CN111523794B - 基于污染排放企业用电特性的环保管控措施响应研判方法 - Google Patents

基于污染排放企业用电特性的环保管控措施响应研判方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于污染排放企业用电特性的环保管控措施响应研判方法，包括：步骤1：获取环保管控信息，所述环保管控信息包括环保管控企业清单及不同重污染预警级别下的管控措施；步骤2：根据步骤1获取的环保管控信息，构建环保管控企业在不同管控措施下的生产用电特性曲线；步骤3：获取管控时段电网企业采集的环保管控企业生产用电曲线；步骤4：根据步骤2、步骤3，对环保管控企业构建并计算基于时间和深度两个维度的综合环保管控指令响应研判指标；步骤5：采用阈值比较法，对步骤4计算出的环保管控指令响应指标小于设定阈值的重点嫌疑企业进行重污染天气下管控企业环保管控措施响应预警，并开展现场督查。

Description

基于污染排放企业用电特性的环保管控措施响应研判方法
技术领域
本发明涉及综合利用企业生产用电特性分析和电网企业采集数据挖掘开展环保管控技术领域，尤其涉及基于污染排放企业用电特性的环保管控措施响应研判方法。
背景技术
在环保管控领域，对不同企业采取不同的管控措施，以应对重污染天气，是兼顾大气污染治理和实现企业转型升级的大势所趋。为实现精细化管理，营造良好营商环境，避免采取一刀切的粗暴管控，各地生态环境***积极引导企业制定重污染天气下的应急操作方案，推动实现重污染天气下“一企一策”的环保管控。
在重污染天气下企业生产情况监测领域，各地生态环境***传统上一般采用抽选部分企业开展现场督查检查的方式，这种管控监管效率低下、覆盖面较窄，且难以及时发现违规生产企业，上级管理机构难以及时了解全局情况，难以避免发生企业违规生产、偷排污染物的情形发生。部分地区推进污染源工控在线监测技术，采用在企业主要排污点装设在线监测设备、采集污染排放数据，或在主要排污设备供电处新增电量计量装置、采集用电数据的方式，监测企业排污或生产情况，但这两种方式需新增硬件装置、新建数据采集、传输和存储***，受监测成本影响，不宜推广应用至一般企业。
当前，电网企业基本实现了智能电表全覆盖，将电网企业采集的涉污企业用电数据用户生态环境监管领域具有可实现大面积广泛覆盖的典型优势。在此背景下，如何考虑企业个性化的生产用电特性分析，及其在不同管控预警级别下的响应措施，如何融合电网公司广泛采集的涉污企业用电信息，实现精细化的环保在线监管，目前并没有相关研究成果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在重污染天气时段生态环境监管***对涉及污染排放企业进行生产排放监管的技术手段缺乏、管控覆盖面不广、监管精准度低、时效性较差等不足，本发明提供了解决上述问题的基于污染排放企业用电特性的环保管控措施响应研判方法，涉及一种通过企业生产用电特性分析，并将电网采集数据用于生态环境执法机构开展企业生产情况在线监管的方法，综合应用企业生产用电特性分析，和覆盖面非常广的电网企业采集的涉污企业用电数据，为环保在线监管提供辅助决策。
本发明通过下述技术方案实现：
基于污染排放企业用电特性的环保管控措施响应研判方法，该方法考虑涉污企业的生产用电特性，利用电网企业广泛采集的用电数据挖掘，辅助环保在线监管；该方法包括以下步骤：
步骤1：获取环保管控信息，所述环保管控信息包括环保管控企业清单及不同重污染预警级别下的管控措施；
步骤2：根据步骤1获取的环保管控信息，构建环保管控企业在不同管控措施下的生产用电特性曲线；
步骤3：获取管控时段电网企业采集的环保管控企业生产用电曲线；每个时刻点(如时刻点ti)的用电数据记为Puse，ti；
步骤4：根据步骤2、步骤3，对环保管控企业构建并计算基于时间和深度两个维度的综合环保管控指令响应研判指标；
步骤5：采用阈值比较法，对步骤4计算出的环保管控指令响应指标小于设定阈值的重点嫌疑企业进行重污染天气下管控企业环保管控措施响应预警，将企业典型管控措施下典型的生产用电曲线与管控期间的生产用电曲线放在同一界面显示，对比鲜明；并开展现场督查。
其中，按照环保管控综合评价指标升序排列，指标值越小，表明企业在管控时段内未执行环保管控指令的概率越大，则应对该企业开展现场督查；其中，阈值比较法，由人工输入预警阈值Pth，然后筛选环保管控综合评价指标小于阈值Pth的企业，即为重点嫌疑企业。
基于在重污染天气下企业生产情况监测领域，各地生态环境***传统上一般采用抽选部分企业开展现场督查检查的方式，这种管控监管效率低下、覆盖面较窄，且难以及时发现违规生产企业，上级管理机构难以及时了解全局情况，难以避免发生企业违规生产、偷排污染物的情形发生。部分地区推进污染源工控在线监测技术，采用在企业主要排污点装设在线监测设备、采集污染排放数据，或在主要排污设备供电处新增电量计量装置、采集用电数据的方式，监测企业排污或生产情况，但这两种方式需新增硬件装置、新建数据采集、传输和存储***，受监测成本影响，不宜推广应用至一般企业。当前，电网企业基本实现了智能电表全覆盖，将电网企业采集的涉污企业用电数据用户生态环境监管领域具有可实现大面积广泛覆盖的典型优势。在此背景下，如何考虑企业个性化的生产用电特性分析，及其在不同管控预警级别下的响应措施，如何融合电网公司广泛采集的涉污企业用电信息，实现精细化的环保在线监管，目前并没有相关研究成果。
因此，本发明采用上述方案为生态环境***实现涉污企业在重污染天气下的生产情况、停限产措施执行情况的准实时在线监管，提供了一种方法。本发明方法将电网采集数据用于生态环境执法机构开展企业生产情况在线监管的方法，综合应用企业生产用电特性分析，和覆盖面非常广的电网企业采集的涉污企业用电数据，为环保在线监管提供辅助决策；本发明针对企业在重污染天气下采用“一企一策”应急操作方案的特点，通过对纳入环保管控的企业在对应环保管控措施下的生产用电特性进行分析，然后提取电网企业采集的企业用电数据，对环保管控企业构建并计算基于时间和深度两个维度的综合环保管控指令响应研判指标的评价体系，实现用电企业对环保管控措施的响应研判和预警，这样便建立了用电企业、电网企业和环保局之间的对应关系，为环保局对各个用电企业提供相对应环保管控措施下的生产行为监控，为生态环境监管***开展精准的环保管控提供辅助决策。相比于传统的方法，本发明通过对企业在不同污染预警级别下的生产用电特性进行建模，同时利用电网企业采集的用电数据进行分析，监管更加精细，且实现涉污企业在线监管的成本较低，具有短时间实现大面积、精准监管的显著优势。
进一步地，步骤2包括：
S21：建立纳入停产管控措施的企业生产用电特性曲线：在停产管控时段下，企业停止生产活动，除一般照明用电外的工业生产设施停止用电；此时企业的生产情况抽象如下：
Figure BDA0002459810860000031
式中，Pregulate为企业生产用电限制值；pnormal表示企业自行安排、不受管控情况下的生产用电数据；pbase表示基础负荷用电数据，如生活、照明用电；Tforbid表示停产时段Tforbid＝[T1，T2]；Tmonitor＝[Tstart，Tend]为监测时段；Tallow表示监视时段内除去停产时段的正常生产时段Tallow＝CTmonitor Tforbid，即是全集Tmonitor中Tforbid的补集；
S22：根据限产幅度，建立纳入限产管控措施的企业生产用电特性曲线：在限产管控时段下，企业生产活动水平不超过企业生产能力C的一定比例r；此时企业的生产情况抽象如下：
Figure BDA0002459810860000032
式中，Pregulate为企业生产用电限制值，pnormal表示企业自行安排、不受管控情况下的生产用电数据，C表示最大产能下的用电数据，r表示限产比例，Tregulate表示限产时段Tregulate＝[T1,T2]；Tmonitor＝[Tstart,Tend]为监测时段；Tallow表示监视时段内除去停产时段的正常生产时段Tallow＝CTmonitor Tforbid，即是全集Tmonitor中Tforbid的补集。
进一步地，步骤4中对环保管控企业构建与计算基于时间和深度两个维度的综合环保管控指令响应研判指标包括：
计算考虑管控日响应时长的评价指标；
计算考虑管控响应深度的各时点评价指标；
计算管控指令响应综合评价指标。
进一步地，所述计算考虑管控日响应时长的评价指标，具体包括：
S411：统计管控起始时刻，至当前时刻或距离当前最近采集到的数据时刻的时长，设定为Td个时刻数；
S412：统计该时段内，企业生产用电数值处于步骤2中构建的企业在相应管控措施下对应时刻生产用电曲线限制范围的时刻点数，记为TCor个时刻数；
S413：计算管控日响应时长的评价指标，计算公式如下：
Pxy％＝TCor/Td
式中，Pxy％为环保管控响应时长指标。
该指标(Pxy％)为响应正向指标，数值越高，表明管控时段内该企业响应管控指令的时间越长。
进一步地，所述计算考虑管控响应深度的各时点评价指标，具体包括：
S421：计算对应时刻的管控响应深度指标，计算公式如下：
Figure BDA0002459810860000041
式中，Psd，ti％为时刻ti对应的管控响应深度指标，Puse，ti为企业在时刻点ti的用电数据，Pregulate，ti为企业在时刻ti对应的生产用电限制值，C表示最大产能下的用电数据；
该指标(Psd，ti％)为正向指标，指标数值越大，表明企业在某时刻点的生产用电水平位于管控要求的生产用电限值范围的概率越大。
S422：利用等差递增数列加权，对管控起始时刻至当前时刻采集到的生产用电数据，计算管控响应深度的各时点评价指标：
Psd％＝∑Psd，ti％×Wti
式中，Psd％为管控响应深度指标，Psd，ti％为时刻ti对应的管控响应深度指标，Wti为时刻点ti的权重；
其中，各时刻点的权重指标Wti计算如下：
Figure BDA0002459810860000042
式中，Td代表管控当日管控起始时刻到当前时刻或距离当前最近采集到的数据时刻的时长；Tstart代表管控起始时刻；ti为管控起始时刻到当前时刻的每个时刻点编号。
该指标(Psd％)为正向指标，指标数值越大，表明企业在管控时段内的生产用电水平位于管控要求的生产用电限值范围的概率越大。
进一步地，所述计算管控指令响应综合评价指标，计算公式如下：
P％＝Pxy％×Psd％
式中，P％为环保管控指令响应综合评价指标，Pxy％为环保管控响应时长指标,Psd％管控响应深度指标。
该指标(P％)为正向指标，指标数值越大，表明企业在管控时段内的执行管控指令要求的时间越长，位于管控要求的生产用电限值范围的概率越大。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明方法将电网采集数据用于生态环境执法机构开展企业生产情况在线监管的方法，综合应用企业生产用电特性分析，和覆盖面非常广的电网企业采集的涉污企业用电数据，为环保在线监管提供辅助决策；
2、本发明采用一企一策，通过对纳入环保管控的企业在对应环保管控措施下的生产用电特性进行分析，然后提取电网企业采集的企业用电数据，对环保管控企业构建并计算基于时间和深度两个维度的综合环保管控指令响应研判指标的评价体系，实现企业对环保管控措施的响应研判和预警，为生态环境监管***开展精准的环保管控提供辅助决策；
3、本发明相比于传统的方法，本发明通过对企业在不同污染预警级别下的生产用电特性进行建模，同时利用电网企业采集的用电数据进行分析，监管更加精细，且实现涉污企业在线监管的成本较低，具有短时间实现大面积、精准监管的显著优势。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明方法流程图。
图2为本发明停产管控下的受管控企业生产用电特性曲线图。
图3为本发明限产管控下的受管控企业生产用电特性曲线图。
图4为本发明环保管控指令响应研判指标计算步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1至图4所示，本发明基于污染排放企业用电特性的环保管控措施响应研判方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：获取环保管控信息，所述环保管控信息包括环保管控企业清单及不同重污染预警级别下的管控措施；
步骤2：根据步骤1获取的环保管控信息，构建环保管控企业在不同管控措施下的生产用电特性曲线；步骤2包括：
S21：建立纳入停产管控措施的企业生产用电特性曲线：在停产管控时段下，企业停止生产活动，除一般照明用电外的工业生产设施停止用电；此时企业的生产情况抽象如下：
Figure BDA0002459810860000061
式中，Pregulate为企业生产用电限制值；pnormal表示企业自行安排、不受管控情况下的生产用电数据；pbase表示基础负荷用电数据，如生活、照明用电；Tforbid表示停产时段Tforbid＝[T1，T2]；Tmonitor＝[Tstart，Tend]为监测时段；Tallow表示监视时段内除去停产时段的正常生产时段Tallow＝CTmonitor Tforbid，即是全集Tmonitor中Tforbid的补集；
停产管控指令下，受管控企业的生产用电特性曲线表示如图2，图2中，Tstart为监测时段的开始时刻，Tend为监测时段的结束时刻，[Tstart,Tend]形成监测时段的区间；[T1,T2]为停产时段；pnormal为企业自行安排、不受管控情况下的生产用电数据；pbase表示基础负荷用电数据，如生活、照明用电。
S22：根据限产幅度，建立纳入限产管控措施的企业生产用电特性曲线：在限产管控时段下，企业生产活动水平不超过企业生产能力C的一定比例r；此时企业的生产情况抽象如下：
Figure BDA0002459810860000062
式中，Pregulate为企业生产用电限制值，pnormal表示企业自行安排、不受管控情况下的生产用电数据，C表示最大产能下的用电数据，r表示限产比例，Tregulate表示限产时段Tregulate＝[T1,T2]；Tmonitor＝[Tstart，Tend]为监测时段；Tallow表示监视时段内除去停产时段的正常生产时段
Figure BDA0002459810860000063
即是全集Tmonitor中Tforbid的补集。
限产管控指令下，受管控企业的生产用电特性曲线表示如图3，图3中，Tstart为监测时段的开始时刻，Tend为监测时段的结束时刻，[Tstart,Tend]形成监测时段的区间；[T1,T2]为限产时段；pnormal为企业自行安排、不受管控情况下的生产用电数据；C表示最大产能下的用电数据，r表示限产比例。
步骤3：获取管控时段电网企业采集的环保管控企业生产用电曲线；每个时刻点(如时刻点ti)的用电数据记为Puse，ti；
步骤4：根据步骤2、步骤3，对环保管控企业构建并计算基于时间和深度两个维度的综合环保管控指令响应研判指标；其中，步骤4中对环保管控企业构建与计算基于时间和深度两个维度的综合环保管控指令响应研判指标包括：
计算考虑管控日响应时长的评价指标；
计算考虑管控响应深度的各时点评价指标；
计算管控指令响应综合评价指标。
如图4所示，图4为环保管控指令响应研判指标计算步骤：
具体地，所述计算考虑管控日响应时长的评价指标，具体包括：
S411：统计管控管控起始时刻，至当前时刻或距离当前最近采集到的数据时刻的时长，设定为Td个时刻数；
S412：统计该时段内，企业生产用电数值处于步骤2中构建的企业在相应管控措施下对应时刻生产用电曲线限制范围的时刻点数，记为TCor个时刻数；
S413：计算管控日响应时长的评价指标，计算公式如下：
Pxy％＝TCor/Td
式中，Pxy％为环保管控响应时长指标。
该指标(Pxy％)为响应正向指标，数值越高，表明管控时段内该企业响应管控指令的时间越长。
具体地，所述计算考虑管控响应深度的各时点评价指标，具体包括：
S421：计算对应时刻的管控响应深度指标，计算公式如下：
Figure BDA0002459810860000071
式中，Psd，ti％为时刻ti对应的管控响应深度指标，Puse，ti为企业在时刻点ti的用电数据，Pregulate，ti为企业在时刻ti对应的生产用电限制值，C表示最大产能下的用电数据；
该指标(Psd，ti％)为正向指标，指标数值越大，表明企业在某时刻点的生产用电水平位于管控要求的生产用电限值范围的概率越大。
S422：利用等差递增数列加权，对管控起始时刻至当前时刻采集到的生产用电数据，计算管控响应深度的各时点评价指标：
Psd％＝∑Psd，ti％×Wti
式中，Psd％为管控响应深度指标，Psd，ti％为时刻ti对应的管控响应深度指标，Wti为时刻点ti的权重；
其中，各时刻点的权重指标Wti计算如下：
Figure BDA0002459810860000081
式中，Td代表管控当日管控起始时刻到当前时刻或距离当前最近采集到的数据时刻的时长；Tstart代表管控起始时刻；ti为管控起始时刻到当前时刻的每个时刻点编号。
该指标(Psd％)为正向指标，指标数值越大，表明企业在管控时段内的生产用电水平位于管控要求的生产用电限值范围的概率越大。
具体地，所述计算管控指令响应综合评价指标，计算公式如下：
P％＝Pxy％×Psd％
式中，P％为环保管控指令响应综合评价指标，Pxy％为环保管控响应时长指标,Psd％管控响应深度指标。
该指标(P％)为正向指标，指标数值越大，表明企业在管控时段内的执行管控指令要求的时间越长，位于管控要求的生产用电限值范围的概率越大。
步骤5：采用阈值比较法，对步骤4计算出的环保管控指令响应指标小于设定阈值的重点嫌疑企业进行重污染天气下管控企业环保管控措施响应预警，将企业典型管控措施下典型的生产用电曲线与管控期间的生产用电曲线放在同一界面显示，对比鲜明；并开展现场督查。
其中，按照环保管控综合评价指标升序排列，指标值越小，表明企业在管控时段内未执行环保管控指令的概率越大，则应对该企业开展现场督查；其中，阈值比较法，由人工输入预警阈值Pth，然后筛选环保管控综合评价指标小于阈值Pth的企业，即为重点嫌疑企业。
步骤5后输出重点嫌疑企业及环保管控指令响应综合评价指标即可。
工作原理是：本发明采用上述方案为生态环境***实现涉污企业在重污染天气下的生产情况、停限产措施执行情况的准实时在线监管，提供了一种方法。本发明方法将电网采集数据用于生态环境执法机构开展企业生产情况在线监管的方法，综合应用企业生产用电特性分析，和覆盖面非常广的电网企业采集的涉污企业用电数据，为环保在线监管提供辅助决策；本发明针对企业在重污染天气下采用“一企一策”应急操作方案的特点，通过对纳入环保管控的企业在对应环保管控措施下的生产用电特性进行分析，然后提取电网企业采集的企业用电数据，对环保管控企业构建并计算基于时间和深度两个维度的综合环保管控指令响应研判指标的评价体系，实现用电企业对环保管控措施的响应研判和预警，这样便建立了用电企业、电网企业和环保局之间的对应关系，为环保局对各个用电企业提供相对应环保管控措施下的生产行为监控，为生态环境监管***开展精准的环保管控提供辅助决策。相比于传统的方法，本发明通过对企业在不同污染预警级别下的生产用电特性进行建模，同时利用电网企业采集的用电数据进行分析，监管更加精细，且实现涉污企业在线监管的成本较低，具有短时间实现大面积、精准监管的显著优势。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.基于污染排放企业用电特性的环保管控措施响应研判方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：获取环保管控信息，所述环保管控信息包括环保管控企业清单及不同重污染预警级别下的管控措施；
步骤2：根据步骤1获取的环保管控信息，构建环保管控企业在不同管控措施下的生产用电特性曲线；
步骤3：获取管控时段电网企业采集的环保管控企业生产用电曲线；
步骤4：根据步骤2、步骤3，对环保管控企业构建并计算基于时间和深度两个维度的综合环保管控指令响应研判指标；
步骤5：采用阈值比较法，对步骤4计算出的综合环保管控指令响应研判指标小于设定阈值的重点嫌疑企业进行重污染天气下管控企业环保管控措施响应预警，并开展现场督查；
步骤4中对环保管控企业构建与计算基于时间和深度两个维度的综合环保管控指令响应研判指标包括：计算考虑管控日响应时长的评价指标；计算考虑管控响应深度的各时点评价指标；计算综合环保管控指令响应研判指标；
所述计算考虑管控日响应时长的评价指标，具体包括：
S411：统计管控起始时刻，至当前时刻或距离当前最近采集到的数据时刻的时长，设定为Td个时刻数；
S412：统计该时段内，企业生产用电数值处于步骤2中构建的企业在相应管控措施下对应时刻生产用电曲线限制范围的时刻点数，记为TCor个时刻数；
S413：计算管控日响应时长的评价指标，计算公式如下：
Pxy％＝TCor/Td
式中，Pxy％为环保管控响应时长指标；
所述管控响应深度的各时点评价指标，具体包括：
S421：计算对应时刻的管控响应深度指标，计算公式如下：
Figure FDA0002699672840000011
式中，Psd，ti％为时刻ti对应的管控响应深度指标，Puse，ti为企业在时刻点ti的用电数据，Pregulate，ti为企业在时刻ti对应的生产用电限制值，C表示最大产能下的用电数据；
S422：利用等差递增数列加权，对管控起始时刻至当前时刻采集到的生产用电数据，计算管控响应深度的各时点评价指标：
Psd％＝∑Psd，ti％×Wti
式中，Psd％为管控响应深度指标，Psd，ti％为时刻ti对应的管控响应深度指标，Wti为时刻点ti的权重；
其中，各时刻点的权重指标Wti计算如下：
Figure FDA0002699672840000021
式中，Td代表管控当日管控起始时刻到当前时刻或距离当前最近采集到的数据时刻的时长；Tstart代表管控起始时刻；ti为管控起始时刻到当前时刻的每个时刻点编号；
所述综合环保管控指令响应研判指标，计算公式如下：
P％＝Pxy％×Psd％
式中，P％为综合环保管控指令响应研判指标，Pxy％为环保管控响应时长指标,Psd％为管控响应深度指标。
2.根据权利要求1所述的基于污染排放企业用电特性的环保管控措施响应研判方法，其特征在于，步骤2包括：
S21：建立纳入停产管控措施的企业生产用电特性曲线：在停产管控时段下，企业停止生产活动，除一般照明用电外的工业生产设施停止用电；此时企业的生产情况抽象如下：
Figure FDA0002699672840000022
式中，Pregulate为企业生产用电限制值；pnormal表示企业自行安排、不受管控情况下的生产用电数据；pbase表示基础负荷用电数据，包括生活、照明用电；Tforbid表示停产时段Tforbid＝[T1,T2]；Tmonitor＝[Tstart,Tend]为监测时段；Tallow表示监视时段内除去停产时段的正常生产时段
Figure FDA0002699672840000023
即是全集Tmonitor中Tforbid的补集；
S22：根据限产幅度，建立纳入限产管控措施的企业生产用电特性曲线：在限产管控时段下，企业生产活动水平不超过企业生产能力C的一定比例r；此时企业的生产情况抽象如下：
Figure FDA0002699672840000024
式中，Pregulate为企业生产用电限制值，pnormal表示企业自行安排、不受管控情况下的生产用电数据，C表示最大产能下的用电数据，r表示限产比例，Tregulate表示限产时段Tregulate＝[T1,T2]；Tmonitor＝[Tstart,Tend]为监测时段；Tallow表示监视时段内除去停产时段的正常生产时段
Figure FDA0002699672840000031
即是全集Tmonitor中Tforbid的补集。
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