緒論:寫(xiě)作既是個(gè)人情感的抒發(fā),也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇新能源技術(shù)研究范文,希望它們能為您的寫(xiě)作提供參考和啟發(fā)。
向綠色能源經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型需要更大的動(dòng)力和對(duì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的徹底轉(zhuǎn)變。盡管在一些領(lǐng)域有了進(jìn)展,現(xiàn)有的政策和戰(zhàn)略仍然不足以解決綠色能源經(jīng)濟(jì)面臨的世界性問(wèn)題。這些問(wèn)題說(shuō)明人類社會(huì)產(chǎn)生了過(guò)多無(wú)用的綠色能源政策和低碳科技,但同時(shí)也加強(qiáng)了我們對(duì)綠色能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變相關(guān)政策的效果、用途、復(fù)雜性的理解。
總的來(lái)說(shuō),我們需要更強(qiáng)的領(lǐng)導(dǎo)力、更積極的政治環(huán)境、縝密的評(píng)估、有效的多層管理、國(guó)內(nèi)國(guó)外合作、經(jīng)濟(jì)與能源系統(tǒng)整合等來(lái)應(yīng)對(duì)向綠色能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型遇到的眾多難題。本文研究的目的是總結(jié)綠色能源技術(shù)的最新進(jìn)展,為國(guó)家綠色能源經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型提供最新的技術(shù)支持。
2納米技術(shù)在能量?jī)?chǔ)存方面的應(yīng)用
能量?jī)?chǔ)存無(wú)疑是21世紀(jì)最大的挑戰(zhàn)之一。為了應(yīng)對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的需要和日益突出的生態(tài)問(wèn)題,對(duì)于新型的、低廉的、環(huán)保的能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存設(shè)備需求緊迫,促使了這個(gè)領(lǐng)域研究發(fā)展迅速。這些設(shè)備的性能與其本身使用材料的性質(zhì)密切相關(guān)。而近幾年,納米結(jié)構(gòu)的材料因其非同尋常的機(jī)械、電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)而備受矚目。認(rèn)識(shí)到納米材料在能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存中的優(yōu)缺點(diǎn),以及如何控制它們的性質(zhì)和合成同樣至關(guān)重要。鋰離子電池是當(dāng)今材料電化學(xué)的一大成功。然而,依靠現(xiàn)有的電極和電解質(zhì)材料,電池的性能已經(jīng)達(dá)到極限。為了突破這個(gè)極限,其中一條可行的思路就是運(yùn)用納米材料。
使用納米級(jí)的傳統(tǒng)陰極材料有很多缺點(diǎn),但是陰極依然有進(jìn)步的空間。一種有關(guān)硅納米柱的方法已經(jīng)在陰極材料中運(yùn)用;另一種由五氧化二釩或者LiMn2O4形成的微纖維納米結(jié)構(gòu)也有上述硅材料的優(yōu)點(diǎn):兼顧體積改變并允許高的反應(yīng)速度。再者,二級(jí)納米陽(yáng)極材料與二級(jí)納米陰極材料的研究工作也在同時(shí)進(jìn)行。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為,為了使可充電鋰離子電池中可以快速而可逆地充上電,必須在電極上使用嵌入化合物,并且嵌入過(guò)程必須是單相的。但是現(xiàn)在出現(xiàn)了很多反例:即使反應(yīng)中有相轉(zhuǎn)變,鋰離子的嵌入反應(yīng)仍然很快。除此之外,LiFePO4的例子也表明了納米電極材料的優(yōu)勢(shì)。納米結(jié)構(gòu)擴(kuò)展了陰極材料的范圍。
鋰離子電池的進(jìn)步也同樣依賴于電解質(zhì)的發(fā)展。固體聚合物電解質(zhì)是目前最有前景的材料,因?yàn)樗鼈兩a(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、形狀和大小可控、能量密度高,并且可以實(shí)現(xiàn)電池全固態(tài)。然而其在室溫下很低的離子電導(dǎo)性依然是技術(shù)的瓶頸。晶化的聚合物電解質(zhì)以前被認(rèn)為是絕緣體,但是最近的研究表明有些復(fù)合物有顯著增加的導(dǎo)電性。現(xiàn)有材料的電導(dǎo)性還不足以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的水平,但是這些材料為進(jìn)一步的提高開(kāi)拓了新思路。
總的來(lái)說(shuō),把材料從正常大小變?yōu)榧{米級(jí)會(huì)顯著改變它們的性質(zhì),自然也就會(huì)改變它們作為能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換設(shè)備材料的性能。有時(shí)唯一的影響就是簡(jiǎn)單改變粒子大小而產(chǎn)生;而對(duì)于具有特殊結(jié)構(gòu)的納米材料,情況可能更為復(fù)雜。由粒子更小引起的空間限制和表面積改變會(huì)影響材料的很多性質(zhì),這使我們更迫切地需要發(fā)展新的理論或者改進(jìn)現(xiàn)有體相材料的理論。這是材料化學(xué)和表面科學(xué)的交叉學(xué)科,這兩個(gè)學(xué)科對(duì)于研究納米材料都很重要。
3高效太陽(yáng)能電池的商業(yè)化前景
利用太陽(yáng)能來(lái)生產(chǎn)電能是解決世界能源問(wèn)題最好的辦法之一。然而,為了與傳統(tǒng)能源競(jìng)爭(zhēng),太陽(yáng)能電池本身必須足夠可靠和價(jià)格相對(duì)低廉。有幾種類型的太陽(yáng)能電池被廣泛研究,包括晶圓、薄膜、有機(jī)太陽(yáng)能電池,并在太陽(yáng)能電池的可靠性、成本效益方面取得了巨大成功。成本效益可以理解為更少的材料和更高的轉(zhuǎn)化效率。
圖12014年光伏產(chǎn)業(yè)各材料占比情況
在光伏產(chǎn)業(yè)中,薄膜電池公司發(fā)展迅速;2001~2009年,100家公司進(jìn)入了此領(lǐng)域,能量產(chǎn)值從14MW上升到2141MW。在長(zhǎng)期發(fā)展中,如果薄膜光伏技術(shù)的效率和可靠性夠高,它被預(yù)測(cè)會(huì)超過(guò)晶體硅技術(shù)。然而與之相對(duì)的情況是,投資者擔(dān)心晶體硅的發(fā)展會(huì)壓制薄膜技術(shù)(如圖1所示)。薄膜技術(shù)在2009年開(kāi)始衰落,因?yàn)樗染w硅更貴,效率和可靠性更低。在其市場(chǎng)占額減小的情況下,一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)是:目前薄膜技術(shù)沒(méi)有成功替代晶體硅,但是它在炎熱的陽(yáng)光地帶仍然有很大的優(yōu)勢(shì)。具有更好溫度系數(shù)和合適轉(zhuǎn)化效率的薄膜電池在一些極端環(huán)境下確實(shí)好于晶體硅電池。
4生物能和廢物處理系統(tǒng)
由于全球性的污染和人為活動(dòng),水在某些地區(qū)非常稀缺。對(duì)清潔水源的需求和人們對(duì)環(huán)境的重視導(dǎo)致了循環(huán)水的使用量增加。因此,混合廢水處理系統(tǒng)等先進(jìn)有效的處理技術(shù)在近些年得到了廣泛關(guān)注。由于對(duì)全球的環(huán)境和能源問(wèn)題的持續(xù)關(guān)注,可持續(xù)和環(huán)保的新型廢水處理技術(shù)都得到了發(fā)展。因此,很多機(jī)構(gòu)的工作重心都放在了研究高效節(jié)能的混合處理系統(tǒng)上。某些先進(jìn)的混合技術(shù),例如微生物燃料電池,甚至可以從廢水中生產(chǎn)能量。
一個(gè)混合能源系統(tǒng)通常有兩個(gè)或兩個(gè)以上的能量源一起使用來(lái)節(jié)省燃料和提高系統(tǒng)效率。而在混合廢水處理系統(tǒng)中,大多數(shù)可以被概括為兩種或兩種以上單元的組合:生物處理單元、化學(xué)處理單元、物理處理單元。選擇何種混合系統(tǒng)取決于廢水中的成分。生物處理經(jīng)常用于清除有機(jī)物、氮化物和磷化物;物理處理通常用于除去懸浮物一類的物質(zhì);化學(xué)處理一般處理金屬離子。大多數(shù)廢水含有多種物質(zhì),因此需要用混合系統(tǒng)來(lái)徹底的凈化。
(1)物理-生物混合系統(tǒng)可以在含有懸浮物、油污、有機(jī)和無(wú)機(jī)雜質(zhì)的廢水中運(yùn)用。最常見(jiàn)的例子包括膜生物反應(yīng)器(MBR):一種結(jié)合生物降解法和膜過(guò)濾法的反應(yīng)器。這種反應(yīng)器可以降低化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮含量(NH3-N)。MBR的優(yōu)勢(shì)有:可以處理有機(jī)物含量大的廢水,提高凈水效率,延長(zhǎng)固體停留時(shí)間使硝化反應(yīng)更完全。
(2)物理-化學(xué)混合系統(tǒng)用于富含懸浮物、油污、渾濁、有害離子的污水中。常見(jiàn)的物理-化學(xué)混合系統(tǒng)包括:
1)化學(xué)凝聚和沉降——用藥品來(lái)使廢水中的微小顆粒凝聚為大顆粒,然后用物理方法除去。
2)吸附——大比表面積的活性炭可以吸附很多物質(zhì)。例如,吸附-絮凝-溶氣氣浮混合法可以除去水中大部分的油污。
3)臭氧化——種常見(jiàn)的用臭氧來(lái)殺菌和氧化有機(jī)物的方法。例如,將臭氧化-吸附混合系統(tǒng)加入自養(yǎng)除氮步驟中可以顯著提高除氮效率。
4)混合除鹽法——它將可逆電滲析(RED)和可逆滲透法(RO)結(jié)合在一起。在除鹽過(guò)程中,RED利用鹽濃度梯度發(fā)電,兩者的結(jié)合可以大大減少能量消耗。
(3)化學(xué)-生物系統(tǒng)通常用于除去氮、磷、難處理的毒性有機(jī)物等。帶有氧化功能的混合系統(tǒng)可以在短時(shí)間內(nèi)降低廢水毒性,并且增加其生物可降解性。而微生物燃料電池可以把有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為電能,在處理系統(tǒng)中使用它可以增加凈水效率并降低處理成本。
(4)當(dāng)廢水中的污染物種類很多時(shí),就要用到物理-化學(xué)-生物混合系統(tǒng)。例如,薄膜-絮凝-吸附-生物反應(yīng)器(MCABR)可以有效除去有機(jī)物。其中有四種機(jī)理:膜過(guò)濾、微生物降解、聚氯化鋁沉降、活性炭吸附。
5結(jié)語(yǔ)
總的來(lái)說(shuō),綠色能源技術(shù)已經(jīng)得到長(zhǎng)足發(fā)展,但仍有很大提高空間。固氧燃料電池是一種較成熟的能源轉(zhuǎn)換技術(shù),其轉(zhuǎn)換效率比熱機(jī)高并且污染小。出于對(duì)成本和運(yùn)行環(huán)境的考慮,某些情況下的固氧燃料電池需要相對(duì)低的運(yùn)行溫度。在不懈的研究工作下,某些電池的運(yùn)行溫度已經(jīng)可以達(dá)到600℃以下,而且通過(guò)改進(jìn)加工工藝和研究新的電解質(zhì)材料可以進(jìn)一步降低運(yùn)行溫度,從而達(dá)到400℃~500℃的更低溫。未來(lái)幾年內(nèi),低溫固氧燃料電池及其材料仍會(huì)備受矚目,并且其商業(yè)化的趨勢(shì)會(huì)更顯著。
除了能量轉(zhuǎn)換,研究低廉環(huán)保的能量?jī)?chǔ)存裝置也是綠色能源的一大重點(diǎn)。鋰離子電池是一大成功,然而為了突破現(xiàn)有性能的瓶頸,人們開(kāi)始關(guān)注納米材料。納米材料具有非同尋常的性質(zhì),它在某些情況下被證明可以提高電池性能,而且擴(kuò)展了可用材料的范圍。然而人們對(duì)納米反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理的了解還是很少,這個(gè)領(lǐng)域仍然有很多工作要做。為了實(shí)現(xiàn)更大的發(fā)展,我們需要發(fā)展新的材料和反應(yīng)理論。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,解決能源危機(jī)的最好方案之一是使用太陽(yáng)能。對(duì)于薄膜太陽(yáng)能電池,其中的CIGS和碲化鎘電池都已經(jīng)達(dá)到了很好的轉(zhuǎn)化效率,然而相關(guān)元素低產(chǎn)量仍然限制了大規(guī)模商業(yè)化。有關(guān)新型薄膜光伏電池的研究也在進(jìn)行中。盡管薄膜太陽(yáng)能電池可能在市場(chǎng)配額上可能無(wú)法超過(guò)晶體硅電池,但是在特殊環(huán)境下薄膜太陽(yáng)能電池有著無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。
中圖分類號(hào):TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-2374(2014)28-0047-02
1 FTU終端設(shè)備概述
隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的有序推進(jìn),配電自動(dòng)化作為智能配電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)已在國(guó)內(nèi)大規(guī)模開(kāi)展建設(shè)工作,配電自動(dòng)化終端設(shè)備FTU的應(yīng)用也日趨廣泛。提高配電自動(dòng)化終端設(shè)備運(yùn)行可靠性,從而實(shí)現(xiàn)提高配電網(wǎng)供電可靠性和改善供電質(zhì)量,已納入國(guó)家電網(wǎng)公司智能配電網(wǎng)建設(shè)的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)考慮范圍。在國(guó)網(wǎng)公司頒布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《配電自動(dòng)化終端/子站功能規(guī)范》(Q/GDW514-2010)中明確提出配電自動(dòng)化終端設(shè)備供電電源可采用新型能源作為供電電源。
在配電自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)踐中,目前戶外線路上FTU終端設(shè)備的工作電源接入方式單一,主要依靠外接線路電壓互感器作為FTU終端設(shè)備供電電源。外接電壓互感器方式存在后期維護(hù)難度高,維護(hù)時(shí)線路需停電等問(wèn)題。并且存在如果線路長(zhǎng)時(shí)間停電檢修,此時(shí)FTU終端蓄電池組需要充電而無(wú)電可充的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。隨著太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步,光電及風(fēng)電的轉(zhuǎn)換效率已大幅提高,新能源供電技術(shù)也從原來(lái)的低級(jí)應(yīng)用向高級(jí)應(yīng)用方向發(fā)展,在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。新能源供電技術(shù)應(yīng)用于FTU終端設(shè)備供電電源,將實(shí)現(xiàn)FTU終端設(shè)備供電電源多樣化,有效提高FTU終端設(shè)備供電穩(wěn)定性,滿足配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)可靠運(yùn)行的要求,同時(shí)將有利于探索解決偏遠(yuǎn)地區(qū)配電自動(dòng)化建設(shè)中戶外配電終端設(shè)備工作電源供電問(wèn)題。
2 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)述
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能光伏組件、逆變器等部分組成,是集風(fēng)能、太陽(yáng)能等多種能源發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)智能控制技術(shù)為一體的復(fù)合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。
(1)風(fēng)力發(fā)電部分是利用風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能,經(jīng)過(guò)逆變器對(duì)負(fù)載供電。
(2)光伏發(fā)電部分利用太陽(yáng)能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能,通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電。
(3)逆變系統(tǒng)由幾臺(tái)逆變器組成,把直流電變成標(biāo)準(zhǔn)的220V交流電,保證交流電負(fù)載設(shè)備的正常使用。同時(shí)還具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能,可改善風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。
風(fēng)光互補(bǔ)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池方陣兩種發(fā)電設(shè)備共同發(fā)電。夜間和陰雨天無(wú)陽(yáng)光時(shí)由風(fēng)能發(fā)電,晴天由太陽(yáng)能發(fā)電,在既有風(fēng)又有太陽(yáng)的情況下兩者同時(shí)發(fā)揮作用,實(shí)現(xiàn)了全天候的發(fā)電功能,比單用風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能更經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、實(shí)用。
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電比單獨(dú)風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電有以下
優(yōu)點(diǎn):
(1)利用風(fēng)能、太陽(yáng)能的互補(bǔ)性,可以獲得比較穩(wěn)定的輸出,系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性和可靠性。
(2)在保證同樣供電的情況下,可大大減少儲(chǔ)能蓄電池的容量。
(3)通過(guò)合理地設(shè)計(jì)與匹配,可以基本上由風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)供電,很少或基本不用啟動(dòng)備用電源如柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組等,可獲得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可采用垂直軸風(fēng)機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電主體組件,其具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)安全放心渦輪垂直式外形設(shè)計(jì)。采用單渦輪垂直葉片設(shè)計(jì),連接緊固,設(shè)計(jì)一體成形,無(wú)風(fēng)輪飛車危險(xiǎn),極大地增加使用安全系數(shù)。外形異于一般的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī),所以增加視覺(jué)吸引力及美化景觀的效果。而且由于沒(méi)有風(fēng)輪范圍的限制,非常適合用于作為同桿架設(shè)的配電終端后備電源應(yīng)用。
(2)外轉(zhuǎn)子發(fā)電效率高。采用盤(pán)式無(wú)鐵芯發(fā)電機(jī),外轉(zhuǎn)子機(jī)芯,啟動(dòng)扭力低,減少機(jī)械損失。新一代無(wú)噪音發(fā)電機(jī)置頂設(shè)計(jì),有效減少發(fā)電機(jī)運(yùn)作震動(dòng)時(shí),對(duì)桿造成的壓力,無(wú)共振危險(xiǎn),超靜音。
(3)360°全方位迎風(fēng)(1.5m/s)超低風(fēng)起動(dòng)。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī),風(fēng)葉設(shè)計(jì)不受風(fēng)向影響,能適應(yīng)風(fēng)向及風(fēng)速的頻繁變化,平穩(wěn)發(fā)電。專門(mén)針對(duì)低風(fēng)速地區(qū)設(shè)計(jì),360°全方位迎風(fēng),自然風(fēng)(1.5m/s)即可啟動(dòng),風(fēng)能利用率高。
3 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于配電終端供電電源實(shí)踐
桐鄉(xiāng)市供電局結(jié)合當(dāng)前正在進(jìn)行的配電自動(dòng)化建設(shè),開(kāi)展了配電自動(dòng)化FTU(柱上開(kāi)關(guān)運(yùn)行監(jiān)測(cè)終端)終端供電新能源應(yīng)用技術(shù)研究,積極探索FTU終端設(shè)備供電電源多樣化,提高配電終端設(shè)備安全運(yùn)行水平。
依托20kV配網(wǎng)線路,選取該線路已裝設(shè)配電自動(dòng)化終端FTU的4臺(tái)分段開(kāi)關(guān),采用同桿架設(shè)方式安裝了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng),風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由300W垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、80W光伏發(fā)電組件及逆變器組成。下圖1是風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)后備電源現(xiàn)場(chǎng)安裝實(shí)例圖。
圖1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)后備電源現(xiàn)場(chǎng)安裝效果圖
如下圖2,是風(fēng)光互補(bǔ)后備電源供電方式示意圖。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能通過(guò)逆變器逆變?yōu)?20V交流電,接入FTU蓄電池充電模塊,該充電模塊支持雙路充電電源輸入。形成與原有的由外接式線路電壓互感器變換的220V交流充電回路構(gòu)成雙回路充電模式。在線路運(yùn)行正常時(shí),風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)與外接式線路電壓互感器同時(shí)為蓄電池充電模塊提供充電電源,當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí),風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立為蓄電池提供充電電源,保障蓄電池穩(wěn)定持續(xù)輸出電能,為FTU配電終端及相關(guān)通信設(shè)備提供工作電源。
圖2 風(fēng)光互補(bǔ)后備電源供電方式示意圖
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行證明,F(xiàn)TU配電終端及相關(guān)通信設(shè)備運(yùn)行功率30W,配套蓄電池組件可在無(wú)外界充電電源供應(yīng)下滿足持續(xù)正常工作9小時(shí),在裝設(shè)了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)后,當(dāng)線路發(fā)生故障及線路檢修情況下,蓄電池組件可得到風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能持續(xù)充電,避免了蓄電池組件電能耗空,F(xiàn)TU配電終端及相關(guān)通信設(shè)備停止運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn),確實(shí)提高了配電自動(dòng)化終端設(shè)備運(yùn)行可靠性。
4 結(jié)語(yǔ)
綜上所述,隨著智能配電網(wǎng)建設(shè)的全面推進(jìn),特別是農(nóng)村電網(wǎng)配電自動(dòng)化建設(shè)的逐步開(kāi)展,配電自動(dòng)化終端設(shè)備的運(yùn)行可靠性將越來(lái)越凸顯出其重要性。相比于傳統(tǒng)的單一依靠外接式電壓互感器作為配電自動(dòng)化終端及其相關(guān)通信設(shè)備工作電源的建設(shè)模式,引入風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)作為后備供電電源將實(shí)現(xiàn)供電電源的多樣化,有效提高配電自動(dòng)化終端設(shè)備的運(yùn)行可靠性。特別在風(fēng)、光資源條件較好,同時(shí)地處偏遠(yuǎn)地區(qū)的配電自動(dòng)化建設(shè)中,風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)將成為直接解決戶外配電終端設(shè)備工作電源供電問(wèn)題的一種可嘗試應(yīng)用的建設(shè)
模式。
參考文獻(xiàn)
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從經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的未來(lái)道路來(lái)說(shuō)必然要從以人類自我欲望為中心的古典經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理論向以整體生態(tài)系統(tǒng)為中心的新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理論轉(zhuǎn)變。只有這樣的增長(zhǎng)才是科學(xué)的增長(zhǎng)理念,因?yàn)榭茖W(xué)的增長(zhǎng)從經(jīng)濟(jì)哲學(xué)意義上說(shuō)也是建立在生態(tài)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新、生態(tài)倫理學(xué)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)低碳增長(zhǎng)模式的和諧與統(tǒng)一之上。
2能源利用循環(huán)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)戰(zhàn)略能源作為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)最重要的物質(zhì)基礎(chǔ),被喻為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的“血液”,其重要性不言而喻。從人類目前利用的能源分類來(lái)看,當(dāng)前世界對(duì)能源的依賴主要還是石油和煤炭等不可再生能源。如果沒(méi)有新技術(shù)開(kāi)發(fā)新能源和提高能源的利用技術(shù),那么這對(duì)世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)將是極大的挑戰(zhàn)。目前中國(guó)能源利用效率低下與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)快速所表現(xiàn)的矛盾已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)峻。結(jié)構(gòu)問(wèn)題,還是結(jié)構(gòu)所造成的后果更重要?為了分析這種后果,有學(xué)者以羅默的“增長(zhǎng)阻力”作為分析框架利用中國(guó)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能源對(duì)中國(guó)東部、中部、西部三個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)阻力效應(yīng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)能源稟賦對(duì)三個(gè)不同經(jīng)濟(jì)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)阻力各不相同[4],這種不同造成的后果主要有兩個(gè):一是區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的不平衡,而且這種差距將越來(lái)越大;二是由于這種阻力的存在影響能源的利用效率,不利于能源技術(shù)的創(chuàng)新與擴(kuò)散,造成的后果將是能源資源的大量消耗和對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞。資源稟賦不同必然對(duì)宏觀經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生一種非行為性阻力,在考慮生態(tài)平衡與供需平衡的問(wèn)題,從戰(zhàn)略的高度引導(dǎo)能源技術(shù)創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)的協(xié)同機(jī)制相當(dāng)重要,這種協(xié)同機(jī)制可用相關(guān)的變量來(lái)衡量并得出相應(yīng)的協(xié)同系數(shù),作為能源戰(zhàn)略實(shí)施的績(jī)效評(píng)價(jià),具體原理可參考圖1的區(qū)域能源戰(zhàn)略的協(xié)同機(jī)制作用路徑[5]。3能源技術(shù)創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)理性增長(zhǎng)的框架變量理論和實(shí)證的研究都是為了更好地應(yīng)用到具體的社會(huì)實(shí)踐中。本研究從可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)理性增長(zhǎng)視角提出能源消費(fèi)、能源效率與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的系統(tǒng)框架,創(chuàng)新能源經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的理念。構(gòu)建的研究框架就是可持續(xù)發(fā)展概念模型,應(yīng)用到能源技術(shù)創(chuàng)新中去就是能源經(jīng)濟(jì)理性增長(zhǎng)的方向。
本文的研究意義在于理清能源經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)系統(tǒng)框架內(nèi)核心變量的作用機(jī)理,從而找尋相對(duì)應(yīng)的制度設(shè)計(jì)與治理措施以利于能源經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的理性化。所以說(shuō)構(gòu)建的框架對(duì)促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)的更好升級(jí)、能源技術(shù)的創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的良性循環(huán)、提高能源的利用效率、推動(dòng)中國(guó)能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)以至宏觀經(jīng)濟(jì)的理性運(yùn)行具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。84研究表明當(dāng)前中國(guó)能源結(jié)構(gòu)矛盾根本在于資源稟賦、生產(chǎn)方式和消費(fèi)模式之間的矛盾,具體表現(xiàn)在資源稟賦約束下能耗在能源生產(chǎn)中的比重不斷上升和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)油、氣的需求不斷上升。這種矛盾所造成的結(jié)果已在近年來(lái)煤炭過(guò)剩開(kāi)采所激化安全事故、油價(jià)的不斷上升和全球氣候加劇變暖的趨勢(shì)中得到顯示。盡管這種趨勢(shì)造成的結(jié)果有待進(jìn)一步的深化檢驗(yàn),但是科學(xué)界普遍認(rèn)為這是一種非理性的增長(zhǎng)方式。中國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略唯一出路是調(diào)整供給結(jié)構(gòu),通過(guò)減小煤炭比重,加大油、氣比重,積極利用國(guó)際市場(chǎng)資源以達(dá)到實(shí)現(xiàn)能源供求平衡、最大限度地獲取國(guó)際比較利益、保證國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的目標(biāo)。但是能源替代效應(yīng)實(shí)質(zhì)并沒(méi)有減少溫室氣體的排放,還可能造成更大的生態(tài)系統(tǒng)破壞,因此這種能源的替代所形成的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)可能是有利的,但并不符合科學(xué)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理念。這是否是最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)路徑也值得討論。
中國(guó)能源生產(chǎn)利用結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期以煤炭為主,能源產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)投資指向受政府調(diào)控明顯,煤炭產(chǎn)業(yè)為主的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)沒(méi)有得到根本性改變[3],如果能源結(jié)構(gòu)得不到根本改變,那么路徑依賴一旦鎖定,產(chǎn)生的馬太效應(yīng)將是加倍的后果。于是,我們要問(wèn),能源經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)問(wèn)題是否僅僅是能源產(chǎn)業(yè)能源經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的理性化。所以說(shuō)構(gòu)建的框架對(duì)促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)的更好升級(jí)、能源技術(shù)的創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的良性循環(huán)、提高能源的利用效率、推動(dòng)中國(guó)能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)以至宏觀經(jīng)濟(jì)的理性運(yùn)行具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。圖2研究框架與變量之間相互作用機(jī)理具體的概念框架與變量如圖2所示,框架內(nèi)的核心變量地區(qū)生產(chǎn)總值、單位GDP能耗和單位GDP電耗構(gòu)成一個(gè)循環(huán)的系統(tǒng),電力消費(fèi)量作為基礎(chǔ)變量影響地區(qū)生產(chǎn)總值和單位GDP電耗。為了使能源可持續(xù)增長(zhǎng)系統(tǒng)能夠良好運(yùn)行,這些核心的內(nèi)生變量必須存在協(xié)整的關(guān)系,如果這個(gè)循環(huán)的系統(tǒng)之間重要變量偏離了協(xié)整,必須加以修正,使之良好運(yùn)行。同時(shí),也要研究變量間的具體機(jī)制,找到它們之間的微觀作用機(jī)理以利于系統(tǒng)的優(yōu)化。84研究表明當(dāng)前中國(guó)能源結(jié)構(gòu)矛盾根本在于資源稟賦、生產(chǎn)方式和消費(fèi)模式之間的矛盾,具體表現(xiàn)在資源稟賦約束下能耗在能源生產(chǎn)中的比重不斷上升和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)油、氣的需求不斷上升。這種矛盾所造成的結(jié)果已在近年來(lái)煤炭過(guò)剩開(kāi)采所激化安全事故、油價(jià)的不斷上升和全球氣候加劇變暖的趨勢(shì)中得到顯示。盡管這種趨勢(shì)造成的結(jié)果有待進(jìn)一步的深化檢驗(yàn),但是科學(xué)界普遍認(rèn)為這是一種非理性的增長(zhǎng)方式。中國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略唯一出路是調(diào)整供給結(jié)構(gòu),通過(guò)減小煤炭比重,加大油、氣比重,積極利用國(guó)際市場(chǎng)資源以達(dá)到實(shí)現(xiàn)能源供求平衡、最大限度地獲取國(guó)際比較利益、保證國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的目標(biāo)。但是能源替代效應(yīng)實(shí)質(zhì)并沒(méi)有減少溫室氣體的排放,還可能造成更大的生態(tài)系統(tǒng)破壞,因此這種能源的替代所形成的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)可能是有利的,但并不符合科學(xué)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理念。
這是否是最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)路徑也值得討論。中國(guó)能源生產(chǎn)利用結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期以煤炭為主,能源產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)投資指向受政府調(diào)控明顯,煤炭產(chǎn)業(yè)為主的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)沒(méi)有得到根本性改變[3],如果能源結(jié)構(gòu)得不到根本改變,那么路徑依賴一旦鎖定,產(chǎn)生的馬太效應(yīng)將是加倍的后果。于是,我們要問(wèn),能源經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)問(wèn)題是否僅僅是能源產(chǎn)業(yè)能源經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的理性化。所以說(shuō)構(gòu)建的框架對(duì)促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)的更好升級(jí)、能源技術(shù)的創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的良性循環(huán)、提高能源的利用效率、推動(dòng)中國(guó)能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)以至宏觀經(jīng)濟(jì)的理性運(yùn)行具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。圖2研究框架與變量之間相互作用機(jī)理具體的概念框架與變量如圖2所示,框架內(nèi)的核心變量地區(qū)生產(chǎn)總值、單位GDP能耗和單位GDP電耗構(gòu)成一個(gè)循環(huán)的系統(tǒng),電力消費(fèi)量作為基礎(chǔ)變量影響地區(qū)生產(chǎn)總值和單位GDP電耗。為了使能源可持續(xù)增長(zhǎng)系統(tǒng)能夠良好運(yùn)行,這些核心的內(nèi)生變量必須存在協(xié)整的關(guān)系,如果這個(gè)循環(huán)的系統(tǒng)之間重要變量偏離了協(xié)整,必須加以修正,使之良好運(yùn)行。同時(shí),也要研究變量間的具體機(jī)制,找到它們之間的微觀作用機(jī)理以利于系統(tǒng)的優(yōu)化。研究框架的主要目的有以下方面:一是找到能源消費(fèi)、能源效率與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的微觀機(jī)理;二是檢驗(yàn)它們?cè)谝欢〞r(shí)期內(nèi)相互之間是否存穩(wěn)定的均衡或協(xié)整關(guān)系;三是能源經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的過(guò)程是不是符合能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一般規(guī)律,變量之間是否形成優(yōu)化的能源經(jīng)濟(jì)系統(tǒng);四是通過(guò)理清這些變量之間的作用機(jī)理,從而實(shí)施符合能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)增長(zhǎng)的制度設(shè)計(jì)與治理政策。
4能源技術(shù)創(chuàng)新的協(xié)同機(jī)制中國(guó)目前正處在重要經(jīng)濟(jì)與政治體制轉(zhuǎn)型時(shí)期,一個(gè)重要的表現(xiàn)是不同區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡,資源稟賦、制度條件、能源利用技術(shù)水平也是極大不同。總體來(lái)看,中國(guó)能源利用總效率并不高,也就是能源技術(shù)的水平有待進(jìn)一步創(chuàng)新,如表1所示(數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局,經(jīng)整理得出)。鑒于中國(guó)的具體國(guó)情,從理論意義上來(lái)說(shuō)借鑒某些能源資源稟賦較好同時(shí)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)比較快的區(qū)域的經(jīng)驗(yàn)做法尤為重要,東部經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較快和資源稟賦較好的區(qū)域是可以優(yōu)先作為經(jīng)驗(yàn)研究的對(duì)象,利用區(qū)域能源技術(shù)創(chuàng)新的擴(kuò)散和涓滴效應(yīng),完善相應(yīng)的技術(shù)信息流渠道,以利于借鑒和模仿,拓展能源技術(shù)創(chuàng)新與新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的研究領(lǐng)域,創(chuàng)新新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的理念,豐富能源經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)理論,服務(wù)人類的整體財(cái)富的增長(zhǎng)。生態(tài)經(jīng)濟(jì)是時(shí)展的主流,技術(shù)創(chuàng)新是核心力量。同時(shí)必須立足具體國(guó)情,加強(qiáng)信息和技術(shù)交流,改善與其他國(guó)家政府和組織的合作關(guān)系,只有這樣才能更好地借鑒最新的科學(xué)技術(shù),應(yīng)用到能源利用的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)。研究表明生態(tài)經(jīng)濟(jì)是必然趨勢(shì)[6~7]。生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展一方面受資源稟賦條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、政治制度、民主觀念和科學(xué)技術(shù)水平等多因素制約和影響,另一方面生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需參與全球范圍的國(guó)際合作和借鑒創(chuàng)新。中國(guó)能源消費(fèi)水平高和能源效率水平低是兩個(gè)主要制約經(jīng)濟(jì)理性增長(zhǎng)的最大挑戰(zhàn)。如圖3所示[8],能源經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)表現(xiàn)在能源經(jīng)過(guò)非能源產(chǎn)業(yè)部門(mén)的轉(zhuǎn)化成為家庭消費(fèi),產(chǎn)生的污染治理和廢物回收和廢棄物回收部門(mén)都產(chǎn)生5結(jié)語(yǔ)綜合前面分析,理性經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)系統(tǒng)需要兼顧能源技術(shù)創(chuàng)新與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)及相互之間的協(xié)同效應(yīng)。能源技術(shù)創(chuàng)新實(shí)質(zhì)利于可持續(xù)增長(zhǎng)系統(tǒng),目的是提高能源利用效率,減少污染和溫室氣體的排放問(wèn)題;能源消費(fèi)是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)力系統(tǒng),表現(xiàn)為能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)問(wèn)題及其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)行為后果。
Abstract: High-rise building electrical system comprises the power supply and distribution system, lighting system, elevator system, elevator system, also includes HVAC system and solar energy, wind energy and other new energy power generation system. The HVAC system in cold cogeneration and " ice " new air conditioning and electrical energy-saving technology, as well as the solar energy and wind energy new energy saving technology for detailed analysis research.
Key words: building electrical air conditioning system; new energy; new technology
1.冰蓄冷空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù)
冰蓄冷空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù)原理,是在電力負(fù)荷較低的夜間,利用“低谷”區(qū)的電能資源采用制冷機(jī)進(jìn)行制冷,將電能轉(zhuǎn)換為冷量,然后利用冰的潛熱特性,利用相應(yīng)儲(chǔ)存容量將冷量?jī)?chǔ)存起來(lái)。而在電力負(fù)荷較高的白天電能需求高峰期,把冰中所儲(chǔ)存的冷量有機(jī)釋放出來(lái),以滿足建筑物制冷空調(diào)系統(tǒng)或其它制冷生產(chǎn)工藝的需求,從而達(dá)到添補(bǔ)高峰電能供應(yīng)不足、利用峰谷電價(jià)差節(jié)省電費(fèi)、以及降低空調(diào)設(shè)備容量等目的。高層樓宇建筑中廣泛采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng),主要是利用水-冰-水轉(zhuǎn)換變成中伴隨著熱量遷移的功能特性,盡可能利用夜間電力負(fù)荷低谷區(qū)的廉價(jià)電能資源,讓制冷機(jī)在最優(yōu)工況條件下運(yùn)轉(zhuǎn)制冰,將樓宇制冷空調(diào)系統(tǒng)所需全部或部分冷源以潛熱形式儲(chǔ)存于固態(tài)或結(jié)晶狀冰體中,這樣當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷工況時(shí),冰就會(huì)自動(dòng)吸收相應(yīng)熱量融化,以低溫能量水提供空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的冷源,從而實(shí)現(xiàn)將低谷電能資源向高峰電能資源轉(zhuǎn)換的目的,達(dá)到電能能源的充分利用,提高空調(diào)制冷設(shè)備的綜合利用率。在現(xiàn)代分時(shí)電價(jià)的廣泛實(shí)施過(guò)程中,有效將低谷廉價(jià)電能資源轉(zhuǎn)換到高峰時(shí)利用,將會(huì)取得非常顯著的節(jié)約電費(fèi)的經(jīng)濟(jì)效益。冰蓄冷空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù)主要包括以下優(yōu)點(diǎn):
(1)有利于電網(wǎng)峰谷電力負(fù)荷調(diào)節(jié),減緩電廠和供配電設(shè)施的供電壓力;
(2)利用冰蓄能技術(shù),在空調(diào)過(guò)負(fù)荷期間,將冷量水提供給制冷主機(jī),從而減少了制冷主機(jī)容量,同時(shí)減少空調(diào)系統(tǒng)相應(yīng)的配套系統(tǒng)增容費(fèi)用,減少了空調(diào)系統(tǒng)綜合投資;
(3)將低谷期的電能資源有效儲(chǔ)存起來(lái),利用電網(wǎng)峰谷荷電價(jià)差額,降低空調(diào)系統(tǒng)在高峰期的電能消耗,減少了高層樓宇建筑的空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用;
(4)冷凍水溫度可以降到1-4℃,從而實(shí)現(xiàn)了高層樓宇大溫差、低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)造,同時(shí)節(jié)省了水、風(fēng)輸送系統(tǒng)的綜合投資和系統(tǒng)能耗;
(5)冰蓄冷空調(diào)相對(duì)濕度較低,空調(diào)制冷品質(zhì)得到有效提高,可有效防止常規(guī)中央空調(diào)綜合癥,增強(qiáng)空調(diào)系統(tǒng)的人性化服務(wù)水平;
(6)冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)為高層樓宇空調(diào)系統(tǒng)提供了一個(gè)應(yīng)急冷源,從而提高了空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性;
(7)冰蓄冷空調(diào)冷量全年均按一對(duì)一配置,系統(tǒng)電能資源綜合利用率較高,節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。
冰蓄冷空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù)是高層樓宇建筑削峰填谷、緩解供配電系統(tǒng)電能供應(yīng)壓力和新增用電點(diǎn)矛盾的有效解決節(jié)能降耗解決途徑,在建筑電氣節(jié)能領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景,有效推動(dòng)著建筑節(jié)能工作的順利開(kāi)展。
2.冷熱電聯(lián)產(chǎn)電氣節(jié)能技術(shù)
冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)(BCHP)技術(shù)是一種建立在能源梯級(jí)綜合利用理念的基礎(chǔ)上,集制冷、供熱(建筑物采暖與供熱水)、以及發(fā)電三個(gè)過(guò)程為一體的多聯(lián)產(chǎn)能量綜合分配利用高效系統(tǒng),與遠(yuǎn)程單獨(dú)送電工程相比,使能源資源利用效率得到了大大提高。據(jù)大量文獻(xiàn)資料和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)可知,大型發(fā)電廠的能源綜合利用發(fā)電效率僅有30%~55%,扣除廠用電和電能輸送線損率,到達(dá)終端的能源利用效率大約只有35%~47%,而B(niǎo)CHP三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)其能源綜合利用效率大約可達(dá)80%~90%,且由于三聯(lián)產(chǎn)工程耗能用戶通常較近,幾乎沒(méi)有任何電能輸送損耗。對(duì)于熱電聯(lián)供系統(tǒng)而言,如果向系統(tǒng)輸入100個(gè)單位的能量,則一般可以獲得30個(gè)單位的電能輸出,也就是發(fā)電效率為30%;但同時(shí)還可以收獲50單位的熱量資源,即獲得50%的熱量,這樣整個(gè)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化率可以高達(dá)80%,總能量的損失率大約只有20%。對(duì)于常規(guī)獨(dú)立能量供應(yīng)系統(tǒng)而言,如果需要30個(gè)單位的電能輸出,如果按照能量轉(zhuǎn)換效率為35%計(jì)算,則需要85個(gè)單位的能量輸入,總損失能量為55個(gè)單位;同理如果要獲得50個(gè)單位熱量,按照鍋爐能量轉(zhuǎn)換效率為90%計(jì)算,則需要大概56個(gè)單位的能量輸入,熱轉(zhuǎn)換損失能量約為6個(gè)單位。這樣同樣獲得30個(gè)單位電能和50個(gè)單位熱量,熱電聯(lián)產(chǎn)需要100個(gè)單位熱量,而獨(dú)立供應(yīng)系統(tǒng)則需要141個(gè)熱量,比熱電聯(lián)產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)多消耗41個(gè)單位的能童,總的能源利用效率也只有57%,比起熱電產(chǎn)系統(tǒng)的80%要低23個(gè)百分點(diǎn)。冷熱電三聯(lián)產(chǎn)能源供應(yīng)系統(tǒng)與大型熱電聯(lián)產(chǎn)能源供應(yīng)系統(tǒng)相比,熱電聯(lián)產(chǎn)能源轉(zhuǎn)換效率也沒(méi)有冷熱電三聯(lián)產(chǎn)能源轉(zhuǎn)換率高,而且大型熱電聯(lián)產(chǎn)能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)還存在輸電線路和供熱管網(wǎng)等能量損失,而冷熱電三聯(lián)產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)由于能源采用能源就地使用原則,可以減大大減少電能輸配電系統(tǒng)和熱能供熱管網(wǎng)的投資及相應(yīng)能源傳輸損耗,無(wú)論從減少綜合投資成本還是從節(jié)能環(huán)保等方面來(lái)講,冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)均是十分有利的。有關(guān)專家對(duì)冷熱電三聯(lián)產(chǎn)作了一些節(jié)能估算,如果我國(guó)從2000年起每年有4%的樓宇建筑的供電、供暖、以及供冷采用BCHP冷熱電三聯(lián)產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng),從2005年起有25%的新建樓宇建筑到2050年起有50%的新建建筑采用冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行能量供應(yīng)的話,則到2020年我國(guó)二氧化碳的總排放量將減少19%,若將現(xiàn)有建筑實(shí)施冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的比例從4%提高到8%的話,則我國(guó)到2020年二氧化碳的總排放量將減少30%,也就是說(shuō)冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不僅節(jié)能效果十分明顯,而且其在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用效果也十分明顯。
對(duì)用于高層樓宇建筑物的BCHP冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)而言,由于冷暖空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)較大,系統(tǒng)不可避免會(huì)有相當(dāng)大比例的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行在較低負(fù)荷工況區(qū),因此在進(jìn)行BCHP冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)或改造時(shí),應(yīng)采取一些必要的措施(例如增加蓄熱裝置或適當(dāng)蒸汽回注等技術(shù)措施),無(wú)論從系統(tǒng)節(jié)能還是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度均十分必要。BCHP尤其適應(yīng)于一幢樓宇或一個(gè)小區(qū)的集中冷熱電聯(lián)供,因此,對(duì)于高層樓宇建筑而言具有非常強(qiáng)大的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益。上海中心大廈也采用了2.2MW的熱、電、冷三聯(lián)供系統(tǒng),其詳細(xì)分析見(jiàn)第五章。
3.風(fēng)能太陽(yáng)能新能源電氣節(jié)能技術(shù)
在進(jìn)行新能源電氣節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),需要注意風(fēng)能太陽(yáng)能等新能源與建筑功能結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)。
3.1太陽(yáng)能電氣節(jié)能技術(shù)
太陽(yáng)能熱水和采暖電氣節(jié)能技術(shù)目前在建筑中已經(jīng)得到廣泛推廣使用,并獲得較大的節(jié)能效果。由于高層樓宇建筑中光熱利用對(duì)太陽(yáng)能集熱器的安裝角度、采集面積、以及周圍的遮擋物等因素有十分嚴(yán)格要求,因此在進(jìn)行太陽(yáng)能熱水和采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮采用太陽(yáng)能建筑一體化設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與建筑功能結(jié)構(gòu)間完美結(jié)合。根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況,太陽(yáng)能熱水和采暖系統(tǒng)的光熱采集裝置可以考慮安裝在建筑物坡屋面上,利用樓宇建筑屋頂面積可以解決整個(gè)樓宇一部分熱水供應(yīng)需求。
3.2風(fēng)力發(fā)電電氣節(jié)能技術(shù)
開(kāi)發(fā)可再生綠色能源是建筑節(jié)能工作開(kāi)展的重要組成部分,風(fēng)能作為一種新型可再生能源,已稱為建筑電氣節(jié)能研究的一個(gè)重要課題。在建筑環(huán)境中利用風(fēng)能不僅具有免于輸送的優(yōu)點(diǎn),所產(chǎn)生的風(fēng)力電能資源可以直接用于高層樓宇建筑本身,而且其具有節(jié)能環(huán)保等特性,有望成為一個(gè)城市的節(jié)能環(huán)保工作開(kāi)展的標(biāo)志性景觀,有效增強(qiáng)市民節(jié)能保護(hù)意識(shí)。
參考文獻(xiàn):
引言
當(dāng)前,在中國(guó)經(jīng)濟(jì)整體邁入新常態(tài)和全面深化改革的大背景下,傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展遇到了前所未有的挑戰(zhàn),無(wú)法再繼續(xù)走落后的粗放型發(fā)展道路。越來(lái)越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到,節(jié)能減排雖然意味著短期的“陣痛”,但最終可以幫助工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)健康、綠色的可持續(xù)發(fā)展,并面向未來(lái)。這就要求工業(yè)企業(yè)大力開(kāi)展結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新,加快推進(jìn)工業(yè)化和信息化的技術(shù)升級(jí)和相互融合,加大節(jié)能技術(shù)改造、創(chuàng)新力度,在企業(yè)的能源生產(chǎn)、傳輸和使用等各環(huán)節(jié)開(kāi)展實(shí)時(shí)的、在線的監(jiān)測(cè)和管理,重點(diǎn)關(guān)注能源平衡的優(yōu)化升級(jí),從而實(shí)現(xiàn)全局性、系統(tǒng)性的節(jié)能降耗。能源計(jì)量信息系統(tǒng)的組網(wǎng)運(yùn)行,一方面在確保生產(chǎn)流程穩(wěn)定進(jìn)行的前提下,可以實(shí)現(xiàn)能源介質(zhì)的在線監(jiān)控和調(diào)整優(yōu)化,并能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控能源設(shè)備的運(yùn)行狀況;另一方面,企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)ERP(EnterpriseResourcePlanning)可以從中獲取全方位的能源信息。工業(yè)企業(yè)應(yīng)挖掘戰(zhàn)略拓展?jié)摿Γ渡砉┙o側(cè)改革的大局,著眼于可持續(xù)發(fā)展的高度,充分認(rèn)識(shí)建設(shè)能源計(jì)量信息系統(tǒng)的必要性,努力實(shí)現(xiàn)能源集中管控[1]。
1能源計(jì)量信息系統(tǒng)
能源計(jì)量信息系統(tǒng)作為工業(yè)企業(yè)整體信息化的一個(gè)重要組成部分,向企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)ERP(EnterpriseResourcePlanning)提供管理所需的全方位能源信息;對(duì)生產(chǎn)過(guò)程所需能源流進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整合分配;對(duì)實(shí)時(shí)的能源消耗做到在線監(jiān)測(cè),確保生產(chǎn)過(guò)程平穩(wěn)有序;對(duì)能源設(shè)備運(yùn)行工況、狀態(tài)全面掌控,并做到統(tǒng)一管理、自動(dòng)化調(diào)控。能源計(jì)量信息系統(tǒng)是凸顯工業(yè)企業(yè)節(jié)能能力和水平的重要標(biāo)志。能源計(jì)量信息系統(tǒng)應(yīng)能夠確保生產(chǎn)用能的穩(wěn)定供應(yīng);充分利用低價(jià)能源代替高價(jià)能源,降低企業(yè)成本;同時(shí)對(duì)能源集中管控與自動(dòng)化操作、提高企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率、以及發(fā)展清潔生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)應(yīng)起到關(guān)鍵性作用[2]。概括來(lái)說(shuō),能源計(jì)量信息系統(tǒng)作為一種全方位、一體化的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng),對(duì)于企業(yè)的能源信息流能夠做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、定量分析、集成管控、智能預(yù)測(cè)以及高效優(yōu)化。能源計(jì)量信息系統(tǒng)作為企業(yè)整體信息化和全面自動(dòng)化的主要組成單元,為企業(yè)能源管理及節(jié)能降耗提供全面整體的解決方案。
2基于數(shù)據(jù)采集的能源計(jì)量信息系統(tǒng)
由于當(dāng)前各工業(yè)企業(yè)所采用管理理念以及所在發(fā)展階段各不相同,能源計(jì)量信息系統(tǒng)所覆蓋的范疇、其架構(gòu)方法也會(huì)有所不同,其所涉獵的技術(shù)范圍和產(chǎn)出的管控效益也有所差異。概括來(lái)說(shuō),其系統(tǒng)架構(gòu)主要分為兩種:基于完全扁平化管理支撐的和基于不完全扁平化管理支撐的,以總體管理思路作為區(qū)分,后者相對(duì)較為靈活,更加能夠做到因地制宜、因廠而異。基于不完全扁平化管理支撐的能源計(jì)量信息系統(tǒng),其生產(chǎn)調(diào)度和總體管理仍延用分層管理模式,但對(duì)于能源管控實(shí)行集中管理,能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)收集與處理、分析與研判、調(diào)控與分配、平衡預(yù)測(cè)和綜合管理等功能的匯總和集成,其能源利用效率和相關(guān)指標(biāo)領(lǐng)先于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),提高了能源的綜合利用率,并且在二次能源的回收方面,也能夠達(dá)到較高水平,基本上實(shí)現(xiàn)了零排放。基于數(shù)據(jù)采集的能源計(jì)量信息系統(tǒng)作為不完全扁平化管理支撐系統(tǒng)的代表,其數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋了工業(yè)企業(yè)的各個(gè)角落,所需的全部數(shù)據(jù)均通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊獲得,包括全部能源介質(zhì)數(shù)據(jù),輔以少量的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)。根據(jù)目前工業(yè)企業(yè)各子系統(tǒng)現(xiàn)狀,數(shù)據(jù)架構(gòu)大致為三層:第一層是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集層,第二層是匯聚數(shù)據(jù)處理層,第三層是集中監(jiān)控管理層,從而逐步形成集中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)架構(gòu)[3]。系統(tǒng)總體形成了較完備的數(shù)據(jù)采集、處理、統(tǒng)計(jì)分析等功能,基本能夠滿足兩化融合初期管理需要,其優(yōu)越的節(jié)能效率和穩(wěn)定的運(yùn)行效能,成為工業(yè)企業(yè)新建能源計(jì)量信息系統(tǒng)的首選。下文的論述均圍繞著這一類型的能源計(jì)量信息系統(tǒng)展開(kāi)。
3設(shè)計(jì)原則
按照先進(jìn)的運(yùn)行管理和能源管理的理念,提升企業(yè)能源管理模式,并在應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中全面的落實(shí),確保將設(shè)計(jì)思路與管理理念有機(jī)的組合起來(lái),以達(dá)到為節(jié)能、減排和環(huán)保服務(wù)的目的,并實(shí)現(xiàn)能源計(jì)量信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[4]。基于數(shù)據(jù)采集的能源計(jì)量信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則如下:(1)堅(jiān)持企業(yè)需求為根本原則。企業(yè)為推動(dòng)能源計(jì)量信息系統(tǒng)項(xiàng)目的建設(shè),應(yīng)加強(qiáng)引導(dǎo),廣泛宣傳,將項(xiàng)目建設(shè)提高到盡可能高的優(yōu)先級(jí),尤其是日常生產(chǎn)工作更要適當(dāng)?shù)臑橹屄罚浞职l(fā)揮各技術(shù)管理部門(mén)、生產(chǎn)車間的主觀能動(dòng)性。(2)堅(jiān)持高起點(diǎn)原則。根據(jù)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,盡可能按照國(guó)內(nèi)外同類系統(tǒng)的最高要求開(kāi)展設(shè)計(jì)工作,推動(dòng)能源優(yōu)化技術(shù)水平大幅提升。(3)堅(jiān)持全面推進(jìn)與分期實(shí)施相結(jié)合。方案的具體部署推進(jìn)應(yīng)根據(jù)企業(yè)存量資金狀況、面臨的國(guó)內(nèi)外營(yíng)銷環(huán)境以及日常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)情況,堅(jiān)持全面推進(jìn)、穩(wěn)妥布局,并分期、分階段組織實(shí)施,確保能源計(jì)量信息系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)穩(wěn)步有序推進(jìn)。(4)堅(jiān)持新技術(shù)落地與企業(yè)改革和振興相結(jié)合。應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)的根據(jù)國(guó)家產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略調(diào)整和相關(guān)振興規(guī)劃方案,靈活結(jié)合、有的放矢,推動(dòng)供給側(cè)改革,加快能源計(jì)量信息系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè),提高企業(yè)節(jié)能降耗水平和能力,促進(jìn)企業(yè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型,助力相關(guān)產(chǎn)業(yè)振興。(5)堅(jiān)持平臺(tái)化與標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)建設(shè)原則。應(yīng)采用工業(yè)信息化、工業(yè)控制和管理信息化領(lǐng)域的國(guó)際先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化接口和平臺(tái),推動(dòng)企業(yè)信息化建設(shè)的快速發(fā)展。
4系統(tǒng)定位與總體框架
4.1系統(tǒng)定位
基于數(shù)據(jù)采集的能源計(jì)量信息系統(tǒng)通過(guò)能源介質(zhì)和能源流,將全廠與能源介質(zhì)相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備的過(guò)程控制系統(tǒng)PCS(ProcessControlSystem)、先進(jìn)控制系統(tǒng)APC(AdvancedProcessControl)、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES(ManufacturingExecutionSys-tem)、以及企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)ERP(EnterpriseRe-sourcePlanning)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)OA(OfficeAu-tomation)等有機(jī)的整合在一起,由于要全面實(shí)現(xiàn)對(duì)能源生產(chǎn)的實(shí)時(shí)調(diào)度、數(shù)據(jù)分析、指標(biāo)分析、流程管理等應(yīng)用功能,并需要支持ERP系統(tǒng)的成本管理和業(yè)務(wù)流程管理,因此,能源計(jì)量信息系統(tǒng)在企業(yè)自動(dòng)化與信息化系統(tǒng)體系中的定位是跨越PCS、APC、MES、ERP及OA系統(tǒng),并與各個(gè)系統(tǒng)有機(jī)聯(lián)系的系統(tǒng)。
4.2總體框架
基于數(shù)據(jù)采集的能源計(jì)量信息系統(tǒng)總體框架的建立遵循“資源整合、信息互通、架構(gòu)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同”的原則。應(yīng)用系統(tǒng)采取功能導(dǎo)向、分層架構(gòu)的方式,通過(guò)數(shù)據(jù)采集層得到的能源信息經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上傳、以及通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)呈現(xiàn)的能源流在線狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了以能源信息流為主要關(guān)注源的系統(tǒng)資源、信息和服務(wù)的共享,實(shí)現(xiàn)了能源業(yè)務(wù)層與展現(xiàn)層的分離,確保系統(tǒng)具有良好的可維護(hù)性的開(kāi)放性。總體框架中如圖1所示,包含6個(gè)層次:(1)基礎(chǔ)設(shè)施層:是能源計(jì)量信息系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)之一,包括能源管理中心、監(jiān)控大屏幕、能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、能源管理中心服務(wù)器群、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)集群、能源管理中心調(diào)度電話、能源管理中心視頻監(jiān)控等。基礎(chǔ)設(shè)施層作為能源管理功能的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ),其中服務(wù)器群的設(shè)計(jì)是架構(gòu)工作的重中之重。能源管理中心的服務(wù)器群包含了專為實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)配置的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、趨勢(shì)報(bào)警服務(wù)器、和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,并為基礎(chǔ)能源管理功能配置了應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、報(bào)表服務(wù)器、Web服務(wù)器等。同時(shí)應(yīng)著重為固廢綜合利用系統(tǒng)和預(yù)測(cè)優(yōu)化等高級(jí)功能配置獨(dú)立的服務(wù)器。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全,還應(yīng)設(shè)置域服務(wù)器、防病毒服務(wù)器和網(wǎng)管服務(wù)器等。(2)數(shù)據(jù)采集層:與基礎(chǔ)設(shè)施層共同構(gòu)成能源計(jì)量信息系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ),數(shù)據(jù)采集層應(yīng)依據(jù)企業(yè)的數(shù)據(jù)采集現(xiàn)狀開(kāi)展設(shè)計(jì)工作,通過(guò)數(shù)據(jù)采集站和數(shù)據(jù)采集服務(wù)器實(shí)現(xiàn)能源計(jì)量數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)集成,其中包括與電力調(diào)度系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口、與能源計(jì)量網(wǎng)的數(shù)據(jù)接口及改造、自動(dòng)化系統(tǒng)的接口改造以及與生產(chǎn)指揮系統(tǒng)和設(shè)備管理系統(tǒng)的接口。根據(jù)能源計(jì)量信息系統(tǒng)對(duì)能源數(shù)據(jù)的需求,能源計(jì)量數(shù)據(jù)采集主要有網(wǎng)關(guān)通訊(基于OPC協(xié)議)和直接I/O采集兩種方法,具體方法的選擇應(yīng)結(jié)合企業(yè)自身現(xiàn)狀以及規(guī)劃設(shè)計(jì)情況[5]。網(wǎng)關(guān)通訊的方式可借助原有自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò),通過(guò)升級(jí)改造實(shí)現(xiàn)功能需求,適應(yīng)性廣,品牌兼容性好;直接I/O采集的方式需要新建多個(gè)I/O采集站,成本較高,但采集效率更高,且后期維護(hù)成本較低。由于歷史沿革,大多數(shù)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化環(huán)境紛繁冗雜、設(shè)備有新有舊。本著經(jīng)濟(jì)、節(jié)約的原則,能源計(jì)量數(shù)據(jù)的采集方案在設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)盡量在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)施升級(jí)、改造,以減少新增設(shè)備所帶來(lái)的成本消耗。所以,采用網(wǎng)關(guān)通訊(利用原有設(shè)備)為主,輔之以直接I/O采集(全新購(gòu)置設(shè)備)的方法無(wú)疑是最佳的解決方案。完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集層的架構(gòu)之后,只需要一套成熟的架構(gòu)于匯聚數(shù)據(jù)處理層的SCADA系統(tǒng)(Super-visoryControlAndDataAcquisition數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)),與匯聚層下屬全部數(shù)據(jù)采集站進(jìn)行通信及數(shù)據(jù)交換,從而打破了品牌和廠家的壁壘[6]。(3)數(shù)據(jù)中心層:數(shù)據(jù)中心層匯總了能源計(jì)量信息系統(tǒng)的所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果、能源標(biāo)準(zhǔn)、政策、法規(guī)等資源信息,同時(shí)也保存大量的能源報(bào)表。數(shù)據(jù)中心層也是與其他相關(guān)信息系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的必經(jīng)之路。在數(shù)據(jù)中心層,包含了歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)、資源信息庫(kù)和數(shù)據(jù)接口等組件。(4)支撐平臺(tái)層:支撐平臺(tái)層是一系列系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和運(yùn)行平臺(tái)和中間件的統(tǒng)稱,他們是整個(gè)應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ),由于這些平臺(tái)的支撐,才能實(shí)現(xiàn)組態(tài)化的開(kāi)發(fā),配置化的編程,以及所見(jiàn)即所得的繪制畫(huà)面等。在支撐平臺(tái)層,包括:實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)度平臺(tái),歷史數(shù)據(jù)庫(kù),績(jī)效管理平臺(tái),工作流平臺(tái),報(bào)表開(kāi)發(fā)平臺(tái),高級(jí)算法平臺(tái)等。(5)應(yīng)用功能層:應(yīng)用功能層包含實(shí)時(shí)監(jiān)控、基礎(chǔ)管理、報(bào)表等多個(gè)方面,在支撐平臺(tái)的基礎(chǔ)上,本項(xiàng)目將實(shí)現(xiàn)以下應(yīng)用功能:能源實(shí)時(shí)監(jiān)視、遠(yuǎn)程調(diào)度、應(yīng)急預(yù)案、預(yù)測(cè)優(yōu)化、供需實(shí)績(jī)、平衡報(bào)表、綜合平衡、計(jì)劃管理、實(shí)績(jī)管理、績(jī)效指標(biāo)、分析報(bào)告、質(zhì)量管理、停機(jī)管理、設(shè)備臺(tái)賬、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、調(diào)度日志、運(yùn)方單、停復(fù)役、標(biāo)準(zhǔn)管理、文檔查詢、物料定義、固廢計(jì)劃、以及固廢報(bào)告等。(6)信息層:能源計(jì)量信息系統(tǒng)的實(shí)時(shí)畫(huà)面、管理表單、平衡報(bào)告等將通過(guò)信息層進(jìn)行,同時(shí)也是系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、政策、制度到等信息查詢的門(mén)戶。除此之外,貫穿六個(gè)層次的還有系統(tǒng)安全管理、系統(tǒng)配置及維護(hù)管理等功能,這些功能模塊是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。系統(tǒng)安全管理包括硬件系統(tǒng)的安全措施,以及通過(guò)域、防病毒服務(wù)器以及網(wǎng)管服務(wù)器等提供的軟件保護(hù)措施。系統(tǒng)配置和維護(hù)管理功能主要在系統(tǒng)單獨(dú)配置的工程師站上完成。同時(shí),系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格遵守能源管理體系相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、政策、法規(guī)等文件。能源管理制度建設(shè)以及業(yè)務(wù)流程梳理也是項(xiàng)目至關(guān)重要的部分。為了實(shí)現(xiàn)能源計(jì)量信息系統(tǒng)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展,也必須設(shè)計(jì)專門(mén)的技術(shù)支持計(jì)劃與培訓(xùn)體系。
5結(jié)束語(yǔ)
當(dāng)前,“節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)”已經(jīng)成為我國(guó)的基本國(guó)策,加強(qiáng)能源資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護(hù)、增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力,是推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的首要任務(wù)和突破口。工業(yè)企業(yè)想要推動(dòng)供給側(cè)改革,走新型工業(yè)化道路,降低能源資源消耗、從而減少環(huán)境污染是重中之重。通過(guò)先進(jìn)信息技術(shù)的應(yīng)用,建設(shè)完備的、大型的基于數(shù)據(jù)采集的能源計(jì)量信息系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)能源信息流的高度整合及預(yù)測(cè)管理,從而大幅度減少能源和資源的消耗、改善環(huán)境,同時(shí)為進(jìn)一步全面、多角度、實(shí)時(shí)、在線的計(jì)量和管控各種能源信息提供了現(xiàn)代化手段。這也是在我國(guó)資源、能源相對(duì)不足的現(xiàn)狀下推動(dòng)工業(yè)現(xiàn)代化、信息化、國(guó)際化進(jìn)程的必由之路。
參考文獻(xiàn)
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從經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的未來(lái)道路來(lái)說(shuō)必然要從以人類自我欲望為中心的古典經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理論向以整體生態(tài)系統(tǒng)為中心的新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理論轉(zhuǎn)變。只有這樣的增長(zhǎng)才是科學(xué)的增長(zhǎng)理念,因?yàn)榭茖W(xué)的增長(zhǎng)從經(jīng)濟(jì)哲學(xué)意義上說(shuō)也是建立在生態(tài)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新、生態(tài)倫理學(xué)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)低碳增長(zhǎng)模式的和諧與統(tǒng)一之上。
2能源利用循環(huán)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)戰(zhàn)略能源作為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)最重要的物質(zhì)基礎(chǔ),被喻為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的“血液”,其重要性不言而喻。從人類目前利用的能源分類來(lái)看,當(dāng)前世界對(duì)能源的依賴主要還是石油和煤炭等不可再生能源。如果沒(méi)有新技術(shù)開(kāi)發(fā)新能源和提高能源的利用技術(shù),那么這對(duì)世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)將是極大的挑戰(zhàn)。目前中國(guó)能源利用效率低下與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)快速所表現(xiàn)的矛盾已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)峻。結(jié)構(gòu)問(wèn)題,還是結(jié)構(gòu)所造成的后果更重要?為了分析這種后果,有學(xué)者以羅默的“增長(zhǎng)阻力”作為分析框架利用中國(guó)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能源對(duì)中國(guó)東部、中部、西部三個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)阻力效應(yīng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)能源稟賦對(duì)三個(gè)不同經(jīng)濟(jì)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)阻力各不相同[4],這種不同造成的后果主要有兩個(gè):一是區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的不平衡,而且這種差距將越來(lái)越大;二是由于這種阻力的存在影響能源的利用效率,不利于能源技術(shù)的創(chuàng)新與擴(kuò)散,造成的后果將是能源資源的大量消耗和對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞。資源稟賦不同必然對(duì)宏觀經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生一種非行為性阻力,在考慮生態(tài)平衡與供需平衡的問(wèn)題,從戰(zhàn)略的高度引導(dǎo)能源技術(shù)創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)的協(xié)同機(jī)制相當(dāng)重要,這種協(xié)同機(jī)制可用相關(guān)的變量來(lái)衡量并得出相應(yīng)的協(xié)同系數(shù),作為能源戰(zhàn)略實(shí)施的績(jī)效評(píng)價(jià),具體原理可參考圖1的區(qū)域能源戰(zhàn)略的協(xié)同機(jī)制作用路徑[5]。3能源技術(shù)創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)理性增長(zhǎng)的框架變量理論和實(shí)證的研究都是為了更好地應(yīng)用到具體的社會(huì)實(shí)踐中。本研究從可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)理性增長(zhǎng)視角提出能源消費(fèi)、能源效率與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的系統(tǒng)框架,創(chuàng)新能源經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的理念。構(gòu)建的研究框架就是可持續(xù)發(fā)展概念模型,應(yīng)用到能源技術(shù)創(chuàng)新中去就是能源經(jīng)濟(jì)理性增長(zhǎng)的方向。
本文的研究意義在于理清能源經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)系統(tǒng)框架內(nèi)核心變量的作用機(jī)理,從而找尋相對(duì)應(yīng)的制度設(shè)計(jì)與治理措施以利于能源經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的理性化。所以說(shuō)構(gòu)建的框架對(duì)促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)的更好升級(jí)、能源技術(shù)的創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的良性循環(huán)、提高能源的利用效率、推動(dòng)中國(guó)能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)以至宏觀經(jīng)濟(jì)的理性運(yùn)行具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。84研究表明當(dāng)前中國(guó)能源結(jié)構(gòu)矛盾根本在于資源稟賦、生產(chǎn)方式和消費(fèi)模式之間的矛盾,具體表現(xiàn)在資源稟賦約束下能耗在能源生產(chǎn)中的比重不斷上升和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)油、氣的需求不斷上升。這種矛盾所造成的結(jié)果已在近年來(lái)煤炭過(guò)剩開(kāi)采所激化安全事故、油價(jià)的不斷上升和全球氣候加劇變暖的趨勢(shì)中得到顯示。盡管這種趨勢(shì)造成的結(jié)果有待進(jìn)一步的深化檢驗(yàn),但是科學(xué)界普遍認(rèn)為這是一種非理性的增長(zhǎng)方式。中國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略唯一出路是調(diào)整供給結(jié)構(gòu),通過(guò)減小煤炭比重,加大油、氣比重,積極利用國(guó)際市場(chǎng)資源以達(dá)到實(shí)現(xiàn)能源供求平衡、最大限度地獲取國(guó)際比較利益、保證國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的目標(biāo)。但是能源替代效應(yīng)實(shí)質(zhì)并沒(méi)有減少溫室氣體的排放,還可能造成更大的生態(tài)系統(tǒng)破壞,因此這種能源的替代所形成的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)可能是有利的,但并不符合科學(xué)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理念。這是否是最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)路徑也值得討論。
中國(guó)能源生產(chǎn)利用結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期以煤炭為主,能源產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)投資指向受政府調(diào)控明顯,煤炭產(chǎn)業(yè)為主的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)沒(méi)有得到根本性改變[3],如果能源結(jié)構(gòu)得不到根本改變,那么路徑依賴一旦鎖定,產(chǎn)生的馬太效應(yīng)將是加倍的后果。于是,我們要問(wèn),能源經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)問(wèn)題是否僅僅是能源產(chǎn)業(yè)能源經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的理性化。所以說(shuō)構(gòu)建的框架對(duì)促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)的更好升級(jí)、能源技術(shù)的創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的良性循環(huán)、提高能源的利用效率、推動(dòng)中國(guó)能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)以至宏觀經(jīng)濟(jì)的理性運(yùn)行具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。圖2研究框架與變量之間相互作用機(jī)理具體的概念框架與變量如圖2所示,框架內(nèi)的核心變量地區(qū)生產(chǎn)總值、單位GDP能耗和單位GDP電耗構(gòu)成一個(gè)循環(huán)的系統(tǒng),電力消費(fèi)量作為基礎(chǔ)變量影響地區(qū)生產(chǎn)總值和單位GDP電耗。為了使能源可持續(xù)增長(zhǎng)系統(tǒng)能夠良好運(yùn)行,這些核心的內(nèi)生變量必須存在協(xié)整的關(guān)系,如果這個(gè)循環(huán)的系統(tǒng)之間重要變量偏離了協(xié)整,必須加以修正,使之良好運(yùn)行。同時(shí),也要研究變量間的具體機(jī)制,找到它們之間的微觀作用機(jī)理以利于系統(tǒng)的優(yōu)化。84研究表明當(dāng)前中國(guó)能源結(jié)構(gòu)矛盾根本在于資源稟賦、生產(chǎn)方式和消費(fèi)模式之間的矛盾,具體表現(xiàn)在資源稟賦約束下能耗在能源生產(chǎn)中的比重不斷上升和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)油、氣的需求不斷上升。這種矛盾所造成的結(jié)果已在近年來(lái)煤炭過(guò)剩開(kāi)采所激化安全事故、油價(jià)的不斷上升和全球氣候加劇變暖的趨勢(shì)中得到顯示。盡管這種趨勢(shì)造成的結(jié)果有待進(jìn)一步的深化檢驗(yàn),但是科學(xué)界普遍認(rèn)為這是一種非理性的增長(zhǎng)方式。中國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略唯一出路是調(diào)整供給結(jié)構(gòu),通過(guò)減小煤炭比重,加大油、氣比重,積極利用國(guó)際市場(chǎng)資源以達(dá)到實(shí)現(xiàn)能源供求平衡、最大限度地獲取國(guó)際比較利益、保證國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的目標(biāo)。但是能源替代效應(yīng)實(shí)質(zhì)并沒(méi)有減少溫室氣體的排放,還可能造成更大的生態(tài)系統(tǒng)破壞,因此這種能源的替代所形成的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)可能是有利的,但并不符合科學(xué)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理念。
一、概述
隨著社會(huì)電子信息化程度的提高,企業(yè)的業(yè)務(wù)和管理朝著電子化和網(wǎng)絡(luò)化的方向快速發(fā)展,在這種背景下,通信運(yùn)營(yíng)商的IDC業(yè)務(wù)得到了迅速的發(fā)展。隨著電子信息及制造技術(shù)的飛速提升,數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)備密集度大大提高,耗電巨大,發(fā)熱量更加集中,機(jī)房局部過(guò)熱現(xiàn)象增多,機(jī)房?jī)?nèi)單位面積空調(diào)冷負(fù)荷急劇增加,由此引來(lái)的主設(shè)備運(yùn)行故障和能耗逐年上升,甚至成為了制約通信業(yè)務(wù)發(fā)展的一大瓶頸。同時(shí),具有重要戰(zhàn)略地位及發(fā)展?jié)摿?shù)據(jù)中心作為通信行業(yè)高能耗的代表也成為了大家關(guān)注的焦點(diǎn),國(guó)內(nèi)外各大運(yùn)營(yíng)商及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)都陸續(xù)開(kāi)展了一系列數(shù)據(jù)中心節(jié)能試點(diǎn)改造,取得了良好效果。
本文主要從電源(包括電力輸配系統(tǒng)、交直流不間斷電源等)和空調(diào)(包括制冷機(jī)房、空調(diào)末端系統(tǒng)等)兩大方面對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗現(xiàn)狀及問(wèn)題進(jìn)行梳理,結(jié)合某運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)中心建設(shè)及改造案例,對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房提出系統(tǒng)的節(jié)能方案建議。
二、數(shù)據(jù)中心能耗現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)某運(yùn)營(yíng)商的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示:數(shù)據(jù)中心能耗呈逐年上升趨勢(shì),2009年比2008年增長(zhǎng)了約20%左右,到2010年底,數(shù)據(jù)中心占該運(yùn)營(yíng)商全國(guó)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)總能耗的比例達(dá)到了13%(見(jiàn)圖1),特別是在一些IDC業(yè)務(wù)發(fā)展較好的大城市,該比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了全國(guó)平均水平,比如:上海市2010年數(shù)據(jù)中心能耗占比超過(guò)了25%,北京市則達(dá)到了50%以上。
圖2-1 某運(yùn)營(yíng)商2010年網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)能耗結(jié)構(gòu)
從機(jī)樓的角度來(lái)看,數(shù)據(jù)中心能耗主要由三個(gè)部分構(gòu)成:數(shù)據(jù)通信設(shè)備、空調(diào)(制冷機(jī)房、空調(diào)末端系統(tǒng))及電源(電力輸配系統(tǒng)、交直流不間斷電源),其能耗占比情況見(jiàn)圖2。
圖2-2 數(shù)據(jù)中心能耗構(gòu)成
(數(shù)據(jù)來(lái)源:勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室)
上述數(shù)據(jù)顯示,數(shù)據(jù)通信設(shè)備的能耗占比最大。但某種程度上來(lái)說(shuō),主設(shè)備的節(jié)能環(huán)節(jié)是運(yùn)營(yíng)商無(wú)法真正掌握的。因此,運(yùn)營(yíng)商在盡量采購(gòu)節(jié)能減排主產(chǎn)品的同時(shí),需不斷加大力度,開(kāi)展對(duì)數(shù)據(jù)中心空調(diào)及電源系統(tǒng)的節(jié)能建設(shè)及技術(shù)改造,以期實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
三、數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)節(jié)能研究
一般來(lái)說(shuō),數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)包括:外電引入、變壓器、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、交流不間斷電源系統(tǒng)、直流不間斷電源系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及輸配電線路等。由于數(shù)據(jù)中心功率密度的提高,所消耗的電功率增加,在電力各環(huán)節(jié)能量損耗亦隨之增大,因此,電源系統(tǒng)各環(huán)節(jié)均需采取節(jié)能措施。
一)、外電引入、變壓器、發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能研究
數(shù)據(jù)中心外電、變壓器、發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)等環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀、問(wèn)題及節(jié)能建議見(jiàn)下表:
外電引入 變壓器及發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)
現(xiàn)狀及問(wèn)題 目前數(shù)據(jù)中心所在機(jī)樓的外電引入多采用兩回路互為備用的10kV專線。相比更高電壓等級(jí)的外電引入,外電容量受到限制,線路損耗難以降低。 目前,不少機(jī)樓的變壓器實(shí)際使用負(fù)荷率較低,實(shí)際用電量與設(shè)計(jì)規(guī)劃用電量存在較大差距。 數(shù)據(jù)中心的電動(dòng)機(jī)類負(fù)載主要是風(fēng)機(jī)和水泵,且多為Y系列,其效能較新型YX2系列電動(dòng)機(jī)低;電動(dòng)機(jī)未采用變頻調(diào)速等節(jié)能措施。
技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及建議 發(fā)展趨勢(shì):1.20kV電壓已列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電壓。2.已經(jīng)具備全方位的成熟產(chǎn)品,包括20/0.38kV變壓器及相應(yīng)電壓等級(jí)的電纜。3.相比10kV供電系統(tǒng),20kV系統(tǒng)在相同導(dǎo)線截面條件下,增加了近一倍供電能力;相同供電容量的前提下,降低電網(wǎng)損耗達(dá)75%,并節(jié)省外線建設(shè)投資約40%。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)外電氣行業(yè)在確定供電電壓等級(jí)均以節(jié)能為導(dǎo)向的趨勢(shì),因此,如條件許可,建議采用20kV或更高等級(jí)的外電供電。 1.用電負(fù)荷合理分類及精細(xì)計(jì)算,應(yīng)科學(xué)的考慮設(shè)備運(yùn)行的需用系數(shù)和同時(shí)系數(shù),合理配置變壓器及應(yīng)急發(fā)電機(jī)組容量,降低設(shè)備的初期投資及運(yùn)行損耗。2.應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活配置變壓器,變壓器采用2N配置時(shí),每臺(tái)變壓器負(fù)荷率不大于50%;變壓器采用N配置時(shí),每臺(tái)變壓器負(fù)荷率不大于70%;變壓器應(yīng)采用D,yn11接線方式。3.選用低損耗、節(jié)能環(huán)保、具有抗諧波能力及較高過(guò)載能力的變壓器產(chǎn)品;選用具有較高過(guò)載能力及較強(qiáng)帶非線性負(fù)載的能力的產(chǎn)品,選用具有一定抗諧波能力的發(fā)電機(jī)組。4.供電距離長(zhǎng)及功率較大,有并機(jī)運(yùn)行需求時(shí),宜采用10kV高壓柴油發(fā)電機(jī)。5.通過(guò)加強(qiáng)諧波治理,提高變壓器及發(fā)電機(jī)的有效容量。 發(fā)展趨勢(shì):1.660V電壓已列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電壓。2.10/0.66kV變壓器、660V電動(dòng)機(jī)、660V電纜、母線及開(kāi)關(guān)等相關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。3.變頻控制技術(shù)發(fā)展成熟及廣泛應(yīng)用。建議:1.采用高效率新一代的節(jié)能電機(jī)YX2系列;采取電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速等節(jié)能措施。2.提高電動(dòng)機(jī)供電電壓等級(jí): (1)較大容量的電動(dòng)機(jī)(如:耗電較大的水泵、空調(diào)冷水機(jī)組以及空調(diào)末端風(fēng)柜),建議采用660V電壓供電。 (2)大容量的電動(dòng)機(jī),單臺(tái)大于550kW的電動(dòng)機(jī)(含電制冷機(jī)組),應(yīng)當(dāng)采用10kV(6kV)電源供電;單臺(tái)大于350kW的電動(dòng)機(jī)(含電制冷機(jī)組),宜采用10kV(6kV)電源供電。
某運(yùn)營(yíng)商案例 某運(yùn)營(yíng)商某省的IDC數(shù)據(jù)中心工程采用兩路20KV專線電源,正常供電時(shí),兩段母線分段運(yùn)行,兩路電源同時(shí)供電,運(yùn)行效果良好。 某運(yùn)營(yíng)商某數(shù)據(jù)中心對(duì)部分較大容量的電動(dòng)機(jī)(約30多臺(tái)空調(diào)主機(jī)、水泵等)采用660V供電,總功率達(dá)2500kW。
優(yōu)點(diǎn)如下:大量節(jié)省配電開(kāi)關(guān)及配電導(dǎo)線的投資;線路損耗僅為380V電壓供電的33%,節(jié)能效果明顯。該數(shù)據(jù)中心對(duì)數(shù)臺(tái)大容量電動(dòng)機(jī)(單臺(tái)達(dá)1000kW以上的冷水機(jī)組)采用10kV高壓供電。優(yōu)點(diǎn)如下:減少了低壓冷水機(jī)組所需的10/0.4kV變壓器以及大容量的低壓配電開(kāi)關(guān)及控制設(shè)備;節(jié)省占地面積及一次性投資;減少年運(yùn)行損耗,節(jié)能效果明顯。
表3-1數(shù)據(jù)中心外電引入、變壓器、發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能研究
二)、照明系統(tǒng)及輸配電線路節(jié)能研究
數(shù)據(jù)中心照明及輸配電線路環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀、問(wèn)題及節(jié)能建議見(jiàn)下表:
照明 輸配電線路
現(xiàn)狀及問(wèn)題 多數(shù)數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)期開(kāi)啟全部燈具,部分機(jī)房照度偏高;多采用T8熒光燈,效率不高;燈具開(kāi)關(guān)缺乏智能控制。 目前多數(shù)在用的數(shù)據(jù)中心機(jī)樓的高低壓配電房及發(fā)電機(jī)房、電力電池室等遠(yuǎn)離數(shù)據(jù)主設(shè)備及空調(diào)等負(fù)荷中心區(qū)域,輸配電線路長(zhǎng),線路損耗較大。
建議 1.推廣使用高效光源:優(yōu)選細(xì)管熒光燈和緊湊型熒光燈,積極推廣高壓鈉燈和金屬鹵化物燈。2.設(shè)置合理的照度,照度要求較高的場(chǎng)所采用混合照明。3.采取智能、合理的照明控制方案。 1.為減少投資并降低線路運(yùn)行損耗:高低壓配電室、變壓器室、電力電池室等應(yīng)采用貼近用電負(fù)荷的布局,以縮短輸配電線路的距離;發(fā)電機(jī)房、低壓配電房與電力電池室應(yīng)盡量靠近,減少配電級(jí)數(shù)并縮短配電線路;樓層高的機(jī)房應(yīng)分層安裝變壓器,面積大的機(jī)房應(yīng)在中心位置設(shè)置變壓器,以減少輸配電線路長(zhǎng)度。2.選用低損耗的新型輸配電母線及電纜。
表3-2 數(shù)據(jù)中心照明及輸配電線路節(jié)能研究
三)、交、直流不間斷電源系統(tǒng)節(jié)能研究
1. 傳統(tǒng)交流不間斷電源(塔式UPS)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀
當(dāng)前,數(shù)據(jù)中心主設(shè)備一般要求交流電源輸入,多采用傳統(tǒng)的交流UPS系統(tǒng)供電模式,即:UPS系統(tǒng)將交流市電整流逆變后,為數(shù)據(jù)主設(shè)備提供220/380V的交流不間斷電源。其應(yīng)用現(xiàn)狀總結(jié)如下:
(1)傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)多采用N+1配置,等級(jí)較高的數(shù)據(jù)中心機(jī)房采用2(N+1)配置。
(2).部分在網(wǎng)的早期UPS主機(jī)采用6脈沖整流,近年來(lái)基本都采用12脈沖整流。
(3)為了限制UPS系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波,部分UPS系統(tǒng)配置了有源濾波器。
(4)蓄電池后備時(shí)間大多按單機(jī)滿載30分鐘配置,有的數(shù)據(jù)中心配置達(dá)到了單機(jī)滿載1小時(shí)。
2. 傳統(tǒng)交流不間斷電源系統(tǒng)存在的問(wèn)題
隨著數(shù)據(jù)中心高能耗問(wèn)題的凸顯以及對(duì)設(shè)備運(yùn)行可靠性要求的不斷提高,傳統(tǒng)交流UPS供電模式存在以下一些不足:
(1)采用了冗余并機(jī)技術(shù),無(wú)論是N+1還是2(N+1)系統(tǒng),在正常運(yùn)行時(shí),UPS主機(jī)的負(fù)載率均較低,再考慮到系統(tǒng)配置容量較實(shí)際偏大,使得系統(tǒng)的負(fù)載率更低,未在最佳效率點(diǎn)附近運(yùn)行,系統(tǒng)損耗較大。
傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)的負(fù)載率與效率的大致關(guān)系見(jiàn)下圖:
圖3-1 負(fù)載率與效率關(guān)系圖
經(jīng)調(diào)查,很多大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房的UPS系統(tǒng)單機(jī)負(fù)載率一般在10%至30%之間,大多數(shù)只有20%左右,在發(fā)展過(guò)程中的數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS單機(jī)負(fù)載率甚至更低,單機(jī)負(fù)載率10%不到的也占很大部分。
(2)目前仍有采用6脈沖整流的UPS在網(wǎng)運(yùn)行,且沒(méi)有采取相應(yīng)的諧波處理措施,導(dǎo)致系統(tǒng)額外附加功率損耗大。部分UPS系統(tǒng)雖然配置了諧波過(guò)濾器用于諧波治理,但治理后實(shí)際運(yùn)行情況沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)跟蹤,治理效果無(wú)法保證。
(3)交流UPS系統(tǒng)的后備蓄電池需經(jīng)過(guò)UPS逆變后才能供給負(fù)載,一旦UPS本身出故障,仍會(huì)造成負(fù)載停電。
3.數(shù)據(jù)中心不間斷電源系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)
(1)模塊化交流不間斷電源系統(tǒng)
為解決傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)由于負(fù)載率低導(dǎo)致的系統(tǒng)低效率及難以實(shí)現(xiàn)按需擴(kuò)容等問(wèn)題,“模塊化”的概念被引入了交流UPS設(shè)計(jì)生產(chǎn)領(lǐng)域,出現(xiàn)了模塊化交流UPS系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō),模塊化UPS系統(tǒng)由機(jī)架、UPS功率模塊、靜態(tài)開(kāi)關(guān)模塊、顯示通信模塊以及電池組構(gòu)成,系統(tǒng)組成模式與直流供電系統(tǒng)相似,可以方便實(shí)現(xiàn)N+X冗余,可根據(jù)實(shí)際負(fù)載量來(lái)配置合理的電源容量,其系統(tǒng)效率及供電可靠性相比傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)都得到了提升。
(2)高壓直流不間斷電源系統(tǒng)
直流供電方式早已得到了長(zhǎng)期的、大規(guī)模的使用及驗(yàn)證,該方式將交流市電整流后與蓄電池并聯(lián),直接為通信設(shè)備提供直流電源,大大提高了供電可靠性和工作效率,諧波小,可以很方便的實(shí)現(xiàn)按需擴(kuò)容。傳統(tǒng)的直流供電系統(tǒng)的電壓等級(jí)一般為-48V,大功耗的數(shù)據(jù)中心設(shè)備若采用-48V的供電電壓,會(huì)使得配電線路的損耗大大增加,因此需要提高直流供電的電壓等級(jí),于是出現(xiàn)了“高壓直流供電方式”。與傳統(tǒng)交流UPS系統(tǒng)比較,高壓直流供電系統(tǒng)的效率更高,系統(tǒng)損耗明顯降低。一般來(lái)說(shuō),直流電源模塊的效率一般都在93%以上,即使模塊使用率在40%,效率也可以達(dá)到92%,而UPS系統(tǒng)的實(shí)際滿載效率一般僅為85%以上,不超過(guò)90%。同時(shí),高壓直流供電系統(tǒng)還大大提高了不間斷供電系統(tǒng)的可靠性。
4.建議
(1)優(yōu)先考慮在新建以及改造使用年限長(zhǎng)、耗電量大、故障率高的傳統(tǒng)交流UPS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心采用高壓直流供電系統(tǒng)或模塊化UPS系統(tǒng)。
(2)加強(qiáng)諧波治理。
5.某運(yùn)營(yíng)商案例
2010年某運(yùn)營(yíng)商先后在5個(gè)省建設(shè)了約23套高壓直流系統(tǒng),用以取代傳統(tǒng)的UPS供電系統(tǒng),建設(shè)規(guī)模及平均節(jié)電率情況見(jiàn)下表:
省份 系統(tǒng)數(shù)量(套) 相比傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)的平均節(jié)電率(%)
A 7 20%
B 2 15%
C 6 22%
D 4 12%(普通機(jī)房)
3 37%(數(shù)據(jù)中心)
E 1 29%
小結(jié) 23 22%
表3-3 某運(yùn)營(yíng)商高壓直流系統(tǒng)建設(shè)情況
四、數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能研究
1.數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能建議
數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)能耗主要包括制冷機(jī)房能耗和空調(diào)末端系統(tǒng)能耗,通過(guò)對(duì)某運(yùn)營(yíng)商多個(gè)數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)研及分析,節(jié)能建議如下表:
制冷系統(tǒng) 末端系統(tǒng)
建議 1.小型機(jī)樓或單個(gè)機(jī)房宜采用單元式風(fēng)冷型恒溫恒濕專用空調(diào);新建大型數(shù)據(jù)中心機(jī)樓建議采用集中式冷凍水型恒溫恒濕專用空調(diào)系統(tǒng),其冷凍水供回水溫差宜盡量加大。2.冬季可利用水冷機(jī)組的室外冷卻塔作為冷源也可積極利用自然冷源。3.機(jī)房布局應(yīng)合理,預(yù)留空調(diào)設(shè)備安裝空間,設(shè)備機(jī)柜的布置應(yīng)考慮空調(diào)制冷能力,少量高熱密度服務(wù)器可以考慮加裝柜門(mén)冷卻等分體式精確送風(fēng)空調(diào)降溫,高密度機(jī)架可采用液冷方式,避免出現(xiàn)局部過(guò)熱;高低密度設(shè)備宜分區(qū)布局、分區(qū)制冷。4.可考慮配套獨(dú)立的節(jié)能加濕裝置,減少專用空調(diào)加濕能耗。5.宜采用變頻或模塊化冷水機(jī)組,保證空調(diào)高效運(yùn)行;可通過(guò)變頻技術(shù)提高冷凍泵冷卻泵效率。6.冷水機(jī)組電功率超過(guò)500kW時(shí),宜采用10kV高壓制冷機(jī)組;冷凍泵冷卻泵電功率超過(guò)200kW時(shí),宜采用10kV或660V電動(dòng)機(jī)。 1.設(shè)備機(jī)房和電池電力室等輔助房間間隔開(kāi),主機(jī)房采用恒溫恒濕末端,輔助區(qū)域采用普通空調(diào)。2.機(jī)柜按照“背對(duì)背,面對(duì)面”排列,空調(diào)氣流方向與列走線架平行,保證通暢;優(yōu)化冷熱氣流路徑,減少混合。3.可考慮采用封閉冷通道,實(shí)現(xiàn)精確送風(fēng),同時(shí)提高機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)設(shè)定溫度,降低空調(diào)能耗。4.在有條件的情況下,使用有送、排風(fēng)通道的機(jī)柜進(jìn)行精確下送風(fēng),自然回風(fēng)或冷通道設(shè)地板風(fēng)口送風(fēng),管道回風(fēng)的送風(fēng)方式。5.架空地板高度應(yīng)根據(jù)單機(jī)架功率大小進(jìn)行合理規(guī)劃;架空地板下只準(zhǔn)通風(fēng),嚴(yán)禁布放線纜;架空地板下樓面和接觸空調(diào)冷風(fēng)的機(jī)房墻面建議采用不燃材料制造的隔熱保溫層,防止結(jié)露,減少冷量損失;新建架空地板下送風(fēng)機(jī)房前期裝機(jī)容量較小時(shí),可考慮地板下做臨時(shí)隔斷,控制送風(fēng)空間,減少冷量浪費(fèi)。6.有條件的老機(jī)房還可考慮進(jìn)行下送風(fēng)上回風(fēng)或精確定點(diǎn)送風(fēng)改造。7.應(yīng)選擇高效風(fēng)機(jī)及風(fēng)柜,宜采用變頻裝置,降低能耗。
表4-1數(shù)據(jù)中心空調(diào)節(jié)能建議
2.某運(yùn)營(yíng)商空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能案例
2010年該運(yùn)營(yíng)商組織了7個(gè)省,重點(diǎn)針對(duì)部分氣流組織不好、有局部過(guò)熱現(xiàn)象的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行了精確送風(fēng)改造,節(jié)能情況如下表:
省份 平均節(jié)電率 投資回收期(月)
a 11% 31
b 15% 18
c 16% 30
d 20% 17
e 15% 24
f 11% 31
g 17% 39
平均值 15% 27
表4-2某運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)中心精確送風(fēng)改造情況
除此之外,該運(yùn)營(yíng)商還先后在多個(gè)省份開(kāi)展了數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)綜合節(jié)能改造工程,取得良好效果,如:
(1)大型數(shù)據(jù)中心采用集中式冷凍水型恒溫恒濕專用空調(diào),架空地板精確下送風(fēng),管道結(jié)合自然回風(fēng),氣流組織合理,提高空調(diào)系統(tǒng)整體能效比,節(jié)能效果顯著。
(2)合理設(shè)定機(jī)房溫濕度,分區(qū)精確供冷,提高效率,達(dá)到節(jié)能目的。
(3)部分專用空調(diào)取消加濕功能或配置獨(dú)立的加濕裝置,減少空調(diào)加濕能耗。
(4)采用自適應(yīng)控制系統(tǒng),根據(jù)機(jī)房負(fù)荷變化,自動(dòng)調(diào)整空調(diào)運(yùn)行數(shù)量,實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
(5)改造老數(shù)據(jù)中心機(jī)房上送風(fēng)風(fēng)口以達(dá)到節(jié)能效果。
五、結(jié)束語(yǔ)
數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降耗涉及到多個(gè)方面,本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)某運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)中心的實(shí)例分析,從電力和空調(diào)兩方面提出了節(jié)能降耗建議,目標(biāo)是為了更高效的利用能源,建設(shè)節(jié)能環(huán)保的綠色數(shù)據(jù)中心。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào):G726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2014)33-0130-02
智能變電站作為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐,在智能電網(wǎng)建設(shè)中的作用舉足輕重。省內(nèi)乃至全國(guó)在建設(shè)、已投運(yùn)的智能化變電站不斷增加,從事智能變電站的運(yùn)行、維護(hù)人員也將逐年增加。但是,智能變電站的運(yùn)維人員普遍缺乏智能變電站的運(yùn)行、維護(hù)及技術(shù)管理等方面的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),急需進(jìn)行智能變電站相關(guān)的新技術(shù)、新技能培訓(xùn)。
本文結(jié)合智能變電站現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),主要對(duì)當(dāng)前智能變電站的技術(shù)特征進(jìn)行分析,并將智能變電站與常規(guī)變電站進(jìn)行比較,總結(jié)出它們兩者之間的異同點(diǎn),從而得出智能變電站運(yùn)維人員應(yīng)加強(qiáng)培訓(xùn)學(xué)習(xí)的內(nèi)容和要求,為今后開(kāi)展智能變電站運(yùn)維人員新技術(shù)培訓(xùn)以及相關(guān)培訓(xùn)打下基礎(chǔ)。
一、智能變電站的主要技術(shù)特征
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及新型傳感器技術(shù)等的飛速發(fā)展,變電站自動(dòng)化系統(tǒng)有了極大的發(fā)展,產(chǎn)生了大量的新技術(shù)、新應(yīng)用,這也使變電站中應(yīng)用系統(tǒng)日益眾多。這些新技術(shù)、新應(yīng)用對(duì)變電站自動(dòng)化的發(fā)展是一種促進(jìn),也是一種挑戰(zhàn)。因此,采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備,以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求,自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能,并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的智能變電站成為不可阻擋的趨勢(shì)。
1.一次設(shè)備智能化
采用常規(guī)一次設(shè)備+智能單元方式實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的智能化,通過(guò)智能終端完成斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備的跳合閘回路、位置信號(hào)采集回路等。通過(guò)一次設(shè)備的狀態(tài)在線監(jiān)測(cè),變?nèi)斯ぱ惨暸c定期檢修為自動(dòng)檢測(cè)狀態(tài)檢修,提高變電站的可靠性,減少維護(hù)的工作量,提高效率。主要包括:主變壓器采用“主變本體+傳感器+智能組件”方式實(shí)現(xiàn)智能化合并單元:合并單元采用直流供電,提高電子式互感器的可靠性;智能終端接受保護(hù)裝置跳合閘命令、測(cè)控手合/手分命令及閘刀、接地閘刀GOOSE分合命令;輸入開(kāi)關(guān)位置、閘刀及地刀位置、開(kāi)關(guān)本體信號(hào);跳合閘自保持功能等;實(shí)現(xiàn)了一次設(shè)備的數(shù)字接口功能;一次設(shè)備狀態(tài)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)等功能。
2.二次設(shè)備數(shù)字化
電子式互感器、采集器實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的數(shù)字化,將二次設(shè)備的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。合并單元實(shí)現(xiàn)電子式互感器電流、電壓量的采集,并通過(guò)光纖或SV網(wǎng)傳輸將二次信號(hào)變?yōu)榛诰W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字化信息。保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作后通過(guò)保護(hù)裝置內(nèi)的GOOSE跳閘軟壓板出口,再通過(guò)GOOSE直跳口將光信號(hào)經(jīng)光纖輸至智能終端,智能終端的A、B、C相跳閘接點(diǎn)閉合后通過(guò)A、B、C相保護(hù)跳閘壓板將電信號(hào)傳至智能終端內(nèi)的A、B、C相跳閘保持繼電器并最終傳至開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)箱實(shí)現(xiàn)跳閘。監(jiān)控后臺(tái)遙控操作發(fā)出的斷路器控制信號(hào)通過(guò)MMS網(wǎng)傳至保護(hù)測(cè)控一體裝置,以光信號(hào)通過(guò)GOOSE網(wǎng)傳輸至智能終端,再完成對(duì)斷路器的分合控制。保護(hù)跳閘示意如圖2所示。
全站所有信息交換均依托于GOOSE報(bào)文和MMS報(bào)文,GOOSE服務(wù)通過(guò)廣播方式傳送報(bào)文數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)IED裝置之間互相通信及信息共享;保護(hù)測(cè)控裝置不設(shè)置功能硬壓板,通過(guò)在裝置上設(shè)置軟壓板的方式以投退保護(hù)功能,為遠(yuǎn)程維護(hù)和無(wú)人值班提供了條件。
3.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化
按照IEC61850及DL/T860中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了信息建模與共享傳輸、通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)備間的互操作性。全站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為站控層、間隔層和過(guò)程層,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成分為站控層網(wǎng)絡(luò)和過(guò)程層網(wǎng)絡(luò),分別設(shè)置GOOSE網(wǎng)和MMS網(wǎng)保護(hù)直接采樣(或網(wǎng)采),直接跳斷路器。
全景數(shù)據(jù)的統(tǒng)一信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了全站設(shè)備的監(jiān)視、控制、告警及信息交互功能,完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制(SCADA)、操作閉鎖等相關(guān)功能。交直流一體化電源系統(tǒng),站內(nèi)直流、交流、逆變、UPS、通信等電源采用一體化監(jiān)控,通過(guò)全站MMS網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一上送到一體化信息平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了控制自動(dòng)化、信息可視化、配置標(biāo)準(zhǔn)化。
4.高級(jí)應(yīng)用功能
實(shí)現(xiàn)了一鍵式順序控制、故障信息分析決策與智能告警、與上級(jí)調(diào)度的源端維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析、智能輔助系統(tǒng)等高級(jí)應(yīng)用功能。
二、智能變電站運(yùn)維人員的新技術(shù)培訓(xùn)
智能變電站中一次設(shè)備智能化,二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化。設(shè)備之間連接介質(zhì)由光纜替代了傳統(tǒng)的電纜,電磁信號(hào)被轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號(hào),二次回路成為了“虛回路”。相對(duì)于傳統(tǒng)的綜合自動(dòng)化變電站而言,其運(yùn)行維護(hù)必然帶來(lái)一些改變。對(duì)運(yùn)維人員而言,智能變電站和常規(guī)變電站存在較大區(qū)別,他們面臨著知識(shí)的更新與挑戰(zhàn)。為了使運(yùn)維人員能更好地適應(yīng)電網(wǎng)快速發(fā)展和智能變電站快速的要求,需要從理論知識(shí)和操作技能兩個(gè)方面加強(qiáng)培訓(xùn)。
1.智能變電站的理論知識(shí)培訓(xùn)
智能變電站和常規(guī)綜合自動(dòng)化變電站存在差異,故需對(duì)運(yùn)維人員進(jìn)行相關(guān)理論知識(shí)培訓(xùn),主要內(nèi)容包括:
(1)IEC61850、DL/T860標(biāo)準(zhǔn)及智能變電站繼電保護(hù)應(yīng)用模型、設(shè)計(jì)方案、工程配置和實(shí)施的基本辦法。
(2)智能變電站的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊機(jī)制、傳輸信號(hào)、對(duì)時(shí)方式、交換機(jī)接口對(duì)應(yīng)表、GOOSE斷鏈告警二維表、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析儀的使用方法。
(3)電子式互感器、合并單元技術(shù)規(guī)范、工作原理;合并單元傳輸規(guī)約、采集信息圖及二維表;電子式互感器、合并單元的巡視要點(diǎn);交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)的的基本工作原理,巡視要點(diǎn)及異常處理方法;交換機(jī)故障情況下的處理方法和危險(xiǎn)點(diǎn)控制。
(4)智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范;智能變電站繼電保護(hù)工作原理、告警信息含義、軟壓板功能、運(yùn)行操作說(shuō)明、故障處理原則、巡視要點(diǎn);上級(jí)職能部門(mén)制訂的繼電保護(hù)運(yùn)行規(guī)程及運(yùn)行管理規(guī)范。
(5)智能變電站繼電保護(hù)SCD文件、CID文件的解讀,裝置保護(hù)虛端子的配置情況及信息流,各繼電保護(hù)的跳閘邏輯及各類遙測(cè)、遙信信號(hào)的上送機(jī)制,智能變電站內(nèi)各IED之間的信息流向。
(6)輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置工作原理,輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用方法、巡視要點(diǎn)、運(yùn)行管理規(guī)范。
(7)監(jiān)控后臺(tái)常規(guī)操作、順序控制操作、保護(hù)整定值的調(diào)取打印、保護(hù)動(dòng)作事件報(bào)告的調(diào)取打印、保護(hù)定值區(qū)的切換等操作的方法,順序控制操作的運(yùn)行規(guī)定。
(8)各級(jí)部門(mén)關(guān)于智能變電站運(yùn)行管理規(guī)范、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)導(dǎo)則、巡視技術(shù)規(guī)范、交接驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)章制度。
2.智能變電站的操作技能培訓(xùn)
智能化變電站中對(duì)于新技術(shù)的應(yīng)用和新安全問(wèn)題的出現(xiàn)對(duì)運(yùn)維人員的素質(zhì)提出了更進(jìn)一步的要求。運(yùn)維人員不僅需要掌握智能化變電站的技術(shù)層面,還需要了解在智能化變電站工作存在的危險(xiǎn)因素,采取的安全措施,必須遵守的安全規(guī)則等;運(yùn)維人員必須掌握在新技術(shù)下如何做好運(yùn)行巡視、規(guī)范倒閘操作,還必須掌握對(duì)智能化設(shè)備異常的分析和應(yīng)急處理,掌握如何做好檢修設(shè)備的安全措施以及動(dòng)態(tài)危險(xiǎn)點(diǎn)的預(yù)防工作。因此,為了使運(yùn)維人員能更快地適應(yīng)工作的變化,他們除了具備傳統(tǒng)站的技術(shù)技能要求外,還必須進(jìn)行相關(guān)操作技能培訓(xùn)。我中心有110kV智能變電站,可以進(jìn)行實(shí)際操作技能培訓(xùn),主要包括五部分內(nèi)容:
(1)設(shè)備監(jiān)視。智能化變電站監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)視對(duì)象、內(nèi)容、重點(diǎn)和手段上都有明顯的區(qū)別,除了傳統(tǒng)站一次設(shè)備告警以及保護(hù)動(dòng)作信號(hào)外,必須監(jiān)視保護(hù)裝置的遙測(cè)信息、通道信息、軟壓板狀態(tài);交換機(jī)信息、GOOSE跳閘鏈路信息、保護(hù)MMS通信信息;戶外柜的運(yùn)行環(huán)境溫度、濕度以及變化信息;時(shí)鐘同步、對(duì)時(shí)系統(tǒng)工況;光電流電壓互感器的采樣信息等。
(2)設(shè)備巡視。智能變電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備巡視工作重點(diǎn)與傳統(tǒng)變電站有了很大的區(qū)別,在智能站中全站運(yùn)行信息均上送監(jiān)控后臺(tái),異常或缺陷情況在監(jiān)控后臺(tái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警,因此,監(jiān)控后臺(tái)巡視數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的巡查,例如:后臺(tái)報(bào)智能終端溫濕度越限,則現(xiàn)場(chǎng)必須重點(diǎn)檢查箱體內(nèi)散熱、除濕是否正常工作。隨著智能變電站技術(shù)的不斷推進(jìn),輔助巡視手段也會(huì)不斷出現(xiàn)。
因此,根據(jù)智能變電站的技術(shù)特點(diǎn),制訂適用于智能站運(yùn)行巡視指導(dǎo)書(shū),研究輔助巡視系統(tǒng)的巡視策略,以及如何開(kāi)展智能化變電站運(yùn)行分析等都是運(yùn)行需要解決的課題及現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)的重點(diǎn)內(nèi)容。
(3)倒閘操作。
1)智能化變電站程序化操作的應(yīng)用:由于智能化變電所中的一、二次設(shè)備具備遙控操作的技術(shù)條件,通過(guò)在監(jiān)控后臺(tái)預(yù)先設(shè)定操作順序、操作對(duì)象、執(zhí)行條件和執(zhí)行成功校驗(yàn),由后臺(tái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)一系列的批操作。程序化操作在給倒閘操作帶來(lái)便利和高效的同時(shí),也給程序化操作票系統(tǒng)的維護(hù)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn),典型操作票庫(kù)維護(hù)工作難度加劇,一旦設(shè)置錯(cuò)誤極易造成誤操作。運(yùn)維人員不僅需要掌握程序化操作票系統(tǒng)的使用,也需要掌握程序化操作票系統(tǒng)的維護(hù),同時(shí)必須能處理程序化操作票異常情況下的處理方法。
2)保護(hù)壓板操作方式的改變。傳統(tǒng)變電站保護(hù)屏“硬壓板”操作被后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)界面上的“軟壓板”操作所取代。如何有效執(zhí)行軟壓板的監(jiān)護(hù)操作也是運(yùn)維人員遇到的課題之一。同時(shí)必須解決一旦在軟壓板五防遙控,必須在裝置上進(jìn)行軟壓板操作時(shí)操作規(guī)范的問(wèn)題。因此,軟壓板操作規(guī)范的培訓(xùn)也是智能變電站與傳統(tǒng)站的區(qū)別之一。
(4)工作許可安全措施。智能變電站與傳統(tǒng)站相比,工作許可安全措施的變化主要體現(xiàn)在二次回路的工作上,運(yùn)維人員操作軟壓板將保護(hù)改信號(hào),并未在物理上實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的二次隔離,保護(hù)的GOOSE光纖出口(相當(dāng)于傳統(tǒng)的二次回路)仍與運(yùn)行系統(tǒng)相連。在檢修保護(hù)上試驗(yàn)時(shí),仍有誤發(fā)出口報(bào)文的危險(xiǎn)。
(5)二次設(shè)備異常處理。智能化變電站保護(hù)裝置、智能終端等微機(jī)設(shè)備出現(xiàn)異常,調(diào)度或主管部門(mén)往往希望運(yùn)維人員進(jìn)行初期處理,例如:采用重啟裝置的方法嘗試使設(shè)備恢復(fù)正常。同時(shí),針對(duì)“大檢修”改革的方向,運(yùn)維人員也必須學(xué)會(huì)分析處理簡(jiǎn)單的缺陷異常等。
三、結(jié)論
智能變電站作為智能電網(wǎng)的物理基礎(chǔ),將貫穿智能電網(wǎng)建設(shè)的整個(gè)過(guò)程。建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展,制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,從而占領(lǐng)世界電網(wǎng)技術(shù)制高點(diǎn)。建設(shè)全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、高級(jí)應(yīng)用互動(dòng)化特征的智能變電站已成為建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要組成部分。本文基于智能化變電站的主要技術(shù)特征,深入研究智能變電站的特點(diǎn),分析與常規(guī)綜合自動(dòng)化變電站的差異,如架構(gòu)體系、通訊標(biāo)準(zhǔn)、高級(jí)應(yīng)用等,并對(duì)智能變電站運(yùn)維人員面臨的新知識(shí)、新技能的挑戰(zhàn)進(jìn)行了研究,為今后開(kāi)展智能變電站運(yùn)維人員的相關(guān)培訓(xùn)提供了必要的理論基礎(chǔ)。
1、導(dǎo)言
建筑產(chǎn)業(yè)是全球土地、環(huán)境資源的開(kāi)發(fā)使用者,對(duì)于能源方面消耗也十分巨大。因此,房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商們?cè)诮ㄔO(shè)房屋時(shí),除了將房屋建造的宜人以外,也要思考關(guān)于可持續(xù)發(fā)展和利用的相關(guān)問(wèn)題,因此新能源應(yīng)運(yùn)而生。所熟知的太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能和地?zé)崮芏际强稍偕男履茉础?duì)于這些新能源的研究、使用與開(kāi)發(fā),會(huì)從某種程度上減少對(duì)環(huán)境的破壞;另外,物美價(jià)廉、安全可靠又是一個(gè)重要的因素。若加強(qiáng)對(duì)新能源的利用,就會(huì)減少對(duì)煤、碳、石油的開(kāi)采,穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng),更加強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
2、綠色建筑與新能源
2.1綠色建筑
在《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中,有關(guān)綠色建筑的概念界定是這樣的:綠色建筑是指在建筑的整個(gè)壽命周期內(nèi),通過(guò)最大限度地從節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等方面節(jié)約資源,從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境、減少污染的目的,促進(jìn)自然和諧共生,為人類提供一個(gè)健康、適用和高效的使用空間。也就是說(shuō),綠色建筑是一種最高效率地利用能源、最低限度地影響環(huán)境的建筑物,它為人類提供一個(gè)健康、舒適的工作、居住、活動(dòng)的空間,具有全壽命期、綠色化、以人為本、因地制宜、整體設(shè)計(jì)等特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了“以人為本”與“人―建筑―自然”三者的和諧統(tǒng)一,促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)在21世紀(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
2.2新能源
對(duì)比新能源和傳統(tǒng)能源可以發(fā)現(xiàn),新能源具有豐富的來(lái)源,且新能源具有用不完的特征,同時(shí)在利用新能源的過(guò)程中也很少會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染問(wèn)題,具有良好的生態(tài)性、清潔性。目前我國(guó)新能源主要分為傳統(tǒng)的生物質(zhì)能、太陽(yáng)能和可再生能源等、大中型水電三類。而一次能源(如核電站外的地?zé)崮堋L(fēng)能、太陽(yáng)能等)、大中型水電站、常規(guī)的化石能源是目前我國(guó)開(kāi)發(fā)利用的主要的新能源。這些資源的優(yōu)勢(shì)在于干凈清潔、可再生、具有豐富的資源,將其作為替代性能源發(fā)展具有良好的發(fā)展前景、發(fā)展?jié)摿Α?/p>
3、新能源技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用
3.1地源熱泵節(jié)能技術(shù)
地源熱泵技術(shù)可以有效地控制室內(nèi)溫度,并持續(xù)的減少建筑所需要的能源消耗。在應(yīng)用到綠色節(jié)能技術(shù)的過(guò)程中,我們還需要根據(jù)地理進(jìn)行建設(shè)和理性的選擇自然環(huán)境的特點(diǎn),特別是在大溫差的地區(qū),其中重要的是我們要保障施工的合理性。在使用地源熱泵的成果上,夏天時(shí),它可以對(duì)建筑內(nèi)部進(jìn)行有效的吸收多余的熱量,在冬天時(shí)又會(huì)對(duì)室內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量,以最合理的方式穩(wěn)定的調(diào)整著溫度。在所有綠色的節(jié)能建筑中,墻地源熱泵技術(shù)就是一種非常有效的能夠應(yīng)用到實(shí)際的節(jié)能技術(shù),當(dāng)前我國(guó)的技術(shù)與世界領(lǐng)先的水平還有著不小的差距,那么這就需要我們對(duì)綠色的節(jié)能技術(shù)加強(qiáng)研究和推廣,這樣才會(huì)更好地實(shí)現(xiàn)高效、綠色節(jié)能建筑的節(jié)能。
3.2太陽(yáng)能技術(shù)
3.2.1太陽(yáng)能建筑
現(xiàn)在傳統(tǒng)的太陽(yáng)能建筑主要分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。主動(dòng)式太陽(yáng)能建筑因?yàn)樵O(shè)計(jì)步驟太為復(fù)雜、地理原因產(chǎn)生的成本過(guò)高,因此不易建造,基本沒(méi)有出現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)的住宅產(chǎn)業(yè)中。被動(dòng)式的太陽(yáng)能建筑由于整個(gè)過(guò)程中不主動(dòng)使用能源,因而相對(duì)會(huì)比較簡(jiǎn)約,容易設(shè)計(jì)和操作,也是現(xiàn)行住宅中使用的比較多的形式。被動(dòng)式太陽(yáng)能住宅主要使用欄桿等圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)自我的放熱吸熱,不依靠任何外界的輔助手段,廣受人們的喜愛(ài)。如使房間朝向南邊,陽(yáng)光直射過(guò)來(lái);在房屋的頂部建造一個(gè)水池,也可以聚集熱量。
3.2.2太陽(yáng)能發(fā)電與發(fā)熱
將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能,就是太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù);將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能,就是太陽(yáng)能發(fā)熱技術(shù)。太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能供暖和利用太陽(yáng)能發(fā)電都是常用的方式。現(xiàn)在許多住宅小區(qū)中,隨處可見(jiàn)有太陽(yáng)能熱水器和太陽(yáng)能電池板,其被廣泛的使用于樓道、路燈和草坪燈等多處照明設(shè)備。值得一提的是,太陽(yáng)能熱水器已成為使用范圍最廣、技術(shù)最成熟的一個(gè)家用產(chǎn)品。用戶在頂樓上放置一個(gè)太陽(yáng)能真空集熱管,收集太陽(yáng)能將水進(jìn)行加熱,然后連通管道到住戶,就可以坐在家中使用熱水,這項(xiàng)開(kāi)發(fā)給業(yè)主帶來(lái)方便。如何將太陽(yáng)能充分吸收和有效的進(jìn)行采集,是建造房屋保溫工藝需要解決的兩大問(wèn)題。我國(guó)北方廣泛采用的是被動(dòng)式的太陽(yáng)能建筑系統(tǒng),設(shè)計(jì)者采用特殊的建筑部件,使建造出來(lái)房屋的屋頂、墻壁以及地面都帶有一定的保溫效果。防止外界的高溫進(jìn)入室內(nèi),需要隔熱墻的防護(hù)。冬天的時(shí)候可以收集大量的太陽(yáng)的熱能,從而使房間的溫度升高;夏天的時(shí)候能對(duì)熱量產(chǎn)生一個(gè)特定的通路,加快氣體的流動(dòng),從而使房間的溫度下降。另外,儲(chǔ)熱墻還有一個(gè)功能,防止外界的氣體進(jìn)入,同時(shí)也阻止內(nèi)部的氣體散發(fā),通俗來(lái)講,即里面的東西出不去,外面的東西進(jìn)不來(lái)。利用太陽(yáng)能還能制冷,主要有兩種方式:一需要用到機(jī)械裝置,太陽(yáng)能讓機(jī)械裝置開(kāi)始工作,機(jī)械裝置自行制冷;二需要吸收式制冷機(jī),太陽(yáng)能讓吸收式制冷劑工作,然后制冷機(jī)制冷。
3.3可再生能源利用
所謂的使用可再生能源像現(xiàn)在常見(jiàn)的太陽(yáng)能與風(fēng)能等,我們就可以利用可再生能源,這樣就可以減少日常所需補(bǔ)充建筑物的能源消耗、能源消費(fèi)的問(wèn)題。目前,太陽(yáng)能、風(fēng)能是大多數(shù)使用較為熟練應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)。利用常見(jiàn)的太陽(yáng)能,大部分是通過(guò)對(duì)建筑物的外墻安置太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的可利用的太陽(yáng)能光電、在其他建筑物中經(jīng)常會(huì)用到的就是電力和熱水,這些節(jié)能方式大部分是使用風(fēng)能的設(shè)施,在我們常見(jiàn)的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中一般會(huì)使用簡(jiǎn)單明了的建筑設(shè)計(jì),從而減少了建筑物、工作內(nèi)部線路節(jié)能建筑。
結(jié)論
總之,新能源在建筑的應(yīng)用可有效減低環(huán)境污染,緩解能源危機(jī),提供居民生活條件,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。綠色建筑作為一種建筑發(fā)展方向,立足于人與自然的和諧,充分融合自然環(huán)境、科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展關(guān)系,必定成為未來(lái)建筑的發(fā)展走向,被越來(lái)越多的人所接受和青睞。
【參考文獻(xiàn)】:
黨的十提出了大力實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的重要任務(wù),強(qiáng)調(diào)科技創(chuàng)新是提高社會(huì)生產(chǎn)力和綜合國(guó)力的戰(zhàn)略支撐,必須擺在國(guó)家發(fā)展全局的核心位置。天津作為環(huán)渤海地區(qū)經(jīng)濟(jì)中心,提出建設(shè)創(chuàng)新型城市,大力鼓勵(lì)高新技術(shù)企業(yè)自主創(chuàng)新,將提高原創(chuàng)能力作為企業(yè)的安身立命之本,生存發(fā)展之道。原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)是集高智力性、高創(chuàng)新性、高效益性、高成長(zhǎng)性以及高群聚性為一體的科技密集型企業(yè),其創(chuàng)新能力的高低,創(chuàng)新效果的好壞直接影響到城市發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力和企業(yè)的增長(zhǎng)質(zhì)量,是天津?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng),內(nèi)生增長(zhǎng)科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵。
一、天津原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)創(chuàng)新能力現(xiàn)狀分析
近三年來(lái),天津原創(chuàng)新高新技術(shù)企業(yè)創(chuàng)新能力進(jìn)一步提高。擁有全市50%以上科技資源的大中型工業(yè)企業(yè),其創(chuàng)新活動(dòng)中具有舉足輕重的地位。可以從以下五個(gè)方面分析天津原創(chuàng)性高科技企業(yè)創(chuàng)新能力。
一是高科技人才投入狀況。人才是原創(chuàng)性高科技企業(yè)發(fā)展的第一資源,是提升企業(yè)原創(chuàng)能力、促進(jìn)內(nèi)生增長(zhǎng)的源動(dòng)力。2011年,天津從事科技活動(dòng)的人員共有11萬(wàn)人,其中碩博人數(shù)為2萬(wàn)人,高端人才和從事高科技活動(dòng)的專業(yè)人才為天津原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)開(kāi)展創(chuàng)新活動(dòng)提高了重要保障。
二是研發(fā)費(fèi)用投入狀況。2010年,天津研發(fā)經(jīng)費(fèi)支出占GDP的2.37%,相對(duì)較低。企業(yè)研發(fā)費(fèi)用支出占營(yíng)業(yè)收入的比重為1.13。高新技術(shù)企業(yè)研發(fā)內(nèi)容支出為27億元。為進(jìn)入全國(guó)前10名,與其他直轄市相比,排名為第四。
三是創(chuàng)新活動(dòng)開(kāi)展?fàn)顩r。2010年,天津高新技術(shù)企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)數(shù)為140萬(wàn)個(gè),較上年有小幅增長(zhǎng);研發(fā)項(xiàng)目數(shù)為2718萬(wàn)個(gè)。研發(fā)機(jī)構(gòu)內(nèi)部開(kāi)展活動(dòng)經(jīng)費(fèi)支出近20億。可見(jiàn),天津原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)通過(guò)內(nèi)部研發(fā)提升原創(chuàng)能力。
四是高新技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)出狀況。2010年天津高新技術(shù)企業(yè)總產(chǎn)值和增加值都呈現(xiàn)高速增長(zhǎng),分別比上年增長(zhǎng)21.65%和475.9%。增加值從上年-106.58億元轉(zhuǎn)增為400.63億元。在高技術(shù)引領(lǐng)下,天津市2010年完成工業(yè)總產(chǎn)值17107.19億元,比上年增長(zhǎng) 27.82%。規(guī)模以上工業(yè)完成工業(yè)增加值3686億元,增長(zhǎng) 28.26%。天津市工業(yè)在結(jié)構(gòu)調(diào)整過(guò)程中,逐漸形成了以高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)為引領(lǐng)、優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)為支撐的格局。
五是高新技術(shù)成果產(chǎn)出狀況。2010年,天津高新技術(shù)企業(yè)新產(chǎn)品產(chǎn)值約891億元,新產(chǎn)品銷售收入約883億元,出口收入約541億元。均較上年有大幅增長(zhǎng)。
二、影響天津原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)創(chuàng)新能力的主要因素
(一)高端創(chuàng)新要素聚集度不高,創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力度不夠
創(chuàng)新要素創(chuàng)新活動(dòng)得以開(kāi)展的必不可少的因素,主要有四個(gè):創(chuàng)新者、創(chuàng)新機(jī)會(huì)、創(chuàng)新環(huán)境和創(chuàng)新資源(包括人才、物力和財(cái)力資源),天津?qū)嵤﹦?chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略,促進(jìn)內(nèi)生增長(zhǎng),必須集聚全國(guó)乃至世界范圍內(nèi)的高端創(chuàng)新要素。但調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)高端創(chuàng)新要素在天津的集聚度還不高,創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力度不夠。比如,作為創(chuàng)新主體——?jiǎng)?chuàng)新者的人數(shù)不多:知名、領(lǐng)軍業(yè)界的企業(yè)家、科技人才落戶天津?yàn)閿?shù)不多,創(chuàng)新環(huán)境有待完善。
(二)天津高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理
從數(shù)量上看,截至2012年9月30日,全市科技型中小企業(yè)累計(jì)達(dá)到3.36萬(wàn)家,占全市企業(yè)總數(shù)的16%,科技“小巨人”企業(yè)達(dá)到1744家,占科技型中小企業(yè)的5%,距離形成科技小巨人頂天立地,中小型高新技術(shù)企業(yè)鋪天蓋地的格局還有一定的距離。從所有制結(jié)構(gòu)上看,盡管近年來(lái)內(nèi)外資比例有所改善,但截至2012年,外資企業(yè)為14367個(gè),其中高新技術(shù)企業(yè)中80%為外資企業(yè)。天津本土自主創(chuàng)建的品牌高新技術(shù)企業(yè)的數(shù)量就更少了。這與北京、上海、山東、廣東等省市本土高新技術(shù)企業(yè)相比不占優(yōu)勢(shì)。缺乏本土的高新技術(shù)企業(yè),過(guò)分依賴外來(lái)的品牌企業(yè),必然會(huì)使天津高新技術(shù)企業(yè)發(fā)展的不確定因素增多。而培育本土高新技術(shù)企業(yè)才是促進(jìn)天津內(nèi)生發(fā)展的根本。比如,受中日國(guó)際關(guān)系的影響,與汽車相關(guān)的高新技術(shù)企業(yè)中下游企業(yè)因日系車銷量的減少而備受打擊。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)看,電子信息和光電一體化合計(jì)比重為75%,新能源和節(jié)能材料雖然發(fā)展很快,但比重剛過(guò)10%,為11%。其他的產(chǎn)業(yè)如航空航天、生物技術(shù)與醫(yī)藥和環(huán)境保護(hù)的比重均未超過(guò)10%。
(三)原創(chuàng)性研發(fā)投入不足,資源配置效率不高
研發(fā)投入是衡量一個(gè)企業(yè)的創(chuàng)新投入的重要指標(biāo)之一。目前,研發(fā)投入不足成為天津高新技術(shù)企業(yè)發(fā)展的瓶頸。主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面:
一是研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入不足。企業(yè)研發(fā)經(jīng)費(fèi)支出與主營(yíng)業(yè)務(wù)收入的比值是衡量企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)投入強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo)。天津?qū)⒋酥笜?biāo)定為3%,為認(rèn)定高新技術(shù)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。與發(fā)達(dá)國(guó)家高技術(shù)企業(yè)10%~16%的R&D投入強(qiáng)度相比,有待進(jìn)一步提高。
二是研發(fā)活動(dòng)單一。基礎(chǔ)研究投入是高新技術(shù)企業(yè)具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)、擁有技術(shù)原創(chuàng)的保障。2010年,天津市高新技術(shù)企業(yè)研發(fā)活動(dòng)中,基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、試驗(yàn)發(fā)展經(jīng)費(fèi)4%:16%:80%的比例結(jié)構(gòu)顯示天津高新技術(shù)企業(yè)研發(fā)活動(dòng)類型單一,原創(chuàng)能力有待提升。
三是政府資金引導(dǎo)不足,投入力度不大,政府政策支持不足。調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn),高新技術(shù)企業(yè)研發(fā)費(fèi)用的資金來(lái)源主要有自有資金、政府投入、金融風(fēng)險(xiǎn)機(jī)構(gòu)投入。近三年政府投入資金僅占研發(fā)支出的20%左右。政府資金能夠透過(guò)政策傾斜對(duì)某類企業(yè)或行業(yè)的發(fā)展起到一定的指導(dǎo)性作用,而過(guò)低的政府投資規(guī)模將很難對(duì)企業(yè)創(chuàng)新能力的發(fā)展起到有效的引導(dǎo)作用。
四是金融機(jī)構(gòu)支持力度不夠,中小型高新技術(shù)企業(yè)融資難。由于原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)具有高原創(chuàng)性、高智力性、高風(fēng)險(xiǎn)性、高投入性、高競(jìng)爭(zhēng)性等特點(diǎn),在外部,高新技術(shù)企業(yè)整體的資信狀況不高,金融機(jī)構(gòu)往往不愿意為高新技術(shù)企業(yè)提供貸款。
(四)高端原創(chuàng)性人才建設(shè)不足,技術(shù)貢獻(xiàn)率有待提高
高新技術(shù)企業(yè)進(jìn)行原創(chuàng)性研發(fā),關(guān)鍵靠原創(chuàng)性研發(fā)人員的努力。2010年,天津高新技術(shù)企業(yè)中從事R&D的人員有9035人,比2009年增長(zhǎng)11%,R&D機(jī)構(gòu)的數(shù)量為140個(gè),比上期增長(zhǎng)18%;R&D內(nèi)部經(jīng)費(fèi)支出27億,比上期增長(zhǎng)38%。盡管高新技術(shù)企業(yè)的R&D人員逐年增加,平均到每個(gè)高新技術(shù)企業(yè),高新技術(shù)企業(yè)的高端原創(chuàng)性人才仍是捉襟見(jiàn)肘。2010年,高技術(shù)企業(yè)增長(zhǎng)占經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)份額及R&D活動(dòng)人員占就業(yè)人員比重在全國(guó)排位分別為第11位和第23位。從技術(shù)貢獻(xiàn)率來(lái)看,R&D經(jīng)費(fèi)支出與增加值比例在全國(guó)排名第24位。說(shuō)明天津高新技術(shù)企業(yè)原始創(chuàng)新少,以技術(shù)引進(jìn)為主,且高新技術(shù)產(chǎn)品的附加值低。
(五)企業(yè)原創(chuàng)性能力不高,缺乏原創(chuàng)性自主品牌
原創(chuàng)性研發(fā)能力主要通過(guò)研發(fā)資源的投入來(lái)實(shí)現(xiàn),具體體現(xiàn)為研發(fā)活動(dòng)取得的科技成果的數(shù)量和質(zhì)量以及技術(shù)水平的高低。以專利量為例,專利特別是發(fā)明專利對(duì)于區(qū)域創(chuàng)新能力乃至經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支撐作用日益顯現(xiàn),并且成為創(chuàng)新能力的重要標(biāo)志。2012年區(qū)域創(chuàng)新能力排名中,天津未進(jìn)入前六名。
打造自主品牌、提升品牌價(jià)值是原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)綜合形象的生動(dòng)體現(xiàn)。2011年,天津有全市專國(guó)家馳名商標(biāo)達(dá)到76件,天津著名商標(biāo)為721個(gè)。但落實(shí)到高新技術(shù)企業(yè),量就更少了。況且天津擁有的高新技術(shù)品牌企業(yè)大部分為外來(lái)品牌,如三星、格蘭仕、突破電氣等。
三、提升天津原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)創(chuàng)新能力的對(duì)策
(一)提高公眾創(chuàng)新能力的建設(shè),優(yōu)化創(chuàng)新環(huán)境
良好的創(chuàng)新環(huán)境是吸引創(chuàng)新要素聚集的首要條件。因此需要政府從宏觀層面引導(dǎo)、支持、幫助為原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)創(chuàng)造良好外部環(huán)境,營(yíng)造全民創(chuàng)新、終身創(chuàng)新的文化氛圍。一是積極營(yíng)造創(chuàng)新性文化氛圍。應(yīng)在全社會(huì)培育創(chuàng)新意識(shí)、倡導(dǎo)創(chuàng)新精神,形成人人想創(chuàng)新,時(shí)時(shí)有創(chuàng)新,處處能創(chuàng)新的創(chuàng)新文化氛圍,為提升企業(yè)創(chuàng)新?tīng)I(yíng)造良好的文化環(huán)境。二是積極推行創(chuàng)新性終身教育。原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)的發(fā)展需要一批精通高新技術(shù)的專業(yè)人才,這些人才要具有創(chuàng)新素質(zhì)。要注重培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力,能夠不斷的接受新知識(shí)和掌握運(yùn)用新知識(shí)。三是積極開(kāi)展創(chuàng)新性培訓(xùn)。比如由高校成立創(chuàng)新培訓(xùn)中心,為創(chuàng)新人才提供繼續(xù)教育的平臺(tái)。從制度建立一個(gè)規(guī)范的具有強(qiáng)制性的創(chuàng)新人才后續(xù)學(xué)習(xí)的相關(guān)規(guī)定,以保障創(chuàng)新人才接受繼續(xù)教育,以保持持續(xù)的創(chuàng)新動(dòng)力。
(二)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),發(fā)展優(yōu)勢(shì)特色原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)
積極發(fā)展具有天津優(yōu)勢(shì)特色的綠色能源企業(yè)、生物技術(shù)與現(xiàn)代醫(yī)藥企業(yè)、新材料創(chuàng)新集群、光機(jī)電一體化創(chuàng)新集群、民航科技企業(yè)。培育天津本土企業(yè),加大企業(yè)自身研發(fā)投入力度,減少對(duì)外資的依賴。
(三)加大原創(chuàng)性研發(fā)投入力度,提高資源配置效率
原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)的研發(fā)費(fèi)用的投入僅依靠政府投入是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此,需要構(gòu)建多元化的研發(fā)投入體系,加大原創(chuàng)性研發(fā)投入力度。首先,政府應(yīng)加大對(duì)原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的引導(dǎo)性投入;其次鼓勵(lì)民間高科技融資機(jī)構(gòu)的成立,運(yùn)用社會(huì)化資本,提供融資渠道。最后,原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)可以通過(guò)內(nèi)部融資獲得創(chuàng)新資金的增加,這樣既減少了企業(yè)融資的成本,又降低了企業(yè)即將面臨的風(fēng)險(xiǎn),而且還可以增加高新技術(shù)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的創(chuàng)新資金。
(四)實(shí)施高端人才戰(zhàn)略,提高技術(shù)貢獻(xiàn)率
人才是原創(chuàng)性高新技術(shù)企業(yè)創(chuàng)新技術(shù)的載體,在創(chuàng)新活動(dòng)中發(fā)揮著引導(dǎo)者的作用,是提高科技貢獻(xiàn)率的關(guān)鍵。企業(yè)應(yīng)當(dāng)建立人才激勵(lì)機(jī)制,吸引高端人才、留住高端人才。建議由政府引導(dǎo)、企業(yè)主導(dǎo),實(shí)施尖端人才的市場(chǎng)化運(yùn)作和柔性流動(dòng)。由政府牽線搭橋建立高端人才庫(kù),一方面企業(yè)可以根據(jù)才人庫(kù)聘請(qǐng)專家做顧問(wèn),另一方面也可以與專家建立合作協(xié)議。
鼓勵(lì)專家將自己的科研項(xiàng)目與企業(yè)科技創(chuàng)新需求相融,根據(jù)市場(chǎng)變化及時(shí)將科研成果應(yīng)用到生產(chǎn)中去。這樣做,既可有效化解中小企業(yè)限于資金等問(wèn)題難以得到所需人才的難題,又可解決專家研究難以進(jìn)入企業(yè)生產(chǎn)一線的問(wèn)題,也可以提高企業(yè)的技術(shù)貢獻(xiàn)率。
(五)集聚高端創(chuàng)新要素,支持原創(chuàng)性自主品牌創(chuàng)建
充分發(fā)揮政府引導(dǎo)和市場(chǎng)調(diào)節(jié)作用,推動(dòng)國(guó)際高端創(chuàng)新要素向企業(yè)聚集,吸引國(guó)際研發(fā)中心,不斷拓展合作領(lǐng)域和空間,提升產(chǎn)學(xué)研合作層次和水平,力爭(zhēng)通過(guò)合作與交流引進(jìn)更多的科技產(chǎn)業(yè)大項(xiàng)目。品牌是企業(yè)發(fā)展的長(zhǎng)青石,是創(chuàng)新能力的生動(dòng)體現(xiàn),因此支持原創(chuàng)新自主品牌,首先是由企業(yè)建立品牌創(chuàng)新平臺(tái),政府引導(dǎo)支持,市場(chǎng)中檢驗(yàn)與反饋,然后企業(yè)再次利用創(chuàng)新要素不斷改進(jìn),激活企業(yè)內(nèi)部創(chuàng)新要素,聚集高端創(chuàng)新要素,打造原創(chuàng)性自主品牌,以提高其創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:能聯(lián)網(wǎng);新能源;能耗統(tǒng)計(jì);能耗監(jiān)測(cè);管理平臺(tái)
中圖分類號(hào):TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-2374(2012)28-0021-03
1 能聯(lián)網(wǎng)概述
能聯(lián)網(wǎng)即與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)并列的第三網(wǎng)絡(luò),是實(shí)現(xiàn)全社會(huì)(政府、企業(yè)、公眾)能源智能化管理的多功能平臺(tái)。基于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上建立起來(lái)的能聯(lián)網(wǎng),是基于市場(chǎng)變化而研發(fā)的具有行業(yè)顛覆性的節(jié)能新產(chǎn)品,起點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)。能聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng),利用RTU、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線數(shù)據(jù)通信等技術(shù),構(gòu)造一個(gè)覆蓋全社會(huì)的能源監(jiān)測(cè)與管理信息化系統(tǒng),是一種全新的跨時(shí)代的節(jié)能技術(shù)。能聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)分為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、數(shù)據(jù)服務(wù)層和數(shù)據(jù)層四部分。主要應(yīng)用于以下幾個(gè)層面:
1.1 政府節(jié)能主管部門(mén)
通過(guò)該平臺(tái)可實(shí)時(shí)查看轄市中各企業(yè)的能耗情況,基于能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,對(duì)能耗情況進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警,對(duì)用能單位的能耗使用情況提出針對(duì)性的指導(dǎo)意見(jiàn);同時(shí),基于對(duì)全省、行業(yè)、市域所屬監(jiān)測(cè)單位能源數(shù)據(jù)的匯總分析和歷史比較等宏觀分析,為政府節(jié)能監(jiān)管部門(mén)提供決策依據(jù),增強(qiáng)政府節(jié)能監(jiān)管的決策能力。
1.2 用能單位
用能單位可以通過(guò)本平臺(tái)查看本單位的能耗情況,并可基于歷史能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)分析,全方位多角度地分析本單位的能源使用情況和能源利用效率;接受政府節(jié)能監(jiān)管和具體指導(dǎo),明確用能單位能耗和能效兩個(gè)方面在橫向比較中的位置,確定能源管理的重點(diǎn)和節(jié)能降耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié),為用能單位提供具體服務(wù)。根據(jù)用能單位能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝結(jié)構(gòu)、工序流程全方位地定制用能體系。從用能單位整體能源流向到單個(gè)產(chǎn)品(或服務(wù))的能源消費(fèi)構(gòu)成分析,從抓基礎(chǔ)計(jì)量入手,完善計(jì)量手段和計(jì)量數(shù)據(jù)填報(bào)制度,全面衡量用能單位能源管理水平,為節(jié)能改造項(xiàng)目節(jié)能分析以及評(píng)估節(jié)能改造項(xiàng)目效益分析提供可靠的數(shù)據(jù)支持。
1.3 社會(huì)公眾
一般社會(huì)公眾通過(guò)門(mén)戶網(wǎng)站查看節(jié)能方面的知識(shí)、定期的能耗數(shù)據(jù)等;另外基于平臺(tái)豐富的數(shù)據(jù),為充分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值,可以為能源研究機(jī)構(gòu)和節(jié)能服務(wù)專業(yè)公司服務(wù),促進(jìn)整個(gè)社會(huì)能源研究和節(jié)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2 能聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)功能
能聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)功能包括能耗數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)、能耗預(yù)測(cè)預(yù)警子系統(tǒng)、能效對(duì)標(biāo)管理子系統(tǒng)、節(jié)能潛力分析子系統(tǒng)、節(jié)能考核監(jiān)管子系統(tǒng)、用能單位服務(wù)子系統(tǒng),如圖1所示。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展,主要功能為:
(1)基礎(chǔ)信息管理包括行業(yè)信息管理、用能單位基本信息管理。
(2)對(duì)能耗監(jiān)測(cè)與用能數(shù)據(jù)分析進(jìn)行動(dòng)態(tài)比較,了解行業(yè)或區(qū)域新能源利用狀況。
(3)節(jié)能考核監(jiān)管包括:總量目標(biāo)和單耗目標(biāo)信息管理;行業(yè)、區(qū)域用能總量目標(biāo)完成情況分析考核;用能單位單耗節(jié)能目標(biāo)完成情況分析考核;行業(yè)、區(qū)域單耗節(jié)能目標(biāo)完成情況分析
考核。
(4)對(duì)標(biāo)管理包括:能效標(biāo)準(zhǔn)管理;用能單位單耗分析和對(duì)標(biāo)管理,掌握用能單位能源利用水平;行業(yè)對(duì)標(biāo)完成情況分析管理。
根據(jù)各用能單位對(duì)標(biāo)情況,分析行業(yè)能效水平狀況,掌握具有相同對(duì)標(biāo)項(xiàng)的重點(diǎn)用能單位在行業(yè)中所處水平。
(5)節(jié)能潛力分析:對(duì)用能單位節(jié)能潛力分析,根據(jù)用能單位實(shí)際單耗和行業(yè)先進(jìn)單耗水平(或者指定的行業(yè)能效標(biāo)桿)差異,結(jié)合用能單位相關(guān)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),分析用能單位節(jié)能潛力。另外對(duì)行業(yè)、區(qū)域節(jié)能潛力分析,根據(jù)用能單位節(jié)能潛力匯總分析行業(yè)、區(qū)域節(jié)能潛力,并分析和找出重點(diǎn)節(jié)能行業(yè)、區(qū)域和用能單位。
(6)能耗預(yù)測(cè)預(yù)警包括:能耗總量預(yù)警值和單耗預(yù)警值管理:管理用能單位、行業(yè)、區(qū)域能耗總量階段性預(yù)警值和階段性單耗預(yù)警值。用能單位用能總量預(yù)測(cè)預(yù)警:根據(jù)用能單位月度綜合能耗趨勢(shì)分析預(yù)測(cè)用能總量,并且與預(yù)警值比較判斷用能總量節(jié)能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況。行業(yè)、區(qū)域用能總量預(yù)測(cè)預(yù)警:根據(jù)行業(yè)和區(qū)域用能總量趨勢(shì)分析預(yù)測(cè)行業(yè)和區(qū)域用能總量,并且與行業(yè)、區(qū)域預(yù)警值比較判斷用能總量節(jié)能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況。用能單位單耗指標(biāo)預(yù)測(cè)預(yù)警:根據(jù)用能單位月度單耗趨勢(shì)分析預(yù)測(cè)單耗,并且與預(yù)警值比較判斷單耗節(jié)能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況。行業(yè)單耗指標(biāo)預(yù)測(cè)預(yù)警:根據(jù)各用能單位單耗指標(biāo)預(yù)測(cè)預(yù)警情況,預(yù)測(cè)預(yù)警行業(yè)單耗指標(biāo)變化情況。用能單位服務(wù)子系統(tǒng):完成重點(diǎn)用能單位全能源能耗數(shù)據(jù)的在線填報(bào),重點(diǎn)包括平臺(tái)能效分析和對(duì)比管理需要考察的主要產(chǎn)品、核心工序或服務(wù)信息及其能耗數(shù)據(jù);將用能單位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、填報(bào)數(shù)據(jù)及其相關(guān)指標(biāo)分析結(jié)果反饋給用能單位,將行業(yè)對(duì)標(biāo)及節(jié)能潛力分析結(jié)果及時(shí)反饋給用能單位,將用能單位節(jié)能目標(biāo)完成情況及其預(yù)測(cè)預(yù)警分析結(jié)果反饋給用能單位。
3 能聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)技術(shù)方案研究
本系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)(Browser/Server)即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)、C/S結(jié)構(gòu)軟件(即客戶機(jī)/服務(wù)器模式),分為客戶機(jī)和服務(wù)器兩層。客戶機(jī)具有一定的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力,通過(guò)把應(yīng)用軟件的計(jì)算和數(shù)據(jù)合理地分配在客戶機(jī)和服務(wù)器兩端,有效地降低網(wǎng)絡(luò)通信量和服務(wù)器運(yùn)算量。XML技術(shù):系統(tǒng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)來(lái)自不同的能源管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù),都有各自不同的復(fù)雜格式,因此平臺(tái)建設(shè)中不可避免地需要共享其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)或者向其他系統(tǒng)提供數(shù)據(jù),另外,系統(tǒng)平臺(tái)作為城市節(jié)能管理的重要支撐平臺(tái)是面向各級(jí)主管部門(mén)提供決策的支持系統(tǒng),有些展現(xiàn)功能需要使用XML技術(shù)結(jié)合web 開(kāi)發(fā)技術(shù)。
數(shù)據(jù)采集方案:本項(xiàng)目通過(guò)多種不同的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)能源信息的采集,即手工填報(bào)、數(shù)據(jù)接入采集、在線監(jiān)測(cè)(有線或無(wú)線)采集。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集方式包括基于互聯(lián)網(wǎng)的傳輸方式、基于短距無(wú)線的傳輸方式、基于GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸方式。本項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸方案徹底解決了因傳統(tǒng)的人工發(fā)送報(bào)表數(shù)據(jù)或發(fā)送郵件等方式而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)滯后、數(shù)據(jù)量小、時(shí)效性差、工作量大、數(shù)據(jù)可靠性差等問(wèn)題,促進(jìn)對(duì)用能單位的能耗水耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的客觀分析和節(jié)能工作的深入開(kāi)展。