袁玮
北京中竞国际能源科技有限公司
随着大数据技术的不断成熟，大数据的应用渗透到我们生活的方方面面。近年来大数据技术在工业领域的应用程度不断加深，在推动传统工业生产方式转换和生产效率提高的同时，也推动了工业领域节能减排工作的持续提升。依据国际铜业协会2018年市场调查报告统计数据[1]，我国工业领域风机、水泵和空压机合计年耗电量为3.8万亿度，其中空压机年耗电量为5700亿度，占总耗电量的15%。作为压缩空气仅次于电力的第二大动力源，在工业生产过程中，仅有60%的能源有效利用于生产，其余40%的能源消耗于效率损失、压缩热以及泄漏与假性需求，每年压缩空气系统能源浪费约2000亿度电。
当前我国生产的空气压缩机单机能效与发达国家相比基本持平，甚至在一些功率段还好于发达国家，但从压缩空气系统节能的水平来看，远远低于发达国家，其节能率是发达国家的10%-35%，为什么会有这么大的差距？中竞国际公司根据近年来压缩空气系统节能项目的实施经验，总结出以下几点体会：
一、当前压缩空气系统节能方面存在的问题
1、节能理念、方法仍处在传统节能阶段
当前节能对象基本是“空压机设备”或“空压机站房”，仍停留在“单机优化”或“单元优化”。常见的模式有：
①老旧空压机、干燥机等设备的“以新换旧”；
②工频空压机进行变频改造或增加变频空压机；
③单一品牌空压机组群控或空压机组与干燥设备连锁联控；
④空压机余热利用等。
依旧是“设备节能”或“单一技术节能”，即“头痛医头脚痛医脚”；而不是从整个压缩空气系统运行进行节能。
压缩空气系统包括压缩空气站（产气）、压缩空气管路（输气）以及气动元器件（用气）。众所周知使用压缩空气驱动的专用设备属于耗气设备，而耗气设备的需求就是我们的供给，只有通过消灭或控制假性需求，通过技术革新或采用新技术来改变耗气设备的实际需求，才能最大化地发挥出供给侧的有效供给。
2、大数据维度不够，基础数据不准，信息化程度不高
大数据是全数据，需要实时性，以及效益的数据化。当前企业是传统IT系统数据，缺乏多维度分析的数据基础。另外，基础数据不准，能源消费数据精确度不够，获取数据频度过宽，甚至有些基础数据是人为主观经验估算的，准确性和精确性达不到数理统计的要求，设施设备信息化水平较低。总之目前的信息化水平处于粗放有余，精细不足，很难发挥其巨大的潜力。
3、了解大数据思维,却在一堆数据面前显得束手无策
认识到系统节能重要性，了解大数据思维。但缺乏行之有效的理论、方法和工具，针对性地分析出对空压站能耗影响的主要因素，运用“设备节能+技术节能+管理节能”的方法打出一套组合拳，使得节能量最大化，准确计算节能率。
目前实际运用中缺少压缩空气系统能耗监测平台，即使有大多数也只是数据监测，并没有进一步进行数据分析，让数据“说话”，体现数据的价值。
由于工业能源数据大爆炸式增长，传统关系型数据库已无法满足海量数据分析。依托于以海量、实时和多样性为特征的大数据技术，需要从底层架构重塑压缩空气系统诊断平台，不仅做到监测诊断，而且通过大量的数据进行分析、挖掘，指导企业节能节钱，节人节钱，运维节钱的新节能理念。
二、突破系统节能的瓶颈
大数据关注的“是什么”，而不是“为什么”。经常网购的人会更容易体会，很多电商网站的推荐引擎它能够在顾客买书的时候，推荐顾客刚好喜欢的那些书籍，顾客可能不知道“为什么”，其实网站也不在乎“为什么”。但是网站通过成千上万甚至上亿人购买图书的喜好，经过数理统计学分析，就可以发现“关联物”，或者说大数据更擅长通过数理统计分析的方法，分析出人们所无法感知的一些关联，并建议我们采取行动。同理，在压缩空气系统节能领域，从全系统、全方位角度获取压缩空气系统运行的海量数据，细化数据的频度单位，通过数学建模分析，发现压缩空气系统节能的“关联物”。
“看到才相信”与“相信即看到”之间的差别就在于理念，在于系统思维方式！
压缩空气系统节能就要用系统化思维方式解决问题，要从三个维度即设备、技术、管理来综合治理，打出一套“组合拳”，从而解决“头痛医头脚痛医脚”的根本问题。其次，运用“物联网+大数据分析+云计算”实现先进理念和系统思维方式的核心手段，没有数据采集、精确的计量和大数据分析作为支撑，很难实现系统精准节能。
三、利用大数据云技术升级迭代传统节能理念
针对我国工业企业压缩空气系统能效现状和问题，中竞国际致力于打造从源头到末端的系统整体节能解决方案，从北欧引入先进压缩空气系统节能理念、方法和工具，并形成自主知识产权落地于国内工业企业，到运用“物联网+大数据分析+云计算”进行压缩空气系统节能。通过“互联网+节能”的手段实现了传统节能的升级迭代，跨入“新节能理念”领域。 在实施压缩空气系统节能项目的过程中，突破以往只关注源头动力设备的传统节能方式，更加注重源头动力设备和末端设备之间的相关关系，提供数据化、个性化的节能诊断和节能改造。通过对企业压缩空气系统进行全方位、立体化的调查、检测，以及基于大数据分析理论计算和改造经验评估节能潜力，为客户提供全方位的中控室诊断、空压站房诊断、供气管网诊断和末端用气设备诊断服务。
- 利用大数据技术，搭建压缩空气系统智慧云平台，提供综合解决方案
通过建立压缩空气系统数据中心，利用设备上部署的传感器，通过数字模拟分析系统，解决数据采集、存储、分析、预警和控制等各环节问题。对企业压缩空气系统进行实时监测与预警，通过大数据的趋势分析，智能预判其用气负荷变化，并及时反馈。在此基础上，进行用能诊断，对海量数据深层次地挖掘，优化其能源消费，提供综合解决方案。
通过不断精细化迭代分析，数据模型循环上升，开始是静态数据(电量、压力、温度、设备维护数据)加少量动态数据(运行数据、状态数据)，挖掘出节能空间，并支持空压机计划性维护。随着维护水平的提升，需要更多的数据支撑，这时可能需要部署更多的传感器，按照更高的采样精度进行采集传输，形成新的分析模型，实现智慧运维。
- 利用压缩空气系统智慧云平台，对企业节能减排、工作决策提供数据支撑
随着大数据时代的来临，制造企业的能源监管平台也逐步完成，管理方式由粗放式管理转为精细化管理，能源消耗结构也逐渐清晰，利用压缩空气智慧云平台，并有效实时与企业能源管理平台实现无缝对接，帮助企业对用能和排放数据进行统计、查阅和管理，并对节能减排措施的运行态势进行分析、预警，实现运维智能化。
通过海量数据(包含实时采集数据流和历史数据)导入，进行深度智能分析和数学建模，优化和改进现有业务流程。通过一年的压缩空气系统监测数据，结合日常管理参数设定，发现其中潜在的各种相关性，根据压缩空气系统的变化趋势进行事前预判，有效地避免了设备运行故障。
我公司实施的首个压缩空气系统节能项目已入选北京市发改委组织评选的《北京市2018年节能低碳技术产品推荐目录》，该项目具有优秀的示范作用和积极地推广意义。
毋庸置疑，节能产业各方对利用大数据技术都表现出了极大的兴趣，不少企业、大学和科研机构已经开始了在节能减排工作中对大数据进行数理统计分析的尝试和探索。中竞国际在压缩空气系统节能运用大数据领先了半步，我们有理由相信，不久的将来，“大数据”技术必在我国工业领域的节能减排工作中得到更多的应用和发展。
参考文献：
[1] 2018年中国电机市场调研报告 国际铜业协会