引論：我們?yōu)槟砹?3篇能源管理論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
2）支持風力發(fā)電、光伏發(fā)電等分布式可再生能源接入電網。智能電網中存在大量的分布式電源，其中風電和光伏發(fā)電是居民側最常見的分布式可再生能源形式，它們對于提高可再生能源的利用率、優(yōu)化能源結構、降低用戶用能費用具有重要意義，但同時使配電網中的潮流復雜化。另外風能、太陽能具有間歇性和隨機性的特點，風電和光伏發(fā)電的大規(guī)模接入會給電網電能質量和電網的安全運行帶來挑戰(zhàn)。家庭能源管理系統(tǒng)需要為家庭用戶擁有的分布式可再生能源接入電網提供支持。
3）支持大規(guī)模電動汽車安全接入電網。電動汽車具有節(jié)能環(huán)保、運行費用低的優(yōu)點，對于減少交通運輸領域的能量消耗和溫室氣體排放具有重要的作用。但電動汽車具有電池容量大、充電功率高、接入電網充電時間集中的特點。大量電動汽車無序接入電網充電會造成電力需求峰值增加，電網供需失衡，輸電線路和變壓器過載等后果，降低電力資產利用率，壽命，威脅電網的安全運行。通過家庭用電網絡接入電網是電動汽車入網充電的重要方式之一，利用家庭能源管理系統(tǒng)對電動汽車的充電過程進行控制可以削弱或消除電動汽車上網充電對電網的不利影響[14]，同時減少用戶的用電費用。綜上，智能電網環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)除了實現(xiàn)提高用電效率、節(jié)能減排的基本功能外，還要為居民側需求響應的實施、分布式可再生能源和大規(guī)模電動汽車安全接入電網、降低用戶用能費用提供支持，這些新需求的實現(xiàn)為該領域的研究提出了新挑戰(zhàn)。
2智能電網環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)組成
與傳統(tǒng)的家庭能源管理系統(tǒng)相比，智能電網環(huán)境下的家庭能源管理系統(tǒng)實現(xiàn)的功能更多、更復雜，需要全新的系統(tǒng)結構支持這些功能的實現(xiàn)。智能電網環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)示意圖如圖1，它主要包括三類設備：用電負載、儲能設備和分布式電源。根據用電模式和用戶需求不同，用電負載分為可調度負載和不可調度負載。HVAC（Heating,VentilationandAirConditioning）系統(tǒng)、洗衣機、干衣機、熱水器、洗碗機、電動汽車、用于家庭泳池的抽水泵等，在一定條件下對這些設備的運行進行調度不會影響到用戶的舒適度，它們是可調度負載。不可調度負載主要包括計算機、打印機、冰箱、家庭娛樂系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等，對這些負載進行調度會嚴重影響用戶的需求滿意度。對可調度負載的運行進行優(yōu)化調度是實現(xiàn)居民側需求響應的重要途徑之一。電動汽車是一種特殊的可調度負載，它不僅可以通過G2V（GridtoVehicle）從電網中吸收電能滿足用戶的交通需求，而且還可以通過V2H（VehicletoHome）向家庭環(huán)境內的其他用電負載提供應急電能。大量電動汽車在集合者（Aggregator）的協(xié)調下可以組成大規(guī)模的電動汽車群（VehicleFleet）協(xié)同工作，通過V2G（VehicletoGrid）功能在用電高峰期間將電動汽車存儲的電能回饋給電網，起到調峰等輔助作用。電動汽車需要在家庭能源管理系統(tǒng)的控制下有序接入電網，以消除大量電動汽車無序接入電網造成的危害。目前，居民側的分布式可再生能源主要是風力發(fā)電和光伏發(fā)電。由于風能和光能的間歇性、隨機性，以及風能的反調節(jié)特性，需要利用儲能裝置改善風電和光伏發(fā)電的電能質量，維持系統(tǒng)穩(wěn)定，提高其利用率。風電、光伏發(fā)電主要供給用戶自身使用，多余的電能賣給電網。儲能系統(tǒng)除了用于提高可再生能源的電能質量和電能利用率外，還可以在電力需求的“谷底”從電網吸取電能，在用電高峰時期供給家庭用電負載使用，或者售給電網來獲取經濟效益，降低用戶的用電費用。家庭能源管理系統(tǒng)與外界既有能量的交換，也有信息的交換。它通過智能電表與外部電網實現(xiàn)雙向能量流動和計量。智能電表也是電力公司和家庭能源管理系統(tǒng)進行通信的信息接口。用戶可以通過Internet網絡和家庭能源管理系統(tǒng)進行交互，比如通過Web頁面監(jiān)測當前家庭用能情況，對家庭用電設備進行控制。用戶還可以與朋友、同事等進行節(jié)能比賽，獲取節(jié)能建議等]。用戶也可以通過移動網絡與家庭能源管理系統(tǒng)進行交互，實現(xiàn)上述功能。智能電網環(huán)境下的家庭能源管理系統(tǒng)主要包含以下五個功能模塊：1）用戶設置模塊。用戶通過人機界面對家庭環(huán)境內的設備進行參數設置，比如室內環(huán)境溫度上下限、洗碗機的開始工作時間、電動汽車的充電完成時間等；可以設定不同用電設備的優(yōu)先級；選定不同的控制模式。用戶通過此模塊完成與系統(tǒng)相關的所有設置。2）檢測模塊。檢測模塊用于實現(xiàn)環(huán)境檢測、設備檢測和用戶行為檢測。環(huán)境檢測包括室內的溫度、濕度、光照等因素的檢測；設備檢測指用電負載、儲能系統(tǒng)、分布式電源的工作狀態(tài)檢測，比如電動汽車的當前連接狀態(tài)、充電功率、電池荷電狀態(tài)等；用戶行為檢測包括用戶物理位置檢測和家庭環(huán)境內用戶行為模式的識別。3）預測模塊。風電、光伏發(fā)電具有出力不穩(wěn)定的特點，利用預測算法對其功率輸出進行預測有利于提高它們的利用率。若用戶采用實時電價，還需要對電價進行預測；另外，也可以對家庭環(huán)境內的負載進行預測，這些預測結果用于優(yōu)化調度過程以提高系統(tǒng)性能。4）優(yōu)化調度模塊。該模塊是家庭能源管理系統(tǒng)的核心，它根據用戶設置、設備工作狀態(tài)、環(huán)境信息、人員活動信息、電價信息、可再生能源的出力預測等信息對家庭環(huán)境內的可調度用電負載及儲能系統(tǒng)的運行進行優(yōu)化調度，達到用戶預先設定的某一最優(yōu)目標，比如最小化用戶用電費用等。5）設備監(jiān)控模塊。該模塊根據優(yōu)化調度模塊計算的結果對用電負載、儲能系統(tǒng)的運行進行控制，實時監(jiān)測設備的工作狀態(tài)，并將設備的工作狀態(tài)和當前的用電狀態(tài)通過人機界面實時反映給用戶。家庭能源管理系統(tǒng)利用通信技術將家庭環(huán)境內的用電負載、分布式電源、儲能裝置及檢測控制裝置組成網絡，實現(xiàn)用能的監(jiān)控，并實現(xiàn)與外部網絡信息流的雙向流動。
3智能電網環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)關鍵技術及其未來研究方向
智能電網環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)的技術體系如圖2所示。物理層由負載、儲能系統(tǒng)和可再生能源三類設備構成；在中間層檢測、預測、用戶設置的基礎上對物理層設備的運行進行優(yōu)化調度，優(yōu)化調度的結果通過設備監(jiān)控作用于物理層設備上，利用網絡通信技術構成家庭能源管理系統(tǒng)通信網絡；在中間層的支持下可以實現(xiàn)節(jié)能減排、需求響應、可再生能源接入、電動汽車接入等系統(tǒng)功能。在此技術體系中，檢測是進行優(yōu)化調度和監(jiān)控的基礎，優(yōu)化調度是核心，網絡通信技術是實現(xiàn)系統(tǒng)的關鍵技術之一。另一方面，風電、光伏發(fā)電出力預測、電價預測和負載預測可直接采用已有的預測算法。因此，本節(jié)從檢測技術、網絡通信技術和優(yōu)化調度算法三方面總結智能電網環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)的關鍵技術研究取得的成果，討論存在的技術挑戰(zhàn)，并指出未來的研究方向。
3.1家庭能源管理系統(tǒng)的檢測技術與傳統(tǒng)的家庭能源管理系統(tǒng)相比，智能電網環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)檢測的物理量范圍更廣、頻率更高、粒度更細。以檢測用電設備的耗電量為例，智能電網環(huán)境下的家庭能源管理系統(tǒng)不僅要檢測家庭用戶的總用電量，還要將用電量細化到具體的用電設備和用電時段上。傳統(tǒng)檢測方法需要為每個檢測對象安裝傳感器，成本高，安裝、維護難，并且它是一種侵入式檢測方法，難以被用戶接受。非侵入式負載檢測方法可以彌補傳統(tǒng)方法的不足，是當前的研究熱點。它由MIT的GeorgeHart提出，最初用于居民樓負載監(jiān)測。該方法通過分析負載的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特征實現(xiàn)負載的識別。非侵入式負載檢測方法只需要在家庭環(huán)境內安裝少量傳感器檢測關鍵節(jié)點的用電量，然后通過算法來確定具體設備的工作狀態(tài)和耗電量。圖3所示是安裝在用戶側的智能電表在一段時間內測量的用戶用電功率實時曲線圖，可以采用基于“時間窗口”的方法以窗口期功率信號的邊沿特征、順序特征、變化趨勢和持續(xù)時間為特征量，通過與特征數據庫中的特征匹配來識別設備，從而將智能電表測量的總功耗分解到具體的用電負載。非侵入式負載檢測方法中設備特征選取和識別算法設計是關鍵，目前的算法有時間序列法、維特比算法、整數規(guī)劃法、模糊聚類法、人工神經網絡法、遺傳算法等。非侵入式負載檢測方法采用的儀表少、成本低、安裝維護容易，易于被用戶接受，但對于能耗小、工作模式復雜的設備進行識別比較困難，并且隨著設備數量的增加，識別精度下降；大部分算法需要大量的訓練和標定過程。對家庭環(huán)境內用戶的物理位置和行為進行檢測和識別，采用一定的方法對用戶的行為模式進行預測有利于家庭能源管理系統(tǒng)對設備的運行進行優(yōu)化調度。檢測手段除了傳統(tǒng)的紅外法、RFID標簽法外，還可以通過嵌入在家用電器中的無線收發(fā)器接收信號強度的變化來檢測人員活動信息。除了傳統(tǒng)的以數據為中心的人員行為檢測，也可以采用知識驅動的方式進行家庭環(huán)境內人員行為檢測，比如利用本體對家庭環(huán)境和人員行為進行表示、建模，采用語義推理、分類和領域知識進行人員行為識別。目前，家庭環(huán)境內人員活動行為的檢測和識別主要集中在單用戶方面，在實際家庭環(huán)境內往往存在多個用戶，他們之間的行為具有耦合性，增大了行為識別和預測的難度，但識別和預測的結果對提高家庭能源管理系統(tǒng)的優(yōu)化調度性能具有重要價值。因此，非侵入式檢測識別算法、多用戶用能行為檢測和識別是家庭能源管理系統(tǒng)檢測技術領域未來的研究重點。
3.2家庭能源管理系統(tǒng)的網絡通信技術與傳統(tǒng)的家庭能源管理系統(tǒng)不同，智能電網環(huán)境下的家庭能源管理系統(tǒng)不僅要對單個家庭環(huán)境內的用能進行優(yōu)化、管理，而且多個家庭還要協(xié)同作，因此，智能電網環(huán)境下的家庭能源管理系統(tǒng)需要家域網(HomeAreaNetwork)、小區(qū)網絡（NeighborhoodAreaNetwork）和廣域網（WideAreaNetwork）三種網絡的支持。每個家庭能源管理系統(tǒng)含有一個智能電表，它是家域網與外部網絡進行信息交換的接口。同一區(qū)域的眾多智能電表構成小區(qū)網絡，來自各個智能電表的數據在小區(qū)網絡數據聚合中心進行聚合，再通過廣域網送到電力公司用于實現(xiàn)用能計量、負載預測等功能；電力公司的需求響應控制命令、電價等信息沿相反的路徑傳輸。三種網絡之間的關系如圖4所示。目前，可用于組建家域網的通信網絡技術如表1所示。由于用戶移動、增減用電負載等操作會造成網絡拓撲結構頻繁改變，因此不適于采用有線方式組建家庭能源管理系統(tǒng)通信網絡。無線通信技術是當前組建家庭能源管理系統(tǒng)家域網的主流技術，其中ZigBee技術由于具有低功耗、自組織、拓撲結構靈活、低成本等優(yōu)點，是家庭能源管理系統(tǒng)家域網最常用的通信方式。家庭環(huán)境內含有大量種類多樣的設備，由不同的制造商生產，采用不同的通信標準，盡管ZigBee技術在該領域得到了廣泛應用，但尚未形成家庭能源管理系統(tǒng)家域網的統(tǒng)一通信標準。這增加了系統(tǒng)集成的難度。另外，目前家庭環(huán)境內的大部分用電設備檢測、通信功能有限，需要外置的檢測、通信模塊來檢測自身用能情況和組成網絡，這種方式使家庭能源管理系統(tǒng)實施難度大、成本高、不易被用戶接受。互操作研究仍是家庭能源管理系統(tǒng)家域網領域研究的熱點。通過和智能家電制造商聯(lián)合制定家庭能源管理系統(tǒng)的標準，未來的智能家電自身含有能量檢測和通信組網能力，來自不同制造商的智能家電能夠按照同一標準自動組網，自我報告自身用能情況。這種標準的制定有利于解決目前家庭能源管理系統(tǒng)存在的能量檢測精度低、設備互操作難的問題，降低家庭能源管理系統(tǒng)的實現(xiàn)成本，提高用戶接受度。網絡安全問題是智能電網環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)網絡通信領域另外一個研究熱點。在智能電網環(huán)境下，用戶通過Internet和移動網絡可以對家庭環(huán)境內的設備進行監(jiān)控，同時家庭能源管理系統(tǒng)采集大量的用戶用電數據。非法用戶可以通過用戶用電數據的分析推斷出用戶的生活習慣，造成用戶隱私泄露；非法的網絡入侵會威脅到系統(tǒng)的安全運行，造成用戶的經濟損失。因此，研究相應的網絡安全技術對于保障家庭能源管理系統(tǒng)的安全運行和用戶隱私及經濟利益具有重要的意義。但家庭能源管理系統(tǒng)中的設備存在資源受限、計算能力弱的特點，比如，智能洗衣機的控制器是典型的中低端嵌入式微處理器，其計算能力有限。并且家庭能源管理系統(tǒng)網絡中涉及控制的信息傳輸要滿足硬實時性的要求。所以傳統(tǒng)的Internet網絡安全技術不能滿足系統(tǒng)需求，因此計算資源受限情況下滿足實時性要求的網絡安全技術是未來的研究重點。另外，家庭能源管理系統(tǒng)采集大量的用戶用電數據，內含用戶隱私，如何在滿足電力公司正常需求的前提下盡量保護用戶隱私也是值得研究的方向之一。
3.3家庭能源管理系統(tǒng)的優(yōu)化調度算法對家庭環(huán)境內的用電設備進行調度減少設備的空閑損耗、提高用電效率是傳統(tǒng)家庭能源管理系統(tǒng)的主要調度目的。智能電網環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)實現(xiàn)功能的多樣性、可再生能源出力的不確定性、動態(tài)電價、能量流動的復雜性等因素都增大了優(yōu)化調度的難度。圖5所示是智能電網環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)中的能量流圖，箭頭表示能量流動的方向，箭頭上的符號表示功率的大小。虛線框內的部分為單個家庭用戶擁有，它和大電網之間存在雙向的能量流動關系：家庭用戶可以從大電網購買電能供用電負載消耗，或由存儲系統(tǒng)儲存，并為此支付相應費用；在動態(tài)電價機制下，購買電能時段的選擇直接影響到用戶支付費用的多少。用戶也可以將分布式電源產生的多余電能和儲能系統(tǒng)儲存的電能出售給電網來獲得相應的收益，并且售電時段的選擇也與其收益大小密切相關。在一段時間內用戶需要支付的總用電費用由式（1）表示。分布式電源產生的電能可以供給用電負載消耗、儲能系統(tǒng)存儲和售給大電網，在一特定的時刻，不同的選擇會對用戶的用能費用產生不同的影響。同樣，儲能系統(tǒng)能量存儲、釋放策略的選擇也影響著用戶的用能費用。因此，對虛線框內用戶擁有的部件進行控制，實現(xiàn)對圖5所示各組成部分之間的能量流動方向和大小進行優(yōu)化調度對降低用戶總用能費用具有重要的意義。光伏發(fā)電和風力發(fā)電的功率輸出不穩(wěn)定，根據它們的出力預測對可調度用電負載和儲能系統(tǒng)的運行進行調度，能夠提高可再生能源的利用率。此外，需求響應的實施和大規(guī)模電動汽車的安全接入電網都需要優(yōu)化調度算法的支持，因此優(yōu)化調度問題是智能電網環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)的核心問題。根據優(yōu)化調度的目的不同，當前的優(yōu)化調度算法主要分為以下三類：總用電功耗小于目標值的調度算法、最大化可再生能源利用率的調度算法、最小化用戶用能費用的調度算法。1）總用電功耗小于目標值的調度算法。在居民側實施需求響應除了利用動態(tài)電價信號通過經濟刺激方法引導用戶改變用電模式外，電力公司還可以根據當前的電力供應情況，直接向用戶需求響應控制信號，向用戶指定需求響應的持續(xù)時段和在此期間該用戶的家庭用電上限，電力公司根據事先與用戶簽訂的協(xié)議為用戶支付相應的經濟補償。用戶收到需求響應控制信號后，通過家庭能源管理系統(tǒng)中的優(yōu)化調度模塊對家庭環(huán)境內的用電設備進行調度，確保滿足需求響應控制信號的要求，必要時可以犧牲用戶的部分舒適度。優(yōu)化調度算法不僅要考慮可調度負載對家庭總用電量的影響，還要考慮不可調度負載及可再生能源出力不確定性對調度結果的影響。2）最大化可再生能源利用率的調度算法。光伏發(fā)電和風力發(fā)電的出力不確定性不利于它們大規(guī)模接入電網，限制了它們的利用率，通過大容量的儲能系統(tǒng)可以削弱出力波動，提高可再生能源的利用率，但該方法成本高，不便推廣。同時光伏發(fā)電、風力發(fā)電的出力波動大，儲能系統(tǒng)的容量不易確定，儲能系統(tǒng)的利用效率低。家庭能源管理系統(tǒng)通過對用電負載和儲能系統(tǒng)的調度，優(yōu)先消納本地光伏發(fā)電、風力發(fā)電等可再生能源產生的電能，有利于提高可再生能源的利用率，降低可再生能源出力波動對電網的不利影響。家庭能源管理系統(tǒng)可以根據天氣預報網站分小時的天氣預報信息對可再生能源的出力進行預測，然后根據電價的預測結果和用電負載的優(yōu)先級對用電設備進行調度，從而最大化可再生能源的利用率，并最小化用戶用能費用。將電動汽車的充/放電與可再生能源發(fā)電預測相結合，建立一個同時計及具有V2G功能的電動汽車、風電和光伏發(fā)電系統(tǒng)出力不確定性的電力系統(tǒng)協(xié)同調度模型，可平抑可再生能源的出力波動，改善電力系統(tǒng)運行的經濟性，提高可再生能源的利用率。3）最小化用戶用能費用的優(yōu)化調度算法。在智能電網環(huán)境下，家庭能源管理系統(tǒng)除了降低負載的空閑損耗來降低用電費用外，可以采取多種方法來降低用戶用電費用：響應電價信號，將部分負載從“高電價時段”調度到“低電價時段”；根據可再生能源發(fā)電的出力狀況協(xié)同控制用電設備增加低成本可再生能源的利用量，減少從電網購買的電能；將可再生能源產生的多余電量售給電網；利用儲能系統(tǒng)在低電價時存儲電能，在高電價時供給用電負載或售給電網獲取經濟效益等。這種算法是目前最常見的優(yōu)化調度算法，可表示為如式（2）所示的約束優(yōu)化問題。不同的調度算法考慮的對象范圍不同，HVAC系統(tǒng)用電占整個家庭電能消耗的22.3%，提高HVAC系統(tǒng)的效率是實現(xiàn)節(jié)能減排、用戶側需求響應的重要手段，對降低用戶用電費用具有重要意義。因此，HVAC系統(tǒng)的優(yōu)化調度算法是該領域當前的研究重點之一。根據動態(tài)變化的電價和室外溫度的變化對未來時段HVAC系統(tǒng)的溫度設定進行優(yōu)化調度，能夠在保證用戶舒適度的條件下降低用戶用能費用。檢測室內人員活動信息，分析用戶行為模式，有針對性地對HVAC系統(tǒng)的運行進行優(yōu)化調度也可以提高使用HVAC系統(tǒng)的效率，降低用戶用能費用。利用房屋具有的儲能特性，根據可再生能源的出力狀況對HVAC系統(tǒng)進行控制，通過提高可再生能源的利用率來降低用戶用能費用。家庭用戶不僅關心HVAC系統(tǒng)的用能費用，更關心整個家庭環(huán)境內的總用能費用，因此優(yōu)化調度算法還要考慮其他用電負載、儲能系統(tǒng)和分布式電源對優(yōu)化調度結果的影響。對家庭環(huán)境內的分布式能源資源和儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化調度，也可以降低用戶的用能費用[55-56]。與只考慮用電負載、儲能系統(tǒng)、分布式能源中的某一類或幾類的優(yōu)化調度算法相比，在統(tǒng)一的框架下綜合考慮用電負載、儲能系統(tǒng)和分布式電源的優(yōu)化調度模型和算法能夠獲得更優(yōu)的結果。在實際應用中，并非所有用戶都同時擁有用電負載、儲能系統(tǒng)、分布式能源和向電網出售電能的能力，但研究表明用戶擁有儲能系統(tǒng)、分布式電源和向電網出售電能的能力有助于降低用戶的用能費用。T.Hurbet和S.Grijalva在優(yōu)化調度算法僅考慮用電負載的基礎上，依次加入儲能系統(tǒng)、用戶向電網售電能力、光伏發(fā)電系統(tǒng)和發(fā)電機組，每種情況下都用三種不同的算法對系統(tǒng)進行優(yōu)化調度，相應的用戶用能費用如表2所示。從表2可見每種優(yōu)化調度算法下用戶用能費用都隨著新設備和用戶向電網售電能力的加入而減少。智能電網環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)的優(yōu)化調度算法除了以上三類主要算法之外，一些研究人員提出了通過對一定數量的HVAC系統(tǒng)、熱水器、電動汽車進行協(xié)同調度控制，為電力系統(tǒng)的運行提供調頻、調峰等服務的算法。研究表明用戶的用能費用與用電負載、儲能系統(tǒng)、分布式電源和向電網出售電能等因素均有關系，但在統(tǒng)一的優(yōu)化框架下綜合考慮這些因素的研究目前較少。另外，已有的調度算法對可再生能源出力預測、負載預測、電價預測、用戶用能不確定性和環(huán)境因素（比如室外環(huán)境溫度）等不確定性因素對優(yōu)化調度結果的影響研究不足。因此，在不確定性環(huán)境下基于統(tǒng)一優(yōu)化框架綜合考慮各種因素的調度算法是該領域未來的研究方向之一。
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（二）健全管理制度，確保能源管理確有實效要想實現(xiàn)學校能源管理的有效運轉，必須健全能源管理制度，實現(xiàn)“以制度管人”的能源管理方式。為此，必須建立健全學校能源管理體制，從能源的采購、供應、使用，到能源的監(jiān)督、清算，都應進行嚴格的管理與控制，并有專門能源管理部門和人員做好相應記錄。健全能源管理制度，最重要的是實現(xiàn)定額管理制度。不管是辦公室，還是實驗室，抑或教室、宿舍等，只要是涉及到能源的地方，都要在近期能源實際耗用量的基礎上，進行合理的定額限制，對于定額以內的部分，學校承擔能源費用；對于超過定額的部分，可以制定合理的能源超額管理辦法，由使用人員承擔部分費用；對于長期未超額的部門或組織給予一定的獎勵；對于長期超額的部門或組織給予警告或處罰。而對于公共場所的水電能源則可實行裝表計量制度，按照既定限值合理使用能源。此外，還可明確規(guī)定各種節(jié)約能源的具體行為，如必須使用節(jié)水龍頭、節(jié)水型器具和節(jié)能燈具；必須配備水電計量設施；浴室必須實行IC卡計費系統(tǒng)管理，按實際用水時間計費；綠化必須采取節(jié)水灌溉方式；有條件的應當使用中水或雨水；景觀用水不得使用自來水等取得了很好的節(jié)能實效。
（三）加強培訓，提高能源管理人員的綜合素質首先，對在職能源管理人員進行考核培訓，提高在職工作人員的綜合素質。對學校能源管理人員進行全面考核，包括節(jié)能意識、能源管理能力、能源管理專業(yè)素養(yǎng)等等，針對不同層次的人員進行不同的培訓與安排，如節(jié)能意識強的工作人員可進行能源管理專業(yè)方面的培訓，并安排監(jiān)督管理學校各個部門的節(jié)能狀況；能源管理專業(yè)強的工作人員可進行實際操作方面的培訓，并采取各種措施負責降低學校能耗。其次，招募節(jié)能意識強、專業(yè)素質高的專業(yè)性人才，為學校能源管理注入新的活力。招募綜合素質高的專業(yè)性人才進行能源管理，盡量減少教師、領導家屬管理的情況，并可實行“基本工資+績效獎金”的薪酬制度，合理估算能源管理人員為學校節(jié)約的能源金額，將節(jié)約的能源金額按照一定比例獎勵給能源管理人員，激勵管理人員進一步提升能源節(jié)約空間。
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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(qū)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(qū)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(huán)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(qū)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(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)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(yè)鏈構建
本文介紹一套互花米草利用方法及其產業(yè)鏈構建途徑。其核心技術是利用現(xiàn)種互花米草為原料，進行沼氣發(fā)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(huán)節(jié)。具體工藝系統(tǒng)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(fā)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(fā)酵和造紙?zhí)菁夀D化
實驗室小試表明：（1）沼氣發(fā)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(fā)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(xiàn)。
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(fā)存在兩個非常普遍的問題：一是只有圍墾才能開發(fā)利用，這帶來非常大的生態(tài)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(fā)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(tài)。這些土地未來除部分規(guī)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(xù)處于拋荒狀態(tài)。
直接進行海水灌溉種植互花米草，不僅能夠利用現(xiàn)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(fā)，獲取生物質資源。如果通過海水直接澆灌開發(fā)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(wěn)定，成本易于控制的優(yōu)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(yè)是聯(lián)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(wěn)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(xiàn)海涂資源的連片開發(fā)，資源量穩(wěn)定，只存在生產成本，不存在原料購買的議價。
4.2技術創(chuàng)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(fā)酵聯(lián)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(guī)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(guī)模化生產。
生物酸化濕式儲存既不同于傳統(tǒng)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(tǒng)的固體有機物沼氣轉化，也不同于固體有機物兩相沼氣發(fā)酵。傳統(tǒng)固體有機質沼氣發(fā)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(fā)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(xiàn)的。因此，這種技術只是提高發(fā)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(fā)酵環(huán)境的調控，控制微生物群系，實現(xiàn)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(fā)酵，同時也可以用于其他生物發(fā)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(lián)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(yōu)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(huán)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(fā)，“不與糧爭地，不與林爭山”的戰(zhàn)略原則；確保造紙原料開發(fā)與糧食安全和生態(tài)安全的相互協(xié)調。
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2．1能源管理體系在節(jié)能核心設備電解槽選擇管理中的應用2012年6月19日，工信部《化工行業(yè)重點用能產品能效標桿指標》，其中離子膜法燒堿(質量分數≥30．0%)生產企業(yè)能效標桿指標如表1所示。《燒堿單位產品能源消耗限額》(GB21257－2007)中規(guī)定燒堿裝置單位產品能源消耗限額先進值為≤350kgce/t(離子膜法液堿≥30%);燒堿電解單元單位產品交流電耗先進值為≤2340kW•h/t。煙臺萬華氯堿2012年32%燒堿單位產量綜合能耗為337．115kgce/t，交流電耗為2165kW•h/t。從上述數據可以計算出:上述3家公司燒堿電耗在綜合能耗(離子膜法燒堿≥30%，下同)中所占的比重分別為:87．6%、84．23%、88．83%;國家標準中以及煙臺萬華氯堿的燒堿電解單元單位產品交流電耗在噸堿綜合能耗中所占的比重分別為:82．17%、78．93%。噸堿電耗對噸堿綜合能耗影響非常明顯，起到非常關鍵的作用。因此，要實現(xiàn)能源管理體系在氯堿企業(yè)的有效、持續(xù)、規(guī)范運行，持續(xù)實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降耗的目的，必須做好企業(yè)節(jié)能核心設備電解槽的選擇以及運行、維護管理。現(xiàn)就能源管理體系在氯堿企業(yè)核心節(jié)能設備電解槽選擇管理中的具體應用，做以下探討。(1)離子膜電解槽的選擇。《能源管理體系要求》(GB/T23331－2009)4．4．6．2條款產品和過程設計控制明確規(guī)定:設計要“借鑒節(jié)能新技術和方法、最佳節(jié)能實踐與經驗”，選擇電解槽時必須遵循這一條款的要求，確保選擇的電解槽總電能消耗低，產品質量高;可靠性高，安全運行時間長;操作和維修方便;離子膜使用時間長。目前，國內外氯堿生產企業(yè)使用的離子膜電解槽主要有低電流密度電解槽、高電流密度電解槽以及膜極距電解槽。膜極距電解槽采用陰極彈性極網，縮短了陰陽極之間的距離，實現(xiàn)了電能的降低。因此，在設計選擇電解槽的時候，要優(yōu)先選擇膜極距節(jié)能型電解槽，從設計源頭上做好氯堿企業(yè)的節(jié)能管理工作。(2)離子膜電解槽的運行管理。《能源管理體系要求》(GB/T23331－2009)4．4．6．3條款設備、設施配置與控制明確規(guī)定:組織應確定對能源消耗、能源利用效率有重要影響設備、設施，并對其采購、使用和處置進行有效控制。離子膜電解槽噸堿電耗對噸堿綜合能耗的影響非常明顯。企業(yè)要做好電解槽的運行管理，降低電解槽的電耗，首先要識別出電解槽運行過程中的能源因素，評價確定出優(yōu)先控制的能源因素，然后在電解槽日常的運行過程中加以控制管理，確保電解槽在經濟運行的電流密度下運行，進入電解槽的各種物料質量合格，最大限度地延長離子膜的使用壽命，降低電解電耗。電解槽噸堿電耗降低，單位產量綜合能耗也會隨之降低，能源管理績效就會不斷增加。(3)離子膜電解槽的維修管理。電解槽維修質量對電解槽噸堿電耗也有著重要的影響。進行合理的設備維護、保養(yǎng)，以確保能源的有效利用，也是《能源管理體系要求》要求的重要內容。企業(yè)應針對電解槽運行周期及實際運行狀況，制訂維護保養(yǎng)計劃，并識別電解槽維護保養(yǎng)中的能源因素進行評價，確定出優(yōu)先控制的能源因素，然后在檢修過程中嚴格控制管理，保證檢修質量，確保檢修前后電解槽電耗無明顯變化。
2．2能源管理體系在燒堿加工設備選擇管理中的應用《燒堿單位產品能源消耗限額》(GB21257－2007)中規(guī)定燒堿裝置單位產品能源消耗限額先進值為≤490kgce/t(離子膜法液堿≥45%，下同)，加工過程中單位產量燒堿的綜合能耗為140kgce/t。煙臺萬華氯堿2012年48%燒堿單位產量綜合能耗為458．557kgce/t，加工過程中單位燒堿的綜合能耗為121．442kgce/t。從上述數據可以計算出燒堿加工過程中綜合能耗在噸堿綜合能耗(離子膜法燒堿≥45%)中所占的比重，限額中規(guī)定為28．57%，煙臺萬華氯堿為26．48%。燒堿加工過程中的能源消耗量對噸堿綜合能耗也有重要的影響。要降低加工過程中的噸堿綜合能耗，就要按照能源管理體系的標準要求，從設計選型、經濟運行、維護保養(yǎng)等方面，加強燒堿加工設備即燒堿濃縮裝置的管理，降低能源消耗，實現(xiàn)綜合能耗的降低。能源管理體系在燒堿濃縮裝置管理的應用如下。(1)燒堿濃縮裝置的選擇。氯堿企業(yè)燒堿的濃縮一般是用蒸汽作為熱源來提高堿液的溫度［2］，使燒堿溶液中所含的水分部分汽化，達到提高燒堿濃度的目的。燒堿濃縮過程是一個傳熱過程。《能源管理體系要求》(GB/T23331－2009)4．4．6．2產品和過程設計控制條款中明確規(guī)定:在進行新的產品和(或)過程設計中，應考慮能源的合理利用、降低能源消耗、提高能源利用效率，因此在選擇燒堿濃縮裝置時要充分考慮裝置的換熱面積、傳熱系數、傳熱溫差，選擇最佳的濃縮裝置，使?jié)饪s裝置蒸汽消耗最低，確保能源消耗最低。(2)燒堿濃縮裝置的運行、維護管理。燒堿濃縮裝置運行、維護管理水平的高低，對能源利用效率、能源消耗量的影響不容忽視。氯堿企業(yè)應根據自身的實際情況，按照能源管理體系的要求，合理選擇燒堿濃縮裝置的運行方式，優(yōu)化裝置運行，確保裝置低耗高效經濟運行;同時加強裝置的維護管理水平，消除跑冒滴漏，延長裝置的經濟運行壽命，保持裝置的最優(yōu)能耗水平。總而言之，在氯堿企業(yè)實施能源管理體系，就是要按照標準的要求抓住影響燒堿綜合能耗的關鍵因素，并在日常工作中加以控制，保證能源利用效率的提高和能源消耗的降低。
3煙臺萬華氯堿建立能源管理體系后取得的績效
目前，煙臺萬華氯堿的能源管理體系已經運行近2年，運行穩(wěn)定、正常，取得了較好的績效。
3．12010年能源管理基準年能耗指標情況2010年，32%燒堿單位產量綜合能耗為357．16kgce/t;48%燒堿單位產量綜合能耗為475．09kgce/t;離子膜法電解單元單位產品交流電耗2235kW•h/t。
3．22012年能源管理體系實施后能耗指標完成情況2012年，32%燒堿單位產量綜合能耗為337．115kgce/t;48%燒堿單位產量綜合能耗為458．557kgce/t;離子膜法電解單元單位產品交流電耗2145kW•h/t。
3．3能源管理體系實施后取得的績效與2010年能源管理基準年相比較，2012年煙臺萬華氯堿32%燒堿單位產量綜合能耗下降了5．61%，48%燒堿單位產量綜合能耗下降了3．48%，完成了公司2012年單位產品產量綜合能耗下降3%的目標。目前煙臺萬華氯堿32%和48%燒堿單位產量綜合能耗，均優(yōu)于國家燒堿能耗限額標準先進值、山東省燒堿能耗限額規(guī)定值及國家清潔生產單位產品綜合能耗一級產品限定值，能源管理體系已經成為氯堿企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能目標和提高能源績效的強有力保證。
4建立能源管理體系的體會
建立能源管理體系，首先，必須做到與企業(yè)現(xiàn)有的質量、環(huán)境、職業(yè)健康/安全、計量體系的有機結合，形成一套統(tǒng)一的整合型的管理體系，避免增加不必要的接口與冗余環(huán)節(jié)，使能源管理體系建立工作同時與其他體系工作真正落到實處;其次，必須把現(xiàn)行的節(jié)能管理工作做法與能源管理體系標準要求有機結合起來，使體系的規(guī)范化運作貫穿于整個管理過程;第三，建設能源管理體系必須加大節(jié)能技改的力度，積極采用節(jié)能新設備、新工藝、新材料，從源頭上、過程中力求節(jié)能的最大收效;最后，必須全員參與，持之以恒，真正形成規(guī)范化、精細化、專業(yè)化的節(jié)能管理體系。
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2基于GPRS的遠程能源管理系統(tǒng)的組成和硬件設計
2.1系統(tǒng)組成能源管理計量系統(tǒng)是按目前抄表行業(yè)的實際情況而開發(fā)的，它以采集數據、傳輸數據和處理數據為核心，系統(tǒng)每一個環(huán)節(jié)都要求保證數據的可靠性。現(xiàn)階段我國計量表（包括水、電、氣、熱四種表）安裝的方式主要是一戶一表，總體表現(xiàn)為一個單元內按戶上表，各單元之間計量表以同樣的形式安裝，形式上看為典型的對等模式。這對抄表系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了極大的便利。本文設計的基于GPRS的能源管理系統(tǒng)組成如圖1所示，系統(tǒng)采集器，集中器，監(jiān)控中心組成。采集器把掛載在RS485總線或者M⁃BUS總線上的儀表數據讀出，進行數據處理、顯示，并通過頻率為470MHz無線傳輸模塊傳把數據送到集中器。集中器把附近采集器發(fā)送上來的數據打包通過GPRSDTU模塊傳輸到監(jiān)控中心。在圖1設計思路中，每一戶居民都將安裝一塊相關計量儀表，是抄表數據的來源，系統(tǒng)將在這里將每戶居民實際能源使用情況進行匯總。通過采集器和集中器進行數據傳遞，數據將保存在數據庫中，需要對數據進行分析，同時用戶能夠通過互聯(lián)網獲取自己的使用情況。
2.2采集器硬件設計目前儀器設計的發(fā)展趨勢是低功耗、高度集成化和小型化，采集器采用了以低功耗著稱的MSP430系列的MSP430F149單片機作為控制器的核心器件。MSP430F149單片機是一種16位超低功耗的處理器，采用流行的RISC結構，具有強大的處理能力；尋址范圍可達64Kb，還可以外擴存儲器，其中外設和內存統(tǒng)一編址；統(tǒng)一的中斷管理器，豐富的片上資源；片內有精密硬件乘法器、1個14路1位的模/數轉換器、2個16位定時器、2路USART通信端口、1個比較器、1個看門狗、6路P口、1個DCO內部振蕩器和兩個外部時鐘，支持8MHz的時鐘。該系列單片機主要有以下特點：超低功耗；強大的處理能力；高性能的模擬技術及豐富的片上模塊；系統(tǒng)穩(wěn)定工作；方便高效的開發(fā)環(huán)境。采集器主要由電源，主控芯片，無線模塊，數據存儲器，電池電壓檢測電路，相應的通信接口和顯示模塊組成。采集器通過RS485或者M⁃Bus接口采集熱量表數據，經過主處理器MSP430F149的分析、處理后保存在FLASH存儲器中，并且通過470MHz的無線模塊上傳給集中器。終端維護可以通過終端本地輸入模塊操作，同時也能給從站（計量儀表）進行供電。維護界面友好，操作方式簡單方便。采集器的電路模塊框圖如圖2所示。
2.3集中器硬件設計集中器的功能是發(fā)起采集命令給采集器，將各個釆集器的數據進行匯總，最后通過GPRS模塊將數據上傳至服務器。集中器與采集器之間數據連接方式采用無線傳輸模塊。集中器電路模塊框圖如圖3所示。集中器主控芯片選擇STC公司的STC12C5A60S2芯片。STC12C5A60S2單片機是STC公司生產的單時鐘單片機，具有低功耗、高速、超強抗干擾性、指令集完全兼容傳統(tǒng)的8051單片機、ISP下載的特點，而且內部集成了雙串口功能用復位，符合采集器設計要求。
3基于GPRS遠程能源管理系統(tǒng)的軟件設計
3.1采集器軟件設計采集器軟件設計時，采用IAREmbeddedWork⁃benchIDE集成開發(fā)環(huán)境。由于數據采集器主要完成接受命令與讀取數據，所以要有較快的接受能力和處理速度，防止接錯或漏接數據。這就要求數據采集器要隨時處于接收狀態(tài)，為了能達到以上要求，可以使用單片機高效的中斷處理功能。然而過多的處于中斷狀態(tài)，可能導致其他中斷不能及時響應，所以要求中斷處理要快或處理較少的程序。由以上所述確定程序設計的結構為中斷響應軟件查詢。中斷響應是及時響應外來信息，并作相應的標記，關中斷，啟動軟件查詢，達到快速響應中斷的目的；而軟件查詢主要在主程序中進行，通過查詢各個標志位，就可知道那個中斷發(fā)生相應，并執(zhí)行相應中斷函數。MSP430F149具有豐富的中斷設置，可方便滿足設計要求。本設計主要用到的中斷主要有以下幾方面：（1）UARTA接收中斷。接收熱量表數據。（2）UARTB接收中斷。接收來自集中器的命令數據。（3）TIMERA0中斷。用于按照傳輸響應定時接收數據幀。（4）TIMERA1中斷。用于定時間隔發(fā)送數據幀。（5）P1INPUT中斷。外部中斷、按鍵查詢、掉電查詢以及外接電源。（6）ADC12中斷。鋰電池電壓A/D轉換完成。采集器主程序流程如圖4所示，首先進行各個驅動功能初始化（時鐘初始化、LCD初始化、串口初始化、A/D轉換初始化、I/O初始化、中斷初始化），然后進行電池電壓檢測判斷鋰電池電量判斷，首頁顯示，按鍵判斷，讀表判斷，上傳數據到集中器判斷，進入低功耗等待中斷喚醒。
3.2采集器軟件設計集中器主要對數據進行匯總和傳輸作用，程序主要采用中斷響應和程序查詢的方式。部分程序設計思想與采集器相似，本節(jié)主要對串口中斷數據接受發(fā)送程序和GPRS程序做介紹。
3.2.1收發(fā)程序設計集中器串口中斷流程圖如圖5所示，接收數據時，當收到前導字符0xFE或者起始符時開始接收，接收到0x68時數據開始移入到緩沖中，接收完成的判斷根據數據長度進行判斷。接收完成以后進行數據校驗，檢測到校驗和、偶校驗或格式出錯，均應該放棄該信息幀，校驗完成以后數據移入保存。發(fā)送數據時，當接收到發(fā)送數據請求時，開始發(fā)送數據。由于STC12C5A60S2不支持硬件上偶校驗發(fā)送，故先把數據送到累加器中，獲得數據奇偶標準位P，如果是偶校驗P移入串口發(fā)送第9位，奇校驗則取反移入，并把累加器中數移入到串口發(fā)送緩沖器中。
3.2.2GPRS程序實現(xiàn)本次數據傳輸使用的透明傳輸協(xié)議的GPRSDUT模塊，無線DTU（DataTerminalUnit）能夠穩(wěn)定地進行數據的雙向傳輸，而且此DTU具有自身檢測功能，因而數據傳輸的可靠性高。只需進行相應配置，即可選擇需要的工作模式。DTU支持通過串口、短信、數據中心進行協(xié)議配置。通過串口使用AT指令，可以方便地實現(xiàn)自動的機器配置。命令格式如表1所示。通過配置串口發(fā)送+++，DTU則會回答insetmode<CR><LF>并進入協(xié)議配置狀態(tài)。用戶設備可以通過給配置串口發(fā)送AT命令進行查詢、配置、重啟動或退出該配置狀態(tài)。本次設計主要的讀取、修改參數包括：網絡參數、連接管理、短信通道、系統(tǒng)參數。數據通過GPRS通道傳輸都遵循這一原則：對數據進行ATCommand相關包裝、發(fā)送數據、接收后進行ATCommand解析、數據傳到上層、解析數據。集中器數據接收和發(fā)送通過串口進行。以接收數據為例。GPRS數據接收流程如圖6所示。
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2充分利用現(xiàn)有管理體系進行體系整合
2.1建設思路GB/T23331明確規(guī)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(guī)定，可考慮充分利用西南油氣田分公司現(xiàn)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(jié)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(xiàn)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(yè)標準《職業(yè)健康安全管理體系規(guī)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(yè)健康安全管理體系規(guī)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(yè)健康安全管理體系規(guī)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(xiàn)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(yè)健康安全管理體系規(guī)范》（Q/SY1002.1—2007）中相同要素部分，均執(zhí)行西南油氣田分公司HSE管理體系相應規(guī)定，僅需結合公司節(jié)能管理工作，在對應的各要素中增加節(jié)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(xiàn)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(huán)境管理體系”，可實現(xiàn)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。
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1.3基線測定的監(jiān)督機制合同能源管理實行的是市場機制，涉及節(jié)能服務公司和接受節(jié)能改造企業(yè)的利益，利益分配關鍵點就是節(jié)能量的確認。對于新建建筑來說，其初始能耗的測定是利用計算機建模完成的，在數據的測定方面更容易引起爭議。因此，在新建建筑能耗基線的建模階段，就應該委托業(yè)主與節(jié)能服務公司雙方認可的具有相關資質的獨立第三方節(jié)能評估機構進行監(jiān)測。經過第三方權威的監(jiān)測，得到一個科學的節(jié)能量，為基線的確定以及項目在此后的順利實施提供保障。
2新建建筑全生命周期合同能源管理
2.1項目運作流程通過對我國合同能源管理運行機制的分析，加之國外將合同能源管理運用于新建建筑的經驗，不難發(fā)現(xiàn)合同能源管理存在于新建建筑的全壽命周期中。因此，國內有學者提出了新建建筑全生命周期合同能源管理的概念。所謂新建建筑全生命周期合同能源管理，就是在新建建筑項目初期就引入合同能源管理模式，完成貫穿項目規(guī)劃設計、建設施工和運營使用的能耗管控，實現(xiàn)對新建建筑的節(jié)能管理及投資回報的最大化。新建建筑全生命周期合同能源管理流程如圖1所示。通過對新建建筑項目各階段的劃分，賦予相關參與主體各自應承擔的合同能源管理任務，將新建建筑全生命周期每個階段的管理無縫化對接，實現(xiàn)合同能源管理在新建建筑全生命周期的應用。
2.2建筑設計階段參與主體及其任務在設計階段，新建建筑合同能源管理的參與主體有建設單位、節(jié)能服務公司、設計單位、第三方評估機構。在這一階段中，建筑設計由設計單位和節(jié)能服務公司共同完成，其中設計單位完成基本的建筑設計，之后節(jié)能服務公司主要著眼于建筑的能耗性能方面，以其在建筑節(jié)能方面的專業(yè)技術水平對原建筑設計進行優(yōu)化。建筑設計階段參與主體及其任務見表1。能耗性能目標的確定：能耗性能目標是建筑投入使用階段的預期效用成本，利用計算機模型分析建筑用能得到，再根據建筑運營模式、氣候和其他因素做出調整。但計算機模型分析必然是粗糙的，因此能耗性能目標可以由基礎模型模擬量向最新類似建筑能耗結算歷史校準得到。
2.3建設施工階段參與主體及其任務在建筑的施工階段，新建建筑合同能源管理的參與主體主要有施工單位、監(jiān)理單位、建設單位、節(jié)能服務公司、第三方評估機構等。在這一階段，由于節(jié)能服務公司與施工單位共同參與施工，容易導致責權不清，業(yè)主和監(jiān)理應注意責權的分配與現(xiàn)場協(xié)調管理。節(jié)能服務公司應注意在關鍵施工節(jié)點對建筑能耗的監(jiān)測，如超出預期應進行調整，達標后再進行下一階段的施工，如此往復直至項目竣工。建設施工階段參與主體及其任務見表2。
2.4投入使用階段參與主體及其任務在建筑物的生命周期中，投入使用階段是其中能耗最大的一個階段，能耗約占全生命周期能耗的70%～80%，即使是節(jié)能建筑，投入使用階段的能耗也占到50%～60%左右[9]。在新建建筑合同能源管理中，此階段將會進行節(jié)能效果的評定和利益的分配，是新建建筑合同能源管理項目的關鍵階段。本文所涉及的新建建筑合同能源管理機制適用于非出售型的新建建筑項目，項目的建設方能完全享受在項目節(jié)能中的投入帶來的收益，由此可根據使用者的不同分為自用型和出租型。
2.4.1自用型對于業(yè)主自用型的新建建筑合同能源管理項目，在投入使用階段的參與主體有業(yè)主、節(jié)能服務公司、第三方節(jié)能評估機構，參與主體及其任務見表3。節(jié)能服務費的給付：由于租戶的陸續(xù)搬進搬出及設備的調試使用，第一年的建筑運行情況是不穩(wěn)定的，所以通常用第二年的能耗情況來衡量能耗性能以計算獎勵和處罰。在第二年末，能耗目標應依據實際運行時間、設備荷載、電梯耗能、實際天氣和利用率來調整，并要考慮資金的時間價值。不同的付費結構建立的基礎都是———節(jié)能服務公司有愿望努力超出規(guī)定的性能目標以取得獎勵費，至少也要有足夠的動力去達到目標能耗水平以獲得基本服務費。圖中的基本費用是指設計服務費用，不包括節(jié)能工作費用。超過目標能耗水平的獎勵程度和低于目標能耗水平的懲罰程度可視合同情況而定，即在上圖中目標能耗左右線段的斜率可不同，圖中僅作示意。除了基本的付費結構外還可以賦予高效能耗水平更多的服務費權重，形成加權付費結構，如圖3所示。加權付費結構對節(jié)能服務公司達到性能目標給予很強的激勵，因為假如能耗性能不足，服務費將會急劇下降。同樣，超過目標能耗水平的獎勵程度和低于目標能耗水平的懲罰程度可視合同情況而定，即在上圖中目標能耗左右線段的曲率可不同，圖中僅作示意。從國外一些項目經驗來看，從初始設計服務的開始到最后的費用支付之間的時間間隔很長，大概有2至4年的時間滯后。這勢必會增加中小型節(jié)能服務公司的融資難度，降低他們對于新建建筑合同能源管理的參與意愿。所以在付費方式上可做改進，在最后的節(jié)能量測量評估支付服務費之前，有兩個時間點可以進行部分先期支付。第一次是在完成模擬且滿足能效目標的設計時，第二次在完成相對于最后確定的設計沒有明顯改動的施工后。雖然大多數節(jié)能服務公司都希望盡早的獲得服務費，但為了保證合同能源管理的基本要素，最后的支付必須絕對遵循建筑投入使用后的實際能耗測量數據[4]。
3.4.2出租型出租型新建建筑合同能源管理與自用的區(qū)別在于，投入使用階段由住戶自行進行其占用房間一些終端用能設備的安裝和其后的運營管理，此時節(jié)能服務公司與租戶共同承擔節(jié)能目標責任。要想達到最終的節(jié)能目標除了節(jié)能服務公司的節(jié)能設計與施工外，還必須以有效的激勵方式來鼓勵住戶安裝高能效的用能設備（包括節(jié)能照明設備和暖通空調設備等），以及后期合理的運營管理。激勵的方法是業(yè)主與租客簽訂協(xié)議，如果滿足一定的最低能效標準，承租人將獲得一定的節(jié)能獎勵。此時的能源管理合同除了業(yè)主與合同能源管理簽訂的以外，還新增了業(yè)主與住戶簽訂的合同。出租型新建建筑合同能源管理合同關系如圖4所示，圖中灰色粗線代表能源管理合同。實施激勵的第一步是為租戶的節(jié)能改進建立一個設計標準。這個標準可以表示為一個最大照明功率密度、設備功率密度等等。租戶如果按照標準來進行室內設計的話將得到租戶節(jié)能補貼。在租戶入駐以后，他們支付的能耗成本將和基本租金分離，這樣租戶將會有動力持續(xù)地以最高效的方式運營他們的空間。各個租戶的用能情況都可以通過流量計、溫度傳感器、分電表的結合來測量，可以為每個荷載條件指定一個最大用能量。租戶設備能效準如圖5所示。此過程中各參與主體的職責如表4所示。
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2.1家庭總用電計量本項目中家庭網關具有智能電表的功能，可滿足供電部門對家庭用戶用電計量進行分析。家庭網關可直接向數據中心發(fā)送用電數據，同時數據中心可直接為電網公司提供數據接口便于調用家庭用電數據。
2.2家庭單電器用電計量通過智能化的電能用戶管理系統(tǒng)，使居民家庭能夠實時、全面了解自身用電的詳細信息，有效利用和控制普通家庭中家用電器的使用時間和使用頻率，最大限度利用電網公司的富余電力和城市分布式太陽能光伏系統(tǒng)的有效發(fā)電電能，最大限度有序控制居民小區(qū)及家庭在電網公司用電高峰時的電能使用，適量降低城市電網在用電高峰時的負荷壓力，通過技術手段、信息共享和智能控制達到全社會共同參與節(jié)能減排的目的。
2.3家庭負荷控制對家庭內的用電設備進行分類管理，當夏季用電高峰出現(xiàn)電力缺口時，一是可以限定家庭用電總量的方式來保證家庭基本用電，用電高峰時可自動切斷非必要使用電器的供電，另一種是通過限定家庭非必要使用電器來保證家庭基本用電，在限電模式下可以有效地解決拉閘限電所帶來的弊端，真正意義上實現(xiàn)家庭需求的用電設備控制。
2.4家庭電器遠程控制隨著物聯(lián)網和移動互聯(lián)網的廣泛應用，居民對家用電器的遠程操控的需求會相應增長。用戶可以利用智能終端設備，通過數據中心或家庭網關對用戶遠程控制指令信息對某個電器下達啟用、關閉的命令，并實時查看某個電器工作狀態(tài)的信息。
2.5峰谷電管理、階梯電管理建立用戶端調峰的新概念和輔助技術手段，在城市電網用電高峰時，用智能插座階段性地控制部分高耗電的家用電器工作，在電網用電低谷的區(qū)間和小區(qū)太陽能發(fā)電的高峰期通過智能插座啟動預設好的部分家用電器工作，在用電高峰來臨前完成部分家用電器的非即時用電任務，實現(xiàn)在用戶端輔助電網削峰填谷的功能。目前的家庭都是被動的接受峰谷電的使用，用戶沒有選擇權，使用時也沒有反饋功能。數據中心要設有峰谷電管理模塊，當接到峰電負荷控制的信息時，根據事先設置的家用電器用電優(yōu)先順序，通知相關地區(qū)的家庭網關將一部分智能插座關閉繼電器，暫時停止一部分電器工作。當數據中心接到谷電信息時，根據事先預約的家用電器用電用電請求，通知相關地區(qū)的家庭網關將一部分智能插座打開繼電器，啟動一部分電器工作。
2.6家庭用電分析利用數據中心所收集到的用戶家庭歷史用電信息，利用數據挖掘和強大的云平臺計算能力，數據中心可以可以提供：分析每戶各類家用電器耗電量占比；分析每戶各類家用電器用電時間的比例；分析每戶峰電和谷電的用電占比；分析每戶網電和區(qū)電的用電占比；不同家庭的用電模式分析；不同電器用電量占比分析；不同品牌同一種電器耗電分析。
3數據中心
智慧家庭數據中心系統(tǒng)是一個運行在云平臺上的一個獨立的系統(tǒng)，是基于物聯(lián)網的目標考慮的。按照千萬級用戶接入的目標進行的設計，為智慧家庭用戶提供自主管理服務。數據中心的軟件的系統(tǒng)布局分為前臺管理系統(tǒng)和后臺管理系統(tǒng)兩大部分。前臺管理系統(tǒng)主要面向居民家庭服務，以便捷操作為導向設計，后臺管理主要為單位客戶和運營中心操作人員服務，以數據安全及系統(tǒng)安全為導向。在日常運營系統(tǒng)中，按照數據挖掘分析進行日間運營、日終處理、月終處理、年終處理等實現(xiàn)不同的數據分析功能。數據中心同時為用戶提供了采用各種主流的終端設備訪問數據中心或家庭網關的途徑。用戶通過短信、手機客戶端系統(tǒng)、智慧家庭門戶網站，了解到諸如月度末的用電清單，階梯用電限額信息，峰谷電信息或者是供電公司實時限電、停電等信息，這些信息采用主動推送或自助選擇服務的方式，由數據中心發(fā)給用戶。隨著智能手機功能不斷發(fā)展，數據中心還將逐步的拓展彩信、飛信等模式供越來越多的用戶使用。
4家庭網關
家庭網關處于智慧家庭智能用電設備和位于小區(qū)內的區(qū)網控制中心之間。他一方面接收區(qū)網控制中心的調度控制命令，一方面安裝預設程序負責智慧家庭的管理工作，通過對家庭用電情況的監(jiān)測、分析和控制服務，實現(xiàn)有序用電管理和能效服務智能化的重要途徑，達到家庭智能用電、進行家庭能源管理、實現(xiàn)智慧家庭的目的。家庭網關的主要功能是：實現(xiàn)數據采集，包括智能插座數據采集；家庭環(huán)境溫度、光照度、燃氣濃度、煙霧濃度的數據采集。數據管理和存儲，包括家庭網關所采集到的各種信息的保存和處理，用電分析等。用電設備控制，包括近程控制、遠程控制、家庭用電模式控制、峰谷電控制和定時控制等。數據通信，包括上行到樓宇集中器、小區(qū)區(qū)網的上報數據和接受其的指令；下行到智能插座的數據采集指令和控制指令等。數據接收和轉發(fā)，包括通過Zigbee、Wifi等方式轉發(fā)用戶和其他職能設備發(fā)出的數據。家庭網關邏輯架構圖如圖2．
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2.1設計原則根據相關規(guī)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(wěn)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(tǒng)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(tǒng)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(wèi)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(qū)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(tǒng)計，用水測量點數量為18個，系統(tǒng)總計量點數量為159個。
2.3系統(tǒng)分層設計根據數據的流向，將系統(tǒng)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(xié)議發(fā)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(fā)給上位機。在此過程中如有錯誤或出現(xiàn)報警，則同時發(fā)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(fā)；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(tǒng)安全性措施，如上層網絡狀態(tài)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(xù)傳”。現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)。
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(jié)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(xiàn)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(tǒng)作為平臺的一個重要的組成部分，是上層應用系統(tǒng)的基礎，也是業(yè)務處理系統(tǒng)的核心，幾乎所有業(yè)務數據的加工最后都依賴數據庫系統(tǒng)的支持來完成。因此，數據庫在整個系統(tǒng)中起著非常關鍵的作用。為了實現(xiàn)有效的能源監(jiān)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(jié)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(jiān)測儀表使用信息表、監(jiān)測儀表產品信息表、監(jiān)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(jiān)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(yè)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(jiān)測業(yè)務，構筑整個支行能耗節(jié)能數據中心的數據存儲體系。
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1、語文智能（linguisticintelligence）：乃指口語及書寫文字的運用能力，它包括了對語言文字之意義（語意能力）、規(guī)則（語法能力），以及聲音、節(jié)奏、音調、詩韻（音韻學能力）、不同功能（語言的實用能力）的敏感性。
2、音樂智能（musicalintelligence）：乃指察覺、辨別、改變和表達音樂的能力，它允許人們能對聲音的意義加以創(chuàng)造、溝通與理解，主要包括了對節(jié)奏、音調或旋律、音色的敏感性。
3、邏輯－數學智能（logical-mathematicalintelligence）：乃指運用數字和推理的能力，它涉及了對抽象關系的使用與了解，其核心成份包括了覺察邏輯或數字之樣式（pattern）的能力，以及進行廣泛的推理，或巧妙地處理抽象分析的能力。
4、空間智能（spatialintellignece）：乃指對視覺性或空間性的訊息之知覺能力，以及把所知覺到的加以表現(xiàn)出來的能力。其核心成份包括了精確知覺物體或形狀的能力，對知覺到的物體或形狀進行操作或在心中進行空間旋轉的能力，在腦中形成心像以及轉換心像的能力，對圖像藝術所感受的視覺與空間之張力、平衡與組成等關系的敏感性。
5、肢體－運作智能（bodily-kinestheticintelligence）：乃指運用身體來表達想法與感覺，以及運用雙手生產或改造事物的能力，其核心成份包括了巧妙地處理（包括粗略與精致的身體動作）物體的能力，巧妙地使用不同的身體動作來運作或表達的能力，以及自身感受的、觸覺的和由觸覺引起的能力。
6、人際智能（interpersonalintelligence）：乃指辨識與了解他人的感覺、信念與意向的能力，其核心成份包括了注意并區(qū)辨他人的心情、性情、動機與意向，并做出適當反應的能力。
7、內省智能（intarpersonalintelligence）：乃指能對自我進行省察、區(qū)辨自我的感覺，并產生適當行動的能力，此種智能也扮演著「智能中樞的角色（centralintelligencesagency）（Kornhaber&Gardner，1991），使得個體能知道自己的能力，并了解如何有效發(fā)揮這些能力。其核心成份為發(fā)展可靠的自我運作模式，以了解自已之欲求、目標、焦慮與優(yōu)缺點，并藉以引導自己的行為之能力。
8、自然觀察智能（naturalistintelligence）：乃指對周遭環(huán)境的動物、植物、人工制品，及其它事物進行有效辨識及分類的能力。詳而言之，自然觀察智能不只包括了對動植物的辨識能力，也包括了從引擎聲辨識汽車，在科學實驗室中辨識新奇樣式，以及藝術風格與生活模式的察覺等能力（Gardner，1999，頁116）。
二、多元智能論的理論要點
多元智能理論的主要內涵已如上述，進一步分析該理論顯示它具有多項要點，茲歸納并以智能本身的性質及人類知慧的發(fā)展等兩個層面分述之。
（一）就智能本身的性質而言
1、每一種智能代表著一種不同于其它智能的獨特思考模式，然而它們卻非獨立運作的，而是同時并存、相互補充、統(tǒng)合運作的（Gardner，1993a）。例如，一位優(yōu)秀的舞蹈家必須同時具備（1）良好的音樂智能，以了解音樂的節(jié)奏與變化，（2）良好的肢體－運作智能，以能夠靈活而協(xié)調地完成身體的動作，（3）良好的人際智能，以能透過身體動作來鼓舞或感動觀眾。
2、上述八種智能可加以歸類成三類：一類是與對象有關的（object-related），包括邏輯—數學智能、空間智能、肢體－運作智能、自然觀察智能，這些能力被個體所處環(huán)境的對象所控制與塑造；一類是免于對象的（object-free），包括語文智能與音樂智能，它們不受到物理世界的塑造，而是依據語言與音樂系統(tǒng)而決定的；另一類是與人有關的（person-related），包括人際與內省智能。
3、每一種智能都包含著數種次類智能（sub-intelligences），例如音樂智能包含了演奏、歌唱、寫譜、指揮、批評與鑒賞等次類智能，所以一個人可能歌唱得不好卻很會作曲，不會演奏卻善于批評與鑒賞。
4、Gardner指出，多元智能論所包含的八種智能模式是暫時性的，除上述八項智能之外，仍可能有其它智能存在。事實上，原先Gardner只指出了七項智能，自然觀察智能則是后來才被檢視出來的，而Gardner也認為「存在智能（existentialintelligence）具有足夠的資格堪稱為1/2智能（Gardne，1999）。
（二）就人類的智能發(fā)展而言
1、每一個正常人至少都具有上述的八種智能，但由于遺傳與環(huán)境因素的差異，每個人在各種智能的發(fā)展程度上有所不同，而且也會以不同的方法來統(tǒng)合或揉和（blend）這七種智能。
2、每種智能有其獨特的發(fā)展順序，而在人生的不同時期中開始生長與成熟。例如，音樂智能是最早被發(fā)展的智能。
3、這些智能非固定與靜態(tài)的實體，它們能被強化與擴大。而文化則是影響智能發(fā)展的重要因素，每個文化或社會對不同型式的智能有不同的評價，使得個體在各種智能的發(fā)展上有不同的動機，也使得某一社會的人群在某些智能上會有高度的發(fā)展。
4、人類在所有智能中都有創(chuàng)造的可能，然而大部份的人都只能對某些特定領域進行創(chuàng)造，換言之，大部份的人都只能在一、二種智能上表現(xiàn)出優(yōu)越的能力。例如，愛因斯坦是數學與自然科學方面的天才，然而他在音樂、肢體運作與人際方面卻未有同樣的表現(xiàn)。
三、多元智能理論的教育涵意
如前所述，多元智能理論使我們破除了「IQ式思維，跳脫傳統(tǒng)心理學所框架出的界限，使我們能深入了解人類智能的本質，為教育理論與實務提供重要的啟思與方向。茲述多元智能理論的教育涵意如下：
（一）教育工作應致力于八種智能的整體發(fā)展：傳統(tǒng)教育獨斷地將焦點放在語文與邏輯─數學能力的培養(yǎng)上，并且只重視與這兩種能力有關的學科，致使學生在其它領域的智能難以獲得充份發(fā)展。Gardner的多元智能理論則指出人們至少具有八種智能，每種智能都具有同等的重要性，而且是彼此互補、統(tǒng)整運作的，僅具有語文與邏輯─數學智能并不足因應未來生活與工作所面臨的挑戰(zhàn)，因此教育工作應致力于八種智能的整體發(fā)展（Haggerty，1995）。
（二）教育是高度個別化的工作，必須配合每位學生所具有的獨特智能之組型：不同的學生具有不同的心智組型，并且會以不同的方法來學習、表征與回憶知識，因此不應以相同的方法、相同的教材來教育所有的學生，有效的教師應配合學生的不同需要而使用各種不同的方法來進行教學（Haggerty，1995）。
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隨著新形勢的發(fā)展，新的時期和新的經濟導向，對能源的渴望和需求越來越強烈，水能作為一種可再生的能源，越來越受到各級各部門和全社會的關注，水電事業(yè)得到了空前的發(fā)展，也取得了顯著的成效。在發(fā)展的同時，水電市場也出現(xiàn)了一些新的問題，新的情況和新的矛盾，從九十年代末的簡化審批程序到今年的“整頓規(guī)范水資源的開發(fā)秩序”的這個過程中，有很多問題值得我們去探討，去深思，也有很多政策亟待改進和完善，目前水電市場存在的問題主要表現(xiàn)在：
一是違規(guī)建設電站屢禁不止。在水電資源的開發(fā)中，大多數的開發(fā)業(yè)主基本能根據上級各部門的要求辦理相關手續(xù)，但也有部分業(yè)主怕麻煩或根本就不管理，缺漏手續(xù)照樣建設，對各類通知視而不見。且大多數水電資源的開發(fā)是在交通條件差的邊遠地帶，執(zhí)法難度大也是重要原因之一。
二是建設工程質量差。近年來所興建、擴建、改建的水電項目大多數是股份制和個人投資開發(fā)的，工程沒有按照項目法人責任制、招標投標制、建設監(jiān)理制、合同管理制、竣工驗收制等要求運作，多數開發(fā)商為了節(jié)省投資，簡化程序，將工程直接承包給沒有相關資質的施工隊伍或個人，質量難以保證。
三是安全設施不到位。從每年的安全檢查中，所到建設工地都存在不同程度的安全隱患，電源線路凌亂、作業(yè)人員不載安全帽、對地質差的隧洞不做臨時支撐或只有簡易支撐，石料場和工程爆破地段沒有設立警示牌，腳手架不牢固等等。
四是施工現(xiàn)場管理混亂。許多業(yè)主是“家族式”開發(fā)，家族式管理模式，大多是不懂管理、不懂業(yè)務、不懂技術的“三不懂”人員到現(xiàn)場管理，造成施工垃圾亂堆亂倒，堵塞河道，有的為增加部分水頭，硬將河道拉深。
五是工程竣工驗收難。水電站的開發(fā)興建，當業(yè)主通過各式途徑和各種方式拿到項目批復后，對于工程竣工后不經有關部門的驗收，只要求能上網，一但上電站上網后就什么也不管，有關部門也很難管。
六是水電站運行工無證上崗。
目前所有運行的水電站運行操作工中，絕大多數是未經培訓或從未接觸過電能知識的人在崗在位，業(yè)主只要求其能操作發(fā)電上網就行。
七是同網同價。根據中央和有關部委的文件，近年來已下發(fā)不少文件都強調同網同價問題，且不說是我們同是一個華東網，就是同省同地區(qū)市都不能同一的上網電價。且豐水季節(jié)上網難，即使上了省網，電價也比其它上網電價低，這就制約了水電的開發(fā)和發(fā)展。
其他如投資環(huán)境差，發(fā)、供電網絡尚待完善，上網電價差異大，洪水時不能上網，即使上網也不能結算電費或棄水電量由各電站分攤等問題的存在。究竟該如何解決水電市場中的這些問題呢？
一、加強水能資源管理是規(guī)范水電市場的關鍵
加強水電市場管理是規(guī)范水電行業(yè)的重要措施，這就要求縣級以上人民政府出臺規(guī)范性的制度，目前閩政[2005]15號《福建省人民政府關于印發(fā)〈加強水能資源開發(fā)利用管理規(guī)定（試行）〉的通知》規(guī)定了開發(fā)過程中的審批、建設程序，但對于部門之間的相互協(xié)調和違規(guī)問題沒有在文件中體現(xiàn)。要求各級各部門之間協(xié)調一至，環(huán)環(huán)相扣，缺項不能辦理各種手續(xù)。如：建設項目審批部門在業(yè)主申報項目時，缺少行業(yè)審查意見或缺環(huán)境影響評價等前置審批條件的任一項時，不得辦理立項審批。供電部門在缺少水電站蓄水前驗收時不得辦理上網事宜。物價部門和工商部門是最后的把關者，在缺少前置審批條件和竣工驗收中的任一項時，都不應審批電價或注冊登記，政府出臺的文件也應環(huán)環(huán)相扣，哪一個部門違規(guī)辦理相關項手續(xù)，就得追究相關責任或行政告誡。同樣，如果符合辦理條件而不辦理也要追究其行政不作為，促使水電項目開發(fā)走上健康發(fā)展的道路。
二、加快電力網絡建設，消除區(qū)域內電能電價差距
電力網絡的建設是水電企業(yè)效益的關鍵，目前，很多地方電力網絡的發(fā)展明顯滯后于水電開發(fā)的進程，造成有電送不出，棄水現(xiàn)象嚴重，省電網不能上，即是上了省電網，電價也低的驚人或者干脆就不給電費，在這種情況下，電力調度部門是關鍵，政府應出臺相應的調度制度，節(jié)能型、綠色型的水能資源應作為上網的安全優(yōu)先條件，并制定相應的處罰措施。調度部門應確保水電上網后再考慮高耗能的大電上網。這樣既節(jié)省了能源又充利用了綠色的水能資源，對供電行業(yè)也能取得更大的利潤。
三、成立水電企業(yè)協(xié)會
成立水電企業(yè)協(xié)會，及時為小水電項目開發(fā)建設和管理提供技術、科技、業(yè)務咨詢、設備安裝與維修等服務，研究和解決水電企業(yè)在建設和管理過程中遇到的政策、技術和其他一些問題，維護企業(yè)的合法權益。
四、提高水電運行工的業(yè)務素質
每年舉辦一至二期培訓班，傳授新知識、新技能，解答電站運行中存在的技術難題，提高水電行業(yè)運行工的業(yè)務素質。嚴把安全審核關，對于水電企業(yè)中在崗人員無運行證、上崗證、操作證、電工證的要求各水電企業(yè)限期整改，對在限期內既不組織培訓，又不另聘有證人員的采取強制措施，不得該企業(yè)發(fā)電上網。
篇12
合同能源管理模式的運作機制決定了節(jié)能服務公司在項目實施中必須承擔風險。因此，應完善項目風險管理的各個環(huán)節(jié)，識別與項目有關的風險，評價和管理改善項目的執(zhí)行效果，從而使?jié)撛跈C會或回報最大化，潛在風險最小化。風險矩陣是項目管理中識別風險因素重要性的一種結構性方法，風險矩陣能夠全面、動態(tài)地初步識別風險因素，包含風險來源、可能結果、預期發(fā)生概率，然后對風險進行分級整理，為風險管理的后續(xù)階段打下基礎。利用風險矩陣收集的數據和評估結果可以在整個風險管理過程中應用，有著重要的推廣應用價值。風險矩陣方法關于各風險評價因子的權重系數是通過專家打分或調查投票的方法來確定的，以識別對項目影響最為關鍵的風險，為節(jié)能服務企業(yè)經營者提供制定相應風險處置措施的依據和歷史紀錄。
2．1原始風險矩陣
原始風險矩陣由需求欄、風險欄、技術欄、風險影響欄、風險概率欄、風險等級欄和風險管理/降低欄等構成。風險矩陣通常由項目風險管理小組來完成，負責對項目風險因素的識別和評估。
1)需求欄:列出項目的基本需求，通常包括項目操作要求和項目管理需求。
2)風險欄:描述項目的具體風險。
3)技術欄:根據具體需求列出可采用的技術。如果所需技術不存在或不夠成熟，則可能會不能滿足需求，風險發(fā)生的概率就會相對高些。4)風險影響欄:用于評估識別風險對項目的影響，通常用I表示。將風險對項目的影響劃分為五個等級。
2．2Borda序值
由于風險等級欄僅給出了三個直觀的風險等級，因此在評價結果中會產生很多風險結，即處于同一等級可以繼續(xù)細分的風險模塊。為了能夠識別同等級下相對關鍵的風險，在風險矩陣中引入Borda序值方法，以盡量減少同等級的風險評價結果。Borda序值是對某準則進行排序，統(tǒng)計出風險因子在該準則下的排名，然后進行綜合考慮。設總共有N個風險值，i為風險因子，k為相應準則(k=1表示風險影響，k=2表示風險發(fā)生概率)。
3合同能源管理項目風險評估
根據利用合同能源管理實施建筑節(jié)能改造項目特征選取風險因素。在編制風險清單基礎上，結合利用合同能源管理模式實施建筑節(jié)能改造項目的具體特點，進行專家投票。經過對收回的有效問卷進行整理，即可輸入風險影響和風險發(fā)生概率。對于風險影響，應根據加權后的投票結果，采用取多數原則;對于風險發(fā)生概率，應采取加權平均原則。其中，U24項目運行管理能力屬于高等級，是實施合同能源管理項目的最大風險;U23工程質量和U27預期效益適應性條件其次，前三項高等級風險均屬于內部風險，可以通過自身技術力量的完善進行規(guī)避。U11政策影響作為外部風險，對項目的實施具有重大的導向作用，可以通過及時了解政策趨勢，采取相應的風險應對和控制措施。
險規(guī)避和應對措施
通過風險識別找出影響項目質量、進度、投資等目標順利實現(xiàn)的主要風險，根據風險評價的結果提出利用合同能源管理實施建筑節(jié)能改造項目風險的控制措施，盡可能地降低工程項目風險，實現(xiàn)節(jié)能運行項目的預期目標，這是項目風險管理的主旨所在。雖然實施合同能源管理的大量風險客觀存在，且不以人的意志為轉移，但通過項目經驗和積累，以及通過測試、模擬、分析掌握的節(jié)能技術相關數據資料，來識別甚至是量化風險，判斷風險發(fā)生的可能性以及造成的連帶后果，從而通過適當的技術和方法來應對與控制風險。根據風險清單指標體系的要素，可以提出相應可采取的應對與控制方法。
4．1外部風險的應對與控制
外部的政治、經濟環(huán)境是不可控制的。規(guī)避這些風險，需要節(jié)能服務公司仔細研究政治、經濟動態(tài)和走勢，了解國家在節(jié)能事業(yè)方面的政策和優(yōu)惠措施，熟悉法律法規(guī)，相應風險清單的應對措施。
4．2內部風險的應對與控制
在合同能源管理項目的執(zhí)行過程中，節(jié)能服務公司內部技術實力是項目成功的重要保證，這部分風險是可以控制的。控制這些風險，節(jié)能服務公司應通過不斷提高自身技術實力，根據現(xiàn)場實際情況及時調整運行管理方案，保證預期的節(jié)能收益。
篇13
1.能力素質模型的體制結構說到能力素質模型的建立，我們不得不確認，我國的能力素質模型是從其他國家的人力資源管理經驗中引進的。這也就注定了會有很多不確定性因素出現(xiàn)，首先中國是一個人才大國，地區(qū)與地區(qū)間有著很大差異；其次，所引進的能力素質模型大部分都是為外國人設定的，不能很好的詮釋國內所需的人才。雖然引進之初在體制結構上得到了支持和認可，但是許多管理者也發(fā)現(xiàn)，如果不進行改革，這樣的體系再好也無法在國內長期的生存下去。在中國眾多的企業(yè)中，能力素質模型雖然已經得到普及，但是并沒有發(fā)揮最好的效益。盡管我國有關機構和一些先進的單位集體都進行了改革和創(chuàng)新，但是其統(tǒng)一標準還是不夠完善。目前國內外能力素質模型的構建方法主要有：行為事件訪談法、職能分析法、情景法、績效法、多維度法等，而每一種方法都有其優(yōu)點和不足，其適應性也各持所需。而在改革和統(tǒng)一的過程中，我國又很是匱乏人力資源管理這方面的人才，也有可能是因為我國是發(fā)展初期，人才的供應還是有些欠缺，但是無論如何這樣的體制還是需要不斷的創(chuàng)新和完善，才能發(fā)揮其最大的效用。2.后續(xù)工作和評估后續(xù)工作和評估，往往是人力資源部門最欠缺的一點，并不是能力素質模型可以解決一切現(xiàn)實問題。盡管在人才選拔的過程中，能力素質模型起到了決定性的作用，但是再起決定以后我們還應繼續(xù)觀察，在我們不斷的對人才的培訓過程中，對能力素質模型的不斷完善中，是否可以發(fā)現(xiàn)當初分配人力資源發(fā)生了錯誤的定位，是否可以進行培訓，使員工擁有更廣闊的發(fā)展空間，這都是選拔人才后的一系列后續(xù)工作問題。這種后續(xù)問題的處理，使企業(yè)陷入了人力資源困惑之中，要長期的進行各個崗位的員工都能就員工自身能力素質與企業(yè)要求的素質或關鍵行為模式進行對比，以便了解個人與崗位需求是否吻合，而且還能有針對性地對不足部分進行改善提高。而基于能力素質模型的分析，則研究工作績效優(yōu)異的員工，突出與優(yōu)異表現(xiàn)相關聯(lián)的特征及行為，并根據研究出的結果，重新分配崗位。
三、能力素質模型建立的廣闊前景
隨著我國對能力素質模型不斷且越來越重視的態(tài)度，我們的不斷實踐與創(chuàng)新，一定會讓能力素質管理模型在人力資源管理部門發(fā)揮其不可替代的良好作用。并為進一步增強企業(yè)的核心競爭力，為企業(yè)在激烈的市場競爭中脫穎而出提供堅實的基礎。對于能力素質模型的人員配置，則要通過更加科學可信的手段，讓管理者更好的在合理的崗位安排適當的人才，發(fā)揮員工個人素質魅力，得到能力最大化展現(xiàn)，這樣一來，可以使公司職員相對穩(wěn)定，減少跳槽等一系列的人力資源管理問題。由此可見，能力素質模型的建立和完善，關系到企業(yè)是否能做好人力資源管理工作，能否讓員工充分發(fā)揮自身價值，這對于完善企業(yè)人力資源管理部門的工作并幫助企業(yè)成長有重要意義。
