時間:2023-03-21 17:00:29
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1.1能源管理子系統
建立健全能源管理組織機構和能源管理各項制度,制定集團及各分公司的能源管理方針和節能目標,為能源管理活動提供行為準則和目標。將水、電、煤、蒸汽能源作為集團公司級的資源,集中進行監控管理和平衡調度,實現集團各分公司能源數據的統一采集、統一管理和使用,一站式的管理和按授權級別的分散使用,實現能源的工序成本核算,將采集的能源數據進行歸納、分析和整理,建立客觀的以數據為依據的能源消耗評價體系。其主要功能模塊包括能源管理組織機構和制度建設、能源預測、能源計劃和平衡及實績管理、能源數據統計分析、能源對標管理和節能改造、能源計量系統。
1.1.1能源管理組織機構和制度建設在集團總部成立以董事長為組長,總經理、生產副總為副組長的能源管理小組,對能源管理工作進行統籌規劃和決策。在集團生產辦設立能源管理辦公室,負責集團能源管理各項工作的具體實施,并對能源管控大廳進行管理和調度。各分公司成立以生產副總為首的能源管理辦公室,成員由各車間主任組成,落實集團能源管理決策和方針,負責本公司的能源管理日常工作。結合國家相關法律法規和產業政策,建立、健全集團和各分公司的各項能源管理制度,制定能源管理的方針和目標,通過自上而下的能源機構建設和制度建設,對各分公司的能源管理工作實績進行評價和績效考核,從而保障集團能源管理工作的順利實施和持續改進。
1.1.2能源預測通過對EMS數據庫各產品耗能歷史數據的匯總、分析和整理,結合未來某一期間(月、季度、年)的生產計劃,建立各分公司能源消耗預測與優化調度模型,對水、電、煤、蒸汽等主要能源的生產和消耗進行預測,得到能源優化調度的建議和方案,實現能源的“事前靜態管理”,提高能源的利用效率。
1.1.3能源計劃和平衡及實績管理按照各分公司月度生產計劃及能源預測優化方案編制能源供需計劃,指導各分公司按照供需計劃組織生產,向各生產工序提供所需要的能源量,并實時跟蹤能源計劃執行情況和現場運行狀況,在線動態調整能源供需;建立各分公司的水、電、蒸汽的能源平衡網絡圖并設置平衡記錄點,結合月度各能源統計數據,依據能源平衡表對各能源的實際發生量、使用量、損耗量進行計算,使能源介質的供入量=有效能量+損失量保持平衡,取得能源生產運行的實績數據,用于反映各種能源數據生產、分配和使用情況。
1.1.4能源數據統計分析利用統計分析技術、對平衡后的當期和歷史能源數據進行分析,及時獲取能源消耗定額和能源計劃的執行情況、能源成本的變化情況,得到集團及各分公司產品能耗的單耗量和累計量的月度報表,水、電、煤、蒸汽等能源的月消耗量、折標量和綜合能耗量,重要產品的能耗同比和環比數據以及相應報表的餅狀圖、柱狀圖、折線圖等。通過各種圖表(例)可以直觀地掌握集團各期能源消耗的對比情況,查找能源消耗水平。依據各產品詳細的能源對標值,不僅可以用于指導集團公司的能源對標管理工作,真正做到能源的合理利用,實現節能減排目標,而且可以按照集團公司能源管理制度對能耗超額和節能單位、個人進行獎懲,通過適度的考核機制,督促各分公司節能減排工作的持續改善。
1.1.5能源對標管理和節能改造通過對產品綜合能耗分析,確定需要通過能效對標活動提高的產品能耗值或工序能耗值,并與國際國內同行業先進企業能效指標進行對比分析,找到差距,分析原因制定對標改進方案,實施淘汰落后產能項目和實施節能項目進度計劃,分階段對能源對標活動的效果進行評估,及時調整對標標值,并制定下一階段的能源對標活動計劃,進行更高層次的能源對標活動,不斷提高企業的節能降耗水平和能源利用效率。
1.1.6能源計量系統建立各分司的能源計量器具、主要用能設備、次要用能設備以及能源計量人員臺賬,建立能源計量儀表記錄數據庫和臨時能源錄入數據庫、設備運行檔案,保證設備有計劃檢修,監控大功率耗能設備及各系統運行,統計各系統開車率及大功率耗能設備運行時間,并落實考核,督促各公司提高開車率,在系統停車后,檢查有沒有無關設備空運轉,降低電力消耗。通過對全公司設備運行狀態的監控,實現主設備停機、輔助設備停運的節能效果。
1.2生產調度子系統
通過集團能源管理中心系統平臺實現集團生產總調度對各分公司生產實時控制,監控生產工藝參數,重要設備的運行狀態,原料、中間品、產成品的產量和質量情況,滿足生產總調度和分廠調度實時把握生產現場情況,實現生產和能源的協調管理。同時將生產現場重要裝備和重要場所的視頻畫面調入調度中心,實現生產事故的報警及應急指揮等功能。
1.2.1生產計劃模塊建立集團各分公司產品的年度生產計劃表,按月進行分解,通過查詢系統對生產計劃的完成情況進行計劃和實績的對比分析,作為對各分公司年度方針目標的落實情況的評價依據。
1.2.2生產調度模塊各分公司調度通過能源管理網絡系統將當班的生產情況上傳至能源管理中心系統平臺,集團調度根據調度日志可以及時了解和掌握各分公司的生產運行情況和產品產量信息,掌握各分公司的生產實際情況。通過調度指令系統將集團的生產決策和計劃任務傳達至各分公司;通過監控系統,實時監測重大危險源或裝置的溫度、壓力和存貯量等指標的運行情況,一旦超出設定的上、下限指標,自動觸發報警裝置,集團調度能夠快速調出應急預案,指導應急指揮,并通過短信系統將相關信息發送給對應的人員,實現生產事故的聯動救援和防護。
1.2.3生產統計報表模塊建立各分公司每種產品的生產日報表系統,自動生成月報表、年報表、經濟技術指標報表、產量報表、能耗報表,具備自動儲存匯總分析功能,便于系統內各用戶以數據為依據開展能源管理工作。
1.3EMS綜合監控子系統
以集團能源管理中心大廳為中心將各分公司的DCS系統和視頻監控系統的實時數據采集上傳到管理中心機房服務器,集團總調度通過大屏幕系統監控園區分廠生產運行和安全環保情況,實現集團對各分公司生產和安全進行集中監控、協調和報警的管理。
1.3.1生產工藝監控將各分公司的DCS系統連接至集團能管中心服務器,通過工藝流程圖、組態畫面、趨勢圖(多點、單點不同時間段對比)、實時工藝參數和生產數據監控等手段對各分公司的生產工藝運行情況進行集中監控和調度;建立各分公司重點工藝指標監控圖和重大耗能設備運行圖,通過設立上下限指標和實時報警措施,及時了解公司生產開停車率情況和重要設備的運行情況。
1.3.2能源和共用介質監控建立集團工業園區水、蒸汽、硫酸、氫氣、氨氣等能源和共用介質的管網圖,通過具有遠傳功能的流量計將實時數據上傳至能管中心,從而實現對園區內能源和共用介質流向的實時狀態監控,及時用量,并根據各種能源平衡規則和平衡模型進行實時平衡和能耗預測,確保整個能源管網的安全平穩運行和各用能用戶的能源供給。
1.3.3三維GIS監控平臺借助三維GIS技術,建立集團循環經濟園區的立體監控平臺。通過對園區的企業建筑、車間廠房、道路、生產設備、企業管網、監控設備進行三維建模,以坐標匹配的方式導入三維地理信息系統平臺,建立園區三維GIS系統數據庫,用虛擬現實的方式全方位展現園區全景框圖。用戶通過點擊三維圖上的目標建筑、目標設備和目標管網可以即時查詢建筑、設備和管網的基礎信息,并能實時了解設備的運行狀態和管網運輸介質的流量、分配情況。系統連接生產工藝運行系統和視頻監控系統,點擊三維圖上工藝、視頻監控圖標,可以直接查看實時工藝運行和視頻監控區域的畫面,從而提升集團對整個園區的管理和監控效率。
1.3.4安全環保監控通過三維GIS系統對集團工業園區各分公司的廠房、車間、管道、倉庫、重大危險源設備等設施進行全景監控,實時監控重大危險源(液氨、甲醇儲罐,氫氣、液氯和鹽酸儲罐,硫酸和液氨儲罐)等存儲量及裝置運行情況。通過對參數的設置可以實現分級報警,以便啟動應急救援指揮系統。在115m造粒塔頂部安裝4部高清高變焦360度旋轉攝像裝置,實現對園區方圓6000m內實時監控,能管中心對其直接控制并儲存相關數據具備視頻回放功能,對園區內的重大危險裝置和設施、排污點(污水、煙氣等)進行實時監控、實時報警和提示。一旦出現重大危險信號要自動觸發應急預案,根據安全預案開啟相關救援活動。
1.3.5電力監控建立各分公司電力運行組態圖,將各公司高壓供配電監控系統以及6kV以上大型用能設備的運行工況、開關位置狀態、保護信息、實時運行數據等信息采集上傳到管理中心進行監控管理,以便于集團及時了解各分公司的電力用能情況。
2EMS系統網絡設計要求
2.1EMS系統設計原則及要求
能源管理中心系統應采用集先進的RTU技術、現場總線技術、網絡通訊技術、數據庫技術、SCADA/HMI技術及客戶/服務器技術等于一體的機電集成管控系統,對生產工況數據進行統計和管理,并應留有足夠余量。該系統具有可擴展性,即系統隨工藝不斷擴展的特點,可以實現在線擴展和系統擴展;系統還具有實用性和可靠性,根據能源系統的工藝特點,確保系統具有較長的運行周期;對安裝的服務器、終端設備、網絡設備、控制設備等兼容穩定性要好,開放性要好,且必須能適應惡劣工作環境。該系統要部署安全隔離措施,在EMS數據網絡和辦公網絡間要設置硬件防火墻進行物理隔離,EMS系統網絡禁止與互聯網絡連接,確保系統各層次(系統、網絡、應用及與工藝配套)的安全,必要時應設立有效的防病毒防黑客技術措施。整體系統網絡設備和綜合布線系統滿足技術要求,應具備便利的技術和備件支持服務,相關技術指標必須滿足國家相關標準要求。
2.2EMS系統網絡總體架構
本系統采用C/S(工程組態時和簡單訪問時用到)和B/S(一般客戶訪問時用到)相結合的架構。網絡整體架構如圖1所示。在能管中心大廳機房配置WEB服務器、實時數據庫服務器、關系數據庫服務器、應用服務器、磁盤存儲器等設備。能管中心設立集團調度負責EMS系統的正常運行、維護和管理;各客戶端和各個用戶通過內部局域網,采用WEB方式進行訪問能源管理系統。在能源管理中心大廳建立大屏幕系統,能源管理系統信息和視頻監控畫面可以直接上傳到大屏幕系統,便于調度管理和控制。
1.節能服務市場發展還不成熟面對嚴峻的用能形勢,1996年我國推出了首個節能項目,世界銀行為此提供了大量的技術支持,我國的EMC項目由此獲得了飛速的發展。但目前我國的節能服務市場發展還不成熟,比如市場準入機制還不完善,節能服務指標還不健全,節能效果檢測技術還不成熟,缺少標準合同文本等,所以當前整個節能市場出現了一擁而上、魚龍混雜的現象,管理層對這種現象也應接不暇,客觀上阻礙了合同能源管理在中國的發展。
2.融資是節能服務企業生存發展的最大障礙由于行業門檻不高,目前節能服務市場70%的節能企業都是中小企業,企業自身融資能力弱,而EMC運行機制又決定了它對資金的依賴性,融資已成為決定節能服務企業發展的最大障礙。由于行業的特殊性,節能服務企業很難提供擔保或抵押,所以現階段,尤其是中小型節能服務企業很難從金融機構獲得貸款,與此同時,又因為金融機構對EMC運作機制的認識知之甚少,也增加了節能企業從銀行獲得授信貸款的難度。
3.稅收減免政策落實尚需時日自2010年國務院25號文件頒布之后,稅收部門才開始承認節能服務屬于服務業,可以像其他服務業一樣開具服務業適用的營業稅發票,但部分地方尚未出臺具體實施細則,且申請程序繁瑣,稅收減免的優惠政策并沒有真正落到實處,真正享受到稅收減免的企業數量不多,沒有起到相應的促進作用。
4.地方政府推廣節能改造積極性不高在北美,政府機構和公共設施實施節能改造的積極性非常高,包括白宮在內的政府機構都引入了節能改造,而我國政府機構和公共設施實施節能改造還只處于零星試點階段,政府機構和公共設施推廣節能改造的積極性不高。主要原因是我國政府現行的財務制度與合同能源管理運行機制存在天然障礙,具體原因有兩個方面,一方面節能服務支出并沒有列入政府財政預算;另一方面,政府機構本身并無權使用由于采用EMC機制實施節能改造所節約的能源費用,這在很大程度上抑制了政府機構進行節能改造的積極性。
二、合同能源管理發展的政策研究
合同能源管理在中國突飛猛進,節能市場不斷擴大,節能市場投資總額持續增加,預計到2015年,可以達到3000億元的市場規模。雖然國家出臺的各項政策正逐步落實,但節能產業的發展依然不夠成熟,仍然面臨著一系列問題,相當一段時間內,國家政策都還將是節能服務產業快速發展的重要推進力,節能服務產業仍需要政策的大力扶持。
1.營造良好的社會節能氛圍雖然EMC進入中國已有十多年的時間,但社會公眾仍然對合同能源管理這一節能新機制缺乏必要的了解,這在客觀上極大的影響了其在中國的發展。面對社會對節能減排的認知障礙,政府應通過多種渠道宣傳嚴峻的用能形勢,向全社會宣傳EMC的理念,樹立全社會的節能意識;節能行業協會應利用自身優勢深入社區,通過開辦展覽會、開設講座等宣傳各種節能技術,大力普及節能知識,有計劃有針對性地進行宣傳和推廣,在全社會營造節約用能的氛圍,提高社會公眾對節能減排緊迫性和必要性的認識,引導和促進全社會參與到節能行動中來。
2.出臺并完善財稅政策支持節能產業發展節能服務產業自進入中國以來就獲得了政策的大力扶持,但目前來看相關財稅扶植政策還不夠完善。2010年以后,支持合同能源管理的重磅金融財稅政策密集出臺,2010年出臺了《關于促進節能服務產業發展增值稅、營業稅和企業所得稅問題的通知》,文件規定了符合規定的合同能源管理項目,從2011年可以享受三免三減半稅收優惠政策;2010年6月財政部、國家發改委聯合印發《合同能源管理財政建立資金管理暫行辦法》的通知,通知對中央財政安排的用于獎勵合同能源管理資金使用辦法進行了具體規定。這些都是支持產業發展的重要文件,但政府更應該做的是將已有的政策細化并且落實到位。
3.政府率先實行節能改造在北美,國家要求政府機構和公共設施必須釆用EMC模式進行節能改造。在我國現階段由于存在著財務制度障礙,各級政府并無節能改造的積極性,所以國家更應出臺相關政策,鼓勵各級政府帶頭接受節能服務,從而引導節能服務市場采用EMC方式進行節能改造。政府機構和公共設施利用EMC模式進行節能改造,不需要投入大量的人力、物力、財力,就能達到減少能源消耗的目的,節能服務公司通過EMC項目也可以獲得一定的收益。2012年漳平市由于城市財政困難,在路燈改造項目中引入了合同能源管理,通過與昌盛節能合作,漳平直接節省了財政投資1000多萬元。據權威測算,經過節能改造后每年可節電240萬千瓦時,節電率將達到50%左右,而昌盛節能公司也將獲利160多萬元。
4.加大財政獎勵政策力度和范圍2011年以來,中央財政對采用“節能效益分享”模式實行節能改造的項目實施了財政獎勵政策,不僅中央財政給予每節約1噸標準煤240元的獎勵,各省級財政的配套獎勵標準要不低于60元/噸。相比較巨大的前期投入,這一獎勵顯然是微不足道的,各地方可根據自身財力適當提高配套獎勵幅度。北京市已率先在工業領域實行了財政提高到360元/噸,非工業領域獎勵力度則更大,達到了每節約1噸標準煤獎勵560元。此外,還要進一步降低獎勵門檻,增加獎勵類型,以最大程度覆蓋盡量多的合同能源項目。
5.拓寬節能資本來源融資困難是節能服務企業發展的主要瓶頸,對于中小型企業來說更是如此。我國節能企業普遍面臨的融資困境應從頂層設計尋求突破,國家可通過制定鼓勵政策,通過將金融機構納入財政獎勵覆蓋范圍,鼓勵銀行開展應收賬款質押貸款服務,尤其是地方商業銀行對合同能源管理表現出了濃厚的興趣,目前已有北京銀行等為支持EMC開發了一些新的貸款產品,并且取得了不錯的收益。另外政府還可以通過成立擔保基金,搭建信息服務平臺、投融資平臺等措施支持企業融資需求;通過設立專項資金,如節能減排國家專項資金、工業節能專項資金、節能服務獎勵資金等直接支持節能服務產業;企業則可從通過股權融資、融資租賃、融資擔保等手段實現融資。
6.規范節能服務市場調研表明,雖然節能服務企業普遍面臨融資困難,但這并不是制約節能企業發展的主要障礙,主要障礙反而是節能服務市場不規范。這要求國家要通過立法嚴格市場準入機制,完善認證體系,對節能服務公司進行考核評價,建立全面的操作性強的資質等級認證體系,規范節能服務產業的入門門檻;建立節能服務企業誠信檔案,動態跟蹤節能改造項目的工程進度、履約狀況,當然更主要的是制定節能行業規范、節能服務標準,建立第三方節能量檢測制度。目前上海市已首先開展了上海市《節能改造服務規范》的編制工作,通過示范文本規范節能企業服務流程,使用能單位能清楚明白地享受節能改造的成果。
根據生態工程學原理,充分利用生物適應性原理,發展耐鹽植物就可以直接利用海洋空間獲取生物資源。20世紀90年代,美國國家研究委員會國際事務辦國際科技開發部(BOSTID)曾組織多國專家小組正式提出鹽土農業發展計劃,就是根據這一原理。鹽土農業以獲取食物為目標,目前的研究證明并不太理想,因為鹽土作物含鹽量和毒素,很難直接用于食品。但是,作為生物質資源開發就不存在這一問題。因此,我們提出發展海洋種植業提供生物質能源和材料。在短期內利用海涂資源發展高產鹽生植物,應當是生物質資源獲取的非常可行途徑。在更遠的未來,建設海平面漂浮平臺,開拓海洋水面空間,發展高產鹽土植物應當是最有潛力的生物質資源獲取途徑。該途徑非常符合國家關于生物質資源開發,不與糧爭地,不與林爭山的戰略原則,確保了生物質資源開發與糧食安全和生態安全相協調。本文擬通過互花米草利用及其產業鏈構建論述該途徑的可行性。
2.材料和方法
2.1互花米草
互花米草(Spartinaalterniflora)屬禾本科、虎尾草族、米草屬(Spartina)的多年生海岸鹽沼植物。互花米草原產美國東海岸,于20世紀80年代初引入中國,最初在江蘇射陽和浙江溫嶺等沿海地區試種,是為防止海岸受侵蝕和加速陸地形成而引種的,促進了其在沿海地區的大面積引種。目前,北起遼寧盤山、南至廣東電白的淤泥質海岸,都有互花米草間斷分布,面積約80~100萬畝(1畝=1/15hm2)。互花米草耐鹽、耐淹,是僅有的少數能夠直接生活在海水環境下的植物之一。本課題組的研究表明:互花米草不僅在海岸帶和河口等廣闊的潮間帶淤泥質灘涂具有高度的適應性,甚至可以利用全海水灌溉在潮上帶高鹽土壤獲得高產。
互花米草屬于C4植物,具有高效的光合作用,因此具有高效的生產力。根據課題組在蘇北和上海兩地的多年研究,互花米草單位面積地上部分收獲產量在蘇北可以達到2.5~3.0kg/m2,即1600~2000kg/畝;上海地區可以達到3~5kg/m2,即2000~3333kg/畝。目前在良好田間管理的條件下,三大傳統糧食作物及其單產(含秸稈產量)分別為:小麥500~600kg/畝,水稻600~1000kg/畝,玉米800~1200kg/畝。在沒有任何人為管理投入的條件下,互花米草幾乎達到傳統作物良好田間管理產量的2~3倍。如果輔以人工肥水管理,互花米草可以獲得更高的單位產量。
基于此,我們提出通過現代科學技術進行互花米草生物質資源的轉化,使互花米草如此高效的生產力服務和造福于人民,促進沿海居民的經濟、生活水平的提升。
2.2利用方法及其產業鏈構建
本文介紹一套互花米草利用方法及其產業鏈構建途徑。其核心技術是利用現種互花米草為原料,進行沼氣發酵預處理轉化后,制造紙漿,并獲取副產品:高純度木質素和高效有機肥。該工藝體系涵蓋了從原料收割、儲存、預處理產能、紙漿制造到紙漿黑液資源化等紙漿制造的全部工藝環節。具體工藝系統見圖1。
3.結果
3.1原料成分
互花米草生物質是一類成分非常復雜的有機質。根據課題組多年的研究,互花米草的化學構成指標大致為:灰分10%~13%,鹽量(按NaCl計)3%~5%,纖維素30%~35%,木質素18%~20%,半纖維素35%~40%,蛋白質5%~8%,粗脂肪2%~3%。但是,互花米草熱水直接提出物僅為原料的15%~20%,含40%灰分和60%有機質。
3.2直接造紙和產沼氣效果
實驗室小試研究表明:(1)互花米草直接造紙只能獲取35%~40%的纖維素,60%~65%的其他成分都進入造紙黑液。由于黑液中雜質大,黑液的堿回收或木質素的提取效益都比較差,同時互花米草生物質內在的N、P元素也溶進黑液,污染負荷非常大,處理費用高。(2)互花米草單獨用于沼氣發酵,由于厭氧微生物的自身特性,僅能夠利用互花米草中的熱抽提有機質、半纖維素的70%~80%,纖維素的10%,木質素基本不被利用。
3.3沼氣發酵和造紙梯級轉化
實驗室小試表明:(1)沼氣發酵過程中,灰分的70%~80%,N、P的80%~90%基本溶解,殘渣中纖維素含量提高到50%以上,木質素含量提高到30%以上,材料的結構也得到改善。(2)用這種材料造紙,NaOH用量由原來的16%降到12%,化學試劑消耗大幅降低。同時,按原料計算得漿率仍能夠達到35%~38%,與原料直接造紙得漿率相近,但是紙漿透水性、白度和撕裂指數等特性明顯得到改善。此外,由于灰分、半纖維素等在沼氣發酵中被消耗,造紙黑液的木質素比例和純度顯著提高,商品特性得到顯現。
4.討論
4.1海涂資源直接利用潛力巨大
我國有豐富的海岸帶鹽土資源,總面積約217.04萬公傾。目前海岸帶鹽土開發存在兩個非常普遍的問題:一是只有圍墾才能開發利用,這帶來非常大的生態風險。另一方面,由于淡水資源短缺,已經圍墾的土地不能及時開發利用,綜合效益低下。以上海為例,2001~2004年上海市灘涂造地公司在南匯海灘通過三期工程總計圍墾灘涂11萬畝,但是由于鹽度過高,目前基本處于拋荒狀態。這些土地未來除部分規劃為建設用地使用外,大部分將會因為自然脫鹽較慢短期內不能直接農耕,繼續處于拋荒狀態。
直接進行海水灌溉種植互花米草,不僅能夠利用現有80~100萬畝的互花米草自然植被生物資源,同時也可以加速灘涂鹽土資源的開發,獲取生物質資源。如果通過海水直接澆灌開發利用目前灘涂資源的50%種植互花米草,每年可以新增紙漿原料資源3255.60萬噸,可以年生產紙漿1500~1600萬噸。
此外,利用互花米草作為造紙原料進行紙漿生產,還具有原料供給穩定,成本易于控制的優勢。通過農作物秸稈和速生林的種植獲取造紙原料需要與農民打交道,而中國目前的農業是聯產承包,土地都在農民手中,與千千萬萬個農民談判原料的價格,風險非常大,而且穩定性差。而目前海涂資源基本由國家土地管理部門管理,完全可以通過國家立項實現海涂資源的連片開發,資源量穩定,只存在生產成本,不存在原料購買的議價。
4.2技術創新使該工藝途徑成為可能
本工藝所運用的生物酸化濕式儲存和轉化、厭氧發酵聯合化學蒸煮紙漿制造工藝、造紙黑液木質素生物酸化提取等技術,同濟大學生物質能源研究中心自2004年開始進行研究目前以上研究都已經完成了實驗研究,工藝技術路線完全成熟,并申報了相關專利。小規模試驗的參數可能與生產過程之間存在差異,僅需進一步擴大中試生產、校正工藝生產參數即可進行規模化生產。
生物酸化濕式儲存既不同于傳統的干燥保存,也不同于青貯濕式儲存。其無火災風險,且基本不耗能;儲存設施簡單,容易控制,可以在海灘進行簡單施工,就地儲存。因此,生物酸化濕式儲存既安全,又經濟。
生物酸化轉化不同于傳統的固體有機物沼氣轉化,也不同于固體有機物兩相沼氣發酵。傳統固體有機質沼氣發酵是把生物質在一個反應器中直接生成沼氣,進出料難,效率低,管理不便;固體有機物兩相沼氣發酵把原料管理和微生物管理分置于兩個反應器欲達到產酸與產氣的分離,但是目前的研究表明產酸與產氣的兩相分離是很難實現的。因此,這種技術只是提高發酵效率,并沒有降低管理難度,相反可能增加管理成本。
生物酸化轉化技術通過發酵環境的調控,控制微生物群系,實現開放式產酸,不僅提高效率,而且降低基礎設施投入和管理費用。此外,生物酸化轉化的抽出物不僅可以用于沼氣發酵,同時也可以用于其他生物發酵工程,拓展了生物質轉化的途徑。
利用厭氧生物酸化轉化后的生物質進行紙漿制造,我們提出了厭氧生物轉化與化學蒸煮聯合紙漿制造新工藝,這一工藝特點是生物處理與化學物理處理相結合,利用生物方法消耗了原料中非纖維有機質,提高造紙原料的纖維含量,改善了原料的結構,不僅可以降低生產單位紙漿的污染負荷,而且可以降低生產單位紙漿的能源和化學試劑消耗量。
5.結論
互花米草是一種優良的耐鹽植物,其生物量大,纖維質量高。互花米草的耐鹽、耐淹,是僅有的少數能夠直接生活在海水環境下的植物之一。不僅在海岸帶和河口等廣闊的潮間帶淤泥質灘涂具有高度的適應性,而且可以利用全海水灌溉在潮上帶高鹽土壤獲取高產。因此,在短期內利用海涂,在長遠的未來,建設海平面漂浮平臺,開拓海洋水面空間,直接種植互花米草。收獲后的互花米草通過梯級轉化,獲取能源和纖維質生物材料,是最有潛力的生物質資源獲取途徑。該思想符合國家關于生物質資源開發,“不與糧爭地,不與林爭山”的戰略原則;確保造紙原料開發與糧食安全和生態安全的相互協調。
1.1家庭用電數據管理數據中心的核心任務是數據采集、數據存儲、數據分析和數據應用,要區分不同的數據來源,采用不同的采集方式和應用方式。對于用戶初始注冊,系統采用門戶網站的方法,由單個家庭發起,系統實時注冊。對于用電信息的管理,由于用戶數量龐大分散,應采用數據中心發起,在每日凌晨用批處理的方式,分批向集中器或家庭網關下達傳輸信息的指令,將上日家庭合計分時用電信息及單電器分時用電信息上傳至數據中心。
1.2設備信息管理家庭網關、集中器、智能插座、家用電器等設備信息,要分成設備內容信息管理和設備狀態信息管理兩類,采用不同的信息采集方式。內容信息一般要求在用戶注冊時一次性填寫上傳,保留在家庭數據檔案內。內容信息的修改和增添由終端直接對家庭網關內的數據進行實時更新,數據中心的內容數據更新采用日終批處理的方式,抓取家庭網關的數據庫信息進行對比,有變更的再進行數據中心檔案更新。對于設備狀態的信息,采用用戶發起的方式,當用戶要利用管理系統進行遠程操作時,數據中心實時向家庭網關發出查詢信息,家庭網關將設備的實時狀態上報給數據中心,數據中心再執行用戶發出的遠程操作的指令。這樣設計的目的是數據中心平時并不要關心每個系統終端的在線狀態,只有在用戶發起操作請求時,再即時檢測終端的在線狀態,這樣也可以大大減輕系統的負荷和通信量。
1.3地理信息管理數據中心通過集中器尋址家庭網關,數據中心要建立用戶地理信息的專用數據庫,分區域、分城市、分省份對家庭用電信息進行統計分析,今后要在數據中心內建立用電管理信息的數學模型,通過對海量用電信息的分類、分時、分地的梳理分析,建立用電管理和調度的輔助決策系統,為地方政府、電力公司、相關企業提供有價值的電力及能源管理信息。
1.4終端管理智能手機、PAD、個人電腦等都作為系統的終端,利用移動互聯網或互聯網訪問數據中心,各類終端不同于家庭網關、集中器的專用終端,各種終端均可以進行同一類應用的操作,因此,各種設備之間的關系,需要通盤考慮用戶的注冊管理,考慮到系統用戶修改情況。
2數據中心的信息采集
數據中心的信息采集包含對家用電器基本信息的采集、智能插座信息的采集、家庭用電信息的采集、城市電網信息的采集,小區微電網信息的采集等家用電器的相關信息是家庭用電信息分析和管理的基礎,家用電器信息采集采用外部錄入的方式,并隨時可修改。智能插座是連接家用電器和家庭網關的主要節點,對智能插座采集的信息主要有:插座編號、對應的電器名稱、編號、通斷狀態、溫控、光控等傳感器的設置數值、電器預約信息、電器目前工作狀態等。數據中心每日對家庭用電的信息采集一次,內容包括當日或每小時的家庭家用電器總用電量,當日峰電使用量,谷電使用量等。家庭用電信息采集一般在日終由數據中心發起,特殊情況時也可以對家庭當日的實時用電信息進行采集。城市電網是家庭用電的主要供電方,家庭網關從城市電網獲取的信息主要有峰電信息、谷電信息、限電信息、維修信息、電價信息、家庭每月的用電信息、收取客戶電費信息、電網公司的服務信息、電網公司發送的廣告信息等。居民小區或社區進行微電網建設是未來新能源應用的趨勢,隨著智能電網的整體推進,輸電網和配電網的體制分離,家庭供電的渠道將日趨多樣化,居民用電的選擇性也會逐步增加,家庭網關從小區微電網獲取的信息主要有峰電信息、谷電信息、無電信息、維修信息、電價信息、家庭每月的用電信息、收取客戶電費信息、小區和社區的服務信息、小區和社區發送的廣告信息等。
3信息中心的數據存儲
3.1對家用電器基本信息的存儲對家用電器基本信息的存儲以數據庫的方式存儲,存儲的內容包括家用電器的類型、品牌、生產廠家、型號、額定功耗、生產日期、安裝日期等。存儲以每一件已錄入的家用電器信息為一個單元,用戶可自行修改或增減存儲的內容。存儲時給每一件家用電器一個編號,編號除滿足家庭網關對本戶家用電器管理的需要外,還應兼顧日后社會對這些信息分類匯總的需要。家用電器基本信息的存儲時間為永久存儲。
3.2家庭用電信息的存儲單個家庭用電信息每24小時采集一次,數據中心從家庭網關或集中器直接讀取當日分小時的耗電信息,將該信息分別存放在家庭耗電信息和電器耗電信息兩個數據庫內。用電信息每日進行累計,每月最后一天將當月的用電信息累計結果存儲,年終時再將本年度的累計信息存儲,數據中心可隨時查詢到單個家庭及電器本月已使用的電量、歷史上每個月使用的電量、歷史上每年使用的電量。家庭用電信息為永久保存,單個家用電器的用電信息保存年限暫定為20年。
3.3對家庭使用峰電、谷電信息的存儲峰電和谷電是電網公司調配用電運行的重要手段,是用價格調峰錯谷的應用工具,數據中心應分別記錄單個家庭使用峰電和谷電的數量,按日進行累計,按月保留累計結果。并根據峰電和谷電的月度價格計算除各自的電費并予以存儲。隨著智能電網系統建設的深入,現行的按大時段計費的峰谷電模式會為更小的分時單元,數據中心應記錄每一個時段的信息指令。
3.4對家庭使用網電和區電信息的存儲隨著新能源應用的逐步推廣,一些新建小區將會使用新能源組成的微電網,形成家庭多種用電的選擇。數據中心對網電和區電的信息要分別記錄、分別計量、分別存儲。
(1)三鋼能源管理中心構建三鋼在構建能源管理中心的過程中,契合企業的轉型需求,充分利用計算機技術等先進的管理手段,構造出以能源消耗監控、能源管理調度及能源實績管理等各方面工作為一體的管控一體化計算機系統。整個企業的能源消耗、調度等都由能源管理中心統一進行。其能源管理中心主要涵蓋了電力、水道、煤氣、空分氣體、蒸汽、壓縮空氣等六個方面的能源介質。通過能源管理中心的監控系統,對三鋼的各項能源資源損耗進行監控,并加以調度優化。
(2)三鋼能源管理中心的基本構成以功能對能源管理中心進行細致劃分,大致可以將其分為三個部分:信息收集網絡、實時數據管理系統和應用管理系統。信息收集網絡的構建主要利用了RTU、DCS和PLC等多種信息收集設施。RTU即遠程終端設施,集中分布于遠程現場,利用它對遠程現場的設備和智能化儀表等進行監控管理;RTU主要負責監控管理信息的轉化,一方面將監控信號轉化為能夠在通訊設備上傳輸的格式,另一方面將監控管理設備傳達的消息轉化為命令,從而全面控制設備的運行。DCS(集散控制系統)和PLC(可編程邏輯控制設施)兩種設備主要用于各分廠的現場管理監控,利用工業內部以太網把管理監控工作以數據的形式傳遞到中央能源管理中心。實時的數據管理,一般利用鋼廠內部的實時數據資源庫,用相應的軟件實現對實時數據的管理和記錄。將設備同內部I/O服務器相連,能源管理監控設備的所有數據均由工業內部以太網傳輸到I/O服務器后進行整合。此外,各部分管理站通過整合I/O中收錄的數據,再向下位機相應管理調控命令。應用管理系統的構成主要包含了基礎能源管理系統和動態平衡優化調度系統兩大方面。基礎能源管理系統的主要職責是進行數據的詳細分析、確定能源結構的發展調控方向、擬定能源消耗管理報表、制定能源管理計劃、能源考核與結算以及最終命令的等等,基于強大的數據挖掘工具和規范化管理流程,從而實現從計劃、調度、操作運行到計量、統計、考核整個事務流的閉環管理。能源動態平衡優化調度系統則是通過建立能源產耗的預測模型和管網模擬模型,準確地模擬各節點信息,對各環節的能源介質產耗進行預測,根據調度目標建立能源輸配模型,最終給出優化的調度建議和方案。
(3)三鋼能源管理中心基本工作內容的確定三鋼能源管理中心的基本工作內容主要包含了數據的收集、數據的實時監控、能源質量的控制、能源的供需調整和企業運行工作等部分。數據的收集主要利用能源的相關參數作為指標,包括溫度、壓力還有流量等等,通過建立好的PLC,以工業以太網為媒介,直接傳達給EMS(能源管理系統),也可以利用各分廠運行的現場子站收集數據,再傳達給EMS。數據的實時監控,主要由專業監控人員在能源管理中心的工作站對鋼廠系統的整體運行數據進行動態化監控。能源質量的控制,以人工化驗或專業檢測設備測量的方式,對能源的質量進行分析,為系統提供更為精確的能源質量數據,促進能源系統的優化運行。能源供需的調整主要按照不同能源的使用數據為標準,對其日供需量和月供需量等相關數據進行統計,進而得出每種能源的基本損耗,對能源進行優化調度,減少能源放散損失。針對運行工作的管理,主要是指能源系統的運行監控記錄整理、設備運行方式的調整、能源消耗的計量結算以及能源實績考核等等。
(4)三鋼能源管理中心建設的先進經驗首先,三鋼能源管理中心結合了分散控制與集中化控制兩種管理模式,有效提高了綜合管理效率。這種管理模式,能夠有效針對能源管理的各部分問題,效率較高,適應性也較強,優化了管理流程從而提高了能源的綜合利用率。其次,三鋼能源管理中心實時數據收集、在線監控和自動化管理的綜合管理模式,提升了整體工作效率,有效降低了人力資源投入,促進了單純節約能源向綜合節約資源的轉型。此外,三鋼能源管理中心的管理模式,實現了由工作開始后進行管理向工作準備階段的科學合理式規劃管理的轉變,以煤氣放散最少、用電成本最小為目標,建立優化的調度模型,在能源使用前提供決策依據,形成了新的扁平化能源調度管理機制,有效提高了能源管理工作的綜合使用率,且為能源消耗方案的優化預定奠定了基礎。
按照能源管理體系的標準要求,結合西南油氣田分公司節能管理現狀,開展能源管理體系手冊的編制、建立所有標準要素范圍內的程序文件、形成相應的記錄及文件管理,在此基礎上組織實施西南油氣田分公司節能工作的PDCA循環管理。建設獨立的能源管理體系,可形成西南油氣田分公司節能管理工作的系統化、規范化的管理模式。但該建設思路存在以下主要問題:體系建設工作量大,并且與西南油氣田分公司現有其他管理體系(如HSE管理體系、ISO管理體系)的運行造成大量重復的管理內容,導致體系運行管理可能出現界面不清的問題,有礙于節能工作的整體推進和實施。
2充分利用現有管理體系進行體系整合
2.1建設思路GB/T23331明確規定了“組織可將本標準與其他管理體系要求進行結合”。參考該項規定,可考慮充分利用西南油氣田分公司現有體系資源,簡化體系建設內容。結合西南油氣田分公司目前已建立并有效運行的管理體系,進行體系整合,形成包含能源管理體系要素的管理體系,達到節能工作的全面受控。該建設思路可避免建立獨立的能源管理體系存在的問題,即體系建設工作量較小,并且與西南油氣田分公司現有其他管理體系進行有機融合,其運行管理不會造成大量重復的管理內容,有利于公司各項工作的整體推進。目前,西南油氣田分公司實施的管理體系主要包括HSE管理體系、內控管理體系、質量管理體系等。其中HSE管理體系是依據集團分公司企業標準《職業健康安全管理體系規范》(Q/SY1002.1—2007)建立的,其要素構架與《能源管理體系要求》要素構架基本一致。從《職業健康安全管理體系規范》(Q/SY1002.1—2007)與《能源管理體系要求》(GB/T23331—2012)[1]體系要素的對比分析,可以看出:1)《能源管理體系要求》(GB/T23331-2009)包括六大項36項要素[1],與《職業健康安全管理體系規范》(Q/SY1002.1-2007)[2]具有共性的要素有33項,這33項要素均能夠在西南油氣田分公司HSE管理體系相同要素管理框架下實施運行。2)具有能源管理個性要求,不能與HSE現行體系要素實施有機融合的要素共3項,分別是“4.4.3能源評審”、“4.4.4能源基準”和“4.4.5能源績效參數”[1]。因此,結合西南油氣田分公司HSE管理體系開展體系整合,形成包含能源管理體系要素的新版HSE管理體系,是一種可行的建設思路。
2.2建設方式通過能源管理體系與HSE管理體系進行整合的可行性分析,可以形成以下基本建設方式:1)以西南油氣田分公司HSE管理體系為基礎,不建立獨立的《能源管理體系手冊》及配套的程序文件。2)將《能源管理體系要求》的要素有機融合到西南油氣田分公司HSE管理體系中,《能源管理體系要求》(GB/T23331—2012)與《職業健康安全管理體系規范》(Q/SY1002.1—2007)中相同要素部分,均執行西南油氣田分公司HSE管理體系相應規定,僅需結合公司節能管理工作,在對應的各要素中增加節能工作的管理內容。3)個別具有能源管理個性要求,不能與HSE現行體系要素實施有機融合的要素,則在HSE管理體系中進行相應的增加。需增加的要素分別是能源評審、能源基準和能源績效參數[1],該三項要素在標準中屬于“策劃”[1,2]部分,因此,可增加在分公司HSE管理手冊“5.3策劃”部分。4)形成的新版包含能源管理體系要素的“西南油氣田分公司健康、安全、環境管理體系”,可實現能源管理體系要素在HSE管理體系的主體框架下運行,全面納入分公司HSE管理。
1.2節能管控的新穎模塊節能服務這樣的公司,要依循設定好的管控機制,帶有獲利的明晰目的,也帶有專業性。節能管控細分的模塊,涵蓋了預設的注冊模塊。可以借助現有的網絡,注冊本體系原初的賬號;也可以依循體系配置好的賬號,直接去辨識和注冊。自行注冊的那些賬號,要經由查驗審批,才會帶有效力。主管部門要查驗并審核,對合規的賬號,許可啟動及接續的操作;對不合規的賬號,就要重新辨識并注冊,同時補充關涉的數值信息。公司評議的關聯主體,要明晰現有的公司資質、限縮能耗的能力。信用查驗的主體,要存留特有的誠信檔案,并審慎維護。系統架構以內的查驗分支,安設了綜合查驗的新功能,可以明晰節能領域、現有的注冊金額、評判出來的節能層級。關涉的項目查驗,還能供應可用的詳盡數值。
1.3對需求的辨識和管控用能主體,要接納預設的系統,去可用的根本信息。用能主體固有的根本信息,應涵蓋固有的單位稱呼、地址及行業、機構特有編碼、電話及預設的信箱。能源管控這樣的項目,涵蓋的本源信息,包括設定好的項目名稱、建造場所及特有的金額源頭、用能計量銜接的各種裝置、在線范疇內的監測配件、耗費掉的能源、接納的節能辦法、項目固有的節能量。
2最優的管控流程
合同能源這一特有的項目管控,首先要去報備。預設的報備主體,涵蓋了管控范疇以內的服務公司、查驗必備的主體。要經由網絡,認真予以報備。若沒能依托網絡去報備,也可制備精準的紙質文件,交給關涉的管控主體,再錄入微機。具體而言,最優的管控流程,涵蓋了如下層級:
2.1錄入特有的數值及信息節能服務范疇以內的公司,要與現有的用能主體,去簽訂可用的合同。送報的概要信息,涵蓋了本源的項目信息、公司關涉的總體信息、查驗主體的數值及信息、關涉的其他數值。在這之中,節能服務依循的信息,要從注冊好的公司中,予以選取;節能量查驗的關涉信息,要從注冊好的查驗機構以內,予以選取;項目關涉的文書,涵蓋了項目特有的申報材料、籌備好的金額狀態、選取出來的節能技術、明晰節能量的路徑、預設的立項文書、科研范疇內的報告。
2.2現有的數值登記竣工時段的項目,要制備可用的審計報告,才可妥善上報。對于搜集得來的監測數值,要由查驗機構去查驗,然后上報現有的用能態勢;在驗收以后,用能主體制備好的情況報告,也要予以匯報。對于評估得來的信息,要歸結出節能量這一范疇的評析報告,然后才可上報。綜合項目的辨識及查驗,要依循既有的根本信息、服務單位固有名稱、用能主體固有名稱,去查驗這些管控項目。項目固有的根本信息、主體關涉的信息,都要預設最優的關聯。把這樣的根本信息,引入設定好的信息頁面。
2、高校管理人員節能意識淡薄高校一般建校時間長,能源管理者管理思想陳舊、成本意識差,用能習慣粗放,只要保障了正常的科研教學秩序,能源開銷花多花少一個樣,效率高低無人問津;另一方面部分高校能源管理者對未來一段時間的能源價格存在僥幸心理,如改造過后,能源價格波動,則得不償失。由此造成高校方節能改造工作均較為保守,不到迫不得已,不會主動地實施節能改造。再者在現有的高校能源管理體系中,能源供給方與管理方一般均隸屬于高校后勤系統,屬于自供自管,而高校的能源管理者與使用者———廣大的師生、教職工則分屬不同部門,一方面造成能源管理者監管起不到實質的作用,另一方面使得能源管理者又對使用者的不良用能行為、習慣無直接管理的能力,長期以來造成能源管理者的管理意識淡薄。而合同能源管理的實施不僅需要先進的技術,更需要各環節的良好管理與支持。
3、高校對合同能源管理認知的偏差在高校方節能意識、管理意識不足的不良影響下,再加上國內對于合同能源管理機制宣傳的偏差,多數高校能源管理者對于合同能源管理的認識非常有限,僅限于節能效益分享模式———用戶“零投資”,“零風險”即可實施合同能源管理項目,對其他模式的了解甚微。對于合同能源管理項目實施流程的復雜性和靈活性認識不足,對過程中雙方應履行的責任和義務缺乏了解。另外,合同能源管理項目目前又無成熟經驗可以借鑒,加之高校相關管理人才的缺失,使得高校多數項目合作都是在摸索中進行。合作中雙方一旦出現分歧,由于認知的偏差,問題很難得到有效解決。
4、高校可實施節能項目的局限性近年來通過對一些高校實施的合同能源管理項目分析可以看出,高校在選擇合同能源管理模式實施節能改造項目上還趨于保守。實施的項目都是一些成熟技術在小范圍的推廣嘗試,而在大規模新技術應用上面則缺少魄力,這也與高校能源管理的核心職能———維持穩定的教學、科研秩序的性質有關,大范圍、高新技術的改造在高校實施確實存在一定的風險。雖說高校節能項目潛力巨大,但其規模有限,對節能服務公司的吸引力不足。另外,高校節能項目主要集中在建筑節能上,不同于工業節能項目的規模大、節能量大,使得節能服務公司規模化的改造能力體現不出來,單位成本上升,難于管理,收益率降低。這與節能服務公司承擔的巨大資金及技術風險不成正比,因而節能服務公司拒絕高校合同能源管理項目的可能性較大。
5、相關政策及法規的不完善高校作為教育事業單位,在能源管理方面,國家的政策壓力及其在各領域都應起到的社會示范作用,是其開展節能減排工作、實施節能項目改造的主要動力。現有的國家能源政策不完善,高校執行不力是高校節能減排工作難以推進的重要原因,使得高校這些“特殊”單位有空可鉆,有機可乘;再者國家針對高校實施合同能源管理項目的相關財政和稅收激勵政策的缺失,現有的財政和稅收激勵政策一般多針對大型工業節能項目,對于高校來說申請難、審批難、兌現難,兌現周期也較長,自然無法刺激高校合同能源管理項目的展開。
6、權威的第三方評估機構的缺失目前我國在權威的第三方評估體系的建設方面滯后,項目實施過程中在能耗審計、節能量計算上分歧不斷。雙方在合同能源管理項目合作中最核心的問題就是節能潛力是多少,實際節能量是多少。這些僅靠雙方協商達成共識是不太現實的,我國正是缺少這種權威的雙方均認可的第三方評估機構,來告訴用戶節能潛力是多少,實施后節能量是多少,通過第三方使得雙方在信息上均衡,否則雙方的合作就無信任可言。
二、加快高校實施合同能源管理的對策
1、多措并舉,合力應對資金短缺問題高校實施合同能源管理項目所需資金按合作模式的不同主要來自兩個方面,即采用節能量保證型時的高校方與節能效益分享型時的節能服務公司。現階段實施的高校合同能源管理項目,主要是節能效益分享型,高校方不愿意主動承擔資金壓力與風險。若國家及地方政府積極地政策引導,例如對自籌資金實施合同能源管理項目的高校給予一定的政策性獎勵(資金)或在融資時相同條件下優先保障節能量保證型的項目,激勵高校方積極自籌資金,資金上不全依靠于節能服務公司,這樣不僅能極大地促成合同能源管理項目的實施,而且還可以使節能服務公司專注于專業技術的開發,獲得更高的節能效率,更好地服務于高校用戶。目前多數高校確實存在資金壓力及融資困難等問題,自籌資金無望必須采用節能效益分享型模式時,項目資金壓力就全部倒向了節能服務公司方面。節能服務公司多數要面臨融資局面,如何解決融資難問題,是雙方項目能否順利實施的關鍵。這就必然要涉及到金融行業特別是銀行,融資難源于銀行對合同能源管理項目和節能服務公司的不熟悉、不信任。針對此問題建議先由銀行對節能服務公司建立信用檔案,實行信用評級區別對待,對一些信用良好的節能服務公司在貸款利率及額度上實行寬松政策積極扶持,使有技術、有實力的節能服務公司得到迅速的發展,形成良性循環。同時金融行業內部成立或者由政府設立權威的銀行認可的項目評估機構,對需要融資的項目進行評估,認定其技術風險等級與預期收益情況,銀行以此來判斷此項目的可投性。對一些技術風險等級較高預期收益不穩定的項目進行規避,對一些技術成熟且預期收益穩定的項目積極放貸,同時適當引入保險業服務,對項目進行投保,降低項目風險。這樣銀行既規避了風險又拓展了業務,在逐漸熟悉了合同能源管理項目后,此類項目融資難的問題將會得到一定程度的解決。
2、責任到人,強化管理人員的節能意識對于節能意識淡薄這個問題,除了高校管理方加大宣傳、自覺培養外,很重要的原因就是我們現在的管理者缺少有壓力的行政性命令和明確的節能目標。沒有了這些硬性的指標,一些管理者就得過且過,僥幸心理重。我國政府應當效仿國外政府對公共事業機構尤其是高校下達明確的節能目標及階段性時間表,既要切合實際又要保持相當的壓力,積極配合、按時完成的進行獎勵,拒不配合、到期未完成的給予處罰,使得高校能源管理者無空可鉆,必須付之切實有效的節能改造工作。對于管理意識不足、管理不利的問題,必須先解決能源供應者與管理者、能源管理者與使用者關系的問題。高校應摒除能源供應者與管理者為一家的現狀,在高校設立獨立于能源供給系統之外的管理機構,切實起到能源監管的作用;同時協助能源管理者積極與使用者溝通,使能源管理延伸到使用者內部,建議在各機關單位部門、各院系內部建立能源管理小組或者節能管理小組,實現全方位、全過程、全覆蓋的動態化立體管理模式。
3、加強宣傳,全面認識合同能源管理機制在強化節能意識與管理意識的同時,要想促進合同能源管理在節能改造項目中的應用,各級主管部門應積極通過各種途徑、形式,比如合同能源管理機制的管理者培訓,增設合同能源管理機制的相關課程,校內的節能新機制宣傳等,以此加強對合同能源管理的客觀全面的宣傳,使各級主管部門、用戶深入了解學習合同能源管理機制,培養相關人才,掌握其特點、模式、實施流程,消除雙方在機制認識上的偏見,提高高校實施合同能源管理項目的自身意識和能力。
4、搭建平臺,促進高校節能項目整合高校節能項目本身的局限性也是雙方合作中的一大障礙。節能服務公司具有規模化的節能項目改造能力,希望通過規模化降低單一成本,提高整體收益率,而高校方一般不可能一次性提供大規模的項目平臺,基本都是“前期試點”加“逐步覆蓋”的模式完成改造。此類項目規模有限,有時還存在多點分散的問題,需要一個良好的節能組織平臺———例如高校節能聯盟,或建立一個高校節能項目協作平臺來協調解決。平臺既分享各高校用戶節能減排經驗與實施合同能源管理項目的心得,又可整合意向高校項目資源,化零為整;同時可以采取收取項目管理費用代替中小用戶與節能服務公司達成規模化的節能改造項目,吸引節能服務公司與之合作,這樣項目雙方的意向匹配度就會高很多。由此高校方、節能服務公司、平臺(聯盟)相互促進,三方共同發展。
2系統設計
2.1設計原則根據相關規定及用戶需求,確定數據采集方式多樣、采集內容豐富、平臺拓展性強、確保能源管理平臺的穩定性等設計原則。
2.2點位設計
2.2.1電表計量點位表1)本項目空調系統為VRV空調。用電主要由辦公大樓內中心低壓變配電房的2臺變壓器專門供給,專供室外機用電。末端設備主要為空調室內機,所有室內機供電由各樓層空調母線分別供電,通過低壓配電機房及各樓層強電間對空調室外機、室內機進行計量。2)照明插座用電分布在大樓各辦公室內,其供電由低壓變配電室內母線經由樓層的兩個強電間分別提供。照明用電包含室內辦公照明、公共照明、應急照明和外景照明等。每層的兩個配電間結構相同,每個配電間包含兩路母線,一路母線專供空調用電,另一路母線分為樓梯照明、辦公照明和辦公插座供電。3)一般動力用電主要包含電梯、生活水泵等用電,均由低壓變配電柜提供。4)特殊用電主要包括廚房用電和科技機房用電,均由辦公樓的低壓變配電機房供給。經統計,本項目用電測量點數量為141個,包括低壓配電機房所有供電支路和樓層強電間所有設備供電支路總和。
2.2.2水表計量點位表1)本項目用水主要分為飲用水、衛生間用水、食堂用水、浴室用水和屋頂用水。其供水結構為自來水主進水直接進到地下一層儲水箱,再由水泵提供二次水,二次水通過自來水豎井供給到各樓層,根據功能需要可以細化到樓層內不同分項用水。2)本次設計主要根據不同功能區域設計,由于每層不是獨立的科室,所以不選擇科室分戶計量,僅對辦公樓各樓層進行劃分,另外對食堂、浴室等進行分戶計量。經統計,用水測量點數量為18個,系統總計量點數量為159個。
2.3系統分層設計根據數據的流向,將系統分為3層架構,即數據采集層、數據傳輸層、數據處理層。
2.3.1數據采集層數據采集層的主要功能是根據儀表不同的協議發送對應的指令,收到儀表反饋的數據后,進行解析并以TCP/IP數據包的方式發給上位機。在此過程中如有錯誤或出現報警,則同時發給上位機軟件,以便用戶快速排查、定位故障點。數據采集層有兩種工作模式,一是定時自動模式,可根據用戶事先設定的采集間隔自動進行采集、上發;二是用戶模式,可根據上層用戶指令隨時采集。在該層中采取多種系統安全性措施,如上層網絡狀態的偵測,下層儀表設備的故障判斷與定位,本地微型數據庫的使用,在網絡狀況不好的情況下,數據可就地保存,網絡狀況恢復時又可“斷點續傳”。現場能源數據的采集通過樓宇的低壓配電柜和配電間內加裝帶數據接口的電力計量儀表,基本可實現對樓內空調、動力、照明和特殊用電等用電設施的分項計量;在各樓每間房安裝電能計量表,計量房間內所有電能消耗;而對于樓宇用水量的數據采集,通過對添置智能遠傳水量總表來實現。
2.3.2數據傳輸層數據傳輸層由兩部分組成,第一部分為計量表至采集設備,采用RS485或M-BUS總線形式傳輸;第二部分為數據采集器(網關設備)與節能管理服務器主機之間的數據傳輸,將通過GPRS/CDMA無線廣域網、Internet等以TCP/IP方式實現各建筑間的數據加密傳輸[2]。
2.3.3數據處理層中心支行及其他支行不再獨立設置數據庫,全部數據上傳至能源數據庫服務器。基于這樣一個網絡結構,在切實保障性能效率的前提下,設計的數據平臺如圖1所示。
3數據庫設計
數據庫系統作為平臺的一個重要的組成部分,是上層應用系統的基礎,也是業務處理系統的核心,幾乎所有業務數據的加工最后都依賴數據庫系統的支持來完成。因此,數據庫在整個系統中起著非常關鍵的作用。為了實現有效的能源監測,我們根據數據庫的功能將其劃分為4個子庫:1)建筑基本情況數據庫:包括建筑基本項數據表、建筑擴展項數據表、建筑附加文件表、建筑群基本信息表、建筑群對應關系表、建筑節能改造信息表等。2)分類分項能耗數據庫:包括分類分項能耗字典表、分類分項能耗拆分結果表、分類分項能耗拆分結果逐時匯總表、分類分項能耗拆分結果逐日匯總表等。3)設計安裝數據庫:包括支路拓撲及裝表關系描述表、監測儀表使用信息表、監測儀表產品信息表、監測儀表產品參數表、數據采集器信息表、分類分項計算公式表等。4)計量表原始數值數據庫:計量表原始數值表。整個數據庫結構如圖2所示。對于數據庫選型,數據中心考慮到人為的建筑用能監測數據的存儲、預處理和分析運算數據量相當大,所以考慮采用在工業海量數據處理領域比較成熟的實時數據庫SQLserver進行建筑能耗基礎數據的存儲、處理、運算等,再輔以關系數據庫用于架構能耗監測業務,構筑整個支行能耗節能數據中心的數據存儲體系。
1.2設計原則本系統設計方案中遵循穩定性、實用性、先進性、可靠性、開放性、規范性、擴展性、易操作性、安全性、易維護性和高度兼容性等原則.
1.3設計依據本系統依據《中華人民共和國道路交通安全法》、《廣東省道路交通安全條例》、《華南師范大學交通秩序管理規定》、其他相關國標及部標等相關規定.
2系統的構建
整個智能交通管理系統應用在校園寬帶網絡之上,系統主要由交通管理中心、車輛進出口管理終端、無線對講系統和道路視頻監控系統組成.
2.1系統結構圖系統的結構圖見圖1.車輛進出口終端采集車輛進出數據;視頻監控終端采集視頻信息;無線通信系統保證指揮調度順暢;車輛數據及視頻信息通過校園網傳送到交通管理中心,交通管理中心負責處理信息(包含利用GIS實現地理定位)、在大屏幕顯示信息、存儲信息及事件處置。
2.2車輛出入管理系統車輛出入管理系統集感應式IC卡(校園卡)技術、遠距離智能識別技術、車牌識別、視頻監控、圖像識別處理及自動控制技術于一體,實現車輛出入的全自動化管理,即對車輛出入控制、核查、顯示及校對車型、車牌等進行科學而可靠的管理.系統采用了國際上領先的遠距離無線識別技術和雙卡認證技術,其實用性、先進性、安全可靠性、性價比較高.車輛出入管理系統布局圖見圖2.車輛出入管理系統功能:(1)基本功能.具有遠距離智能車卡、月租卡、臨時卡、管理卡和特權卡等各種管理權限和工作模式,可根據要求設置成不收費或分時段計時收費方式,不停車收費(ETC).(2)遠距離智能識別功能.校內車輛或月保車輛若配備遠距離識別智能車卡(放在前擋風玻璃處),該車進、出校區無須停車刷卡,離出入口4米左右,系統會遠距離識別,自動抬閘放行.(3)自動出卡功能.對于臨時進入小區卡的發放,采用自動出卡機自動出卡(人工發放亦可).(4)中文顯示功能.采用高亮度LED顯示屏,全中文顯示操作提示、時間、卡有效期、收費金額以及問候、祝福的相關信息.(5)語音提示功能.正常操作可提示“請取卡”、“歡迎入場”、“一路順風”等相關信息,誤操作或非法操作則給出相應提示.(6)對講功能.在管理中心安裝對講主機,各出入口安裝對講分機,保證各出入口和管理中心的聯絡.(7)車牌自動識別功能.本系統可同時啟用車牌自動識別功能,即車輛出入時系統自動識別車牌號碼,并連帶核對入場時IC卡號,以增強車輛身份管理.(8)圖像識別功能.在車輛出入時,自動攝取車輛外型、顏色、車牌號碼等圖像信息,可對比識別并存儲供查閱.(9)雙卡認證功能.車輛出場時,對車輛和駕車人雙重認證,避免車輛被非法盜走.(10)防砸車功能.采用專用技術配合車輛檢測器實現防砸人、車功能.
2.3視頻監控系統視頻監控系統主要部署在出入口、停車場、主干道及危險點上.整個系統的網絡結構見圖3.(1)視頻監控系統遵循NGN網絡架構.①控制流與業務承載流相分離;②業務流不依靠流媒體服務器轉發,克服系統瓶頸;③更高的系統穩健性:核心服務器故障,業務可正常運行;④模塊化結構,便于系統升級和新業務開展;⑤可平滑擴容,適合大規模部署.(2)系統特點.①標準的全IP架構[6];②顯示清晰.一次編碼,全網數字化,提供端到端的高清晰動態圖像,實現所見既所得,可以把校園監控清晰地進行大屏顯示,采用H.264/AVC編碼標準[7];③使用方便.前端云臺、攝像頭、報警器和廣播等高速響應,以快速控制現場,方便校園網的監控需求;④存儲可靠.專業、穩定可靠的存儲,實現端到端的集中存儲,集中管理和綜合利用,在校園出現意外情況時,可以安全可靠調用所需圖像.
2.4交通中心管理系統華南師范大學石牌校區交通管理中心作為華南師范大學保衛處的事件處理中心、調度中心和數據中心,是整個項目建設的核心.它包括了基礎環境、信息系統集成、大屏幕電視墻以及系統操作平臺的建設.基礎環境按現在常規的標準建設.這里主要描述大屏幕電視墻系統的建設.整個大屏幕顯示系統的建設要求整體設計美觀、大方、合理,充分顯示現代化的特點并與大廳格調及工作性質相融合.大屏幕顯示系統能顯示從網絡送來的各種信息,局域網上任意一臺PC、工作站和服務器都可以大屏幕作為自己的虛擬,對監控信息、信號、電子地圖(GIS)、圖像膠片、照片和攝像機等多種圖像信號進行投影、放大、播放和下載.大屏幕顯示系統主要由投影顯示部分、信號處理部分和控制終端組成,可對視頻信號、音頻信號和各種計算機圖像信號進行綜合展示,形成一個查詢準確、顯示全面、操作便捷、管理高效和美觀實用的綜合監控管理系統.為了節省投資及運行成本,大屏幕系統不采用傳統的DLP投影顯示系統,而是采用通用的6塊55英寸的高清晰液晶監視器,以2*3排列方式組成一面布局平衡的大屏幕顯示墻.
2.5視頻、語音報警系統本系統利用校園網絡技術在校園實現以下功能:(1)報警系統集成到校園的整個安防系統中,實現與視頻監控系統、電子地圖及其他系統進行報警聯動.(2)實現多路電話進行排隊顯示主叫號碼并顯示報警地點.(3)數據網絡系統,能實現多條件錄音和視頻查詢、播放.(4)可以同時接受多起報警,系統自動排隊接入系統,并進行錄音,同時根據警力分布情況進行出警調度.(5)可遠程進行語音報警錄音和視頻查詢,并且主機可控制終端的開機與掛機.