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1.1能源管理子系统
建立健全能源管理组织机构和能源管理各项制度,制定集团及各分公司的能源管理方针和节能目标,为能源管理活动提供行为准则和目标。将水、电、煤、蒸汽能源作为集团公司级的资源,集中进行监控管理和平衡调度,实现集团各分公司能源数据的统一采集、统一管理和使用,一站式的管理和按授权级别的分散使用,实现能源的工序成本核算,将采集的能源数据进行归纳、分析和整理,建立客观的以数据为依据的能源消耗评价体系。其主要功能模块包括能源管理组织机构和制度建设、能源预测、能源计划和平衡及实绩管理、能源数据统计分析、能源对标管理和节能改造、能源计量系统。
1.1.1能源管理组织机构和制度建设在集团总部成立以董事长为组长,总经理、生产副总为副组长的能源管理小组,对能源管理工作进行统筹规划和决策。在集团生产办设立能源管理办公室,负责集团能源管理各项工作的具体实施,并对能源管控大厅进行管理和调度。各分公司成立以生产副总为首的能源管理办公室,成员由各车间主任组成,落实集团能源管理决策和方针,负责本公司的能源管理日常工作。结合国家相关法律法规和产业政策,建立、健全集团和各分公司的各项能源管理制度,制定能源管理的方针和目标,通过自上而下的能源机构建设和制度建设,对各分公司的能源管理工作实绩进行评价和绩效考核,从而保障集团能源管理工作的顺利实施和持续改进。
1.1.2能源预测通过对EMS数据库各产品耗能历史数据的汇总、分析和整理,结合未来某一期间(月、季度、年)的生产计划,建立各分公司能源消耗预测与优化调度模型,对水、电、煤、蒸汽等主要能源的生产和消耗进行预测,得到能源优化调度的建议和方案,实现能源的“事前静态管理”,提高能源的利用效率。
1.1.3能源计划和平衡及实绩管理按照各分公司月度生产计划及能源预测优化方案编制能源供需计划,指导各分公司按照供需计划组织生产,向各生产工序提供所需要的能源量,并实时跟踪能源计划执行情况和现场运行状况,在线动态调整能源供需;建立各分公司的水、电、蒸汽的能源平衡网络图并设置平衡记录点,结合月度各能源统计数据,依据能源平衡表对各能源的实际发生量、使用量、损耗量进行计算,使能源介质的供入量=有效能量+损失量保持平衡,取得能源生产运行的实绩数据,用于反映各种能源数据生产、分配和使用情况。
1.1.4能源数据统计分析利用统计分析技术、对平衡后的当期和历史能源数据进行分析,及时获取能源消耗定额和能源计划的执行情况、能源成本的变化情况,得到集团及各分公司产品能耗的单耗量和累计量的月度报表,水、电、煤、蒸汽等能源的月消耗量、折标量和综合能耗量,重要产品的能耗同比和环比数据以及相应报表的饼状图、柱状图、折线图等。通过各种图表(例)可以直观地掌握集团各期能源消耗的对比情况,查找能源消耗水平。依据各产品详细的能源对标值,不仅可以用于指导集团公司的能源对标管理工作,真正做到能源的合理利用,实现节能减排目标,而且可以按照集团公司能源管理制度对能耗超额和节能单位、个人进行奖惩,通过适度的考核机制,督促各分公司节能减排工作的持续改善。
1.1.5能源对标管理和节能改造通过对产品综合能耗分析,确定需要通过能效对标活动提高的产品能耗值或工序能耗值,并与国际国内同行业先进企业能效指标进行对比分析,找到差距,分析原因制定对标改进方案,实施淘汰落后产能项目和实施节能项目进度计划,分阶段对能源对标活动的效果进行评估,及时调整对标标值,并制定下一阶段的能源对标活动计划,进行更高层次的能源对标活动,不断提高企业的节能降耗水平和能源利用效率。
1.1.6能源计量系统建立各分司的能源计量器具、主要用能设备、次要用能设备以及能源计量人员台账,建立能源计量仪表记录数据库和临时能源录入数据库、设备运行档案,保证设备有计划检修,监控大功率耗能设备及各系统运行,统计各系统开车率及大功率耗能设备运行时间,并落实考核,督促各公司提高开车率,在系统停车后,检查有没有无关设备空运转,降低电力消耗。通过对全公司设备运行状态的监控,实现主设备停机、辅助设备停运的节能效果。
1.2生产调度子系统
通过集团能源管理中心系统平台实现集团生产总调度对各分公司生产实时控制,监控生产工艺参数,重要设备的运行状态,原料、中间品、产成品的产量和质量情况,满足生产总调度和分厂调度实时把握生产现场情况,实现生产和能源的协调管理。同时将生产现场重要装备和重要场所的视频画面调入调度中心,实现生产事故的报警及应急指挥等功能。
1.2.1生产计划模块建立集团各分公司产品的年度生产计划表,按月进行分解,通过查询系统对生产计划的完成情况进行计划和实绩的对比分析,作为对各分公司年度方针目标的落实情况的评价依据。
1.2.2生产调度模块各分公司调度通过能源管理网络系统将当班的生产情况上传至能源管理中心系统平台,集团调度根据调度日志可以及时了解和掌握各分公司的生产运行情况和产品产量信息,掌握各分公司的生产实际情况。通过调度指令系统将集团的生产决策和计划任务传达至各分公司;通过监控系统,实时监测重大危险源或装置的温度、压力和存贮量等指标的运行情况,一旦超出设定的上、下限指标,自动触发报警装置,集团调度能够快速调出应急预案,指导应急指挥,并通过短信系统将相关信息发送给对应的人员,实现生产事故的联动救援和防护。
1.2.3生产统计报表模块建立各分公司每种产品的生产日报表系统,自动生成月报表、年报表、经济技术指标报表、产量报表、能耗报表,具备自动储存汇总分析功能,便于系统内各用户以数据为依据开展能源管理工作。
1.3EMS综合监控子系统
以集团能源管理中心大厅为中心将各分公司的DCS系统和视频监控系统的实时数据采集上传到管理中心机房服务器,集团总调度通过大屏幕系统监控园区分厂生产运行和安全环保情况,实现集团对各分公司生产和安全进行集中监控、协调和报警的管理。
1.3.1生产工艺监控将各分公司的DCS系统连接至集团能管中心服务器,通过工艺流程图、组态画面、趋势图(多点、单点不同时间段对比)、实时工艺参数和生产数据监控等手段对各分公司的生产工艺运行情况进行集中监控和调度;建立各分公司重点工艺指标监控图和重大耗能设备运行图,通过设立上下限指标和实时报警措施,及时了解公司生产开停车率情况和重要设备的运行情况。
1.3.2能源和共用介质监控建立集团工业园区水、蒸汽、硫酸、氢气、氨气等能源和共用介质的管网图,通过具有远传功能的流量计将实时数据上传至能管中心,从而实现对园区内能源和共用介质流向的实时状态监控,及时用量,并根据各种能源平衡规则和平衡模型进行实时平衡和能耗预测,确保整个能源管网的安全平稳运行和各用能用户的能源供给。
1.3.3三维GIS监控平台借助三维GIS技术,建立集团循环经济园区的立体监控平台。通过对园区的企业建筑、车间厂房、道路、生产设备、企业管网、监控设备进行三维建模,以坐标匹配的方式导入三维地理信息系统平台,建立园区三维GIS系统数据库,用虚拟现实的方式全方位展现园区全景框图。用户通过点击三维图上的目标建筑、目标设备和目标管网可以即时查询建筑、设备和管网的基础信息,并能实时了解设备的运行状态和管网运输介质的流量、分配情况。系统连接生产工艺运行系统和视频监控系统,点击三维图上工艺、视频监控图标,可以直接查看实时工艺运行和视频监控区域的画面,从而提升集团对整个园区的管理和监控效率。
1.3.4安全环保监控通过三维GIS系统对集团工业园区各分公司的厂房、车间、管道、仓库、重大危险源设备等设施进行全景监控,实时监控重大危险源(液氨、甲醇储罐,氢气、液氯和盐酸储罐,硫酸和液氨储罐)等存储量及装置运行情况。通过对参数的设置可以实现分级报警,以便启动应急救援指挥系统。在115m造粒塔顶部安装4部高清高变焦360度旋转摄像装置,实现对园区方圆6000m内实时监控,能管中心对其直接控制并储存相关数据具备视频回放功能,对园区内的重大危险装置和设施、排污点(污水、烟气等)进行实时监控、实时报警和提示。一旦出现重大危险信号要自动触发应急预案,根据安全预案开启相关救援活动。
1.3.5电力监控建立各分公司电力运行组态图,将各公司高压供配电监控系统以及6kV以上大型用能设备的运行工况、开关位置状态、保护信息、实时运行数据等信息采集上传到管理中心进行监控管理,以便于集团及时了解各分公司的电力用能情况。
2EMS系统网络设计要求
2.1EMS系统设计原则及要求
能源管理中心系统应采用集先进的RTU技术、现场总线技术、网络通讯技术、数据库技术、SCADA/HMI技术及客户/服务器技术等于一体的机电集成管控系统,对生产工况数据进行统计和管理,并应留有足够余量。该系统具有可扩展性,即系统随工艺不断扩展的特点,可以实现在线扩展和系统扩展;系统还具有实用性和可靠性,根据能源系统的工艺特点,确保系统具有较长的运行周期;对安装的服务器、终端设备、网络设备、控制设备等兼容稳定性要好,开放性要好,且必须能适应恶劣工作环境。该系统要部署安全隔离措施,在EMS数据网络和办公网络间要设置硬件防火墙进行物理隔离,EMS系统网络禁止与互联网络连接,确保系统各层次(系统、网络、应用及与工艺配套)的安全,必要时应设立有效的防病毒防黑客技术措施。整体系统网络设备和综合布线系统满足技术要求,应具备便利的技术和备件支持服务,相关技术指标必须满足国家相关标准要求。
2.2EMS系统网络总体架构
本系统采用C/S(工程组态时和简单访问时用到)和B/S(一般客户访问时用到)相结合的架构。网络整体架构如图1所示。在能管中心大厅机房配置WEB服务器、实时数据库服务器、关系数据库服务器、应用服务器、磁盘存储器等设备。能管中心设立集团调度负责EMS系统的正常运行、维护和管理;各客户端和各个用户通过内部局域网,采用WEB方式进行访问能源管理系统。在能源管理中心大厅建立大屏幕系统,能源管理系统信息和视频监控画面可以直接上传到大屏幕系统,便于调度管理和控制。
1.节能服务市场发展还不成熟面对严峻的用能形势,1996年我国推出了首个节能项目,世界银行为此提供了大量的技术支持,我国的EMC项目由此获得了飞速的发展。但目前我国的节能服务市场发展还不成熟,比如市场准入机制还不完善,节能服务指标还不健全,节能效果检测技术还不成熟,缺少标准合同文本等,所以当前整个节能市场出现了一拥而上、鱼龙混杂的现象,管理层对这种现象也应接不暇,客观上阻碍了合同能源管理在中国的发展。
2.融资是节能服务企业生存发展的最大障碍由于行业门槛不高,目前节能服务市场70%的节能企业都是中小企业,企业自身融资能力弱,而EMC运行机制又决定了它对资金的依赖性,融资已成为决定节能服务企业发展的最大障碍。由于行业的特殊性,节能服务企业很难提供担保或抵押,所以现阶段,尤其是中小型节能服务企业很难从金融机构获得贷款,与此同时,又因为金融机构对EMC运作机制的认识知之甚少,也增加了节能企业从银行获得授信贷款的难度。
3.税收减免政策落实尚需时日自2010年国务院25号文件颁布之后,税收部门才开始承认节能服务属于服务业,可以像其他服务业一样开具服务业适用的营业税发票,但部分地方尚未出台具体实施细则,且申请程序繁琐,税收减免的优惠政策并没有真正落到实处,真正享受到税收减免的企业数量不多,没有起到相应的促进作用。
4.地方政府推广节能改造积极性不高在北美,政府机构和公共设施实施节能改造的积极性非常高,包括白宫在内的政府机构都引入了节能改造,而我国政府机构和公共设施实施节能改造还只处于零星试点阶段,政府机构和公共设施推广节能改造的积极性不高。主要原因是我国政府现行的财务制度与合同能源管理运行机制存在天然障碍,具体原因有两个方面,一方面节能服务支出并没有列入政府财政预算;另一方面,政府机构本身并无权使用由于采用EMC机制实施节能改造所节约的能源费用,这在很大程度上抑制了政府机构进行节能改造的积极性。
二、合同能源管理发展的政策研究
合同能源管理在中国突飞猛进,节能市场不断扩大,节能市场投资总额持续增加,预计到2015年,可以达到3000亿元的市场规模。虽然国家出台的各项政策正逐步落实,但节能产业的发展依然不够成熟,仍然面临着一系列问题,相当一段时间内,国家政策都还将是节能服务产业快速发展的重要推进力,节能服务产业仍需要政策的大力扶持。
1.营造良好的社会节能氛围虽然EMC进入中国已有十多年的时间,但社会公众仍然对合同能源管理这一节能新机制缺乏必要的了解,这在客观上极大的影响了其在中国的发展。面对社会对节能减排的认知障碍,政府应通过多种渠道宣传严峻的用能形势,向全社会宣传EMC的理念,树立全社会的节能意识;节能行业协会应利用自身优势深入社区,通过开办展览会、开设讲座等宣传各种节能技术,大力普及节能知识,有计划有针对性地进行宣传和推广,在全社会营造节约用能的氛围,提高社会公众对节能减排紧迫性和必要性的认识,引导和促进全社会参与到节能行动中来。
2.出台并完善财税政策支持节能产业发展节能服务产业自进入中国以来就获得了政策的大力扶持,但目前来看相关财税扶植政策还不够完善。2010年以后,支持合同能源管理的重磅金融财税政策密集出台,2010年出台了《关于促进节能服务产业发展增值税、营业税和企业所得税问题的通知》,文件规定了符合规定的合同能源管理项目,从2011年可以享受三免三减半税收优惠政策;2010年6月财政部、国家发改委联合印发《合同能源管理财政建立资金管理暂行办法》的通知,通知对中央财政安排的用于奖励合同能源管理资金使用办法进行了具体规定。这些都是支持产业发展的重要文件,但政府更应该做的是将已有的政策细化并且落实到位。
3.政府率先实行节能改造在北美,国家要求政府机构和公共设施必须釆用EMC模式进行节能改造。在我国现阶段由于存在着财务制度障碍,各级政府并无节能改造的积极性,所以国家更应出台相关政策,鼓励各级政府带头接受节能服务,从而引导节能服务市场采用EMC方式进行节能改造。政府机构和公共设施利用EMC模式进行节能改造,不需要投入大量的人力、物力、财力,就能达到减少能源消耗的目的,节能服务公司通过EMC项目也可以获得一定的收益。2012年漳平市由于城市财政困难,在路灯改造项目中引入了合同能源管理,通过与昌盛节能合作,漳平直接节省了财政投资1000多万元。据权威测算,经过节能改造后每年可节电240万千瓦时,节电率将达到50%左右,而昌盛节能公司也将获利160多万元。
4.加大财政奖励政策力度和范围2011年以来,中央财政对采用“节能效益分享”模式实行节能改造的项目实施了财政奖励政策,不仅中央财政给予每节约1吨标准煤240元的奖励,各省级财政的配套奖励标准要不低于60元/吨。相比较巨大的前期投入,这一奖励显然是微不足道的,各地方可根据自身财力适当提高配套奖励幅度。北京市已率先在工业领域实行了财政提高到360元/吨,非工业领域奖励力度则更大,达到了每节约1吨标准煤奖励560元。此外,还要进一步降低奖励门槛,增加奖励类型,以最大程度覆盖尽量多的合同能源项目。
5.拓宽节能资本来源融资困难是节能服务企业发展的主要瓶颈,对于中小型企业来说更是如此。我国节能企业普遍面临的融资困境应从顶层设计寻求突破,国家可通过制定鼓励政策,通过将金融机构纳入财政奖励覆盖范围,鼓励银行开展应收账款质押贷款服务,尤其是地方商业银行对合同能源管理表现出了浓厚的兴趣,目前已有北京银行等为支持EMC开发了一些新的贷款产品,并且取得了不错的收益。另外政府还可以通过成立担保基金,搭建信息服务平台、投融资平台等措施支持企业融资需求;通过设立专项资金,如节能减排国家专项资金、工业节能专项资金、节能服务奖励资金等直接支持节能服务产业;企业则可从通过股权融资、融资租赁、融资担保等手段实现融资。
6.规范节能服务市场调研表明,虽然节能服务企业普遍面临融资困难,但这并不是制约节能企业发展的主要障碍,主要障碍反而是节能服务市场不规范。这要求国家要通过立法严格市场准入机制,完善认证体系,对节能服务公司进行考核评价,建立全面的操作性强的资质等级认证体系,规范节能服务产业的入门门槛;建立节能服务企业诚信档案,动态跟踪节能改造项目的工程进度、履约状况,当然更主要的是制定节能行业规范、节能服务标准,建立第三方节能量检测制度。目前上海市已首先开展了上海市《节能改造服务规范》的编制工作,通过示范文本规范节能企业服务流程,使用能单位能清楚明白地享受节能改造的成果。
根据生态工程学原理,充分利用生物适应性原理,发展耐盐植物就可以直接利用海洋空间获取生物资源。20世纪90年代,美国国家研究委员会国际事务办国际科技开发部(BOSTID)曾组织多国专家小组正式提出盐土农业发展计划,就是根据这一原理。盐土农业以获取食物为目标,目前的研究证明并不太理想,因为盐土作物含盐量和毒素,很难直接用于食品。但是,作为生物质资源开发就不存在这一问题。因此,我们提出发展海洋种植业提供生物质能源和材料。在短期内利用海涂资源发展高产盐生植物,应当是生物质资源获取的非常可行途径。在更远的未来,建设海平面漂浮平台,开拓海洋水面空间,发展高产盐土植物应当是最有潜力的生物质资源获取途径。该途径非常符合国家关于生物质资源开发,不与粮争地,不与林争山的战略原则,确保了生物质资源开发与粮食安全和生态安全相协调。本文拟通过互花米草利用及其产业链构建论述该途径的可行性。
2.材料和方法
2.1互花米草
互花米草(Spartinaalterniflora)属禾本科、虎尾草族、米草属(Spartina)的多年生海岸盐沼植物。互花米草原产美国东海岸,于20世纪80年代初引入中国,最初在江苏射阳和浙江温岭等沿海地区试种,是为防止海岸受侵蚀和加速陆地形成而引种的,促进了其在沿海地区的大面积引种。目前,北起辽宁盘山、南至广东电白的淤泥质海岸,都有互花米草间断分布,面积约80~100万亩(1亩=1/15hm2)。互花米草耐盐、耐淹,是仅有的少数能够直接生活在海水环境下的植物之一。本课题组的研究表明:互花米草不仅在海岸带和河口等广阔的潮间带淤泥质滩涂具有高度的适应性,甚至可以利用全海水灌溉在潮上带高盐土壤获得高产。
互花米草属于C4植物,具有高效的光合作用,因此具有高效的生产力。根据课题组在苏北和上海两地的多年研究,互花米草单位面积地上部分收获产量在苏北可以达到2.5~3.0kg/m2,即1600~2000kg/亩;上海地区可以达到3~5kg/m2,即2000~3333kg/亩。目前在良好田间管理的条件下,三大传统粮食作物及其单产(含秸秆产量)分别为:小麦500~600kg/亩,水稻600~1000kg/亩,玉米800~1200kg/亩。在没有任何人为管理投入的条件下,互花米草几乎达到传统作物良好田间管理产量的2~3倍。如果辅以人工肥水管理,互花米草可以获得更高的单位产量。
基于此,我们提出通过现代科学技术进行互花米草生物质资源的转化,使互花米草如此高效的生产力服务和造福于人民,促进沿海居民的经济、生活水平的提升。
2.2利用方法及其产业链构建
本文介绍一套互花米草利用方法及其产业链构建途径。其核心技术是利用现种互花米草为原料,进行沼气发酵预处理转化后,制造纸浆,并获取副产品:高纯度木质素和高效有机肥。该工艺体系涵盖了从原料收割、储存、预处理产能、纸浆制造到纸浆黑液资源化等纸浆制造的全部工艺环节。具体工艺系统见图1。
3.结果
3.1原料成分
互花米草生物质是一类成分非常复杂的有机质。根据课题组多年的研究,互花米草的化学构成指标大致为:灰分10%~13%,盐量(按NaCl计)3%~5%,纤维素30%~35%,木质素18%~20%,半纤维素35%~40%,蛋白质5%~8%,粗脂肪2%~3%。但是,互花米草热水直接提出物仅为原料的15%~20%,含40%灰分和60%有机质。
3.2直接造纸和产沼气效果
实验室小试研究表明:(1)互花米草直接造纸只能获取35%~40%的纤维素,60%~65%的其他成分都进入造纸黑液。由于黑液中杂质大,黑液的碱回收或木质素的提取效益都比较差,同时互花米草生物质内在的N、P元素也溶进黑液,污染负荷非常大,处理费用高。(2)互花米草单独用于沼气发酵,由于厌氧微生物的自身特性,仅能够利用互花米草中的热抽提有机质、半纤维素的70%~80%,纤维素的10%,木质素基本不被利用。
3.3沼气发酵和造纸梯级转化
实验室小试表明:(1)沼气发酵过程中,灰分的70%~80%,N、P的80%~90%基本溶解,残渣中纤维素含量提高到50%以上,木质素含量提高到30%以上,材料的结构也得到改善。(2)用这种材料造纸,NaOH用量由原来的16%降到12%,化学试剂消耗大幅降低。同时,按原料计算得浆率仍能够达到35%~38%,与原料直接造纸得浆率相近,但是纸浆透水性、白度和撕裂指数等特性明显得到改善。此外,由于灰分、半纤维素等在沼气发酵中被消耗,造纸黑液的木质素比例和纯度显著提高,商品特性得到显现。
4.讨论
4.1海涂资源直接利用潜力巨大
我国有丰富的海岸带盐土资源,总面积约217.04万公倾。目前海岸带盐土开发存在两个非常普遍的问题:一是只有围垦才能开发利用,这带来非常大的生态风险。另一方面,由于淡水资源短缺,已经围垦的土地不能及时开发利用,综合效益低下。以上海为例,2001~2004年上海市滩涂造地公司在南汇海滩通过三期工程总计围垦滩涂11万亩,但是由于盐度过高,目前基本处于抛荒状态。这些土地未来除部分规划为建设用地使用外,大部分将会因为自然脱盐较慢短期内不能直接农耕,继续处于抛荒状态。
直接进行海水灌溉种植互花米草,不仅能够利用现有80~100万亩的互花米草自然植被生物资源,同时也可以加速滩涂盐土资源的开发,获取生物质资源。如果通过海水直接浇灌开发利用目前滩涂资源的50%种植互花米草,每年可以新增纸浆原料资源3255.60万吨,可以年生产纸浆1500~1600万吨。
此外,利用互花米草作为造纸原料进行纸浆生产,还具有原料供给稳定,成本易于控制的优势。通过农作物秸秆和速生林的种植获取造纸原料需要与农民打交道,而中国目前的农业是联产承包,土地都在农民手中,与千千万万个农民谈判原料的价格,风险非常大,而且稳定性差。而目前海涂资源基本由国家土地管理部门管理,完全可以通过国家立项实现海涂资源的连片开发,资源量稳定,只存在生产成本,不存在原料购买的议价。
4.2技术创新使该工艺途径成为可能
本工艺所运用的生物酸化湿式储存和转化、厌氧发酵联合化学蒸煮纸浆制造工艺、造纸黑液木质素生物酸化提取等技术,同济大学生物质能源研究中心自2004年开始进行研究目前以上研究都已经完成了实验研究,工艺技术路线完全成熟,并申报了相关专利。小规模试验的参数可能与生产过程之间存在差异,仅需进一步扩大中试生产、校正工艺生产参数即可进行规模化生产。
生物酸化湿式储存既不同于传统的干燥保存,也不同于青贮湿式储存。其无火灾风险,且基本不耗能;储存设施简单,容易控制,可以在海滩进行简单施工,就地储存。因此,生物酸化湿式储存既安全,又经济。
生物酸化转化不同于传统的固体有机物沼气转化,也不同于固体有机物两相沼气发酵。传统固体有机质沼气发酵是把生物质在一个反应器中直接生成沼气,进出料难,效率低,管理不便;固体有机物两相沼气发酵把原料管理和微生物管理分置于两个反应器欲达到产酸与产气的分离,但是目前的研究表明产酸与产气的两相分离是很难实现的。因此,这种技术只是提高发酵效率,并没有降低管理难度,相反可能增加管理成本。
生物酸化转化技术通过发酵环境的调控,控制微生物群系,实现开放式产酸,不仅提高效率,而且降低基础设施投入和管理费用。此外,生物酸化转化的抽出物不仅可以用于沼气发酵,同时也可以用于其他生物发酵工程,拓展了生物质转化的途径。
利用厌氧生物酸化转化后的生物质进行纸浆制造,我们提出了厌氧生物转化与化学蒸煮联合纸浆制造新工艺,这一工艺特点是生物处理与化学物理处理相结合,利用生物方法消耗了原料中非纤维有机质,提高造纸原料的纤维含量,改善了原料的结构,不仅可以降低生产单位纸浆的污染负荷,而且可以降低生产单位纸浆的能源和化学试剂消耗量。
5.结论
互花米草是一种优良的耐盐植物,其生物量大,纤维质量高。互花米草的耐盐、耐淹,是仅有的少数能够直接生活在海水环境下的植物之一。不仅在海岸带和河口等广阔的潮间带淤泥质滩涂具有高度的适应性,而且可以利用全海水灌溉在潮上带高盐土壤获取高产。因此,在短期内利用海涂,在长远的未来,建设海平面漂浮平台,开拓海洋水面空间,直接种植互花米草。收获后的互花米草通过梯级转化,获取能源和纤维质生物材料,是最有潜力的生物质资源获取途径。该思想符合国家关于生物质资源开发,“不与粮争地,不与林争山”的战略原则;确保造纸原料开发与粮食安全和生态安全的相互协调。
1.1家庭用电数据管理数据中心的核心任务是数据采集、数据存储、数据分析和数据应用,要区分不同的数据来源,采用不同的采集方式和应用方式。对于用户初始注册,系统采用门户网站的方法,由单个家庭发起,系统实时注册。对于用电信息的管理,由于用户数量庞大分散,应采用数据中心发起,在每日凌晨用批处理的方式,分批向集中器或家庭网关下达传输信息的指令,将上日家庭合计分时用电信息及单电器分时用电信息上传至数据中心。
1.2设备信息管理家庭网关、集中器、智能插座、家用电器等设备信息,要分成设备内容信息管理和设备状态信息管理两类,采用不同的信息采集方式。内容信息一般要求在用户注册时一次性填写上传,保留在家庭数据档案内。内容信息的修改和增添由终端直接对家庭网关内的数据进行实时更新,数据中心的内容数据更新采用日终批处理的方式,抓取家庭网关的数据库信息进行对比,有变更的再进行数据中心档案更新。对于设备状态的信息,采用用户发起的方式,当用户要利用管理系统进行远程操作时,数据中心实时向家庭网关发出查询信息,家庭网关将设备的实时状态上报给数据中心,数据中心再执行用户发出的远程操作的指令。这样设计的目的是数据中心平时并不要关心每个系统终端的在线状态,只有在用户发起操作请求时,再即时检测终端的在线状态,这样也可以大大减轻系统的负荷和通信量。
1.3地理信息管理数据中心通过集中器寻址家庭网关,数据中心要建立用户地理信息的专用数据库,分区域、分城市、分省份对家庭用电信息进行统计分析,今后要在数据中心内建立用电管理信息的数学模型,通过对海量用电信息的分类、分时、分地的梳理分析,建立用电管理和调度的辅助决策系统,为地方政府、电力公司、相关企业提供有价值的电力及能源管理信息。
1.4终端管理智能手机、PAD、个人电脑等都作为系统的终端,利用移动互联网或互联网访问数据中心,各类终端不同于家庭网关、集中器的专用终端,各种终端均可以进行同一类应用的操作,因此,各种设备之间的关系,需要通盘考虑用户的注册管理,考虑到系统用户修改情况。
2数据中心的信息采集
数据中心的信息采集包含对家用电器基本信息的采集、智能插座信息的采集、家庭用电信息的采集、城市电网信息的采集,小区微电网信息的采集等家用电器的相关信息是家庭用电信息分析和管理的基础,家用电器信息采集采用外部录入的方式,并随时可修改。智能插座是连接家用电器和家庭网关的主要节点,对智能插座采集的信息主要有:插座编号、对应的电器名称、编号、通断状态、温控、光控等传感器的设置数值、电器预约信息、电器目前工作状态等。数据中心每日对家庭用电的信息采集一次,内容包括当日或每小时的家庭家用电器总用电量,当日峰电使用量,谷电使用量等。家庭用电信息采集一般在日终由数据中心发起,特殊情况时也可以对家庭当日的实时用电信息进行采集。城市电网是家庭用电的主要供电方,家庭网关从城市电网获取的信息主要有峰电信息、谷电信息、限电信息、维修信息、电价信息、家庭每月的用电信息、收取客户电费信息、电网公司的服务信息、电网公司发送的广告信息等。居民小区或社区进行微电网建设是未来新能源应用的趋势,随着智能电网的整体推进,输电网和配电网的体制分离,家庭供电的渠道将日趋多样化,居民用电的选择性也会逐步增加,家庭网关从小区微电网获取的信息主要有峰电信息、谷电信息、无电信息、维修信息、电价信息、家庭每月的用电信息、收取客户电费信息、小区和社区的服务信息、小区和社区发送的广告信息等。
3信息中心的数据存储
3.1对家用电器基本信息的存储对家用电器基本信息的存储以数据库的方式存储,存储的内容包括家用电器的类型、品牌、生产厂家、型号、额定功耗、生产日期、安装日期等。存储以每一件已录入的家用电器信息为一个单元,用户可自行修改或增减存储的内容。存储时给每一件家用电器一个编号,编号除满足家庭网关对本户家用电器管理的需要外,还应兼顾日后社会对这些信息分类汇总的需要。家用电器基本信息的存储时间为永久存储。
3.2家庭用电信息的存储单个家庭用电信息每24小时采集一次,数据中心从家庭网关或集中器直接读取当日分小时的耗电信息,将该信息分别存放在家庭耗电信息和电器耗电信息两个数据库内。用电信息每日进行累计,每月最后一天将当月的用电信息累计结果存储,年终时再将本年度的累计信息存储,数据中心可随时查询到单个家庭及电器本月已使用的电量、历史上每个月使用的电量、历史上每年使用的电量。家庭用电信息为永久保存,单个家用电器的用电信息保存年限暂定为20年。
3.3对家庭使用峰电、谷电信息的存储峰电和谷电是电网公司调配用电运行的重要手段,是用价格调峰错谷的应用工具,数据中心应分别记录单个家庭使用峰电和谷电的数量,按日进行累计,按月保留累计结果。并根据峰电和谷电的月度价格计算除各自的电费并予以存储。随着智能电网系统建设的深入,现行的按大时段计费的峰谷电模式会为更小的分时单元,数据中心应记录每一个时段的信息指令。
3.4对家庭使用网电和区电信息的存储随着新能源应用的逐步推广,一些新建小区将会使用新能源组成的微电网,形成家庭多种用电的选择。数据中心对网电和区电的信息要分别记录、分别计量、分别存储。
(1)三钢能源管理中心构建三钢在构建能源管理中心的过程中,契合企业的转型需求,充分利用计算机技术等先进的管理手段,构造出以能源消耗监控、能源管理调度及能源实绩管理等各方面工作为一体的管控一体化计算机系统。整个企业的能源消耗、调度等都由能源管理中心统一进行。其能源管理中心主要涵盖了电力、水道、煤气、空分气体、蒸汽、压缩空气等六个方面的能源介质。通过能源管理中心的监控系统,对三钢的各项能源资源损耗进行监控,并加以调度优化。
(2)三钢能源管理中心的基本构成以功能对能源管理中心进行细致划分,大致可以将其分为三个部分:信息收集网络、实时数据管理系统和应用管理系统。信息收集网络的构建主要利用了RTU、DCS和PLC等多种信息收集设施。RTU即远程终端设施,集中分布于远程现场,利用它对远程现场的设备和智能化仪表等进行监控管理;RTU主要负责监控管理信息的转化,一方面将监控信号转化为能够在通讯设备上传输的格式,另一方面将监控管理设备传达的消息转化为命令,从而全面控制设备的运行。DCS(集散控制系统)和PLC(可编程逻辑控制设施)两种设备主要用于各分厂的现场管理监控,利用工业内部以太网把管理监控工作以数据的形式传递到中央能源管理中心。实时的数据管理,一般利用钢厂内部的实时数据资源库,用相应的软件实现对实时数据的管理和记录。将设备同内部I/O服务器相连,能源管理监控设备的所有数据均由工业内部以太网传输到I/O服务器后进行整合。此外,各部分管理站通过整合I/O中收录的数据,再向下位机相应管理调控命令。应用管理系统的构成主要包含了基础能源管理系统和动态平衡优化调度系统两大方面。基础能源管理系统的主要职责是进行数据的详细分析、确定能源结构的发展调控方向、拟定能源消耗管理报表、制定能源管理计划、能源考核与结算以及最终命令的等等,基于强大的数据挖掘工具和规范化管理流程,从而实现从计划、调度、操作运行到计量、统计、考核整个事务流的闭环管理。能源动态平衡优化调度系统则是通过建立能源产耗的预测模型和管网模拟模型,准确地模拟各节点信息,对各环节的能源介质产耗进行预测,根据调度目标建立能源输配模型,最终给出优化的调度建议和方案。
(3)三钢能源管理中心基本工作内容的确定三钢能源管理中心的基本工作内容主要包含了数据的收集、数据的实时监控、能源质量的控制、能源的供需调整和企业运行工作等部分。数据的收集主要利用能源的相关参数作为指标,包括温度、压力还有流量等等,通过建立好的PLC,以工业以太网为媒介,直接传达给EMS(能源管理系统),也可以利用各分厂运行的现场子站收集数据,再传达给EMS。数据的实时监控,主要由专业监控人员在能源管理中心的工作站对钢厂系统的整体运行数据进行动态化监控。能源质量的控制,以人工化验或专业检测设备测量的方式,对能源的质量进行分析,为系统提供更为精确的能源质量数据,促进能源系统的优化运行。能源供需的调整主要按照不同能源的使用数据为标准,对其日供需量和月供需量等相关数据进行统计,进而得出每种能源的基本损耗,对能源进行优化调度,减少能源放散损失。针对运行工作的管理,主要是指能源系统的运行监控记录整理、设备运行方式的调整、能源消耗的计量结算以及能源实绩考核等等。
(4)三钢能源管理中心建设的先进经验首先,三钢能源管理中心结合了分散控制与集中化控制两种管理模式,有效提高了综合管理效率。这种管理模式,能够有效针对能源管理的各部分问题,效率较高,适应性也较强,优化了管理流程从而提高了能源的综合利用率。其次,三钢能源管理中心实时数据收集、在线监控和自动化管理的综合管理模式,提升了整体工作效率,有效降低了人力资源投入,促进了单纯节约能源向综合节约资源的转型。此外,三钢能源管理中心的管理模式,实现了由工作开始后进行管理向工作准备阶段的科学合理式规划管理的转变,以煤气放散最少、用电成本最小为目标,建立优化的调度模型,在能源使用前提供决策依据,形成了新的扁平化能源调度管理机制,有效提高了能源管理工作的综合使用率,且为能源消耗方案的优化预定奠定了基础。
按照能源管理体系的标准要求,结合西南油气田分公司节能管理现状,开展能源管理体系手册的编制、建立所有标准要素范围内的程序文件、形成相应的记录及文件管理,在此基础上组织实施西南油气田分公司节能工作的PDCA循环管理。建设独立的能源管理体系,可形成西南油气田分公司节能管理工作的系统化、规范化的管理模式。但该建设思路存在以下主要问题:体系建设工作量大,并且与西南油气田分公司现有其他管理体系(如HSE管理体系、ISO管理体系)的运行造成大量重复的管理内容,导致体系运行管理可能出现界面不清的问题,有碍于节能工作的整体推进和实施。
2充分利用现有管理体系进行体系整合
2.1建设思路GB/T23331明确规定了“组织可将本标准与其他管理体系要求进行结合”。参考该项规定,可考虑充分利用西南油气田分公司现有体系资源,简化体系建设内容。结合西南油气田分公司目前已建立并有效运行的管理体系,进行体系整合,形成包含能源管理体系要素的管理体系,达到节能工作的全面受控。该建设思路可避免建立独立的能源管理体系存在的问题,即体系建设工作量较小,并且与西南油气田分公司现有其他管理体系进行有机融合,其运行管理不会造成大量重复的管理内容,有利于公司各项工作的整体推进。目前,西南油气田分公司实施的管理体系主要包括HSE管理体系、内控管理体系、质量管理体系等。其中HSE管理体系是依据集团分公司企业标准《职业健康安全管理体系规范》(Q/SY1002.1—2007)建立的,其要素构架与《能源管理体系要求》要素构架基本一致。从《职业健康安全管理体系规范》(Q/SY1002.1—2007)与《能源管理体系要求》(GB/T23331—2012)[1]体系要素的对比分析,可以看出:1)《能源管理体系要求》(GB/T23331-2009)包括六大项36项要素[1],与《职业健康安全管理体系规范》(Q/SY1002.1-2007)[2]具有共性的要素有33项,这33项要素均能够在西南油气田分公司HSE管理体系相同要素管理框架下实施运行。2)具有能源管理个性要求,不能与HSE现行体系要素实施有机融合的要素共3项,分别是“4.4.3能源评审”、“4.4.4能源基准”和“4.4.5能源绩效参数”[1]。因此,结合西南油气田分公司HSE管理体系开展体系整合,形成包含能源管理体系要素的新版HSE管理体系,是一种可行的建设思路。
2.2建设方式通过能源管理体系与HSE管理体系进行整合的可行性分析,可以形成以下基本建设方式:1)以西南油气田分公司HSE管理体系为基础,不建立独立的《能源管理体系手册》及配套的程序文件。2)将《能源管理体系要求》的要素有机融合到西南油气田分公司HSE管理体系中,《能源管理体系要求》(GB/T23331—2012)与《职业健康安全管理体系规范》(Q/SY1002.1—2007)中相同要素部分,均执行西南油气田分公司HSE管理体系相应规定,仅需结合公司节能管理工作,在对应的各要素中增加节能工作的管理内容。3)个别具有能源管理个性要求,不能与HSE现行体系要素实施有机融合的要素,则在HSE管理体系中进行相应的增加。需增加的要素分别是能源评审、能源基准和能源绩效参数[1],该三项要素在标准中属于“策划”[1,2]部分,因此,可增加在分公司HSE管理手册“5.3策划”部分。4)形成的新版包含能源管理体系要素的“西南油气田分公司健康、安全、环境管理体系”,可实现能源管理体系要素在HSE管理体系的主体框架下运行,全面纳入分公司HSE管理。
1.2节能管控的新颖模块节能服务这样的公司,要依循设定好的管控机制,带有获利的明晰目的,也带有专业性。节能管控细分的模块,涵盖了预设的注册模块。可以借助现有的网络,注册本体系原初的账号;也可以依循体系配置好的账号,直接去辨识和注册。自行注册的那些账号,要经由查验审批,才会带有效力。主管部门要查验并审核,对合规的账号,许可启动及接续的操作;对不合规的账号,就要重新辨识并注册,同时补充关涉的数值信息。公司评议的关联主体,要明晰现有的公司资质、限缩能耗的能力。信用查验的主体,要存留特有的诚信档案,并审慎维护。系统架构以内的查验分支,安设了综合查验的新功能,可以明晰节能领域、现有的注册金额、评判出来的节能层级。关涉的项目查验,还能供应可用的详尽数值。
1.3对需求的辨识和管控用能主体,要接纳预设的系统,去可用的根本信息。用能主体固有的根本信息,应涵盖固有的单位称呼、地址及行业、机构特有编码、电话及预设的信箱。能源管控这样的项目,涵盖的本源信息,包括设定好的项目名称、建造场所及特有的金额源头、用能计量衔接的各种装置、在线范畴内的监测配件、耗费掉的能源、接纳的节能办法、项目固有的节能量。
2最优的管控流程
合同能源这一特有的项目管控,首先要去报备。预设的报备主体,涵盖了管控范畴以内的服务公司、查验必备的主体。要经由网络,认真予以报备。若没能依托网络去报备,也可制备精准的纸质文件,交给关涉的管控主体,再录入微机。具体而言,最优的管控流程,涵盖了如下层级:
2.1录入特有的数值及信息节能服务范畴以内的公司,要与现有的用能主体,去签订可用的合同。送报的概要信息,涵盖了本源的项目信息、公司关涉的总体信息、查验主体的数值及信息、关涉的其他数值。在这之中,节能服务依循的信息,要从注册好的公司中,予以选取;节能量查验的关涉信息,要从注册好的查验机构以内,予以选取;项目关涉的文书,涵盖了项目特有的申报材料、筹备好的金额状态、选取出来的节能技术、明晰节能量的路径、预设的立项文书、科研范畴内的报告。
2.2现有的数值登记竣工时段的项目,要制备可用的审计报告,才可妥善上报。对于搜集得来的监测数值,要由查验机构去查验,然后上报现有的用能态势;在验收以后,用能主体制备好的情况报告,也要予以汇报。对于评估得来的信息,要归结出节能量这一范畴的评析报告,然后才可上报。综合项目的辨识及查验,要依循既有的根本信息、服务单位固有名称、用能主体固有名称,去查验这些管控项目。项目固有的根本信息、主体关涉的信息,都要预设最优的关联。把这样的根本信息,引入设定好的信息页面。
2、高校管理人员节能意识淡薄高校一般建校时间长,能源管理者管理思想陈旧、成本意识差,用能习惯粗放,只要保障了正常的科研教学秩序,能源开销花多花少一个样,效率高低无人问津;另一方面部分高校能源管理者对未来一段时间的能源价格存在侥幸心理,如改造过后,能源价格波动,则得不偿失。由此造成高校方节能改造工作均较为保守,不到迫不得已,不会主动地实施节能改造。再者在现有的高校能源管理体系中,能源供给方与管理方一般均隶属于高校后勤系统,属于自供自管,而高校的能源管理者与使用者———广大的师生、教职工则分属不同部门,一方面造成能源管理者监管起不到实质的作用,另一方面使得能源管理者又对使用者的不良用能行为、习惯无直接管理的能力,长期以来造成能源管理者的管理意识淡薄。而合同能源管理的实施不仅需要先进的技术,更需要各环节的良好管理与支持。
3、高校对合同能源管理认知的偏差在高校方节能意识、管理意识不足的不良影响下,再加上国内对于合同能源管理机制宣传的偏差,多数高校能源管理者对于合同能源管理的认识非常有限,仅限于节能效益分享模式———用户“零投资”,“零风险”即可实施合同能源管理项目,对其他模式的了解甚微。对于合同能源管理项目实施流程的复杂性和灵活性认识不足,对过程中双方应履行的责任和义务缺乏了解。另外,合同能源管理项目目前又无成熟经验可以借鉴,加之高校相关管理人才的缺失,使得高校多数项目合作都是在摸索中进行。合作中双方一旦出现分歧,由于认知的偏差,问题很难得到有效解决。
4、高校可实施节能项目的局限性近年来通过对一些高校实施的合同能源管理项目分析可以看出,高校在选择合同能源管理模式实施节能改造项目上还趋于保守。实施的项目都是一些成熟技术在小范围的推广尝试,而在大规模新技术应用上面则缺少魄力,这也与高校能源管理的核心职能———维持稳定的教学、科研秩序的性质有关,大范围、高新技术的改造在高校实施确实存在一定的风险。虽说高校节能项目潜力巨大,但其规模有限,对节能服务公司的吸引力不足。另外,高校节能项目主要集中在建筑节能上,不同于工业节能项目的规模大、节能量大,使得节能服务公司规模化的改造能力体现不出来,单位成本上升,难于管理,收益率降低。这与节能服务公司承担的巨大资金及技术风险不成正比,因而节能服务公司拒绝高校合同能源管理项目的可能性较大。
5、相关政策及法规的不完善高校作为教育事业单位,在能源管理方面,国家的政策压力及其在各领域都应起到的社会示范作用,是其开展节能减排工作、实施节能项目改造的主要动力。现有的国家能源政策不完善,高校执行不力是高校节能减排工作难以推进的重要原因,使得高校这些“特殊”单位有空可钻,有机可乘;再者国家针对高校实施合同能源管理项目的相关财政和税收激励政策的缺失,现有的财政和税收激励政策一般多针对大型工业节能项目,对于高校来说申请难、审批难、兑现难,兑现周期也较长,自然无法刺激高校合同能源管理项目的展开。
6、权威的第三方评估机构的缺失目前我国在权威的第三方评估体系的建设方面滞后,项目实施过程中在能耗审计、节能量计算上分歧不断。双方在合同能源管理项目合作中最核心的问题就是节能潜力是多少,实际节能量是多少。这些仅靠双方协商达成共识是不太现实的,我国正是缺少这种权威的双方均认可的第三方评估机构,来告诉用户节能潜力是多少,实施后节能量是多少,通过第三方使得双方在信息上均衡,否则双方的合作就无信任可言。
二、加快高校实施合同能源管理的对策
1、多措并举,合力应对资金短缺问题高校实施合同能源管理项目所需资金按合作模式的不同主要来自两个方面,即采用节能量保证型时的高校方与节能效益分享型时的节能服务公司。现阶段实施的高校合同能源管理项目,主要是节能效益分享型,高校方不愿意主动承担资金压力与风险。若国家及地方政府积极地政策引导,例如对自筹资金实施合同能源管理项目的高校给予一定的政策性奖励(资金)或在融资时相同条件下优先保障节能量保证型的项目,激励高校方积极自筹资金,资金上不全依靠于节能服务公司,这样不仅能极大地促成合同能源管理项目的实施,而且还可以使节能服务公司专注于专业技术的开发,获得更高的节能效率,更好地服务于高校用户。目前多数高校确实存在资金压力及融资困难等问题,自筹资金无望必须采用节能效益分享型模式时,项目资金压力就全部倒向了节能服务公司方面。节能服务公司多数要面临融资局面,如何解决融资难问题,是双方项目能否顺利实施的关键。这就必然要涉及到金融行业特别是银行,融资难源于银行对合同能源管理项目和节能服务公司的不熟悉、不信任。针对此问题建议先由银行对节能服务公司建立信用档案,实行信用评级区别对待,对一些信用良好的节能服务公司在贷款利率及额度上实行宽松政策积极扶持,使有技术、有实力的节能服务公司得到迅速的发展,形成良性循环。同时金融行业内部成立或者由政府设立权威的银行认可的项目评估机构,对需要融资的项目进行评估,认定其技术风险等级与预期收益情况,银行以此来判断此项目的可投性。对一些技术风险等级较高预期收益不稳定的项目进行规避,对一些技术成熟且预期收益稳定的项目积极放贷,同时适当引入保险业服务,对项目进行投保,降低项目风险。这样银行既规避了风险又拓展了业务,在逐渐熟悉了合同能源管理项目后,此类项目融资难的问题将会得到一定程度的解决。
2、责任到人,强化管理人员的节能意识对于节能意识淡薄这个问题,除了高校管理方加大宣传、自觉培养外,很重要的原因就是我们现在的管理者缺少有压力的行政性命令和明确的节能目标。没有了这些硬性的指标,一些管理者就得过且过,侥幸心理重。我国政府应当效仿国外政府对公共事业机构尤其是高校下达明确的节能目标及阶段性时间表,既要切合实际又要保持相当的压力,积极配合、按时完成的进行奖励,拒不配合、到期未完成的给予处罚,使得高校能源管理者无空可钻,必须付之切实有效的节能改造工作。对于管理意识不足、管理不利的问题,必须先解决能源供应者与管理者、能源管理者与使用者关系的问题。高校应摒除能源供应者与管理者为一家的现状,在高校设立独立于能源供给系统之外的管理机构,切实起到能源监管的作用;同时协助能源管理者积极与使用者沟通,使能源管理延伸到使用者内部,建议在各机关单位部门、各院系内部建立能源管理小组或者节能管理小组,实现全方位、全过程、全覆盖的动态化立体管理模式。
3、加强宣传,全面认识合同能源管理机制在强化节能意识与管理意识的同时,要想促进合同能源管理在节能改造项目中的应用,各级主管部门应积极通过各种途径、形式,比如合同能源管理机制的管理者培训,增设合同能源管理机制的相关课程,校内的节能新机制宣传等,以此加强对合同能源管理的客观全面的宣传,使各级主管部门、用户深入了解学习合同能源管理机制,培养相关人才,掌握其特点、模式、实施流程,消除双方在机制认识上的偏见,提高高校实施合同能源管理项目的自身意识和能力。
4、搭建平台,促进高校节能项目整合高校节能项目本身的局限性也是双方合作中的一大障碍。节能服务公司具有规模化的节能项目改造能力,希望通过规模化降低单一成本,提高整体收益率,而高校方一般不可能一次性提供大规模的项目平台,基本都是“前期试点”加“逐步覆盖”的模式完成改造。此类项目规模有限,有时还存在多点分散的问题,需要一个良好的节能组织平台———例如高校节能联盟,或建立一个高校节能项目协作平台来协调解决。平台既分享各高校用户节能减排经验与实施合同能源管理项目的心得,又可整合意向高校项目资源,化零为整;同时可以采取收取项目管理费用代替中小用户与节能服务公司达成规模化的节能改造项目,吸引节能服务公司与之合作,这样项目双方的意向匹配度就会高很多。由此高校方、节能服务公司、平台(联盟)相互促进,三方共同发展。
2系统设计
2.1设计原则根据相关规定及用户需求,确定数据采集方式多样、采集内容丰富、平台拓展性强、确保能源管理平台的稳定性等设计原则。
2.2点位设计
2.2.1电表计量点位表1)本项目空调系统为VRV空调。用电主要由办公大楼内中心低压变配电房的2台变压器专门供给,专供室外机用电。末端设备主要为空调室内机,所有室内机供电由各楼层空调母线分别供电,通过低压配电机房及各楼层强电间对空调室外机、室内机进行计量。2)照明插座用电分布在大楼各办公室内,其供电由低压变配电室内母线经由楼层的两个强电间分别提供。照明用电包含室内办公照明、公共照明、应急照明和外景照明等。每层的两个配电间结构相同,每个配电间包含两路母线,一路母线专供空调用电,另一路母线分为楼梯照明、办公照明和办公插座供电。3)一般动力用电主要包含电梯、生活水泵等用电,均由低压变配电柜提供。4)特殊用电主要包括厨房用电和科技机房用电,均由办公楼的低压变配电机房供给。经统计,本项目用电测量点数量为141个,包括低压配电机房所有供电支路和楼层强电间所有设备供电支路总和。
2.2.2水表计量点位表1)本项目用水主要分为饮用水、卫生间用水、食堂用水、浴室用水和屋顶用水。其供水结构为自来水主进水直接进到地下一层储水箱,再由水泵提供二次水,二次水通过自来水竖井供给到各楼层,根据功能需要可以细化到楼层内不同分项用水。2)本次设计主要根据不同功能区域设计,由于每层不是独立的科室,所以不选择科室分户计量,仅对办公楼各楼层进行划分,另外对食堂、浴室等进行分户计量。经统计,用水测量点数量为18个,系统总计量点数量为159个。
2.3系统分层设计根据数据的流向,将系统分为3层架构,即数据采集层、数据传输层、数据处理层。
2.3.1数据采集层数据采集层的主要功能是根据仪表不同的协议发送对应的指令,收到仪表反馈的数据后,进行解析并以TCP/IP数据包的方式发给上位机。在此过程中如有错误或出现报警,则同时发给上位机软件,以便用户快速排查、定位故障点。数据采集层有两种工作模式,一是定时自动模式,可根据用户事先设定的采集间隔自动进行采集、上发;二是用户模式,可根据上层用户指令随时采集。在该层中采取多种系统安全性措施,如上层网络状态的侦测,下层仪表设备的故障判断与定位,本地微型数据库的使用,在网络状况不好的情况下,数据可就地保存,网络状况恢复时又可“断点续传”。现场能源数据的采集通过楼宇的低压配电柜和配电间内加装带数据接口的电力计量仪表,基本可实现对楼内空调、动力、照明和特殊用电等用电设施的分项计量;在各楼每间房安装电能计量表,计量房间内所有电能消耗;而对于楼宇用水量的数据采集,通过对添置智能远传水量总表来实现。
2.3.2数据传输层数据传输层由两部分组成,第一部分为计量表至采集设备,采用RS485或M-BUS总线形式传输;第二部分为数据采集器(网关设备)与节能管理服务器主机之间的数据传输,将通过GPRS/CDMA无线广域网、Internet等以TCP/IP方式实现各建筑间的数据加密传输[2]。
2.3.3数据处理层中心支行及其他支行不再独立设置数据库,全部数据上传至能源数据库服务器。基于这样一个网络结构,在切实保障性能效率的前提下,设计的数据平台如图1所示。
3数据库设计
数据库系统作为平台的一个重要的组成部分,是上层应用系统的基础,也是业务处理系统的核心,几乎所有业务数据的加工最后都依赖数据库系统的支持来完成。因此,数据库在整个系统中起着非常关键的作用。为了实现有效的能源监测,我们根据数据库的功能将其划分为4个子库:1)建筑基本情况数据库:包括建筑基本项数据表、建筑扩展项数据表、建筑附加文件表、建筑群基本信息表、建筑群对应关系表、建筑节能改造信息表等。2)分类分项能耗数据库:包括分类分项能耗字典表、分类分项能耗拆分结果表、分类分项能耗拆分结果逐时汇总表、分类分项能耗拆分结果逐日汇总表等。3)设计安装数据库:包括支路拓扑及装表关系描述表、监测仪表使用信息表、监测仪表产品信息表、监测仪表产品参数表、数据采集器信息表、分类分项计算公式表等。4)计量表原始数值数据库:计量表原始数值表。整个数据库结构如图2所示。对于数据库选型,数据中心考虑到人为的建筑用能监测数据的存储、预处理和分析运算数据量相当大,所以考虑采用在工业海量数据处理领域比较成熟的实时数据库SQLserver进行建筑能耗基础数据的存储、处理、运算等,再辅以关系数据库用于架构能耗监测业务,构筑整个支行能耗节能数据中心的数据存储体系。
1.2设计原则本系统设计方案中遵循稳定性、实用性、先进性、可靠性、开放性、规范性、扩展性、易操作性、安全性、易维护性和高度兼容性等原则.
1.3设计依据本系统依据《中华人民共和国道路交通安全法》、《广东省道路交通安全条例》、《华南师范大学交通秩序管理规定》、其他相关国标及部标等相关规定.
2系统的构建
整个智能交通管理系统应用在校园宽带网络之上,系统主要由交通管理中心、车辆进出口管理终端、无线对讲系统和道路视频监控系统组成.
2.1系统结构图系统的结构图见图1.车辆进出口终端采集车辆进出数据;视频监控终端采集视频信息;无线通信系统保证指挥调度顺畅;车辆数据及视频信息通过校园网传送到交通管理中心,交通管理中心负责处理信息(包含利用GIS实现地理定位)、在大屏幕显示信息、存储信息及事件处置。
2.2车辆出入管理系统车辆出入管理系统集感应式IC卡(校园卡)技术、远距离智能识别技术、车牌识别、视频监控、图像识别处理及自动控制技术于一体,实现车辆出入的全自动化管理,即对车辆出入控制、核查、显示及校对车型、车牌等进行科学而可靠的管理.系统采用了国际上领先的远距离无线识别技术和双卡认证技术,其实用性、先进性、安全可靠性、性价比较高.车辆出入管理系统布局图见图2.车辆出入管理系统功能:(1)基本功能.具有远距离智能车卡、月租卡、临时卡、管理卡和特权卡等各种管理权限和工作模式,可根据要求设置成不收费或分时段计时收费方式,不停车收费(ETC).(2)远距离智能识别功能.校内车辆或月保车辆若配备远距离识别智能车卡(放在前挡风玻璃处),该车进、出校区无须停车刷卡,离出入口4米左右,系统会远距离识别,自动抬闸放行.(3)自动出卡功能.对于临时进入小区卡的发放,采用自动出卡机自动出卡(人工发放亦可).(4)中文显示功能.采用高亮度LED显示屏,全中文显示操作提示、时间、卡有效期、收费金额以及问候、祝福的相关信息.(5)语音提示功能.正常操作可提示“请取卡”、“欢迎入场”、“一路顺风”等相关信息,误操作或非法操作则给出相应提示.(6)对讲功能.在管理中心安装对讲主机,各出入口安装对讲分机,保证各出入口和管理中心的联络.(7)车牌自动识别功能.本系统可同时启用车牌自动识别功能,即车辆出入时系统自动识别车牌号码,并连带核对入场时IC卡号,以增强车辆身份管理.(8)图像识别功能.在车辆出入时,自动摄取车辆外型、颜色、车牌号码等图像信息,可对比识别并存储供查阅.(9)双卡认证功能.车辆出场时,对车辆和驾车人双重认证,避免车辆被非法盗走.(10)防砸车功能.采用专用技术配合车辆检测器实现防砸人、车功能.
2.3视频监控系统视频监控系统主要部署在出入口、停车场、主干道及危险点上.整个系统的网络结构见图3.(1)视频监控系统遵循NGN网络架构.①控制流与业务承载流相分离;②业务流不依靠流媒体服务器转发,克服系统瓶颈;③更高的系统稳健性:核心服务器故障,业务可正常运行;④模块化结构,便于系统升级和新业务开展;⑤可平滑扩容,适合大规模部署.(2)系统特点.①标准的全IP架构[6];②显示清晰.一次编码,全网数字化,提供端到端的高清晰动态图像,实现所见既所得,可以把校园监控清晰地进行大屏显示,采用H.264/AVC编码标准[7];③使用方便.前端云台、摄像头、报警器和广播等高速响应,以快速控制现场,方便校园网的监控需求;④存储可靠.专业、稳定可靠的存储,实现端到端的集中存储,集中管理和综合利用,在校园出现意外情况时,可以安全可靠调用所需图像.
2.4交通中心管理系统华南师范大学石牌校区交通管理中心作为华南师范大学保卫处的事件处理中心、调度中心和数据中心,是整个项目建设的核心.它包括了基础环境、信息系统集成、大屏幕电视墙以及系统操作平台的建设.基础环境按现在常规的标准建设.这里主要描述大屏幕电视墙系统的建设.整个大屏幕显示系统的建设要求整体设计美观、大方、合理,充分显示现代化的特点并与大厅格调及工作性质相融合.大屏幕显示系统能显示从网络送来的各种信息,局域网上任意一台PC、工作站和服务器都可以大屏幕作为自己的虚拟,对监控信息、信号、电子地图(GIS)、图像胶片、照片和摄像机等多种图像信号进行投影、放大、播放和下载.大屏幕显示系统主要由投影显示部分、信号处理部分和控制终端组成,可对视频信号、音频信号和各种计算机图像信号进行综合展示,形成一个查询准确、显示全面、操作便捷、管理高效和美观实用的综合监控管理系统.为了节省投资及运行成本,大屏幕系统不采用传统的DLP投影显示系统,而是采用通用的6块55英寸的高清晰液晶监视器,以2*3排列方式组成一面布局平衡的大屏幕显示墙.
2.5视频、语音报警系统本系统利用校园网络技术在校园实现以下功能:(1)报警系统集成到校园的整个安防系统中,实现与视频监控系统、电子地图及其他系统进行报警联动.(2)实现多路电话进行排队显示主叫号码并显示报警地点.(3)数据网络系统,能实现多条件录音和视频查询、播放.(4)可以同时接受多起报警,系统自动排队接入系统,并进行录音,同时根据警力分布情况进行出警调度.(5)可远程进行语音报警录音和视频查询,并且主机可控制终端的开机与挂机.