一种火电厂级碳排放数据监测预警管理系统的功能设计

辽宁华电铁岭发电有限公司 董浩宇 张 永 王 旭 邢超玥

当前，我国我国符合要求的火电企业均在按照国家规定进行碳排放的盘查和核算工作，但大部分工作是通过委托第三方盘查和核算机构来做的，主要原因在于火电企业自身的碳管理能力不足，面对碳达峰和碳中和的严峻任务和越发严格的碳排放监管形势，火电企业如何通过必要的手段提升自己对于碳数据以及碳资产的监测管理成为面临的必然课题，面向碳排放数据管理的信息化系统是实现这一诉求的有效途径。

1 火电企业碳排放管理需求分析

通过对国家政策的解读和现场调研的总结[1]，火电企业对碳排放管理的一般性功能需求体现如下：

数据采集存储分析需求：系统应能实现企业碳排放相关业务数据的稳定和持续的数据采集、判断、处理、存储、应用；其中还应满足其他模型的数据传输和存储需求；能实现不同维度、不同指标的历史变化趋势；应具有碳排放强度基准值的对比分析和预警功能；应可实现历史数据、月度、年度累计值的统计，并可实现月度、季度、年度的碳排放统计报表的导出；能生成满足地方报送格式和第三方核查的要求的监测计划、排放报告和补充数据表等报送材料，导出的排放报告等报送材料应具备可编辑功能。

履约需求：系统应设定履约工作流程，在线指导基层企业按照步骤开展交易和履约工作；应能实现履约时间节点履约提醒的功能，包括排放量、配额量、盈缺量等信息；统计分析功能需求：系统应能实现机组的供电碳排放、供热碳排放、总碳排放量和履约碳排放统计分析；月度和年度碳配额盈缺统计分析；应能针对碳排放强度进行深层次的统计分析，当碳排放强度变化幅度较大时应能自动提醒；应能进行不同机组配额盈缺平衡点的分析，给出平衡点下机组相关指标（如单位热值含碳量、碳氧化率、煤耗等）的临界值。

综合资讯功能需求：系统应建立碳排放资料库，方便系统使用人员查询学习国家最新的碳排放政策、标准、文件；配置需求：系统应在主页上显示火电企业碳排放基本指标，如碳排放量、配额量、盈缺量及交易情况等信息；系统中组织机构管理、机组信息管理等基础信息维护，应能实现及时更新；应具有可扩展性，一是能满足系统自身模块功能的升级，二是预留第三方系统的接口、满足各级单位对相关数据采集的需求。应具有良好的兼容性、满足常用浏览器版本的兼容。对系统各功能模块的功能权限和管理流程应设置为可配置的。

2 系统设计

2.1 系统概述

结合火电企业的碳排放数据管理需求，碳排放数据监测预警管理系统主要包括主指标汇总管理、监测标准化管理、实时报警管理、碳排放预警管理、履约动态管理、统计分析管理、系统管理等七大功能模块，可根据不同用户类型进行功能模块的配置，满足企业碳排放工作开展的基本需求。

2.2 主指标汇总管理功能设计

整体分为全厂碳排放情况、实时排放强度、实时报警、履约动态管理查看4个独立展示项，其中全厂碳排放情况呈现企业和机组碳排放量、配额盈余量本年累计值和同比变化并可查看指标月度变化趋势；实时排放强度展示当日统计期内的供电碳排放强度和供热碳排放强度，并展示国家、地区或集团参考值；实时报警展示当前发生的重要级别的报警信息；履约动态管理查看则提供月度及年度的履约情况及提醒。

2.3 监测标准化管理功能设计

主要包括参数实时总貌、监测设备台账、设备台账维护管理、数据报送建议四部分。参数实时总貌展示全厂及各机组的碳排放相关参数值，包括发电量、供电量、入炉煤量及煤质化验数据，区分期数或机组，可分页面设计。监测设备台账主要展示电厂碳排放监测评价结果，主要展示碳排放监测系统、监测设备台账的信息。其中，碳排放监测系统可对碳排放监测进行评价打分并生成报告；监测设备台账信息可生成监测计划并查看详细的信息记录，包含精度、安装位置、检验和校准周期、运行状态等信息，自动根据电厂监测设备台账生成电厂温室气体排放监测计划报告。

常用的监测设备/检测参数如下：皮带秤/入炉煤消耗量，量热仪/入炉煤低位发热值，元素分析仪/入炉煤元素碳，汽车衡/石灰石消耗量，水分测试仪/水分，工业分析仪/灰分，灰挥测试仪/飞灰含碳量，电能表/发电量、发电厂用电量、外购电量，热量表/供热量，液位仪/燃油消耗量。

根据碳排放监测设备台账，系统根据相关标准要求判定设备台账信息是否合规，不合规设置提醒。台账管理把每台设备的详细信息都展示出来。设备台账维护管理功能负责维护监测设备台账的信息，提供初始化功能，同步设备模型的数据，支持修改设备的检修时间，提供编辑设备信息和删除设备信息的功能，可设置相应固定的时间更新设备信息。数据报送建议是用来查看数据报送的提报进度，可分为外部报送数据建议、集团报送数据建议。

2.4 参数报警管理功能设计

报警功能提供对碳排放相关的各类参数越限等规定意义事件的自动报警能力。在监测过程中出现数据异常事件时能迅速报警提示，该功能通过对各类重要的碳排放参数设置预警规则，系统将在后台实时动态监视该报警参数的变化，一旦触发预警规则即发出报警提示，并向特定用户推送手机端预警信息，提醒用户及时进行查看和处理，用户可最终确认或解除报警，并填报消除故障的措施和处理结果，形成闭环处理，系统将自动记录并录入数据库。

功能具体包含对历史报警事件浏览查询、报表生成，当前报警事件的提醒确认，超时事件的浏览查询填报，报警事件的统计分析，报警信息的用户推送功能。报警按参数类型可分为状态报警和越限报警两大类。状态报警即碳排放相关的参数不在正常状态引发的报警，一般为布尔型参数的报警，报警参数如低位发热量无法获取。

越限报警即参数的值超出其工程上的合理运行值域区间所引发的报警，报警参数如碳排放强度等。按时间可分为实时报警和历史报警，实时报警显示当前出现的报警是实时的、可进行异常的处理，报历史报警是对过往的实时报警的整理统计。按照等级报警分类分紧急、严重、一般三个级别。“紧急”报警为重要指标项出现异常的报警，如低位发热量；“严重”报警是对碳排放的计算产生影响但累积效应不大的参数；其他可做“一般”报警。各用户可根据自身情况进行设定更改报警级别。根据经验建立报警处置知识库，处理方式为通过知识库进行选择。

2.5 碳排放预警管理功能设计

分为全厂年度预测、机组年度预测、年度碳排放强度预测曲线、年度碳排放量、年度配额量预测。全厂年度预测包括电厂全厂的碳排放量、碳配额量、碳配额盈缺量预测结果。机组年度预测统计全厂各机组的年度配额量、排放量及盈缺量预测结果。年度碳排放强度预测展示各机组供电/供热碳排放强度及供热碳排放强度基准线，包括已发生的实际量和未来的预测量。

2.6 履约动态管理功能设计

动态管理功能是用来查看当年的履约管理信息设计有四部分功能，分别为监测、报送、核查、履约节点，可实时展示履约计划的实际进展并整体进行打分评价。本功能与监测设备台账模块联动，监测节点提供打分功能，打分结束后会在监测设备台账模块的上方展示具体的分数；碳账本负责记录履约计划的资产数据/交易数据变更量，提供查看交易账户、注册登记、CCER三个账户的信息，总资产展示具体信息的图表，还提供账号信息维护功能；履约建议是用来展示当年和去年的碳排放量、配额量、配额盈缺量等信息，分析现有数据进行结果汇总，提供参考建议；政策资讯负责展示碳相关的新闻资讯信息，包括行业涉及的国家地区部门网站、集团网站、具有一定可信度的碳资讯网站咨询提取和原文链接，提供某条新闻资讯的点击量统计信息。

2.7 统计分析管理功能设计

包含机组排名、变化趋势、机组对标、参数分析，满足电厂碳排放管理人员对于重点碳排放参数、指标的统计、分析、汇总和整理需求。机组排名可根据机组的供电碳排放强度、供热碳排放强度、碳排放量、配额量、配额盈缺量等分指标进行排名。变化趋势根据日、周、月来展示供电碳排放强度、供热碳排放强度、碳排放量、配额量、配额盈缺量等指标的趋势变化。机组对标功能对各个机组的供电/供热强度进行对标分析，分别与国家基准值、区域同类型机组均值、集团同类型机组均值进行对比并进行图形化呈现。参数分析分机组绘制分析碳排放相关参数之间的关系并通过图形呈现，能够直观了解参数之间的相关性。

2.8 系统管理功能设计

菜单管理针对整个系统的子菜单和下属功能模块的管理维护，管理员可创建新的功能模块和功能页面，管理整个系统的功能菜单层级结构。可根据碳排放业务情况差异，设置不同类型的火电企业在碳排放系统中对应的功能菜单。角色管理是创建、维护角色及角色权限的功能，负责系统所有角色信息展示和基本操作（添加和保存），同时可展示配置好的系统菜单树。用户的角色类型主要包括填报员（排放填报员、履约填报员）、审核员（排放审核员、履约审核员）、排放负责人、业务分管领导（企业碳排放业务分管厂领导）等角色。参数配置功能负责使用的各设备、指标及测点的配置，可在此页面对指标进行增删改查操作，也可使用模板进行批量上传。用户管理功能负责为用户分配权限，将用户与角色关联起来。