零碳监测及展示应用系统项目可研报告

项目概况1.2主要依据1) GB_T51366-2019 《建筑碳排放计算标准》2) GB_T33760-2017 《基于项目的温室气体减排量评估技术规范+通用要求》3) DB11/T1543-2018 《建筑低碳运行管理通则》4) GB/T11457-1995《软件工程术语》5) PT5.1-2007《数字证书认证产品规范》6) PT2-2007《关系数据库管理系统规范》7) GB/T13016 《标准体系表编制原则和要求》1.3必要性分析2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话，提出我国将采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。“十四五”开局，中国经济将如何实现高质量发展，碳达峰、碳中和带来的发展模式革新将成为重要动能。“十三五”时期，我国已在积极应对气候变化方面取得显著成效，进入新阶段，在以碳达峰、碳中和为目标的大背景下，如何优化产业结构、能源结构，推动建立全国碳排放交易市场，将成为今年全国两会的热点议题。2020年12月，中央经济工作会议把“做好碳达峰、碳中和工作”定为2021年八大工作重点之一。国家电网公司董事长、党组书记辛保安在《为实现“碳达峰、碳中和”目标贡献智慧和力量》一文中指出，国家电网认真贯彻“四个革命、一个合作”能源安全新战略，把推进能源转型作为根本任务，全面推动电网向能源互联网升级，有力支撑了绿色低碳发展。本项目建设围绕“双碳”主题，采集汇聚用能数据、空气环境数据、生态环境数据等，并构建算法模型，对数据进行分析和挖掘，完成碳排放、碳汇资产及相关指标的核算，同时，围绕“双碳”路径，为公司提供综合碳排放诊断分析、柔性负荷调控等节能降碳功能服务，为我国实现“30·60目标”宏伟目标，提供坚强的理论基础与实践探索。1.4效益分析1.4.1经济效益分析一是项目建设有助于帮助用户节能降碳，实现能效提升，降低用能成本，实现全社会节能减排。二是基于碳排放诊断等功能，对公司内不同典型用户的能效水平进行监测，及时发现节能改造及电能替代潜力，为新型业务提供项目储备。1.4.2社会效益分析项目引领公司低碳设计，积极响应国家节能减排和碳中和战略部署，打造旅游公司碳达标示范点。宣传绿色低碳生活，将公司旅游观光与绿色能源、低碳生活、绿色出行、清洁采暖、电能替代、安全用电等科普知识相结合，为游客提供公司优美的自然风光的同事，积极宣传国家能源和环境保护战略，灌输绿色健康生活理念，提升公司游客观光体验。1.4.3管理效益一是对公司内由公司已投建的充电场站、汉瓦光伏等项目的运营状态进行跟踪分析，为项目优化提升提供数据支撑；二是通过在公司范围内部署碳监测展示平台，展示国网公司新型业务元素，提升公司在全社会能效提升方面的权威性和影响力；三是丰富省级智慧能源服务平台及扬州能源大数据中心的应用场景及数据展现。2建设现状2.13.2业务功能需求3.2.2业务功能3.2.2.1能碳监测感知系统业务功能名称能碳监测感知系统参与者公司单位、公司、行政单位等业务规则监测数据包括清洁能源发电、充电桩、电动车、电动船、暖通照明等用能、空气环境监测数据等。输入业务对象及属性设备数据采集监视、管理业务逻辑数据监控管理集成清洁能源发电系统、充电桩系统、能源管理系统、空气环境监测系统的数据，实时采集数据，并对在线监测数据进行校验、标准化转换。对异常数据、环境测点故障或平台故障等及时识别。输出业务对象及属性能耗数据、碳排数据等功能需求描述主要包含支持后续开发所应用到的各类碳排及能耗数据监测数据的监测以及相关数据的校验界面要求1）用户界面具有一致的风格，便于用户学习和使用，熟悉计算机使用的一般的用户应该可以在2个工作日内学会基本操作。2）用户界面具有丰富的菜单导航功能，方便用户访问不同的系统功能或者从一个功能界面调用另外的功能界面。3）用户界面具有完善的数据有效性检查功能，当用户输入的数据不符合要求时，要给用户明确的提示。4）当系统出现错误或用户操作错误时，系统应该提供友好而明确的提示信息。5）用户界面的分辨率在屏幕分辨率为1920*1080时显示效果最佳。非功能性需求（1）系统必须经受全天候的大量访问及并发请求，同时考虑意外发生时，系统具备故障的快速恢复能力，不存在内存泄露、资源不释放、结构不合理等问题，系统运行稳定、可靠，满足7×24小时不间断运行的要求。（2）系统容量需要有较好的弹性伸缩能力，当服务器资源不足时，可以根据实际需要进行动态扩容。状态新增3.2.2.2碳排放核算系统业务功能名称碳排放核算系统参与者公司单位、公司、行政单位等业务规则针对碳排类型进行分类，包括交通碳排放核算、人流碳排放核算、办公生活性碳排放、暖通碳排放等。能源系统的能耗分析主要围绕设备能耗分析展开。根据计算思路，可将建立能耗与碳排放模型的基本方法分为自上而下（top-down）方法和自下而上（bottom-up）方法。自上而下方法是先估算总体能耗与碳排放，再进行时间和空间的降尺度分析；而自下而上方法是先计算单个设备的逐时能耗，再放大到区域尺度进行碳排放计算。输入业务对象及属性电动车、电动船、充电桩、暖通照明等用能数据，人流车流数据等业务逻辑针对碳排类型进行分类，根据数据库碳排因子，分别核算碳排放量输出业务对象及属性能耗监控、碳排放数据等功能需求描述交通碳排放核算、生产性碳排放核算、办公生活性碳排放、暖通碳排放核算等界面要求1）用户界面具有一致的风格，便于用户学习和使用，熟悉计算机使用的一般的用户应该可以在2个工作日内学会基本操作。2）用户界面具有丰富的菜单导航功能，方便用户访问不同的系统功能或者从一个功能界面调用另外的功能界面。3）用户界面具有完善的数据有效性检查功能，当用户输入的数据不符合要求时，要给用户明确的提示。4）当系统出现错误或用户操作错误时，系统应该提供友好而明确的提示信息。5）用户界面的分辨率在屏幕分辨率为1920*1080时显示效果最佳。非功能性需求（1）系统必须经受全天候的大量访问及并发请求，同时考虑意外发生时，系统具备故障的快速恢复能力，不存在内存泄露、资源不释放、结构不合理等问题，系统运行稳定、可靠，满足7×24小时不间断运行的要求。（2）系统容量需要有较好的弹性伸缩能力，当服务器资源不足时，可以根据实际需要进行动态扩容。状态新增3.2.2.3碳汇资产核算系统业务功能名称碳汇资产核算参与者公司单位、公司、行政单位等业务规则对公司内碳汇资源进行整体调研和排查，通过量化指标，包括植被面积、分布、类型，水域面积、水体深度、水生动植物种类等信息，结合现场监测的自然环境信息（光、温度、湿度等），建立碳汇资源的核算系统。输入业务对象及属性基础地理信息、植被分布及类型，水域面积、水体深度、水生动植物种类，空气环境监测信息业务逻辑根据公司碳汇类型，调用数据库碳汇因子，核算碳汇资产输出业务对象及属性植被资源管理、环境感知，碳汇核算管理等功能需求描述环境感知系统、自然资源分布管理、碳汇资源核算等界面要求1）用户界面具有一致的风格，便于用户学习和使用，熟悉计算机使用的一般的用户应该可以在2个工作日内学会基本操作。2）用户界面具有丰富的菜单导航功能，方便用户访问不同的系统功能或者从一个功能界面调用另外的功能界面。3）用户界面具有完善的数据有效性检查功能，当用户输入的数据不符合要求时，要给用户明确的提示。4）当系统出现错误或用户操作错误时，系统应该提供友好而明确的提示信息。5）用户界面的分辨率在屏幕分辨率为1920*1080时显示效果最佳。非功能性需求（1）系统必须经受全天候的大量访问及并发请求，同时考虑意外发生时，系统具备故障的快速恢复能力，不存在内存泄露、资源不释放、结构不合理等问题，系统运行稳定、可靠，满足7×24小时不间断运行的要求。（2）系统容量需要有较好的弹性伸缩能力，当服务器资源不足时，可以根据实际需要进行动态扩容。状态新增3.2.2.4综合碳排放诊断分析系统业务功能名称综合碳排放诊断分析参与者公司单位、公司、行政单位等业务规则以能耗、碳排、碳汇、碳资产相关数据为基础，建立报表统计及多维分析界面，提供即席查询、多维分析、汇总分析、仪表盘等功能，使不同层次的用户都能使用智能分析。输入业务对象及属性碳排放源信息管理、碳汇信息管理、碳资产核算管理、能耗管理，综合分析数据等业务逻辑以公司能耗数据、碳核算结果为依据，将碳排放资产以时间、区域等维度进行综合诊断分析输出业务对象及属性碳排放水平、能效水平等诊断分析结果功能需求描述通过平台实现碳资源的综合管理和诊断分析界面要求1）用户界面具有一致的风格，便于用户学习和使用，熟悉计算机使用的一般的用户应该可以在2个工作日内学会基本操作。2）用户界面具有丰富的菜单导航功能，方便用户访问不同的系统功能或者从一个功能界面调用另外的功能界面。3）用户界面具有完善的数据有效性检查功能，当用户输入的数据不符合要求时，要给用户明确的提示。4）当系统出现错误或用户操作错误时，系统应该提供友好而明确的提示信息。5）用户界面的分辨率在屏幕分辨率为1920*1080时显示效果最佳。非功能性需求（1）系统必须经受全天候的大量访问及并发请求，同时考虑意外发生时，系统具备故障的快速恢复能力，不存在内存泄露、资源不释放、结构不合理等问题，系统运行稳定、可靠，满足7×24小时不间断运行的要求。（2）系统容量需要有较好的弹性伸缩能力，当服务器资源不足时，可以根据实际需要进行动态扩容。状态新增3.2.2.5柔性负荷调控应用系统业务功能名称柔性负荷调控应用参与者公司单位、公司、行政单位等业务规则获取公司可调设备运行数据，实现可调负荷资源聚合，建立可调负荷资源的调用模型，建立资源远程调控能力，为可调负荷资源对辅助服务市场及现货市场交易提供技术、功能支撑。输入业务对象及属性空调系统设备运行数据、设备用电数据等业务逻辑针对公司空调等负荷可调设备，建立可调负荷资源的调用模型，实现负荷远程调控。输出业务对象及属性负荷可调能力、远程调控指令、负荷预测等功能需求描述获取公司可调设备运行数据，实现可调负荷资源聚合，建立可调负荷资源的调用模型，建立资源远程调控能力，实现可调负荷资源对辅助服务市场及现货市场交易的技术及功能支撑。界面要求1）用户界面具有一致的风格，便于用户学习和使用，熟悉计算机使用的一般的用户应该可以在2个工作日内学会基本操作。2）用户界面具有丰富的菜单导航功能，方便用户访问不同的系统功能或者从一个功能界面调用另外的功能界面。3）用户界面具有完善的数据有效性检查功能，当用户输入的数据不符合要求时，要给用户明确的提示。4）当系统出现错误或用户操作错误时，系统应该提供友好而明确的提示信息。5）用户界面的分辨率在屏幕分辨率为1920*1080时显示效果最佳。非功能性需求（1）系统必须经受全天候的大量访问及并发请求，同时考虑意外发生时，系统具备故障的快速恢复能力，不存在内存泄露、资源不释放、结构不合理等问题，系统运行稳定、可靠，满足7×24小时不间断运行的要求。（2）系统容量需要有较好的弹性伸缩能力，当服务器资源不足时，可以根据实际需要进行动态扩容。状态新增3.2.2.6能碳全景展示系统业务功能名称能碳全景展示参与者公司单位、公司、行政单位等业务规则基于多时空尺度精细化可视化技术进行大屏展示能源消耗，碳排放，大气数据，公司信息及设备、流动数据实时动态展示。输入业务对象及属性环境感知数据；环境空气质量模拟系统数据；动态能耗碳排数据，用能设备监控数据，流动数据业务逻辑通过监控数据进行实时流式计算得出相应结果推送输出业务对象及属性大气、碳排及综合能源消耗数据，节能成效功能需求描述通过新技术的应用，提升可视化展示碳排放管理的精准化，智能化，通过对各类措施的定量化评估，体现综合节能降碳的成效。界面要求1）用户界面具有一致的风格，便于用户学习和使用，熟悉计算机使用的一般的用户应该可以在2个工作日内学会基本操作。2）用户界面具有丰富的菜单导航功能，方便用户访问不同的系统功能或者从一个功能界面调用另外的功能界面。3）用户界面具有完善的数据有效性检查功能，当用户输入的数据不符合要求时，要给用户明确的提示。4）当系统出现错误或用户操作错误时，系统应该提供友好而明确的提示信息。5）用户界面的分辨率在屏幕分辨率为1920*1080时显示效果最佳。非功能性需求（1）系统必须经受全天候的大量访问及并发请求，同时考虑意外发生时，系统具备故障的快速恢复能力，不存在内存泄露、资源不释放、结构不合理等问题，系统运行稳定、可靠，满足7×24小时不间断运行的要求。（2）系统容量需要有较好的弹性伸缩能力，当服务器资源不足时，可以根据实际需要进行动态扩容。状态新增3.2.3数据管理序号业务数据信息数据项1照明用电数据不同区域照明用电明细，例如功率、电量等2暖通空调用电数据暖通空调用电明细，例如功率、电量等3充电桩用电数据充电桩用电明细4电动车用电数据电动车用电明细5电动船用电数据电动船用电明细6用水数据公司用水数据7汽车数据汽车进出数量及车牌8人流数据公司人员数据9植被数据植被面积、分布、类型，10水体数据水域面积、水体深度、水生动植物种类11空气环境监测数据气象参数、温室气体含量12新能源光伏发电量光伏发电数据，例如功率、发电量等13暖通空调运行数据暖通空调设备运行数据，例如温度、压力、流量等4应用架构概述4.2.2应用功能一级功能系统名称二级子系统名称末级功能名称末级功能工作简述能碳监测感知流量智能监控感知人流量监控人流量数据监测车辆流量监控车流量数据监测车牌识别车牌识别分析车的种类是否新能源告警中心告警消息中心告警消息中心，包括监测点离线以及监测数据超标告警。事件管理接收到消息告警后进行事件处理流程多时空可视化展示设备数据展示基于监测数据的实时展示交通数据展示监控布点的展示，动态车辆出入监控,人流量，车流量公司信息展示公司绿化、企业、公司相关的信息。绿化面积，植被种类，建筑面积等。公司信息管理公司基本信息管理公司基本信息，包括但不限于公司面积，绿化工程等以及公司相关的信息。绿化面积，植被种类，建筑面积等等信息建筑信息管理建筑信息管理，基本信息及地理位置信息公司自然资源信息管理公司自然资源信息及相关地理信息管理监测统计分析大气历史数据统计历史数据查询统计大气监测数据分析大气监测的数据分析的趋势图。碳排放监测数据分析碳排分监测维护数据分析的趋势图。碳排放历史数据统计历史数据查询统计能源数据接入数据历史查询总用电量，用水量，用气量，照明电量，空调电量，光伏发电量，风机发电量，新能源使用电量人流动量数据接入历史查询人流量数据查询及详情车流量及能源车辆信息分流历史数据查询车流量数据以及智能识别能源车车辆信息汇总统计数据数据配置监测标准因子库监测的标准因子库的信息维护，包括因子单位等信息碳排放核算感知数据质量清洗感知数据质量清洗对碳核算相关活动水平数据进行数据清洗和质量控制碳排放模型核算系统碳排放模型核算系统交通碳排放核算模型人流碳排放核算模型车流碳排放核算模型用能碳排放核算模型暖通碳排放核算模型排放因子管理系统排放因子管理具体工作中，用户只需输入相关活动数据，系统即可自动给出对应的碳排放量，进一步提高工作效率；另外还提供自定义修改功能。实时动态碳排计算实时动态碳计算根据公司位置特征，需要通过碳通量的核算观测，开发碳排放通量及碳汇资源的核算方法碳汇资产核算感知数据接入系统感知数据接入系统对碳汇相关基础信息数据进行数据清洗和质量控制，碳汇核算系统植被碳汇核算针对公司植被信息建立碳汇核算模型水体碳汇核算针对公司水体信息建立碳汇核算模型结算中心碳汇结果结算碳资产的数据核算中心碳资源诊断分析碳核算展示碳指标分析建立不同维度的动态碳排放核算结果综合展示平台，实现动态统计分析功能智能预测智能预测通过大数据应用，对未来的碳排放进行预测分析诊断分析诊断报告通过数据模型计算获取诊断分析报告负荷柔性调控应用系统监测管理设备运行实时监控实时监控公司空调系统设备运行数据信息用电实时监控实时监控公司空调系统设备用电数据监控调控模型管理模型配置调控的方式配置设备配置调控的设备信息配置策略配置设备调控的策略配置负荷管理可调负荷管理所属项目可调负荷信息管理调控目标管理负荷调控目标管理响应负荷值管理响应负荷值管理负荷响应率管理负荷响应率管理实际负荷信息管理管理近24小时内的实际负荷信息功能开发负荷基线信息管理管理近24小时内的负荷基线信息功能开发任务管理执行任务计划负荷调控执行任务计划进步信息管理，含任务日期、响应时段、调控类型和调控目标调增任务管理近10天调增任务个数功能开发调减任务管理近10天调减任务个数功能开发负荷控制发送控制指令管理发送控制指令和解除命令功能开发调控时段管理功能峰、谷、平各时段的设定和调整管理功能开发能碳全景展示系统能碳全景展示系统公司信息汇总展示显示公司基本信息以及公司相关的信息。绿化面积，植被种类，建筑面积等等信息，企业、楼宇多时空可视化展示多时空尺度公司精细化可视化分析综合数据图层展示总用电量，用水量，用气量，照明电量，空调电量，光伏发电量，风机发电量，新能源使用电量报警中心超标数据或对于监控数据设置的规则约束不匹配进行行告警4.2.2.1能碳监测感知系统流量智能监控感知（1）人流量监控监控进出公司的总人流量。公司按照功能区划分生产区、办公区、会商区、休息区等，对每个功能区再划分为建筑楼层，对进入不同功能区对应建筑楼层的人流量数据监控。（2）车辆流量监控监控所有进出公司的车流量，并按照车辆用途、排量进行归类统计。（3）车牌识别对车牌监控识别，分析车的种类是否属于新能源汽车、或者载货汽车。告警中心 （1）告警消息中心监测单元离线告警消息、监测数据超标告警消息，告警信息以列表形式展现。（2）事件管理接收到告警消息后进行事件处理流程，当发生监测单元离线告警、数据超标告警后，自动关联对应监测单元维护单位和维护人员。对告警事件进行管理，事件以列表形式展现。（3）事件派单当系统接收到异常消息告警后系统自动派发任务给运维单位，前往监测点检查设备运行情况，核实上报数据是否异常数据审核（1）数据审核对于超标、短时间变化较大的异常数据报警，首先进行数据人工审核。（2）数据修约对于监测单元异常的数据，在现场核实情况后，可进行数据修约。多时空可视化态势展示（1）设备数据展示设备运行用能数据展示。（2）交通数据展示监控布点的展示，动态车辆出入监控,人流量，车流量。（3）公司信息一张图在公司信息一张图上展示公司绿化、楼宇信息、企业信息、用水量、用电量、碳排放量、人流量，车流量等信息。公司信息管理（1）公司信息管理编辑管理公司基本信息，包括但不限于公司占地面积、绿化容积率，公司出入口，建筑位置、占地面积、高度、层数，热交换设备、光伏发电储能系统以及其他公司相关的信息。（2）单位管理公司单位信息管理，企业的基本信息（工商信息）、环评报告、排污许可以及地理位置信息。（3）公司自然资源信息管理公司内植被、树木、山丘、池塘等自然资源信息及相关地理信息管理。监测统计分析（1）大气历史数据统计大气指标历史数据查询统计，可支持查询6个月范围内数据，数据Excel格式导出。（2）大气监测数据分析大气监测的数据分析的趋势图。（3）碳排放监测数据分析碳排放监测数据分析的趋势图。（4）碳排放历史数据统计碳排放历史数据查询统计，数据Excel导出。（5）能源数据接入数据历史查询总用电量，用水量，用气量，照明电量，空调电量，光伏发电量，风机发电量，新能源使用电量的历史数据查询。（6）人流动量数据接入历史查询人流量数据查询及历史数据Excel导出。（7）车流量及能源车辆信息分流历史数据查询车流量数据以及智能识别能源车车辆信息汇总统计数据，车流量历史数据Excel导出。监测标准因子库监测的标准因子库的信息维护，包括因子单位等信息。4.2.2.2碳排放核算系统（1）感知数据清洗对碳核算相关活动水平数据进行数据清洗和质量控制，重点检查数据一致性，通过设置相关的阈值范围处理无效值和缺失值，然后在系统运行过程中，不断优化相关规则，进一步强化相关的数据质量和精度。（2）排放因子管理系统 预设排放因子功能。系统为用户预先设定了适合用户实际的碳排放因子，排放因子来自IPCC、国家发改委、国内各碳交易试点政府部门等官方权威部门，从而省去了用户查找排放因子的操作程序。具体工作中，用户只需输入相关活动数据，系统即可自动给出对应的碳排放量，进一步提高工作效率；另外还提供自定义修改功能。（3）排放模型核算系统按照碳排放排放核算体系，建立针对公司的碳排放核算方法，对于部分没有定量核算依据的碳排放源，结合现场监测和科学核算，确定相关碳排放的规则和相关参数，建立排放核算系统。（4）实时动态碳排计算以年、月为单位，对公司碳资产进行全面梳理及核算，主要包括排放分类、碳资产组成、本年度实际排放量等信息。根据公司碳排放源类属性，对于实时可获取的碳排放信息进行及时核算观测，以分钟或者更高频次的核算数据作为依据进行分析，同时利用碳排放监测，开展碳排放通量的核算。4.2.2.3碳汇资产核算系统（1）感知数据系统 通过定期对公司内感知结构化信息的设计和录入（主要包括植被类型、面积；水域范围面积等），掌握区内碳汇活动水平基本信息，（2）碳汇核算系统构建碳汇排放因子库，针对现有碳汇资源基础信息，建立针对公司的碳汇核算体系，同时对于没有相关因子核算体系的碳汇，需要结合观测自行开展碳汇的因子核算。（3）碳汇结果结算根据碳汇的时间及外环境属性，建立更精细颗粒度的碳汇量化结果，实现碳资产的动态实时核算和统计分析，为后续碳汇资产的管理及大屏应用。4.2.2.4综合碳排放诊断分析系统（1）碳指标分析 根据碳排放计算结果，采用大数据分析方法，对相关数据和信息进行各维度的过滤、统计与分析，帮助用户进一步挖掘自身节能减排潜力；重点可以从能耗类别（按照电、燃气、用热等大类，细分至相关环节）。（2）智能预测利用历史监控感知数据、碳排放核算数据，以时间、日期为重要指标，结合预测预报的外环境各项指针信息，构建预测模型算法，建立对未来一段时间碳排放的智能预测分析系统。（3）诊断分析建立报表统计及多维分析界面，提供即席查询、多维分析、汇总分析、仪表盘等功能，使不同层次的用户都能使用智能分析，为碳排异常等现象提供诊断分析。4.2.2.5负荷柔性调控应用系统（1）监测管理实时监控公司空调系统设备运行数据信息，实时监控公司空调系统设备用电数据监控（2）调控模型管理调控的方式配置、设备配置、调控的设备信息配置、设备调控的策略配置（3）负荷管理所属项目可调负荷信息管理、负荷调控目标管理、响应负荷值管理、负荷响应率管理、管理近24小时内的实际负荷信息功能开发、管理近24小时内的负荷基线信息功能开发（4）任务管理负荷调控执行任务计划进步信息管理，含任务日期、响应时段、调控类型和调控目标，管理近10天调增任务个数功能开发，管理近10天调减任务个数功能开发（5）负荷控制发送控制指令和解除命令功能开发，峰、谷、平各时段的设定和调整管理功能开发。4.2.2.6能碳全景展示系统（1）公司信息汇总展示显示公司基本信息。绿化面积，植被种类，建筑面积等等信息，企业信息以及相关其他资源信息分布等信息（2）多时空可视化分析展示以时间、碳排放量、热力图三个维度，公司碳排放量，同时以颜色深浅展示碳排放总量程度。（3）实时大气数据大气监测实时数据展示，选择站点即可查询站点监测的各因子指标以及超标与正常数据以不同颜色标注及站点最近24小时趋势图（4）实时碳排