袁瑋
北京中競國際能源科技有限公司
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隨著大數據技術的不斷成熟，大數據的應用滲透到我們生活的方方面面。近年來大數據技術在工業(yè)領域的應用程度不斷加深，在推動傳統工業(yè)生產方式轉換和生產效率提高的同時，也推動了工業(yè)領域節(jié)能減排工作的持續(xù)提升。依據國際銅業(yè)協會2018年市場調查報告統計數據[1]，我國工業(yè)領域風機、水泵和空壓機合計年耗電量為3.8萬億度，其中空壓機年耗電量為5700億度，占總耗電量的15%。作為壓縮空氣僅次于電力的第二大動力源，在工業(yè)生產過程中，僅有60%的能源有效利用于生產，其余40%的能源消耗于效率損失、壓縮熱以及泄漏與假性需求，每年壓縮空氣系統能源浪費約2000億度電。
當前我國生產的空氣壓縮機單機能效與發(fā)達國家相比基本持平，甚至在一些功率段還好于發(fā)達國家，但從壓縮空氣系統節(jié)能的水平來看，遠遠低于發(fā)達國家，其節(jié)能率是發(fā)達國家的10%-35%，為什么會有這么大的差距？中競國際公司根據近年來壓縮空氣系統節(jié)能項目的實施經驗，總結出以下幾點體會：
一、當前壓縮空氣系統節(jié)能方面存在的問題
1、節(jié)能理念、方法仍處在傳統節(jié)能階段
當前節(jié)能對象基本是“空壓機設備”或“空壓機站房”，仍停留在“單機優(yōu)化”或“單元優(yōu)化”。常見的模式有：
①老舊空壓機、干燥機等設備的“以新換舊”；
②工頻空壓機進行變頻改造或增加變頻空壓機；
③單一品牌空壓機組群控或空壓機組與干燥設備連鎖聯控；
④空壓機余熱利用等。
依舊是“設備節(jié)能”或“單一技術節(jié)能”，即“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”；而不是從整個壓縮空氣系統運行進行節(jié)能。
壓縮空氣系統包括壓縮空氣站（產氣）、壓縮空氣管路（輸氣）以及氣動元器件（用氣）。眾所周知使用壓縮空氣驅動的專用設備屬于耗氣設備，而耗氣設備的需求就是我們的供給，只有通過消滅或控制假性需求，通過技術革新或采用新技術來改變耗氣設備的實際需求，才能最大化地發(fā)揮出供給側的有效供給。
2、大數據維度不夠，基礎數據不準，信息化程度不高
大數據是全數據，需要實時性，以及效益的數據化。當前企業(yè)是傳統IT系統數據，缺乏多維度分析的數據基礎。另外，基礎數據不準，能源消費數據精確度不夠，獲取數據頻度過寬，甚至有些基礎數據是人為主觀經驗估算的，準確性和精確性達不到數理統計的要求，設施設備信息化水平較低?？傊壳暗男畔⒒教幱诖址庞杏啵毑蛔?，很難發(fā)揮其巨大的潛力。
3、了解大數據思維,卻在一堆數據面前顯得束手無策
認識到系統節(jié)能重要性，了解大數據思維。但缺乏行之有效的理論、方法和工具，針對性地分析出對空壓站能耗影響的主要因素，運用“設備節(jié)能+技術節(jié)能+管理節(jié)能”的方法打出一套組合拳，使得節(jié)能量最大化，準確計算節(jié)能率。
目前實際運用中缺少壓縮空氣系統能耗監(jiān)測平臺，即使有大多數也只是數據監(jiān)測，并沒有進一步進行數據分析，讓數據“說話”，體現數據的價值。
由于工業(yè)能源數據大爆炸式增長，傳統關系型數據庫已無法滿足海量數據分析。依托于以海量、實時和多樣性為特征的大數據技術，需要從底層架構重塑壓縮空氣系統診斷平臺，不僅做到監(jiān)測診斷，而且通過大量的數據進行分析、挖掘，指導企業(yè)節(jié)能節(jié)錢，節(jié)人節(jié)錢，運維節(jié)錢的新節(jié)能理念。
二、突破系統節(jié)能的瓶頸
大數據關注的“是什么”，而不是“為什么”。經常網購的人會更容易體會，很多電商網站的推薦引擎它能夠在顧客買書的時候，推薦顧客剛好喜歡的那些書籍，顧客可能不知道“為什么”，其實網站也不在乎“為什么”。但是網站通過成千上萬甚至上億人購買圖書的喜好，經過數理統計學分析，就可以發(fā)現“關聯物”，或者說大數據更擅長通過數理統計分析的方法，分析出人們所無法感知的一些關聯，并建議我們采取行動。同理，在壓縮空氣系統節(jié)能領域，從全系統、全方位角度獲取壓縮空氣系統運行的海量數據，細化數據的頻度單位，通過數學建模分析，發(fā)現壓縮空氣系統節(jié)能的“關聯物”。
“看到才相信”與“相信即看到”之間的差別就在于理念，在于系統思維方式！
壓縮空氣系統節(jié)能就要用系統化思維方式解決問題，要從三個維度即設備、技術、管理來綜合治理，打出一套“組合拳”，從而解決“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”的根本問題。其次，運用“物聯網+大數據分析+云計算”實現先進理念和系統思維方式的核心手段，沒有數據采集、精確的計量和大數據分析作為支撐，很難實現系統精準節(jié)能。
三、利用大數據云技術升級迭代傳統節(jié)能理念
針對我國工業(yè)企業(yè)壓縮空氣系統能效現狀和問題，中競國際致力于打造從源頭到末端的系統整體節(jié)能解決方案，從北歐引入先進壓縮空氣系統節(jié)能理念、方法和工具，并形成自主知識產權落地于國內工業(yè)企業(yè)，到運用“物聯網+大數據分析+云計算”進行壓縮空氣系統節(jié)能。通過“互聯網+節(jié)能”的手段實現了傳統節(jié)能的升級迭代，跨入“新節(jié)能理念”領域。??? 在實施壓縮空氣系統節(jié)能項目的過程中，突破以往只關注源頭動力設備的傳統節(jié)能方式，更加注重源頭動力設備和末端設備之間的相關關系，提供數據化、個性化的節(jié)能診斷和節(jié)能改造。通過對企業(yè)壓縮空氣系統進行全方位、立體化的調查、檢測，以及基于大數據分析理論計算和改造經驗評估節(jié)能潛力，為客戶提供全方位的中控室診斷、空壓站房診斷、供氣管網診斷和末端用氣設備診斷服務。
- 利用大數據技術，搭建壓縮空氣系統智慧云平臺，提供綜合解決方案
通過建立壓縮空氣系統數據中心，利用設備上部署的傳感器，通過數字模擬分析系統，解決數據采集、存儲、分析、預警和控制等各環(huán)節(jié)問題。對企業(yè)壓縮空氣系統進行實時監(jiān)測與預警，通過大數據的趨勢分析，智能預判其用氣負荷變化，并及時反饋。在此基礎上，進行用能診斷，對海量數據深層次地挖掘，優(yōu)化其能源消費，提供綜合解決方案。
通過不斷精細化迭代分析，數據模型循環(huán)上升，開始是靜態(tài)數據(電量、壓力、溫度、設備維護數據)加少量動態(tài)數據(運行數據、狀態(tài)數據)，挖掘出節(jié)能空間，并支持空壓機計劃性維護。隨著維護水平的提升，需要更多的數據支撐，這時可能需要部署更多的傳感器，按照更高的采樣精度進行采集傳輸，形成新的分析模型，實現智慧運維。
- 利用壓縮空氣系統智慧云平臺，對企業(yè)節(jié)能減排、工作決策提供數據支撐
隨著大數據時代的來臨，制造企業(yè)的能源監(jiān)管平臺也逐步完成，管理方式由粗放式管理轉為精細化管理，能源消耗結構也逐漸清晰，利用壓縮空氣智慧云平臺，并有效實時與企業(yè)能源管理平臺實現無縫對接，幫助企業(yè)對用能和排放數據進行統計、查閱和管理，并對節(jié)能減排措施的運行態(tài)勢進行分析、預警，實現運維智能化。
通過海量數據(包含實時采集數據流和歷史數據)導入，進行深度智能分析和數學建模，優(yōu)化和改進現有業(yè)務流程。通過一年的壓縮空氣系統監(jiān)測數據，結合日常管理參數設定，發(fā)現其中潛在的各種相關性，根據壓縮空氣系統的變化趨勢進行事前預判，有效地避免了設備運行故障。
我公司實施的首個壓縮空氣系統節(jié)能項目已入選北京市發(fā)改委組織評選的《北京市2018年節(jié)能低碳技術產品推薦目錄》，該項目具有優(yōu)秀的示范作用和積極地推廣意義。
毋庸置疑，節(jié)能產業(yè)各方對利用大數據技術都表現出了極大的興趣，不少企業(yè)、大學和科研機構已經開始了在節(jié)能減排工作中對大數據進行數理統計分析的嘗試和探索。中競國際在壓縮空氣系統節(jié)能運用大數據領先了半步，我們有理由相信，不久的將來，“大數據”技術必在我國工業(yè)領域的節(jié)能減排工作中得到更多的應用和發(fā)展。
參考文獻：
[1] 2018年中國電機市場調研報告? 國際銅業(yè)協會