2020年能源資源計量服務示范項目連載1
綠色智能計量關鍵技術創新應用示范項目
一、北京燃氣集團簡介
北京市燃氣集團有限責任公司（簡稱“北京燃氣集團”）是全國最大的單體城市燃氣供應商，管網規模、燃氣用戶數、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企業，承擔北京市95%的燃氣供應保障、運營安全和供應服務等。
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，開展農村散煤污染治理，完成農村“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境質量和生產生活用能條件，進一步推進了美麗鄉村建設。北京燃氣大力發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，引領了全市綠色低碳循環發展理念。為減少尾氣排放，建成加氣站100余座，發展天然氣汽車2萬輛。積極打造無形的服務平臺，實現“一線接通、全程服務”。全力構建有形的服務平臺，通過社區服務中心，創新服務模式，積極履行社會責任。
二、項目實施背景
北京市燃氣系統氣源多、規模大、結構繁、交叉廣，呈現“五環-六級-七放射”的狀態，在城市中與“水-電-氣-暖-通信”多系統交叉敷設，計量端作為終端用戶和供應商的紐帶橋梁，是燃氣系統安全運行的敏感部件，一旦出現問題，極易發生雪崩效應，導致城市運行癱瘓，影響首都能源安全。因此，提升超大城市燃氣生命線計量設施風險管控能力，確保燃氣計量的安全、智能、高效、精準，是國內城市和燃氣行業面臨的共同難題。
為了全面提升超大城市燃氣管網計量管理能力，針對超大城市燃氣管網計量管理中所面臨的“數據龐雜碎延”、“安全管控孤泛”、“能源利用單一”等技術難題，北京燃氣集團借助于北京市高新技術聚焦區域優勢，充分發揮“產、學、研、用”平臺優勢，提出“數字+智能+精準”計量的總體推進思路。圍繞能源精細化管理，開展能源計量關鍵技術創新和設備研發、構建燃氣計量標準體系、完善能源資源管理信息化建設等。深入推進節能降耗、落實首都城市戰略定位、推進京津冀協同發展、加快生態文明建設、加強城市能源運行智慧管控，為能源行業節能減排、安全管控、綠色用能、精準服務提供技術支撐，推動城市燃氣管網計量的智能化管理、數字化轉型、綠色能源服務業務發展。
三、計量技術創新
北京燃氣集團根據燃氣運行、銷售、服務的實際業務中的痛點與難點，以需求為導向，圍繞計量端的技術革新與應用創新在燃氣計量標準體系、智能儀表智能化研發、精準計量檢測定位、能源漏損大數據分析診斷、壓力發電節能、區域氣基能源互聯微網等方面開展關鍵技術攻關，形成一整套的標準、技術、方法、裝備，并取得良好成效，且硬件產品均具有自主知識產權，全部國產化。部分產品形成團體標準、地方標準，初步達成了標準化、快速化、智能化、高精化、協同化、綠色化的需求目標。
1.構建“三位一體”計量標準體系
以標準為先導，從燃氣能源類別、用能監測指標（用氣、節能、減排）、能源使用業務流程三方面，構建“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展提供指南。
2.自主研發智能燃氣表
基于TPM硬件級安全芯片、物聯網技術自主研發金融級安全的遠傳、費控、低功耗的智能燃氣表，實現智能燃氣表重大創新；開發北京燃氣用能用戶耗能監測的SCADA數據采集監控系統、非民用計量遠傳系統、業務、能流、空間全覆蓋采集物聯網平臺、智能客戶服務平臺，建立全用戶、全業務、全生命周期的燃氣數據庫；構建氣量負荷預測、用氣指標及規律、設備故障診斷、用氣異常診斷等一套成熟、科學故障診斷、用氣安全評估方法；借助“大數據+人工智能”技術實現燃氣業務模式轉型，以客戶為中心開展精準服務。
3.自主研制高效檢測系統
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。據此制定出燃氣體積修正儀地方校準規范，使其校準有規可依，有據可察。
4.實現空地一體化協作檢測
基于北斗與物聯網技術實現空地一體協同檢測，突破檢測域限制、環境干擾與檢測時滯等問題，實現復雜城市環境下埋地燃氣管道的精準檢測。自主研發基于北斗與物聯網技術的市政一體化芯片，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品，并建立一套適用于能源行業的管網檢測方法體系。檢測覆蓋了全動態范圍，檢測域由平面向三維空間延伸，率先在國內實現了全空間的空地一體化協作檢測。
5.實現多級制壓力能自控發電技術
探索多級燃氣管網工況的發電規律，提出多級制壓力能自控發電方法與內置動能發電方法，形成涵蓋理論、技術、設備、工程示范的系列原創性成果。解決了壓力能回收利用過程中溫降致脆、電力轉換與輸出系統的低效率、系統自檢和自修復等難題，在行業內率先提出發電智能調箱理念，把單一的、傳統的調壓功能變成集發電、智能、調壓三種功能于一體，為行業提供新的技術解決方案。
6.發明區域氣基能源互聯網微網
針對分布式熱電冷聯供系統，發明了區域氣基能源互聯網微網，實現智能化燃氣、太陽能、風能三聯供高效耦合用能，實現了“電-熱-冷”在“源-網-荷-儲”間的協調、統籌和梯級利用，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聚焦區域優勢，圍繞能源精細化管理，加強能源計量關鍵技術創新和設備研發，形成了計量標準體系、智能遠傳儀表、空地一體協同定點檢測技術、區域氣基能源互聯網微網、多級制壓力能發電技術等。為能源行業節能減排、安全管控、綠色用能、精準服務提供了技術支撐。對城市燃氣管網計量的智能化管理、數字化轉型、綠色能源服務業務等方面發展在燃氣行業及至其它行業起到了先行示范作用。項目對保障城市安全運行、推動經濟綠色發展、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模應用的先頭兵，完成了工業、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，實現了遠程數據采集、用氣耗能數據分析、監測儀表運行狀態等信息化管理的目標，具備了市政平臺數據對接的能力。民用表也已完成3萬余臺智能表應用，計劃2021年開始以每年40萬～60萬大規模推廣和應用。集團通過自主研發的智能一體化平臺，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，實現企業漏損從5.5%降低到3.0%，使企業平均每年減少10億元損失。
基于北斗與物聯網的空地一體協同檢測技術的應用，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%；在風險評估及管控相關技術改進方面，每年節支總額超過8000萬元；定位精度提高近百倍，減少開挖工程量80%，應用覆蓋1萬余公里燃氣管道，累計經濟效益5000萬余元。
北京燃氣始終貫徹“綠色經濟理念”，積極推進節能減排技術研發。集團首先提出區域能源互聯微網理念，研發異種能源耦合聯動技術，并在中石油創新基地，金雁飯店，中關村壹號，通州中醫院，環球影城，通州副中心6#站等地開展應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%，系統節能率可達15%～18%，每年可減排12.51噸CO2。在節能降耗的同時，大大減少污染物排放。
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