劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：在霧霾嚴重時期，部分地方政fu會要求污染企業采取關停措施，以減少污染物的排放。但某些污染企業為追求經濟利益，在被要求關停期間仍然違規生產，由于其生產行為具有較高的隱蔽性，環保部門難以判定其是否在存在違規生產行為，同時也無法準確掌握違規生產企業的生產時段，這嚴重阻礙了環保督查工作的開展。本文針對上述問題，給出了種污染企業違規生產監控方法。該方法基于污染企業的日用電量與日用電大負荷，實現了對污染企業違規生產行為的研判。另外，該方法還基于污染企業的用電負荷數據，實現了對污染企業生產時段的分類。該方法為相關部門準確的掌握污染企業的生產規律提供了有效的技術手段。本文利用污染企業的用電負荷歷史數據對該方法進行了驗證，結果表明該方法有效可行。

關鍵詞：霧霾；污染企業；用電規律；違規生產；監控方法

0引言

近年來，我中東部地區冬季霧霾頻發，這對人體健康和交通運輸造成了極為不利的影響。研究表明，污染企業的排放物是導致霧霾形成的主要因素之，為減輕霧霾程度，多地政fu在霧霾嚴重時期均對污染企業采取了關停措施。但有部分污染企業為追求經濟利益，在收到停產通知后，仍采用隱蔽的方式進行違規生產。由于在霧霾高發區域污染企業數量較多且其生產活動隱蔽性高，這給相關部門的環保督查工作造成了很大困難。

污染企業的用電規律可以較為直觀的反映其生產行為。目前，用電信息采集系統已經實現了對電壓、電流、用電量等信息的采集與存儲，這為掌握污染企業的用電規律提供了數據基礎。本文基于污染企業的用電規律，提出了種污染企業生產行為監控方法，通過該方法不但可以判斷污染企業生是否違規生產，還能掌握其具體生產時間段，這為相關部門的環保督查工作提供了有力支撐。

1關停污染企業違規生產研判

當污染企業被關停時，其用電量明顯低于正常生產期間的用電量。根據該規律，本文基于污染企業的日用電量與日用電量設定閾值定義其用電量系數如（1）式所示。

（1）式中，E_d為該污染企業在被要求關停期間某天的用電量；Eset為日用電量設定閾值，其定義如（2）式所示。

Eset=aEavg

（2）式中，Eavg為某污染企業在正常生產期間的日均用電量，其計算方法如（3）式所示；a為取值范圍為（0,1）的常數，其取值越小則用電量系數k越大。

（3）式中為正常生產期間該污染企業在統計周期內第天的用電量，為統計周期的天數，般統計周期取30天。

當污染企業在被關停期間某天的用電量系數k滿足（4）式時，即其當天的用電量超過設定閾值E 時，則判定其違規生產，且k值越大則說明該污染企業違規生產的可能性越大。

K> 1

在被關停期間，有些污染企業的日用電量雖然不大，但其在短時間的用電負荷仍然較大，如圖1所示，顯然此時只采用（4）式來判斷其是否違規生產已經不夠合理。

圖1 某污染企業日負荷曲線

為避免上述現象，基于污染企業的日用電大負荷與用電負荷設定閾值定義其用電負荷系數I，如（5）式所示。

（5）式中，Pm為該污染企業在被要求關停期間某天的用電負荷zui大值；Pset為用電負荷設定閾值，其定義如（6）式所示。

Pset=ßPmax

（6）式中，Pmax為某污染企業在正常生產期間的zui大用電負荷，其計算方法如（7）式所示；ß為取值范圍為（0,1）的常數，其取值越小則用電負荷系數I 越大。

Pmax=max（P₁，P₂ ，…P_N）

（7）式中，P_i為正常生產期間該污染企業在統計周期內第1天的zui大用電負荷；P₂為正常生產期間該污染企業在統計周期內第2天的zui大用電負荷；P_N為正常生產期間該污染企業在統計周期內第N天的大用電負荷，般統計周期取30天。

當污染企業在被關停期間某天的用電負荷系數l滿足（8）式時，即其當天的大用電負荷超過設定閾值Pset時，則判定其違規生產，且l值越大則說明該污染企業違規生產的可能性越大。

l＞1

在被關停期間，有些污染企業的用電負荷雖然較低，但其生產時間長導致日用電量仍然較大，如圖 2所示，顯然此時只采用（8）式來判斷其是否違規生產已經不夠合理。

圖2某污染企業日負荷曲線

綜上所述，本文將（4）式與（8）式相結合，來判斷污染企業是否在被關停期間違規生產，即當某污染企業在某日的用電量系數K與用電負荷系數L滿足（9）式時，則判定該污染企業在當日違規生產。

K＞1或l＞1

2生產時段類型分析

本節根據違規生產污染企業的用電負荷特征將其生產時段類型分為白天生產型、夜間生產型以及不確定型三類，以便于相關部門更為準確的掌握污染企業的違規生產規律。

定義尹為違規生產污染企業的晝夜用電量比值，如（10）所示，

（10）式中，P_i為用電信息采集系統在白天第i個采集時刻所采集的某污染企業用電負荷值；P_j為用電信息采集系統在夜間第j個采集時刻所采集的該污染企業用電負荷值；N_d為用電信息采集系統在白天采集用電負荷的次數；N_n為用電信息采集系統在夜間采集用電負荷的次數。般情況下用電信息采集系統在每個整點時刻采集次用電負荷，即每天采集24次用電負荷。本文將6時30分-17時30分之間定義為白天，其余時間段定義為夜間，因此，N為11，N值為13。

當求得某違規生產污染企業的晝夜用電量比值P后，可根據表1確定該污染企業的生產時段類型。

表1生產時段類型劃分

白天生產型污染企業的大部分用電量發生在白天，即其違規生產行為大部分發生在白天。夜間生產型污染企業則相反，其違規生產行為大部分發生在夜間。不確定型污染企業的違規生產行為在白天和夜間均有定比例，且相差不明顯。3種類型污染企業的典型日負荷曲線如圖3-5所示。

3具體流程

本文所提出的污染企業違規生產監控方法具體流程如圖6所示。

圖3 白天生產型污染企業典型日負荷曲線

圖4 夜間生產型污染企業典型日負荷曲線

圖5 不確定污染企業典型日負荷曲線

圖6流程圖

4方法驗證

本文用以往核查出的違規生產污染企業的歷史數據對本方法進行驗證（a均取0• 2），結果表明本方法的準確率可達86％以上，可見本方法有效可行，具有推廣應用價值。

造成本方法有定誤判率的主要原因是：某些污染企業關停后，仍會存在部分生活用電，從而造成本方法將其誤判為違規產品。

5 安科瑞環保用電監管云平臺介紹

5.1 概述

家推進打贏藍天保衛戰，打好碧水保衛戰，打勝凈土保衛戰，加快生態環境保護、建設美麗中，各省市結合物聯網和大數據政策，也相繼頒布有關污染治理設施用電監管平臺等相關政策。針對企業內的環保設施、設備運行狀況作出檢測控制，發揮環保設備的作用，提高使用效率，并為政fu部門能夠動態掌握治污治理執行情況和異常預警提供支持，安科瑞憑借監控領域里多年的技術力量和豐富經驗，創新研發了Acrel-3000環保設施用電監管云平臺，依托快速發展的物聯網技術、電力參數傳感技術，實時采集企業總用電、工藝生產設備用電、污染治理設施設備用電等數據，通過設施運行停車分析、越限分析、停/限產分析、工藝關聯分析等，及時發現環保治理設施、設備等未開啟、空轉、減速、降頻以及異常關閉等未正常工作的情況；同時，通過數據分析，還可以實時監控限產和停產整治企業運行狀態。

5.2 平臺結構

5.3 平臺主要功能

5.3.1平臺登錄

在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。

5.3.2平臺頁

平臺頁顯示企業概況，用電統計，產污設施運行柱狀圖，治污設施運行柱狀圖，如圖所示：

企業概況

顯示接入的企業數，設備數和監測點位數，治污設備的當前運行狀況和停產限產的異常狀況等信息。

用電統計

以曲線圖的方式展示企業昨日和今日用電情況。

產污設施運行柱狀圖

顯示昨日和今日產污設施按小時運行數的柱狀圖。

治污設施運行柱狀圖

顯示昨日和今日治污設施按小時運行數的柱狀圖。 

5.3.3 實時監控

采集現場用電信號，可以查看企業、車間設備、監測點各級的統計情況，包括生產狀態、設備狀態、電流、電壓、用電、功率等，默認顯示昨日/今日曲線，可選擇具體的時間并生成曲線，其中用電和功率曲線中包含設置的設備啟停閥值，企業整體用電中顯示企業停產的閾值。

根據設置的啟停閾值，判斷生產時間和治污設施運行時間是否吻合，與停產限產計劃是否有時間沖突，如圖所示：

5.3.4異常實時報警

通過關聯分析、超限分析、啟停時間分析，及時發現環保治理設備未開啟、異常關閉及減速、空轉、降頻等異常情況，同時通過數據分析還可以實時監控限產和停產企業整治企業運行狀態，如圖所示：

5.3.5統計分析

產污分析

統計企業/行業在某個時間段內的產污數量。

減產減排分析

統計企業在污染日、非污染日的負荷對比，以小時為單位展示功率曲線。

企業用電監控

可查詢企業/行業的日功率曲線，默認是今日/昨日對比，可選擇對比的日期。能耗報

表統計企業/行業在某個時間段內的用電量，可按日/月/年進行統計和分析。

5.3.6移動端APP

環保用電監管云平臺支持Android、ios系統APP，方便用進行行業/企業查詢、報警、

故障查詢，實時監控數據查詢，分閘操作，探測器詳細信息查詢等功能。

5.4產品選型

6 結語

本文基于污染企業的用電規律，提出了種污染企業違規生產監控方法。通過該方法不但可以判斷企業出污染企業是否違規生產行為，而且還能給出違規生產污染企業的生產時段。本文利用歷史數據對本算法進行了驗證，結果表明該方法有效可行，可為相關部門的環保督查工作提供有力支撐。接下來，將根據實際應用效果，對該方法進行改進，以進步提升其準確性和實用性。

【參考文獻】

• 甄泉，方治，王雅晴，等.霧霾空氣中細菌特征及對健康的潛在影響[J].生態學報，2019,39（06）：1-11.
• 王立斌，王雨帆，馬浩，張晶，康之增，李杰琳，李夢宇．種基于用電規律的污染企業違規生產監控方法．電力大數據，2019.
• 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.6版.

作者介紹：劉細鳳，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事工業絕緣監測的研發與應用。