2020年能源資源計量服務(wù)示范項目連載1
綠色智能計量關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用示范項目
一、北京燃氣集團簡介
北京市燃氣集團有限責(zé)任公司（簡稱“北京燃氣集團”）是全國最大的單體城市燃氣供應(yīng)商，管網(wǎng)規(guī)模、燃氣用戶數(shù)、年用氣量、年銷售收入均位列全國前茅。北京燃氣集團是市屬國有燃氣供應(yīng)企業(yè)，承擔(dān)北京市95%的燃氣供應(yīng)保障、運營安全和供應(yīng)服務(wù)等。
北京燃氣集團積極落實國家及北京市大氣污染防治總體部署，開展農(nóng)村散煤污染治理，完成農(nóng)村“煤改氣”20余萬戶和鍋爐“煤改氣”1.1萬蒸噸，替代燃煤200余萬噸/年，極大地改善了首都空氣環(huán)境質(zhì)量和生產(chǎn)生活用能條件，進一步推進了美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。北京燃氣大力發(fā)展天然氣與可再生能源耦合，推動分布式能源使用，在北京市行政副中心開展了天然氣耦合地源熱泵分布式能源項目，引領(lǐng)了全市綠色低碳循環(huán)發(fā)展理念。為減少尾氣排放，建成加氣站100余座，發(fā)展天然氣汽車2萬輛。積極打造無形的服務(wù)平臺，實現(xiàn)“一線接通、全程服務(wù)”。全力構(gòu)建有形的服務(wù)平臺，通過社區(qū)服務(wù)中心，創(chuàng)新服務(wù)模式，積極履行社會責(zé)任。
二、項目實施背景
北京市燃氣系統(tǒng)氣源多、規(guī)模大、結(jié)構(gòu)繁、交叉廣，呈現(xiàn)“五環(huán)-六級-七放射”的狀態(tài)，在城市中與“水-電-氣-暖-通信”多系統(tǒng)交叉敷設(shè)，計量端作為終端用戶和供應(yīng)商的紐帶橋梁，是燃氣系統(tǒng)安全運行的敏感部件，一旦出現(xiàn)問題，極易發(fā)生雪崩效應(yīng)，導(dǎo)致城市運行癱瘓，影響首都能源安全。因此，提升超大城市燃氣生命線計量設(shè)施風(fēng)險管控能力，確保燃氣計量的安全、智能、高效、精準，是國內(nèi)城市和燃氣行業(yè)面臨的共同難題。
為了全面提升超大城市燃氣管網(wǎng)計量管理能力，針對超大城市燃氣管網(wǎng)計量管理中所面臨的“數(shù)據(jù)龐雜碎延”、“安全管控孤泛”、“能源利用單一”等技術(shù)難題，北京燃氣集團借助于北京市高新技術(shù)聚焦區(qū)域優(yōu)勢，充分發(fā)揮“產(chǎn)、學(xué)、研、用”平臺優(yōu)勢，提出“數(shù)字+智能+精準”計量的總體推進思路。圍繞能源精細化管理，開展能源計量關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備研發(fā)、構(gòu)建燃氣計量標準體系、完善能源資源管理信息化建設(shè)等。深入推進節(jié)能降耗、落實首都城市戰(zhàn)略定位、推進京津冀協(xié)同發(fā)展、加快生態(tài)文明建設(shè)、加強城市能源運行智慧管控，為能源行業(yè)節(jié)能減排、安全管控、綠色用能、精準服務(wù)提供技術(shù)支撐，推動城市燃氣管網(wǎng)計量的智能化管理、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、綠色能源服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展。
三、計量技術(shù)創(chuàng)新
北京燃氣集團根據(jù)燃氣運行、銷售、服務(wù)的實際業(yè)務(wù)中的痛點與難點，以需求為導(dǎo)向，圍繞計量端的技術(shù)革新與應(yīng)用創(chuàng)新在燃氣計量標準體系、智能儀表智能化研發(fā)、精準計量檢測定位、能源漏損大數(shù)據(jù)分析診斷、壓力發(fā)電節(jié)能、區(qū)域氣基能源互聯(lián)微網(wǎng)等方面開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，形成一整套的標準、技術(shù)、方法、裝備，并取得良好成效，且硬件產(chǎn)品均具有自主知識產(chǎn)權(quán)，全部國產(chǎn)化。部分產(chǎn)品形成團體標準、地方標準，初步達成了標準化、快速化、智能化、高精化、協(xié)同化、綠色化的需求目標。
1.構(gòu)建“三位一體”計量標準體系
以標準為先導(dǎo)，從燃氣能源類別、用能監(jiān)測指標（用氣、節(jié)能、減排）、能源使用業(yè)務(wù)流程三方面，構(gòu)建“三位一體”計量標準體系，為北京市燃氣計量工作的管理和發(fā)展提供指南。
2.自主研發(fā)智能燃氣表
基于TPM硬件級安全芯片、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自主研發(fā)金融級安全的遠傳、費控、低功耗的智能燃氣表，實現(xiàn)智能燃氣表重大創(chuàng)新；開發(fā)北京燃氣用能用戶耗能監(jiān)測的SCADA數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)、非民用計量遠傳系統(tǒng)、業(yè)務(wù)、能流、空間全覆蓋采集物聯(lián)網(wǎng)平臺、智能客戶服務(wù)平臺，建立全用戶、全業(yè)務(wù)、全生命周期的燃氣數(shù)據(jù)庫；構(gòu)建氣量負荷預(yù)測、用氣指標及規(guī)律、設(shè)備故障診斷、用氣異常診斷等一套成熟、科學(xué)故障診斷、用氣安全評估方法；借助“大數(shù)據(jù)+人工智能”技術(shù)實現(xiàn)燃氣業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)型，以客戶為中心開展精準服務(wù)。
3.自主研制高效檢測系統(tǒng)
提出了燃氣體積修正儀計量準確度計算與檢測方法，自主研制出分體式與一體氣兩種檢測裝置與高效檢測系統(tǒng)。據(jù)此制定出燃氣體積修正儀地方校準規(guī)范，使其校準有規(guī)可依，有據(jù)可察。
4.實現(xiàn)空地一體化協(xié)作檢測
基于北斗與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)空地一體協(xié)同檢測，突破檢測域限制、環(huán)境干擾與檢測時滯等問題，實現(xiàn)復(fù)雜城市環(huán)境下埋地燃氣管道的精準檢測。自主研發(fā)基于北斗與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的市政一體化芯片，基于芯片形成了氣體檢測儀HS660、甲烷檢測小車、激光泄漏檢測車、激光遠程泄漏檢測無人機等管道檢測系列產(chǎn)品，并建立一套適用于能源行業(yè)的管網(wǎng)檢測方法體系。檢測覆蓋了全動態(tài)范圍，檢測域由平面向三維空間延伸，率先在國內(nèi)實現(xiàn)了全空間的空地一體化協(xié)作檢測。
5.實現(xiàn)多級制壓力能自控發(fā)電技術(shù)
探索多級燃氣管網(wǎng)工況的發(fā)電規(guī)律，提出多級制壓力能自控發(fā)電方法與內(nèi)置動能發(fā)電方法，形成涵蓋理論、技術(shù)、設(shè)備、工程示范的系列原創(chuàng)性成果。解決了壓力能回收利用過程中溫降致脆、電力轉(zhuǎn)換與輸出系統(tǒng)的低效率、系統(tǒng)自檢和自修復(fù)等難題，在行業(yè)內(nèi)率先提出發(fā)電智能調(diào)箱理念，把單一的、傳統(tǒng)的調(diào)壓功能變成集發(fā)電、智能、調(diào)壓三種功能于一體，為行業(yè)提供新的技術(shù)解決方案。
6.發(fā)明區(qū)域氣基能源互聯(lián)網(wǎng)微網(wǎng)
針對分布式熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)，發(fā)明了區(qū)域氣基能源互聯(lián)網(wǎng)微網(wǎng)，實現(xiàn)智能化燃氣、太陽能、風(fēng)能三聯(lián)供高效耦合用能，實現(xiàn)了“電-熱-冷”在“源-網(wǎng)-荷-儲”間的協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌和梯級利用，一次能源利用率提升30%～40%，可減少CO2排放30%～50%，年減排量達1300余噸。
四、項目取得成效
北京市燃氣集團借助北京市高新技術(shù)聚焦區(qū)域優(yōu)勢，圍繞能源精細化管理，加強能源計量關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備研發(fā)，形成了計量標準體系、智能遠傳儀表、空地一體協(xié)同定點檢測技術(shù)、區(qū)域氣基能源互聯(lián)網(wǎng)微網(wǎng)、多級制壓力能發(fā)電技術(shù)等。為能源行業(yè)節(jié)能減排、安全管控、綠色用能、精準服務(wù)提供了技術(shù)支撐。對城市燃氣管網(wǎng)計量的智能化管理、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、綠色能源服務(wù)業(yè)務(wù)等方面發(fā)展在燃氣行業(yè)及至其它行業(yè)起到了先行示范作用。項目對保障城市安全運行、推動經(jīng)濟綠色發(fā)展、維護國家安全具有重大的意義。
北京燃氣集團是全國非家用智能表最大規(guī)模應(yīng)用的先頭兵，完成了工業(yè)、采暖、鍋爐、商服等用戶的7萬余臺遠傳智能表的升級改造， 覆蓋北京燃氣所管轄的579家重點用能單位，實現(xiàn)了遠程數(shù)據(jù)采集、用氣耗能數(shù)據(jù)分析、監(jiān)測儀表運行狀態(tài)等信息化管理的目標，具備了市政平臺數(shù)據(jù)對接的能力。民用表也已完成3萬余臺智能表應(yīng)用，計劃2021年開始以每年40萬～60萬大規(guī)模推廣和應(yīng)用。集團通過自主研發(fā)的智能一體化平臺，2018年到2020年，集團公司共查處偷盜燃氣案件226起，挽回直接經(jīng)濟損失8000余萬元，有效打擊了偷盜燃氣不法行為，起到積極震懾作用，實現(xiàn)企業(yè)漏損從5.5%降低到3.0%，使企業(yè)平均每年減少10億元損失。
基于北斗與物聯(lián)網(wǎng)的空地一體協(xié)同檢測技術(shù)的應(yīng)用，使北京燃氣集團管道事故頻率從2005年的12.3次/千公里降低到2018年的5.1次/千公里，下降58.5%；在風(fēng)險評估及管控相關(guān)技術(shù)改進方面，每年節(jié)支總額超過8000萬元；定位精度提高近百倍，減少開挖工程量80%，應(yīng)用覆蓋1萬余公里燃氣管道，累計經(jīng)濟效益5000萬余元。
北京燃氣始終貫徹“綠色經(jīng)濟理念”，積極推進節(jié)能減排技術(shù)研發(fā)。集團首先提出區(qū)域能源互聯(lián)微網(wǎng)理念，研發(fā)異種能源耦合聯(lián)動技術(shù)，并在中石油創(chuàng)新基地，金雁飯店，中關(guān)村壹號，通州中醫(yī)院，環(huán)球影城，通州副中心6#站等地開展應(yīng)用并拓展到南京和山西。以北京燃氣大樓為示范點的能源耦合管理中心，一次能源利用率提升30%～40%，系統(tǒng)節(jié)能率可達15%～18%，每年可減排12.51噸CO2。在節(jié)能降耗的同時，大大減少污染物排放。
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