2020年能源资源计量服务示范项目连载1
绿色智能计量关键技术创新应用示范项目
一、北京燃气集团简介
北京市燃气集团有限责任公司（简称“北京燃气集团”）是全国最大的单体城市燃气供应商，管网规模、燃气用户数、年用气量、年销售收入均位列全国前茅。北京燃气集团是市属国有燃气供应企业，承担北京市95%的燃气供应保障、运营安全和供应服务等。
北京燃气集团积极落实国家及北京市大气污染防治总体部署，开展农村散煤污染治理，完成农村“煤改气”20余万户和锅炉“煤改气”1.1万蒸吨，替代燃煤200余万吨/年，极大地改善了首都空气环境质量和生产生活用能条件，进一步推进了美丽乡村建设。北京燃气大力发展天然气与可再生能源耦合，推动分布式能源使用，在北京市行政副中心开展了天然气耦合地源热泵分布式能源项目，引领了全市绿色低碳循环发展理念。为减少尾气排放，建成加气站100余座，发展天然气汽车2万辆。积极打造无形的服务平台，实现“一线接通、全程服务”。全力构建有形的服务平台，通过社区服务中心，创新服务模式，积极履行社会责任。
二、项目实施背景
北京市燃气系统气源多、规模大、结构繁、交叉广，呈现“五环-六级-七放射”的状态，在城市中与“水-电-气-暖-通信”多系统交叉敷设，计量端作为终端用户和供应商的纽带桥梁，是燃气系统安全运行的敏感部件，一旦出现问题，极易发生雪崩效应，导致城市运行瘫痪，影响首都能源安全。因此，提升超大城市燃气生命线计量设施风险管控能力，确保燃气计量的安全、智能、高效、精准，是国内城市和燃气行业面临的共同难题。
为了全面提升超大城市燃气管网计量管理能力，针对超大城市燃气管网计量管理中所面临的“数据庞杂碎延”、“安全管控孤泛”、“能源利用单一”等技术难题，北京燃气集团借助于北京市高新技术聚焦区域优势，充分发挥“产、学、研、用”平台优势，提出“数字+智能+精准”计量的总体推进思路。围绕能源精细化管理，开展能源计量关键技术创新和设备研发、构建燃气计量标准体系、完善能源资源管理信息化建设等。深入推进节能降耗、落实首都城市战略定位、推进京津冀协同发展、加快生态文明建设、加强城市能源运行智慧管控，为能源行业节能减排、安全管控、绿色用能、精准服务提供技术支撑，推动城市燃气管网计量的智能化管理、数字化转型、绿色能源服务业务发展。
三、计量技术创新
北京燃气集团根据燃气运行、销售、服务的实际业务中的痛点与难点，以需求为导向，围绕计量端的技术革新与应用创新在燃气计量标准体系、智能仪表智能化研发、精准计量检测定位、能源漏损大数据分析诊断、压力发电节能、区域气基能源互联微网等方面开展关键技术攻关，形成一整套的标准、技术、方法、装备，并取得良好成效，且硬件产品均具有自主知识产权，全部国产化。部分产品形成团体标准、地方标准，初步达成了标准化、快速化、智能化、高精化、协同化、绿色化的需求目标。
1.构建“三位一体”计量标准体系
以标准为先导，从燃气能源类别、用能监测指标（用气、节能、减排）、能源使用业务流程三方面，构建“三位一体”计量标准体系，为北京市燃气计量工作的管理和发展提供指南。
2.自主研发智能燃气表
基于TPM硬件级安全芯片、物联网技术自主研发金融级安全的远传、费控、低功耗的智能燃气表，实现智能燃气表重大创新；开发北京燃气用能用户耗能监测的SCADA数据采集监控系统、非民用计量远传系统、业务、能流、空间全覆盖采集物联网平台、智能客户服务平台，建立全用户、全业务、全生命周期的燃气数据库；构建气量负荷预测、用气指标及规律、设备故障诊断、用气异常诊断等一套成熟、科学故障诊断、用气安全评估方法；借助“大数据+人工智能”技术实现燃气业务模式转型，以客户为中心开展精准服务。
3.自主研制高效检测系统
提出了燃气体积修正仪计量准确度计算与检测方法，自主研制出分体式与一体气两种检测装置与高效检测系统。据此制定出燃气体积修正仪地方校准规范，使其校准有规可依，有据可察。
4.实现空地一体化协作检测
基于北斗与物联网技术实现空地一体协同检测，突破检测域限制、环境干扰与检测时滞等问题，实现复杂城市环境下埋地燃气管道的精准检测。自主研发基于北斗与物联网技术的市政一体化芯片，基于芯片形成了气体检测仪HS660、甲烷检测小车、激光泄漏检测车、激光远程泄漏检测无人机等管道检测系列产品，并建立一套适用于能源行业的管网检测方法体系。检测覆盖了全动态范围，检测域由平面向三维空间延伸，率先在国内实现了全空间的空地一体化协作检测。
5.实现多级制压力能自控发电技术
探索多级燃气管网工况的发电规律，提出多级制压力能自控发电方法与内置动能发电方法，形成涵盖理论、技术、设备、工程示范的系列原创性成果。解决了压力能回收利用过程中温降致脆、电力转换与输出系统的低效率、系统自检和自修复等难题，在行业内率先提出发电智能调箱理念，把单一的、传统的调压功能变成集发电、智能、调压三种功能于一体，为行业提供新的技术解决方案。
6.发明区域气基能源互联网微网
针对分布式热电冷联供系统，发明了区域气基能源互联网微网，实现智能化燃气、太阳能、风能三联供高效耦合用能，实现了“电-热-冷”在“源-网-荷-储”间的协调、统筹和梯级利用，一次能源利用率提升30%～40%，可减少CO2排放30%～50%，年减排量达1300余吨。
四、项目取得成效
北京市燃气集团借助北京市高新技术聚焦区域优势，围绕能源精细化管理，加强能源计量关键技术创新和设备研发，形成了计量标准体系、智能远传仪表、空地一体协同定点检测技术、区域气基能源互联网微网、多级制压力能发电技术等。为能源行业节能减排、安全管控、绿色用能、精准服务提供了技术支撑。对城市燃气管网计量的智能化管理、数字化转型、绿色能源服务业务等方面发展在燃气行业及至其它行业起到了先行示范作用。项目对保障城市安全运行、推动经济绿色发展、维护国家安全具有重大的意义。
北京燃气集团是全国非家用智能表最大规模应用的先头兵，完成了工业、采暖、锅炉、商服等用户的7万余台远传智能表的升级改造， 覆盖北京燃气所管辖的579家重点用能单位，实现了远程数据采集、用气耗能数据分析、监测仪表运行状态等信息化管理的目标，具备了市政平台数据对接的能力。民用表也已完成3万余台智能表应用，计划2021年开始以每年40万～60万大规模推广和应用。集团通过自主研发的智能一体化平台，2018年到2020年，集团公司共查处偷盗燃气案件226起，挽回直接经济损失8000余万元，有效打击了偷盗燃气不法行为，起到积极震慑作用，实现企业漏损从5.5%降低到3.0%，使企业平均每年减少10亿元损失。
基于北斗与物联网的空地一体协同检测技术的应用，使北京燃气集团管道事故频率从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%；在风险评估及管控相关技术改进方面，每年节支总额超过8000万元；定位精度提高近百倍，减少开挖工程量80%，应用覆盖1万余公里燃气管道，累计经济效益5000万余元。
北京燃气始终贯彻“绿色经济理念”，积极推进节能减排技术研发。集团首先提出区域能源互联微网理念，研发异种能源耦合联动技术，并在中石油创新基地，金雁饭店，中关村壹号，通州中医院，环球影城，通州副中心6#站等地开展应用并拓展到南京和山西。以北京燃气大楼为示范点的能源耦合管理中心，一次能源利用率提升30%～40%，系统节能率可达15%～18%，每年可减排12.51吨CO2。在节能降耗的同时，大大减少污染物排放。
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