jí)單位對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)采集的需求。應(yīng)具有良好的兼容性、滿足常用瀏覽器版本的兼容。對(duì)系統(tǒng)各功能模塊的功能權(quán)限和管理流程應(yīng)設(shè)置為可配置的。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)概述

結(jié)合火電企業(yè)的碳排放數(shù)據(jù)管理需求，碳排放數(shù)據(jù)監(jiān)測預(yù)警管理系統(tǒng)主要包括主指標(biāo)匯總管理、監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)化管理、實(shí)時(shí)報(bào)警管理、碳排放預(yù)警管理、履約動(dòng)態(tài)管理、統(tǒng)計(jì)分析管理、系統(tǒng)管理等七大功能模塊，可根據(jù)不同用戶類型進(jìn)行功能模塊的配置，滿足企業(yè)碳排放工作開展的基本需求。

2.2 主指標(biāo)匯總管理功能設(shè)計(jì)

整體分為全廠碳排放情況、實(shí)時(shí)排放強(qiáng)度、實(shí)時(shí)報(bào)警、履約動(dòng)態(tài)管理查看4個(gè)獨(dú)立展示項(xiàng)，其中全廠碳排放情況呈現(xiàn)企業(yè)和機(jī)組碳排放量、配額盈余量本年累計(jì)值和同比變化并可查看指標(biāo)月度變化趨勢(shì)；實(shí)時(shí)排放強(qiáng)度展示當(dāng)日統(tǒng)計(jì)期內(nèi)的供電碳排放強(qiáng)度和供熱碳排放強(qiáng)度，并展示國家、地區(qū)或集團(tuán)參考值；實(shí)時(shí)報(bào)警展示當(dāng)前發(fā)生的重要級(jí)別的報(bào)警信息；履約動(dòng)態(tài)管理查看則提供月度及年度的履約情況及提醒。

2.3 監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)化管理功能設(shè)計(jì)

主要包括參數(shù)實(shí)時(shí)總貌、監(jiān)測設(shè)備臺(tái)賬、設(shè)備臺(tái)賬維護(hù)管理、數(shù)據(jù)報(bào)送建議四部分。參數(shù)實(shí)時(shí)總貌展示全廠及各機(jī)組的碳排放相關(guān)參數(shù)值，包括發(fā)電量、供電量、入爐煤量及煤質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)，區(qū)分期數(shù)或機(jī)組，可分頁面設(shè)計(jì)。監(jiān)測設(shè)備臺(tái)賬主要展示電廠碳排放監(jiān)測評(píng)價(jià)結(jié)果，主要展示碳排放監(jiān)測系統(tǒng)、監(jiān)測設(shè)備臺(tái)賬的信息。其中，碳排放監(jiān)測系統(tǒng)可對(duì)碳排放監(jiān)測進(jìn)行評(píng)價(jià)打分并生成報(bào)告；監(jiān)測設(shè)備臺(tái)賬信息可生成監(jiān)測計(jì)劃并查看詳細(xì)的信息記錄，包含精度、安裝位置、檢驗(yàn)和校準(zhǔn)周期、運(yùn)行狀態(tài)等信息，自動(dòng)根據(jù)電廠監(jiān)測設(shè)備臺(tái)賬生成電廠溫室氣體排放監(jiān)測計(jì)劃報(bào)告。

常用的監(jiān)測設(shè)備/檢測參數(shù)如下：皮帶秤/入爐煤消耗量，量熱儀/入爐煤低位發(fā)熱值，元素分析儀/入爐煤元素碳，汽車衡/石灰石消耗量，水分測試儀/水分，工業(yè)分析儀/灰分，灰揮測試儀/飛灰含碳量，電能表/發(fā)電量、發(fā)電廠用電量、外購電量，熱量表/供熱量，液位儀/燃油消耗量。

根據(jù)碳排放監(jiān)測設(shè)備臺(tái)賬，系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求判定設(shè)備臺(tái)賬信息是否合規(guī)，不合規(guī)設(shè)置提醒。臺(tái)賬管理把每臺(tái)設(shè)備的詳細(xì)信息都展示出來。設(shè)備臺(tái)賬維護(hù)管理功能負(fù)責(zé)維護(hù)監(jiān)測設(shè)備臺(tái)賬的信息，提供初始化功能，同步設(shè)備模型的數(shù)據(jù)，支持修改設(shè)備的檢修時(shí)間，提供編輯設(shè)備信息和刪除設(shè)備信息的功能，可設(shè)置相應(yīng)固定的時(shí)間更新設(shè)備信息。數(shù)據(jù)報(bào)送建議是用來查看數(shù)據(jù)報(bào)送的提報(bào)進(jìn)度，可分為外部報(bào)送數(shù)據(jù)建議、集團(tuán)報(bào)送數(shù)據(jù)建議。

2.4 參數(shù)報(bào)警管理功能設(shè)計(jì)

報(bào)警功能提供對(duì)碳排放相關(guān)的各類參數(shù)越限等規(guī)定意義事件的自動(dòng)報(bào)警能力。在監(jiān)測過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常事件時(shí)能迅速報(bào)警提示，該功能通過對(duì)各類重要的碳排放參數(shù)設(shè)置預(yù)警規(guī)則，系統(tǒng)將在后臺(tái)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)視該報(bào)警參數(shù)的變化，一旦觸發(fā)預(yù)警規(guī)則即發(fā)出報(bào)警提示，并向特定用戶推送手機(jī)端預(yù)警信息，提醒用戶及時(shí)進(jìn)行查看和處理，用戶可最終確認(rèn)或解除報(bào)警，并填報(bào)消除故障的措施和處理結(jié)果，形成閉環(huán)處理，系統(tǒng)將自動(dòng)記錄并錄入數(shù)據(jù)庫。

功能具體包含對(duì)歷史報(bào)警事件瀏覽查詢、報(bào)表生成，當(dāng)前報(bào)警事件的提醒確認(rèn)，超時(shí)事件的瀏覽查詢填報(bào)，報(bào)警事件的統(tǒng)計(jì)分析，報(bào)警信息的用戶推送功能。報(bào)警按參數(shù)類型可分為狀態(tài)報(bào)警和越限報(bào)警兩大類。狀態(tài)報(bào)警即碳排放相關(guān)的參數(shù)不在正常狀態(tài)引發(fā)的報(bào)警，一般為布爾型參數(shù)的報(bào)警，報(bào)警參數(shù)如低位發(fā)熱量無法獲取。

越限報(bào)警即參數(shù)的值超出其工程上的合理運(yùn)行值域區(qū)間所引發(fā)的報(bào)警，報(bào)警參數(shù)如碳排放強(qiáng)度等。按時(shí)間可分為實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警，實(shí)時(shí)報(bào)警顯示當(dāng)前出現(xiàn)的報(bào)警是實(shí)時(shí)的、可進(jìn)行異常的處理，報(bào)歷史報(bào)警是對(duì)過往的實(shí)時(shí)報(bào)警的整理統(tǒng)計(jì)。按照等級(jí)報(bào)警分類分緊急、嚴(yán)重、一般三個(gè)級(jí)別。“緊急”報(bào)警為重要指標(biāo)項(xiàng)出現(xiàn)異常的報(bào)警，如低位發(fā)熱量；“嚴(yán)重”報(bào)警是對(duì)碳排放的計(jì)算產(chǎn)生影響但累積效應(yīng)不大的參數(shù)；其他可做“一般”報(bào)警。各用戶可根據(jù)自身情況進(jìn)行設(shè)定更改報(bào)警級(jí)別。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)建立報(bào)警處置知識(shí)庫，處理方式為通過知識(shí)庫進(jìn)行選擇。

2.5 碳排放預(yù)警管理功能設(shè)計(jì)

分為全廠年度預(yù)測、機(jī)組年度預(yù)測、年度碳排放強(qiáng)度預(yù)測曲線、年度碳排放量、年度配額量預(yù)測。全廠年度預(yù)測包括電廠全廠的碳排放量、碳配額量、碳配額盈缺量預(yù)測結(jié)果。機(jī)組年度預(yù)測統(tǒng)計(jì)全廠各機(jī)組的年度配額量、排放量及盈缺量預(yù)測結(jié)果。年度碳排放強(qiáng)度預(yù)測展示各機(jī)組供電/供熱碳排放強(qiáng)度及供熱碳排放強(qiáng)度基準(zhǔn)線，包括已發(fā)生的實(shí)際量和未來的預(yù)測量。

2.6 履約動(dòng)態(tài)管理功能設(shè)計(jì)

動(dòng)態(tài)管理功能是用來查看當(dāng)年的履約管理信息設(shè)計(jì)有四部分功能，分別為監(jiān)測、報(bào)送、核查、履約節(jié)點(diǎn)，可實(shí)時(shí)展示履約計(jì)劃的實(shí)際進(jìn)展并整體進(jìn)行打分評(píng)價(jià)。本功能與監(jiān)測設(shè)備臺(tái)賬模塊聯(lián)動(dòng)，監(jiān)測節(jié)點(diǎn)提供打分功能，打分結(jié)束后會(huì)在監(jiān)測設(shè)備臺(tái)賬模塊的上方展示具體的分?jǐn)?shù)；碳賬本負(fù)責(zé)記錄履約計(jì)劃的資產(chǎn)數(shù)據(jù)/交易數(shù)據(jù)變更量，提供查看交易賬戶、注冊(cè)登記、CCER三個(gè)賬戶的信息，總資產(chǎn)展示具體信息的圖表，還提供賬號(hào)信息維護(hù)功能；履約建議是用來展示當(dāng)年和去年的碳排放量、配額量、配額盈缺量等信息，分析現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果匯總，提供參考建議；政策資訊負(fù)責(zé)展示碳相關(guān)的新聞資訊信息，包括行業(yè)涉及的國家地區(qū)部門網(wǎng)站、集團(tuán)網(wǎng)站、具有一定可信度的碳資訊網(wǎng)站咨詢提取和原文鏈接，提供某條新聞資訊的點(diǎn)擊量統(tǒng)計(jì)信息。

2.7 統(tǒng)計(jì)分析管理功能設(shè)計(jì)

包含機(jī)組排名、變化趨勢(shì)、機(jī)組對(duì)標(biāo)、參數(shù)分析，滿足電廠碳排放管理人員對(duì)于重點(diǎn)碳排放參數(shù)、指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)、分析、匯總和整理需求。機(jī)組排名可根據(jù)機(jī)組的供電碳排放強(qiáng)度、供熱碳排放強(qiáng)度、碳排放量、配額量、配額盈缺量等分指標(biāo)進(jìn)行排名。變化趨勢(shì)根據(jù)日、周、月來展示供電碳排放強(qiáng)度、供熱碳排放強(qiáng)度、碳排放量、配額量、配額盈缺量等指標(biāo)的趨勢(shì)變化。機(jī)組對(duì)標(biāo)功能對(duì)各個(gè)機(jī)組的供電/供熱強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)標(biāo)分析，分別與國家基準(zhǔn)值、區(qū)域同類型機(jī)組均值、集團(tuán)同類型機(jī)組均值進(jìn)行對(duì)比并進(jìn)行圖形化呈現(xiàn)。參數(shù)分析分機(jī)組繪制分析碳排放相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系并通過圖形呈現(xiàn)，能夠直觀了解參數(shù)之間的相關(guān)性。

2.8 系統(tǒng)管理功能設(shè)計(jì)

菜單管理針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的子菜單和下屬功能模塊的管理維護(hù)，管理員可創(chuàng)建新的功能模塊和功能頁面，管理整個(gè)系統(tǒng)的功能菜單層級(jí)結(jié)構(gòu)?？筛鶕?jù)碳排放業(yè)務(wù)情況差異，設(shè)置不同類型的火電企業(yè)在碳排放系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的功能菜單。角色管理是創(chuàng)建、維護(hù)角色及角色權(quán)限的功能，負(fù)責(zé)系統(tǒng)所有角色信息展示和基本操作（添加和保存），同時(shí)可展示配置好的系統(tǒng)菜單樹。用戶的角色類型主要包括填報(bào)員（排放填報(bào)員、履約填報(bào)員）、審核員（排放審核員、履約審核員）、排放負(fù)責(zé)人、業(yè)務(wù)分管領(lǐng)導(dǎo)（企業(yè)碳排放業(yè)務(wù)分管廠領(lǐng)導(dǎo)）等角色。參數(shù)配置功能負(fù)責(zé)使用的各設(shè)備、指標(biāo)及測點(diǎn)的配置，可在此頁面對(duì)指標(biāo)進(jìn)行增刪改查操作，也可使用模板進(jìn)行批量上傳。用戶管理功能負(fù)責(zé)為用戶分配權(quán)限，將用戶與角色關(guān)聯(lián)起來。