時(shí)間：2023-03-08 15:32:53
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在不同的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下家庭能源管理系統(tǒng)具有不同的功能，家庭能源管理系統(tǒng)作為智能電網(wǎng)的有機(jī)組成部分，智能電網(wǎng)為其提出了新的功能需求。傳統(tǒng)電網(wǎng)的能量流向是單向的，即電能由少量大容量發(fā)電廠集中生產(chǎn)，然后通過大規(guī)模的輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)送至用戶側(cè)，最終由用戶消費(fèi)掉。在這種模式下，家庭用戶只是電能的消費(fèi)者，被動(dòng)參與電網(wǎng)的運(yùn)行，家庭能源管理系統(tǒng)的功能就是提高用電效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，功能單一；并且這種家庭能源管理系統(tǒng)主要考慮單一用戶用電效率的提高和舒適度的增加[8]，并未考慮大量用戶協(xié)同工作對電網(wǎng)的影響。智能電網(wǎng)除了大容量集中式發(fā)電廠外，還包含大量分布式電源和可再生能源，它具有復(fù)雜的潮流分布。電網(wǎng)和用戶之間的能量流是雙向的，家庭用戶不僅可以消費(fèi)來自電網(wǎng)的電能，而且可以將本地分布式發(fā)電裝置產(chǎn)生的多余電能售給電網(wǎng)以獲得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。智能電網(wǎng)是一個(gè)完全自動(dòng)化的供電網(wǎng)絡(luò)，其中的每一個(gè)用戶和節(jié)點(diǎn)都得到實(shí)時(shí)的控制，并保證從發(fā)電廠到用戶端電氣之間的每一個(gè)點(diǎn)上的電流和信息的雙向流動(dòng)；能保證電網(wǎng)上各成員之間的無縫連接和實(shí)時(shí)互動(dòng)。除了提高居民側(cè)用電效率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排外，智能電網(wǎng)環(huán)境下的家庭能源管理系統(tǒng)需要具備以下新功能：
1）支持需求響應(yīng)在居民側(cè)的實(shí)施。目前電力資產(chǎn)利用效率低，研究表明20%的系統(tǒng)容量僅用于滿足電力峰值需求，其運(yùn)行時(shí)間僅占系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的5%。通過實(shí)施需求響應(yīng)可以降低電力需求的“峰谷比”和電力資產(chǎn)投資額，提高電力資產(chǎn)的利用效率，增強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。需求響應(yīng)在大工業(yè)用戶和商業(yè)用戶中已經(jīng)得到了實(shí)施；然而單個(gè)家庭用戶用電量少，而用戶數(shù)量眾多，在傳統(tǒng)電網(wǎng)下無法有效實(shí)施需求響應(yīng)。但據(jù)美國能源管理委員會(huì)（FederalEnergyRegulatoryCommission）報(bào)告，居民用戶側(cè)是通過實(shí)施需求響應(yīng)來削減電力峰值需求的最大潛在領(lǐng)域。在智能電網(wǎng)環(huán)境下，借助于家庭能源管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)這一功能。此外，居民用戶通過家庭能源管理系統(tǒng)對電力公司的動(dòng)態(tài)電價(jià)信號(hào)進(jìn)行合適的響應(yīng)，對用電設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制可以降低用戶用電費(fèi)用。
2）支持風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等分布式可再生能源接入電網(wǎng)。智能電網(wǎng)中存在大量的分布式電源，其中風(fēng)電和光伏發(fā)電是居民側(cè)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(jié)構(gòu)、降低用戶用能費(fèi)用具有重要意義，但同時(shí)使配電網(wǎng)中的潮流復(fù)雜化。另外風(fēng)能、太陽能具有間歇性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，風(fēng)電和光伏發(fā)電的大規(guī)模接入會(huì)給電網(wǎng)電能質(zhì)量和電網(wǎng)的安全運(yùn)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(wǎng)提供支持。
3）支持大規(guī)模電動(dòng)汽車安全接入電網(wǎng)。電動(dòng)汽車具有節(jié)能環(huán)保、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，對于減少交通運(yùn)輸領(lǐng)域的能量消耗和溫室氣體排放具有重要的作用。但電動(dòng)汽車具有電池容量大、充電功率高、接入電網(wǎng)充電時(shí)間集中的特點(diǎn)。大量電動(dòng)汽車無序接入電網(wǎng)充電會(huì)造成電力需求峰值增加，電網(wǎng)供需失衡，輸電線路和變壓器過載等后果，降低電力資產(chǎn)利用率，壽命，威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。通過家庭用電網(wǎng)絡(luò)接入電網(wǎng)是電動(dòng)汽車入網(wǎng)充電的重要方式之一，利用家庭能源管理系統(tǒng)對電動(dòng)汽車的充電過程進(jìn)行控制可以削弱或消除電動(dòng)汽車上網(wǎng)充電對電網(wǎng)的不利影響[14]，同時(shí)減少用戶的用電費(fèi)用。綜上，智能電網(wǎng)環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)除了實(shí)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(cè)需求響應(yīng)的實(shí)施、分布式可再生能源和大規(guī)模電動(dòng)汽車安全接入電網(wǎng)、降低用戶用能費(fèi)用提供支持，這些新需求的實(shí)現(xiàn)為該領(lǐng)域的研究提出了新挑戰(zhàn)。
2智能電網(wǎng)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(wǎng)環(huán)境下的家庭能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能更多、更復(fù)雜，需要全新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)支持這些功能的實(shí)現(xiàn)。智能電網(wǎng)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(shè)備：用電負(fù)載、儲(chǔ)能設(shè)備和分布式電源。根據(jù)用電模式和用戶需求不同，用電負(fù)載分為可調(diào)度負(fù)載和不可調(diào)度負(fù)載。HVAC（Heating,VentilationandAirConditioning）系統(tǒng)、洗衣機(jī)、干衣機(jī)、熱水器、洗碗機(jī)、電動(dòng)汽車、用于家庭泳池的抽水泵等，在一定條件下對這些設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度不會(huì)影響到用戶的舒適度，它們是可調(diào)度負(fù)載。不可調(diào)度負(fù)載主要包括計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、冰箱、家庭娛樂系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等，對這些負(fù)載進(jìn)行調(diào)度會(huì)嚴(yán)重影響用戶的需求滿意度。對可調(diào)度負(fù)載的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度是實(shí)現(xiàn)居民側(cè)需求響應(yīng)的重要途徑之一。電動(dòng)汽車是一種特殊的可調(diào)度負(fù)載，它不僅可以通過G2V（GridtoVehicle）從電網(wǎng)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(nèi)的其他用電負(fù)載提供應(yīng)急電能。大量電動(dòng)汽車在集合者（Aggregator）的協(xié)調(diào)下可以組成大規(guī)模的電動(dòng)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(dòng)汽車存儲(chǔ)的電能回饋給電網(wǎng)，起到調(diào)峰等輔助作用。電動(dòng)汽車需要在家庭能源管理系統(tǒng)的控制下有序接入電網(wǎng)，以消除大量電動(dòng)汽車無序接入電網(wǎng)造成的危害。目前，居民側(cè)的分布式可再生能源主要是風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電。由于風(fēng)能和光能的間歇性、隨機(jī)性，以及風(fēng)能的反調(diào)節(jié)特性，需要利用儲(chǔ)能裝置改善風(fēng)電和光伏發(fā)電的電能質(zhì)量，維持系統(tǒng)穩(wěn)定，提高其利用率。風(fēng)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(wǎng)。儲(chǔ)能系統(tǒng)除了用于提高可再生能源的電能質(zhì)量和電能利用率外，還可以在電力需求的“谷底”從電網(wǎng)吸取電能，在用電高峰時(shí)期供給家庭用電負(fù)載使用，或者售給電網(wǎng)來獲取經(jīng)濟(jì)效益，降低用戶的用電費(fèi)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(wǎng)實(shí)現(xiàn)雙向能量流動(dòng)和計(jì)量。智能電表也是電力公司和家庭能源管理系統(tǒng)進(jìn)行通信的信息接口。用戶可以通過Internet網(wǎng)絡(luò)和家庭能源管理系統(tǒng)進(jìn)行交互，比如通過Web頁面監(jiān)測當(dāng)前家庭用能情況，對家庭用電設(shè)備進(jìn)行控制。用戶還可以與朋友、同事等進(jìn)行節(jié)能比賽，獲取節(jié)能建議等]。用戶也可以通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與家庭能源管理系統(tǒng)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)上述功能。智能電網(wǎng)環(huán)境下的家庭能源管理系統(tǒng)主要包含以下五個(gè)功能模塊：1）用戶設(shè)置模塊。用戶通過人機(jī)界面對家庭環(huán)境內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，比如室內(nèi)環(huán)境溫度上下限、洗碗機(jī)的開始工作時(shí)間、電動(dòng)汽車的充電完成時(shí)間等；可以設(shè)定不同用電設(shè)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(guān)的所有設(shè)置。2）檢測模塊。檢測模塊用于實(shí)現(xiàn)環(huán)境檢測、設(shè)備檢測和用戶行為檢測。環(huán)境檢測包括室內(nèi)的溫度、濕度、光照等因素的檢測；設(shè)備檢測指用電負(fù)載、儲(chǔ)能系統(tǒng)、分布式電源的工作狀態(tài)檢測，比如電動(dòng)汽車的當(dāng)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(nèi)用戶行為模式的識(shí)別。3）預(yù)測模塊。風(fēng)電、光伏發(fā)電具有出力不穩(wěn)定的特點(diǎn)，利用預(yù)測算法對其功率輸出進(jìn)行預(yù)測有利于提高它們的利用率。若用戶采用實(shí)時(shí)電價(jià)，還需要對電價(jià)進(jìn)行預(yù)測；另外，也可以對家庭環(huán)境內(nèi)的負(fù)載進(jìn)行預(yù)測，這些預(yù)測結(jié)果用于優(yōu)化調(diào)度過程以提高系統(tǒng)性能。4）優(yōu)化調(diào)度模塊。該模塊是家庭能源管理系統(tǒng)的核心，它根據(jù)用戶設(shè)置、設(shè)備工作狀態(tài)、環(huán)境信息、人員活動(dòng)信息、電價(jià)信息、可再生能源的出力預(yù)測等信息對家庭環(huán)境內(nèi)的可調(diào)度用電負(fù)載及儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，達(dá)到用戶預(yù)先設(shè)定的某一最優(yōu)目標(biāo)，比如最小化用戶用電費(fèi)用等。5）設(shè)備監(jiān)控模塊。該模塊根據(jù)優(yōu)化調(diào)度模塊計(jì)算的結(jié)果對用電負(fù)載、儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)，并將設(shè)備的工作狀態(tài)和當(dāng)前的用電狀態(tài)通過人機(jī)界面實(shí)時(shí)反映給用戶。家庭能源管理系統(tǒng)利用通信技術(shù)將家庭環(huán)境內(nèi)的用電負(fù)載、分布式電源、儲(chǔ)能裝置及檢測控制裝置組成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)用能的監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)與外部網(wǎng)絡(luò)信息流的雙向流動(dòng)。
3智能電網(wǎng)環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其未來研究方向
智能電網(wǎng)環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)的技術(shù)體系如圖2所示。物理層由負(fù)載、儲(chǔ)能系統(tǒng)和可再生能源三類設(shè)備構(gòu)成；在中間層檢測、預(yù)測、用戶設(shè)置的基礎(chǔ)上對物理層設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，優(yōu)化調(diào)度的結(jié)果通過設(shè)備監(jiān)控作用于物理層設(shè)備上，利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)構(gòu)成家庭能源管理系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)；在中間層的支持下可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、需求響應(yīng)、可再生能源接入、電動(dòng)汽車接入等系統(tǒng)功能。在此技術(shù)體系中，檢測是進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和監(jiān)控的基礎(chǔ)，優(yōu)化調(diào)度是核心，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。另一方面，風(fēng)電、光伏發(fā)電出力預(yù)測、電價(jià)預(yù)測和負(fù)載預(yù)測可直接采用已有的預(yù)測算法。因此，本節(jié)從檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和優(yōu)化調(diào)度算法三方面總結(jié)智能電網(wǎng)環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究取得的成果，討論存在的技術(shù)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(shù)與傳統(tǒng)的家庭能源管理系統(tǒng)相比，智能電網(wǎng)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(xì)。以檢測用電設(shè)備的耗電量為例，智能電網(wǎng)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(xì)化到具體的用電設(shè)備和用電時(shí)段上。傳統(tǒng)檢測方法需要為每個(gè)檢測對象安裝傳感器，成本高，安裝、維護(hù)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(fù)載檢測方法可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的不足，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。它由MIT的GeorgeHart提出，最初用于居民樓負(fù)載監(jiān)測。該方法通過分析負(fù)載的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特征實(shí)現(xiàn)負(fù)載的識(shí)別。非侵入式負(fù)載檢測方法只需要在家庭環(huán)境內(nèi)安裝少量傳感器檢測關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的用電量，然后通過算法來確定具體設(shè)備的工作狀態(tài)和耗電量。圖3所示是安裝在用戶側(cè)的智能電表在一段時(shí)間內(nèi)測量的用戶用電功率實(shí)時(shí)曲線圖，可以采用基于“時(shí)間窗口”的方法以窗口期功率信號(hào)的邊沿特征、順序特征、變化趨勢和持續(xù)時(shí)間為特征量，通過與特征數(shù)據(jù)庫中的特征匹配來識(shí)別設(shè)備，從而將智能電表測量的總功耗分解到具體的用電負(fù)載。非侵入式負(fù)載檢測方法中設(shè)備特征選取和識(shí)別算法設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，目前的算法有時(shí)間序列法、維特比算法、整數(shù)規(guī)劃法、模糊聚類法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、遺傳算法等。非侵入式負(fù)載檢測方法采用的儀表少、成本低、安裝維護(hù)容易，易于被用戶接受，但對于能耗小、工作模式復(fù)雜的設(shè)備進(jìn)行識(shí)別比較困難，并且隨著設(shè)備數(shù)量的增加，識(shí)別精度下降；大部分算法需要大量的訓(xùn)練和標(biāo)定過程。對家庭環(huán)境內(nèi)用戶的物理位置和行為進(jìn)行檢測和識(shí)別，采用一定的方法對用戶的行為模式進(jìn)行預(yù)測有利于家庭能源管理系統(tǒng)對設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。檢測手段除了傳統(tǒng)的紅外法、RFID標(biāo)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(hào)強(qiáng)度的變化來檢測人員活動(dòng)信息。除了傳統(tǒng)的以數(shù)據(jù)為中心的人員行為檢測，也可以采用知識(shí)驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行家庭環(huán)境內(nèi)人員行為檢測，比如利用本體對家庭環(huán)境和人員行為進(jìn)行表示、建模，采用語義推理、分類和領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行人員行為識(shí)別。目前，家庭環(huán)境內(nèi)人員活動(dòng)行為的檢測和識(shí)別主要集中在單用戶方面，在實(shí)際家庭環(huán)境內(nèi)往往存在多個(gè)用戶，他們之間的行為具有耦合性，增大了行為識(shí)別和預(yù)測的難度，但識(shí)別和預(yù)測的結(jié)果對提高家庭能源管理系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度性能具有重要價(jià)值。因此，非侵入式檢測識(shí)別算法、多用戶用能行為檢測和識(shí)別是家庭能源管理系統(tǒng)檢測技術(shù)領(lǐng)域未來的研究重點(diǎn)。
3.2家庭能源管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與傳統(tǒng)的家庭能源管理系統(tǒng)不同，智能電網(wǎng)環(huán)境下的家庭能源管理系統(tǒng)不僅要對單個(gè)家庭環(huán)境內(nèi)的用能進(jìn)行優(yōu)化、管理，而且多個(gè)家庭還要協(xié)同作，因此，智能電網(wǎng)環(huán)境下的家庭能源管理系統(tǒng)需要家域網(wǎng)(HomeAreaNetwork)、小區(qū)網(wǎng)絡(luò)（NeighborhoodAreaNetwork）和廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork）三種網(wǎng)絡(luò)的支持。每個(gè)家庭能源管理系統(tǒng)含有一個(gè)智能電表，它是家域網(wǎng)與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換的接口。同一區(qū)域的眾多智能電表構(gòu)成小區(qū)網(wǎng)絡(luò)，來自各個(gè)智能電表的數(shù)據(jù)在小區(qū)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合中心進(jìn)行聚合，再通過廣域網(wǎng)送到電力公司用于實(shí)現(xiàn)用能計(jì)量、負(fù)載預(yù)測等功能；電力公司的需求響應(yīng)控制命令、電價(jià)等信息沿相反的路徑傳輸。三種網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系如圖4所示。目前，可用于組建家域網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)如表1所示。由于用戶移動(dòng)、增減用電負(fù)載等操作會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(wǎng)絡(luò)。無線通信技術(shù)是當(dāng)前組建家庭能源管理系統(tǒng)家域網(wǎng)的主流技術(shù)，其中ZigBee技術(shù)由于具有低功耗、自組織、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活、低成本等優(yōu)點(diǎn)，是家庭能源管理系統(tǒng)家域網(wǎng)最常用的通信方式。家庭環(huán)境內(nèi)含有大量種類多樣的設(shè)備，由不同的制造商生產(chǎn)，采用不同的通信標(biāo)準(zhǔn)，盡管ZigBee技術(shù)在該領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但尚未形成家庭能源管理系統(tǒng)家域網(wǎng)的統(tǒng)一通信標(biāo)準(zhǔn)。這增加了系統(tǒng)集成的難度。另外，目前家庭環(huán)境內(nèi)的大部分用電設(shè)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(wǎng)絡(luò)，這種方式使家庭能源管理系統(tǒng)實(shí)施難度大、成本高、不易被用戶接受?；ゲ僮餮芯咳允羌彝ツ茉垂芾硐到y(tǒng)家域網(wǎng)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。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(biāo)準(zhǔn)，未來的智能家電自身含有能量檢測和通信組網(wǎng)能力，來自不同制造商的智能家電能夠按照同一標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)組網(wǎng)，自我報(bào)告自身用能情況。這種標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備互操作難的問題，降低家庭能源管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本，提高用戶接受度。網(wǎng)絡(luò)安全問題是智能電網(wǎng)環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域另外一個(gè)研究熱點(diǎn)。在智能電網(wǎng)環(huán)境下，用戶通過Internet和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以對家庭環(huán)境內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)家庭能源管理系統(tǒng)采集大量的用戶用電數(shù)據(jù)。非法用戶可以通過用戶用電數(shù)據(jù)的分析推斷出用戶的生活習(xí)慣，造成用戶隱私泄露；非法的網(wǎng)絡(luò)入侵會(huì)威脅到系統(tǒng)的安全運(yùn)行，造成用戶的經(jīng)濟(jì)損失。因此，研究相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)對于保障家庭能源管理系統(tǒng)的安全運(yùn)行和用戶隱私及經(jīng)濟(jì)利益具有重要的意義。但家庭能源管理系統(tǒng)中的設(shè)備存在資源受限、計(jì)算能力弱的特點(diǎn)，比如，智能洗衣機(jī)的控制器是典型的中低端嵌入式微處理器，其計(jì)算能力有限。并且家庭能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中涉及控制的信息傳輸要滿足硬實(shí)時(shí)性的要求。所以傳統(tǒng)的Internet網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)不能滿足系統(tǒng)需求，因此計(jì)算資源受限情況下滿足實(shí)時(shí)性要求的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)是未來的研究重點(diǎn)。另外，家庭能源管理系統(tǒng)采集大量的用戶用電數(shù)據(jù)，內(nèi)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(hù)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(diào)度算法對家庭環(huán)境內(nèi)的用電設(shè)備進(jìn)行調(diào)度減少設(shè)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(diào)度目的。智能電網(wǎng)環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的多樣性、可再生能源出力的不確定性、動(dòng)態(tài)電價(jià)、能量流動(dòng)的復(fù)雜性等因素都增大了優(yōu)化調(diào)度的難度。圖5所示是智能電網(wǎng)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(dòng)的方向，箭頭上的符號(hào)表示功率的大小。虛線框內(nèi)的部分為單個(gè)家庭用戶擁有，它和大電網(wǎng)之間存在雙向的能量流動(dòng)關(guān)系：家庭用戶可以從大電網(wǎng)購買電能供用電負(fù)載消耗，或由存儲(chǔ)系統(tǒng)儲(chǔ)存，并為此支付相應(yīng)費(fèi)用；在動(dòng)態(tài)電價(jià)機(jī)制下，購買電能時(shí)段的選擇直接影響到用戶支付費(fèi)用的多少。用戶也可以將分布式電源產(chǎn)生的多余電能和儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存的電能出售給電網(wǎng)來獲得相應(yīng)的收益，并且售電時(shí)段的選擇也與其收益大小密切相關(guān)。在一段時(shí)間內(nèi)用戶需要支付的總用電費(fèi)用由式（1）表示。分布式電源產(chǎn)生的電能可以供給用電負(fù)載消耗、儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)和售給大電網(wǎng)，在一特定的時(shí)刻，不同的選擇會(huì)對用戶的用能費(fèi)用產(chǎn)生不同的影響。同樣，儲(chǔ)能系統(tǒng)能量存儲(chǔ)、釋放策略的選擇也影響著用戶的用能費(fèi)用。因此，對虛線框內(nèi)用戶擁有的部件進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對圖5所示各組成部分之間的能量流動(dòng)方向和大小進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度對降低用戶總用能費(fèi)用具有重要的意義。光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的功率輸出不穩(wěn)定，根據(jù)它們的出力預(yù)測對可調(diào)度用電負(fù)載和儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度，能夠提高可再生能源的利用率。此外，需求響應(yīng)的實(shí)施和大規(guī)模電動(dòng)汽車的安全接入電網(wǎng)都需要優(yōu)化調(diào)度算法的支持，因此優(yōu)化調(diào)度問題是智能電網(wǎng)環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)的核心問題。根據(jù)優(yōu)化調(diào)度的目的不同，當(dāng)前的優(yōu)化調(diào)度算法主要分為以下三類：總用電功耗小于目標(biāo)值的調(diào)度算法、最大化可再生能源利用率的調(diào)度算法、最小化用戶用能費(fèi)用的調(diào)度算法。1）總用電功耗小于目標(biāo)值的調(diào)度算法。在居民側(cè)實(shí)施需求響應(yīng)除了利用動(dòng)態(tài)電價(jià)信號(hào)通過經(jīng)濟(jì)刺激方法引導(dǎo)用戶改變用電模式外，電力公司還可以根據(jù)當(dāng)前的電力供應(yīng)情況，直接向用戶需求響應(yīng)控制信號(hào)，向用戶指定需求響應(yīng)的持續(xù)時(shí)段和在此期間該用戶的家庭用電上限，電力公司根據(jù)事先與用戶簽訂的協(xié)議為用戶支付相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。用戶收到需求響應(yīng)控制信號(hào)后，通過家庭能源管理系統(tǒng)中的優(yōu)化調(diào)度模塊對家庭環(huán)境內(nèi)的用電設(shè)備進(jìn)行調(diào)度，確保滿足需求響應(yīng)控制信號(hào)的要求，必要時(shí)可以犧牲用戶的部分舒適度。優(yōu)化調(diào)度算法不僅要考慮可調(diào)度負(fù)載對家庭總用電量的影響，還要考慮不可調(diào)度負(fù)載及可再生能源出力不確定性對調(diào)度結(jié)果的影響。2）最大化可再生能源利用率的調(diào)度算法。光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的出力不確定性不利于它們大規(guī)模接入電網(wǎng)，限制了它們的利用率，通過大容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)可以削弱出力波動(dòng)，提高可再生能源的利用率，但該方法成本高，不便推廣。同時(shí)光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電的出力波動(dòng)大，儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量不易確定，儲(chǔ)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(fù)載和儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)度，優(yōu)先消納本地光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源產(chǎn)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(dòng)對電網(wǎng)的不利影響。家庭能源管理系統(tǒng)可以根據(jù)天氣預(yù)報(bào)網(wǎng)站分小時(shí)的天氣預(yù)報(bào)信息對可再生能源的出力進(jìn)行預(yù)測，然后根據(jù)電價(jià)的預(yù)測結(jié)果和用電負(fù)載的優(yōu)先級對用電設(shè)備進(jìn)行調(diào)度，從而最大化可再生能源的利用率，并最小化用戶用能費(fèi)用。將電動(dòng)汽車的充/放電與可再生能源發(fā)電預(yù)測相結(jié)合，建立一個(gè)同時(shí)計(jì)及具有V2G功能的電動(dòng)汽車、風(fēng)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(diào)度模型，可平抑可再生能源的出力波動(dòng)，改善電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，提高可再生能源的利用率。3）最小化用戶用能費(fèi)用的優(yōu)化調(diào)度算法。在智能電網(wǎng)環(huán)境下，家庭能源管理系統(tǒng)除了降低負(fù)載的空閑損耗來降低用電費(fèi)用外，可以采取多種方法來降低用戶用電費(fèi)用：響應(yīng)電價(jià)信號(hào)，將部分負(fù)載從“高電價(jià)時(shí)段”調(diào)度到“低電價(jià)時(shí)段”；根據(jù)可再生能源發(fā)電的出力狀況協(xié)同控制用電設(shè)備增加低成本可再生能源的利用量，減少從電網(wǎng)購買的電能；將可再生能源產(chǎn)生的多余電量售給電網(wǎng)；利用儲(chǔ)能系統(tǒng)在低電價(jià)時(shí)存儲(chǔ)電能，在高電價(jià)時(shí)供給用電負(fù)載或售給電網(wǎng)獲取經(jīng)濟(jì)效益等。這種算法是目前最常見的優(yōu)化調(diào)度算法，可表示為如式（2）所示的約束優(yōu)化問題。不同的調(diào)度算法考慮的對象范圍不同，HVAC系統(tǒng)用電占整個(gè)家庭電能消耗的22.3%，提高HVAC系統(tǒng)的效率是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、用戶側(cè)需求響應(yīng)的重要手段，對降低用戶用電費(fèi)用具有重要意義。因此，HVAC系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度算法是該領(lǐng)域當(dāng)前的研究重點(diǎn)之一。根據(jù)動(dòng)態(tài)變化的電價(jià)和室外溫度的變化對未來時(shí)段HVAC系統(tǒng)的溫度設(shè)定進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，能夠在保證用戶舒適度的條件下降低用戶用能費(fèi)用。檢測室內(nèi)人員活動(dòng)信息，分析用戶行為模式，有針對性地對HVAC系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度也可以提高使用HVAC系統(tǒng)的效率，降低用戶用能費(fèi)用。利用房屋具有的儲(chǔ)能特性，根據(jù)可再生能源的出力狀況對HVAC系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過提高可再生能源的利用率來降低用戶用能費(fèi)用。家庭用戶不僅關(guān)心HVAC系統(tǒng)的用能費(fèi)用，更關(guān)心整個(gè)家庭環(huán)境內(nèi)的總用能費(fèi)用，因此優(yōu)化調(diào)度算法還要考慮其他用電負(fù)載、儲(chǔ)能系統(tǒng)和分布式電源對優(yōu)化調(diào)度結(jié)果的影響。對家庭環(huán)境內(nèi)的分布式能源資源和儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，也可以降低用戶的用能費(fèi)用[55-56]。與只考慮用電負(fù)載、儲(chǔ)能系統(tǒng)、分布式能源中的某一類或幾類的優(yōu)化調(diào)度算法相比，在統(tǒng)一的框架下綜合考慮用電負(fù)載、儲(chǔ)能系統(tǒng)和分布式電源的優(yōu)化調(diào)度模型和算法能夠獲得更優(yōu)的結(jié)果。在實(shí)際應(yīng)用中，并非所有用戶都同時(shí)擁有用電負(fù)載、儲(chǔ)能系統(tǒng)、分布式能源和向電網(wǎng)出售電能的能力，但研究表明用戶擁有儲(chǔ)能系統(tǒng)、分布式電源和向電網(wǎng)出售電能的能力有助于降低用戶的用能費(fèi)用。T.Hurbet和S.Grijalva在優(yōu)化調(diào)度算法僅考慮用電負(fù)載的基礎(chǔ)上，依次加入儲(chǔ)能系統(tǒng)、用戶向電網(wǎng)售電能力、光伏發(fā)電系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組，每種情況下都用三種不同的算法對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，相應(yīng)的用戶用能費(fèi)用如表2所示。從表2可見每種優(yōu)化調(diào)度算法下用戶用能費(fèi)用都隨著新設(shè)備和用戶向電網(wǎng)售電能力的加入而減少。智能電網(wǎng)環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)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(shù)量的HVAC系統(tǒng)、熱水器、電動(dòng)汽車進(jìn)行協(xié)同調(diào)度控制，為電力系統(tǒng)的運(yùn)行提供調(diào)頻、調(diào)峰等服務(wù)的算法。研究表明用戶的用能費(fèi)用與用電負(fù)載、儲(chǔ)能系統(tǒng)、分布式電源和向電網(wǎng)出售電能等因素均有關(guān)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(diào)度算法對可再生能源出力預(yù)測、負(fù)載預(yù)測、電價(jià)預(yù)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(diào)度結(jié)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(diào)度算法是該領(lǐng)域未來的研究方向之一。
4結(jié)語
鍋爐產(chǎn)生蒸汽到用戶端轉(zhuǎn)換成熱水，可選方案及優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。不同供熱方式的經(jīng)濟(jì)效益對比見表2。經(jīng)過校內(nèi)多次會(huì)議討論和專家論證，確定選擇方案3，即使用太陽能熱泵系統(tǒng)分散供熱方式取代原來的燃油鍋爐集中供熱方式。技術(shù)方案確定之后，籌措資金便成為一個(gè)重要議題，由于項(xiàng)目涉及面廣，設(shè)備需求和工程量都很大，預(yù)計(jì)項(xiàng)目投資超過兩千萬元。對于一個(gè)日常經(jīng)費(fèi)都采取預(yù)算制的事業(yè)單位來說很難較快籌措到此巨款，而項(xiàng)目如果不盡快實(shí)施，每天的能源損失又非常嚴(yán)重。在此情景下，合同能源管理的方式成為一個(gè)最好的選擇，即節(jié)能改造工程的全部投入和風(fēng)險(xiǎn)由節(jié)能服務(wù)公司承擔(dān)，節(jié)能服務(wù)公司為上海大學(xué)提供節(jié)能服務(wù)。項(xiàng)目實(shí)施后，通過節(jié)能效益監(jiān)測和審計(jì)，節(jié)能技術(shù)服務(wù)公司與上海大學(xué)按比例分享其經(jīng)濟(jì)效益。項(xiàng)目合同結(jié)束后，以后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益及節(jié)能設(shè)備全部歸上海大學(xué)所有。節(jié)能服務(wù)公司不僅提供改造所需的設(shè)備，還提供能源管理服務(wù)。在項(xiàng)目合同期內(nèi)，節(jié)能服務(wù)公司按合同約定，對高校節(jié)能工程進(jìn)行改建，承包高校所有能源消耗和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)高校能源管理外包。通過節(jié)能服務(wù)公司的高效節(jié)能工程，以期望在最短時(shí)間內(nèi)收回投資，節(jié)能量則轉(zhuǎn)化為更大的經(jīng)濟(jì)效益，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能服務(wù)公司與高校的效益分享。因此，采取合同能源管理模式，不但解決資金問題，而且乙方的節(jié)能收益與實(shí)施效果有直接關(guān)系，所以極大的調(diào)動(dòng)乙方參與管理節(jié)能的積極性和主動(dòng)性。在合同能源管理項(xiàng)目中，如何確定用能量至關(guān)重要。因?yàn)楣?jié)能量的計(jì)算與核定涉及節(jié)能效益的分配，是合同能源管理的重要前提之一。校園生活、工作、學(xué)習(xí)用能穩(wěn)定，易于核定節(jié)能量，同時(shí)，我校的節(jié)能管理工作有較好的傳統(tǒng)，寶山校區(qū)對每年燃油使用量的都有完備數(shù)據(jù)記錄，節(jié)能服務(wù)公司容易接受。在形成了完整的改造方案之后，學(xué)校將其作為重點(diǎn)節(jié)能項(xiàng)目向上海市教委提出申請，經(jīng)過專家論證后，得到了教委支持的啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)。
2項(xiàng)目實(shí)施過程和結(jié)果
為了獲得性價(jià)比最優(yōu)的節(jié)能服務(wù),通過公開競爭的招標(biāo)方式，可以為學(xué)校最大程度的節(jié)能經(jīng)費(fèi)，因此學(xué)校在2012年底通過上海機(jī)電設(shè)備招標(biāo)公司進(jìn)行了公開招標(biāo)，選取了上海哲能赫太陽能設(shè)備公司作為項(xiàng)目中標(biāo)方。改造過程總計(jì)6個(gè)月，改造工程內(nèi)容見表3。項(xiàng)目至今已完整運(yùn)行了5個(gè)月，經(jīng)過了冬季低溫期的考驗(yàn)。在此期間沒有發(fā)生一起事故或投訴事件，各單位都對改造結(jié)果非常滿意。由于設(shè)備方案針對了各個(gè)用戶的使用習(xí)慣，采用了分散系統(tǒng)，用戶使用不受原來鍋爐房的制約，可以靈活自主的安排工作，用戶的實(shí)際體驗(yàn)滿意度大大提高。本項(xiàng)目的節(jié)能效果，根據(jù)實(shí)際測量，統(tǒng)計(jì)分析如表4。根據(jù)近半年的運(yùn)行情況推算，本項(xiàng)目每年所產(chǎn)生的節(jié)能量將超過1700t標(biāo)煤，節(jié)約能源成本約1500萬元左右，同時(shí)減少了燃油鍋爐的廢氣排放，提升了用戶的使用滿意度。是一個(gè)環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益多面豐收的好項(xiàng)目。
3結(jié)論
該能源管理系統(tǒng)包括1個(gè)管理中心即集團(tuán)公司總部能源管理中心大廳及5個(gè)分公司分別設(shè)立能源管理分中心。主中心與分中心通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接，構(gòu)建成千兆數(shù)據(jù)傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)絡(luò)。按等級授權(quán)網(wǎng)絡(luò)用戶權(quán)限，不同用戶通過WEB訪問EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)。整個(gè)工業(yè)園區(qū)的能源流程實(shí)時(shí)信息、生產(chǎn)工藝流程實(shí)時(shí)信息和安全環(huán)保視頻監(jiān)控畫面都可以在主中心（能源管理中心大廳）大屏幕系統(tǒng)上自由切換，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。集團(tuán)總調(diào)度可通過能源管理系統(tǒng)平臺(tái)對下屬5個(gè)分公司的生產(chǎn)、能源、物流、環(huán)保、重大危險(xiǎn)源等情況進(jìn)行集中監(jiān)控、集中管理和綜合平衡調(diào)度。EMS主要包括能源管理子系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度子系統(tǒng)和EMS綜合監(jiān)控子系統(tǒng)。
1.1能源管理子系統(tǒng)
建立健全能源管理組織機(jī)構(gòu)和能源管理各項(xiàng)制度，制定集團(tuán)及各分公司的能源管理方針和節(jié)能目標(biāo)，為能源管理活動(dòng)提供行為準(zhǔn)則和目標(biāo)。將水、電、煤、蒸汽能源作為集團(tuán)公司級的資源，集中進(jìn)行監(jiān)控管理和平衡調(diào)度，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)各分公司能源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、統(tǒng)一管理和使用，一站式的管理和按授權(quán)級別的分散使用，實(shí)現(xiàn)能源的工序成本核算，將采集的能源數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、分析和整理，建立客觀的以數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評價(jià)體系。其主要功能模塊包括能源管理組織機(jī)構(gòu)和制度建設(shè)、能源預(yù)測、能源計(jì)劃和平衡及實(shí)績管理、能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、能源對標(biāo)管理和節(jié)能改造、能源計(jì)量系統(tǒng)。
1.1.1能源管理組織機(jī)構(gòu)和制度建設(shè)在集團(tuán)總部成立以董事長為組長，總經(jīng)理、生產(chǎn)副總為副組長的能源管理小組，對能源管理工作進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和決策。在集團(tuán)生產(chǎn)辦設(shè)立能源管理辦公室，負(fù)責(zé)集團(tuán)能源管理各項(xiàng)工作的具體實(shí)施，并對能源管控大廳進(jìn)行管理和調(diào)度。各分公司成立以生產(chǎn)副總為首的能源管理辦公室，成員由各車間主任組成，落實(shí)集團(tuán)能源管理決策和方針，負(fù)責(zé)本公司的能源管理日常工作。結(jié)合國家相關(guān)法律法規(guī)和產(chǎn)業(yè)政策，建立、健全集團(tuán)和各分公司的各項(xiàng)能源管理制度，制定能源管理的方針和目標(biāo)，通過自上而下的能源機(jī)構(gòu)建設(shè)和制度建設(shè)，對各分公司的能源管理工作實(shí)績進(jìn)行評價(jià)和績效考核，從而保障集團(tuán)能源管理工作的順利實(shí)施和持續(xù)改進(jìn)。
1.1.2能源預(yù)測通過對EMS數(shù)據(jù)庫各產(chǎn)品耗能歷史數(shù)據(jù)的匯總、分析和整理，結(jié)合未來某一期間（月、季度、年）的生產(chǎn)計(jì)劃，建立各分公司能源消耗預(yù)測與優(yōu)化調(diào)度模型，對水、電、煤、蒸汽等主要能源的生產(chǎn)和消耗進(jìn)行預(yù)測，得到能源優(yōu)化調(diào)度的建議和方案，實(shí)現(xiàn)能源的“事前靜態(tài)管理”，提高能源的利用效率。
1.1.3能源計(jì)劃和平衡及實(shí)績管理按照各分公司月度生產(chǎn)計(jì)劃及能源預(yù)測優(yōu)化方案編制能源供需計(jì)劃，指導(dǎo)各分公司按照供需計(jì)劃組織生產(chǎn)，向各生產(chǎn)工序提供所需要的能源量，并實(shí)時(shí)跟蹤能源計(jì)劃執(zhí)行情況和現(xiàn)場運(yùn)行狀況，在線動(dòng)態(tài)調(diào)整能源供需；建立各分公司的水、電、蒸汽的能源平衡網(wǎng)絡(luò)圖并設(shè)置平衡記錄點(diǎn)，結(jié)合月度各能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，依據(jù)能源平衡表對各能源的實(shí)際發(fā)生量、使用量、損耗量進(jìn)行計(jì)算，使能源介質(zhì)的供入量=有效能量+損失量保持平衡，取得能源生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)績數(shù)據(jù)，用于反映各種能源數(shù)據(jù)生產(chǎn)、分配和使用情況。
1.1.4能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析利用統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)、對平衡后的當(dāng)期和歷史能源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，及時(shí)獲取能源消耗定額和能源計(jì)劃的執(zhí)行情況、能源成本的變化情況，得到集團(tuán)及各分公司產(chǎn)品能耗的單耗量和累計(jì)量的月度報(bào)表，水、電、煤、蒸汽等能源的月消耗量、折標(biāo)量和綜合能耗量，重要產(chǎn)品的能耗同比和環(huán)比數(shù)據(jù)以及相應(yīng)報(bào)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(tuán)各期能源消耗的對比情況，查找能源消耗水平。依據(jù)各產(chǎn)品詳細(xì)的能源對標(biāo)值，不僅可以用于指導(dǎo)集團(tuán)公司的能源對標(biāo)管理工作，真正做到能源的合理利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，而且可以按照集團(tuán)公司能源管理制度對能耗超額和節(jié)能單位、個(gè)人進(jìn)行獎(jiǎng)懲，通過適度的考核機(jī)制，督促各分公司節(jié)能減排工作的持續(xù)改善。
1.1.5能源對標(biāo)管理和節(jié)能改造通過對產(chǎn)品綜合能耗分析，確定需要通過能效對標(biāo)活動(dòng)提高的產(chǎn)品能耗值或工序能耗值，并與國際國內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)企業(yè)能效指標(biāo)進(jìn)行對比分析，找到差距，分析原因制定對標(biāo)改進(jìn)方案，實(shí)施淘汰落后產(chǎn)能項(xiàng)目和實(shí)施節(jié)能項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃，分階段對能源對標(biāo)活動(dòng)的效果進(jìn)行評估，及時(shí)調(diào)整對標(biāo)標(biāo)值，并制定下一階段的能源對標(biāo)活動(dòng)計(jì)劃，進(jìn)行更高層次的能源對標(biāo)活動(dòng)，不斷提高企業(yè)的節(jié)能降耗水平和能源利用效率。
1.1.6能源計(jì)量系統(tǒng)建立各分司的能源計(jì)量器具、主要用能設(shè)備、次要用能設(shè)備以及能源計(jì)量人員臺(tái)賬，建立能源計(jì)量儀表記錄數(shù)據(jù)庫和臨時(shí)能源錄入數(shù)據(jù)庫、設(shè)備運(yùn)行檔案，保證設(shè)備有計(jì)劃檢修，監(jiān)控大功率耗能設(shè)備及各系統(tǒng)運(yùn)行，統(tǒng)計(jì)各系統(tǒng)開車率及大功率耗能設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，并落實(shí)考核，督促各公司提高開車率，在系統(tǒng)停車后，檢查有沒有無關(guān)設(shè)備空運(yùn)轉(zhuǎn)，降低電力消耗。通過對全公司設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)主設(shè)備停機(jī)、輔助設(shè)備停運(yùn)的節(jié)能效果。
1.2生產(chǎn)調(diào)度子系統(tǒng)
通過集團(tuán)能源管理中心系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)集團(tuán)生產(chǎn)總調(diào)度對各分公司生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制，監(jiān)控生產(chǎn)工藝參數(shù)，重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，原料、中間品、產(chǎn)成品的產(chǎn)量和質(zhì)量情況，滿足生產(chǎn)總調(diào)度和分廠調(diào)度實(shí)時(shí)把握生產(chǎn)現(xiàn)場情況，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和能源的協(xié)調(diào)管理。同時(shí)將生產(chǎn)現(xiàn)場重要裝備和重要場所的視頻畫面調(diào)入調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)事故的報(bào)警及應(yīng)急指揮等功能。
1.2.1生產(chǎn)計(jì)劃模塊建立集團(tuán)各分公司產(chǎn)品的年度生產(chǎn)計(jì)劃表，按月進(jìn)行分解，通過查詢系統(tǒng)對生產(chǎn)計(jì)劃的完成情況進(jìn)行計(jì)劃和實(shí)績的對比分析，作為對各分公司年度方針目標(biāo)的落實(shí)情況的評價(jià)依據(jù)。
1.2.2生產(chǎn)調(diào)度模塊各分公司調(diào)度通過能源管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將當(dāng)班的生產(chǎn)情況上傳至能源管理中心系統(tǒng)平臺(tái)，集團(tuán)調(diào)度根據(jù)調(diào)度日志可以及時(shí)了解和掌握各分公司的生產(chǎn)運(yùn)行情況和產(chǎn)品產(chǎn)量信息，掌握各分公司的生產(chǎn)實(shí)際情況。通過調(diào)度指令系統(tǒng)將集團(tuán)的生產(chǎn)決策和計(jì)劃任務(wù)傳達(dá)至各分公司；通過監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測重大危險(xiǎn)源或裝置的溫度、壓力和存貯量等指標(biāo)的運(yùn)行情況，一旦超出設(shè)定的上、下限指標(biāo)，自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警裝置，集團(tuán)調(diào)度能夠快速調(diào)出應(yīng)急預(yù)案，指導(dǎo)應(yīng)急指揮，并通過短信系統(tǒng)將相關(guān)信息發(fā)送給對應(yīng)的人員，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)事故的聯(lián)動(dòng)救援和防護(hù)。
1.2.3生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表模塊建立各分公司每種產(chǎn)品的生產(chǎn)日報(bào)表系統(tǒng)，自動(dòng)生成月報(bào)表、年報(bào)表、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)報(bào)表、產(chǎn)量報(bào)表、能耗報(bào)表，具備自動(dòng)儲(chǔ)存匯總分析功能，便于系統(tǒng)內(nèi)各用戶以數(shù)據(jù)為依據(jù)開展能源管理工作。
1.3EMS綜合監(jiān)控子系統(tǒng)
以集團(tuán)能源管理中心大廳為中心將各分公司的DCS系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集上傳到管理中心機(jī)房服務(wù)器，集團(tuán)總調(diào)度通過大屏幕系統(tǒng)監(jiān)控園區(qū)分廠生產(chǎn)運(yùn)行和安全環(huán)保情況，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)對各分公司生產(chǎn)和安全進(jìn)行集中監(jiān)控、協(xié)調(diào)和報(bào)警的管理。
1.3.1生產(chǎn)工藝監(jiān)控將各分公司的DCS系統(tǒng)連接至集團(tuán)能管中心服務(wù)器，通過工藝流程圖、組態(tài)畫面、趨勢圖（多點(diǎn)、單點(diǎn)不同時(shí)間段對比）、實(shí)時(shí)工藝參數(shù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控等手段對各分公司的生產(chǎn)工藝運(yùn)行情況進(jìn)行集中監(jiān)控和調(diào)度；建立各分公司重點(diǎn)工藝指標(biāo)監(jiān)控圖和重大耗能設(shè)備運(yùn)行圖，通過設(shè)立上下限指標(biāo)和實(shí)時(shí)報(bào)警措施，及時(shí)了解公司生產(chǎn)開停車率情況和重要設(shè)備的運(yùn)行情況。
1.3.2能源和共用介質(zhì)監(jiān)控建立集團(tuán)工業(yè)園區(qū)水、蒸汽、硫酸、氫氣、氨氣等能源和共用介質(zhì)的管網(wǎng)圖，通過具有遠(yuǎn)傳功能的流量計(jì)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳至能管中心，從而實(shí)現(xiàn)對園區(qū)內(nèi)能源和共用介質(zhì)流向的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控，及時(shí)用量，并根據(jù)各種能源平衡規(guī)則和平衡模型進(jìn)行實(shí)時(shí)平衡和能耗預(yù)測，確保整個(gè)能源管網(wǎng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行和各用能用戶的能源供給。
1.3.3三維GIS監(jiān)控平臺(tái)借助三維GIS技術(shù)，建立集團(tuán)循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)的立體監(jiān)控平臺(tái)。通過對園區(qū)的企業(yè)建筑、車間廠房、道路、生產(chǎn)設(shè)備、企業(yè)管網(wǎng)、監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行三維建模，以坐標(biāo)匹配的方式導(dǎo)入三維地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，建立園區(qū)三維GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，用虛擬現(xiàn)實(shí)的方式全方位展現(xiàn)園區(qū)全景框圖。用戶通過點(diǎn)擊三維圖上的目標(biāo)建筑、目標(biāo)設(shè)備和目標(biāo)管網(wǎng)可以即時(shí)查詢建筑、設(shè)備和管網(wǎng)的基礎(chǔ)信息，并能實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和管網(wǎng)運(yùn)輸介質(zhì)的流量、分配情況。系統(tǒng)連接生產(chǎn)工藝運(yùn)行系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，點(diǎn)擊三維圖上工藝、視頻監(jiān)控圖標(biāo)，可以直接查看實(shí)時(shí)工藝運(yùn)行和視頻監(jiān)控區(qū)域的畫面，從而提升集團(tuán)對整個(gè)園區(qū)的管理和監(jiān)控效率。
1.3.4安全環(huán)保監(jiān)控通過三維GIS系統(tǒng)對集團(tuán)工業(yè)園區(qū)各分公司的廠房、車間、管道、倉庫、重大危險(xiǎn)源設(shè)備等設(shè)施進(jìn)行全景監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控重大危險(xiǎn)源（液氨、甲醇儲(chǔ)罐，氫氣、液氯和鹽酸儲(chǔ)罐，硫酸和液氨儲(chǔ)罐）等存儲(chǔ)量及裝置運(yùn)行情況。通過對參數(shù)的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)分級報(bào)警，以便啟動(dòng)應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)。在115m造粒塔頂部安裝4部高清高變焦360度旋轉(zhuǎn)攝像裝置，實(shí)現(xiàn)對園區(qū)方圓6000m內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控，能管中心對其直接控制并儲(chǔ)存相關(guān)數(shù)據(jù)具備視頻回放功能，對園區(qū)內(nèi)的重大危險(xiǎn)裝置和設(shè)施、排污點(diǎn)（污水、煙氣等）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)報(bào)警和提示。一旦出現(xiàn)重大危險(xiǎn)信號(hào)要自動(dòng)觸發(fā)應(yīng)急預(yù)案，根據(jù)安全預(yù)案開啟相關(guān)救援活動(dòng)。
1.3.5電力監(jiān)控建立各分公司電力運(yùn)行組態(tài)圖，將各公司高壓供配電監(jiān)控系統(tǒng)以及6kV以上大型用能設(shè)備的運(yùn)行工況、開關(guān)位置狀態(tài)、保護(hù)信息、實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)等信息采集上傳到管理中心進(jìn)行監(jiān)控管理，以便于集團(tuán)及時(shí)了解各分公司的電力用能情況。
2EMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求
2.1EMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及要求
能源管理中心系統(tǒng)應(yīng)采用集先進(jìn)的RTU技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、SCADA/HMI技術(shù)及客戶/服務(wù)器技術(shù)等于一體的機(jī)電集成管控系統(tǒng)，對生產(chǎn)工況數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和管理，并應(yīng)留有足夠余量。該系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性，即系統(tǒng)隨工藝不斷擴(kuò)展的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)在線擴(kuò)展和系統(tǒng)擴(kuò)展；系統(tǒng)還具有實(shí)用性和可靠性，根據(jù)能源系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)，確保系統(tǒng)具有較長的運(yùn)行周期；對安裝的服務(wù)器、終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制設(shè)備等兼容穩(wěn)定性要好，開放性要好，且必須能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境。該系統(tǒng)要部署安全隔離措施，在EMS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和辦公網(wǎng)絡(luò)間要設(shè)置硬件防火墻進(jìn)行物理隔離，EMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)禁止與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接，確保系統(tǒng)各層次（系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用及與工藝配套）的安全，必要時(shí)應(yīng)設(shè)立有效的防病毒防黑客技術(shù)措施。整體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和綜合布線系統(tǒng)滿足技術(shù)要求，應(yīng)具備便利的技術(shù)和備件支持服務(wù)，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)必須滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
2.2EMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)
本系統(tǒng)采用C/S(工程組態(tài)時(shí)和簡單訪問時(shí)用到)和B/S（一般客戶訪問時(shí)用到）相結(jié)合的架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)如圖1所示。在能管中心大廳機(jī)房配置WEB服務(wù)器、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、磁盤存儲(chǔ)器等設(shè)備。能管中心設(shè)立集團(tuán)調(diào)度負(fù)責(zé)EMS系統(tǒng)的正常運(yùn)行、維護(hù)和管理；各客戶端和各個(gè)用戶通過內(nèi)部局域網(wǎng)，采用WEB方式進(jìn)行訪問能源管理系統(tǒng)。在能源管理中心大廳建立大屏幕系統(tǒng)，能源管理系統(tǒng)信息和視頻監(jiān)控畫面可以直接上傳到大屏幕系統(tǒng)，便于調(diào)度管理和控制。
3結(jié)語
（一）管理人員的節(jié)能意識(shí)不強(qiáng)目前醫(yī)療結(jié)構(gòu)的工作人員，尤其是管理人員的責(zé)任心不強(qiáng)，就導(dǎo)致了薄弱的節(jié)能意識(shí)。管理人員通常認(rèn)為能源消耗是設(shè)備運(yùn)行所必須的，可是其忽略了能源是可以節(jié)省使用的。因此，管理人員節(jié)能意識(shí)薄弱，是造成醫(yī)院節(jié)能管理工作出現(xiàn)問題的主要因素。
（二）缺乏能耗的評估機(jī)制和管理機(jī)制由于相關(guān)醫(yī)療機(jī)構(gòu)缺乏對節(jié)能工作的重視，就導(dǎo)致整個(gè)機(jī)構(gòu)在運(yùn)行的過程中尚未建立和完善能源消耗的評估機(jī)制，在眾多設(shè)備高能耗的運(yùn)轉(zhuǎn)中，醫(yī)院采取不作為的態(tài)度，很多本應(yīng)承擔(dān)評估能源消耗的機(jī)構(gòu)對其采取放任態(tài)度，這就導(dǎo)致無法真正計(jì)算出在醫(yī)療機(jī)構(gòu)運(yùn)行的過程中，能源消耗所支出的成本處于一個(gè)什么樣的比重。
（三）設(shè)備操作人員專業(yè)素質(zhì)較低在醫(yī)療機(jī)構(gòu)中，很多大型醫(yī)療設(shè)備的使用壽命較為短暫，一部分原因是由于這些大型設(shè)備經(jīng)常性處于使用狀態(tài)，更加主要的原因是設(shè)備的操作人員專業(yè)素質(zhì)較低，在使用設(shè)備時(shí)，這些操作人員忽略了對設(shè)備的保養(yǎng)和維修，更缺乏設(shè)備使用過程中節(jié)能工作。
二、對于合同能源管理在醫(yī)院節(jié)能管理中使用提出的幾點(diǎn)建議
（一）選擇信譽(yù)良好，實(shí)力雄厚的節(jié)能服務(wù)公司在通過簽訂合同來節(jié)約能源的過程中，相關(guān)醫(yī)療機(jī)構(gòu)必須事先對市場上各種節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)行調(diào)查和研究，從中選擇信譽(yù)良好，實(shí)力雄厚的節(jié)能服務(wù)公司。由于合同能源管理是一個(gè)長期的能源管理過程，因此，一旦企業(yè)的信譽(yù)不好，那么就很可能為醫(yī)院未來的設(shè)備保養(yǎng)和能源節(jié)約工作帶來很多不便之處。此外，實(shí)力雄厚的節(jié)能服務(wù)公司大多在技術(shù)上投入了很大的資金，因此，在節(jié)約能源方面，這些公司會(huì)具備其他公司所不具備的技術(shù)優(yōu)勢。
（二）提高對節(jié)能管理工作的重視程度首先，醫(yī)療機(jī)構(gòu)的管理人員和基層工作人員應(yīng)該提高對節(jié)能管理工作的重視程度，增加經(jīng)濟(jì)效益的手段只能是開源節(jié)流，節(jié)流即節(jié)能。通過節(jié)約能源的消耗，就能夠減少生活運(yùn)營成本，進(jìn)而促進(jìn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益。整個(gè)醫(yī)院應(yīng)該通過會(huì)議以及文化宣傳等方式來宣傳節(jié)能減排的重要意義。在新時(shí)代背景下，企業(yè)的運(yùn)行都有獨(dú)特的企業(yè)文化，因此，醫(yī)療機(jī)構(gòu)要想在未來激烈的競爭中牢牢占據(jù)一席之地，就必須也擁有真正屬于自己的醫(yī)院文化。
（三）建立和完善醫(yī)院的節(jié)能評估機(jī)制和管理機(jī)制隨著醫(yī)療機(jī)構(gòu)運(yùn)行機(jī)制的日益發(fā)展和完善，醫(yī)院必須及時(shí)的建立和完善節(jié)能評估機(jī)制，聘請專門的核算人才，按月，按年的計(jì)算能源消耗成本，只有對能源消耗成本進(jìn)行定期的核算，才能進(jìn)一步了解哪些能源是可以節(jié)省的，哪些能源是必須使用和消耗的。只有建立起完善的能耗評估機(jī)制，才能將整個(gè)能源的使用納入醫(yī)院整體運(yùn)行之中，為能源的節(jié)約提供完整的數(shù)據(jù)支持。
（四）充分了解合同條款，謹(jǐn)慎簽訂合同在正常情況下，合同條款中大多要求節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)行一些節(jié)能項(xiàng)目的安裝施工以及調(diào)試工作，在醫(yī)療結(jié)構(gòu)和節(jié)能服務(wù)公司簽訂的合同中規(guī)定的雙方責(zé)任與義務(wù)，要求節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)行此類工作。并且合同中有關(guān)條款還規(guī)定了相關(guān)設(shè)備所有權(quán)的轉(zhuǎn)讓，在一方款項(xiàng)全部到賬后，相關(guān)設(shè)備的所有權(quán)才發(fā)生轉(zhuǎn)移。因此，在醫(yī)療機(jī)構(gòu)和節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)行合同合作時(shí)，醫(yī)療機(jī)構(gòu)必須充分重視合同的效用。此外，為了確保自身的利益，醫(yī)療機(jī)構(gòu)應(yīng)該充分理解合同中有關(guān)條款，最后充分利用合同維護(hù)自身的合法權(quán)益。
三、結(jié)束
在社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)條件下，我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到能源是非常重要的商品，既然是商品，我們就應(yīng)該將市場管理體制引入到現(xiàn)代學(xué)校的能源管理中來，通過各種方法和途徑引導(dǎo)全校師生和工作人員樹立起節(jié)能意識(shí)，能源節(jié)約從我做起，促進(jìn)學(xué)校能源的合理運(yùn)用。
（一）樹立節(jié)能意識(shí)，杜絕能源浪費(fèi)能源是學(xué)校非常重要的資源，我們要充分利用學(xué)校宣傳欄、網(wǎng)站、校園廣播、班會(huì)等一切可以利用的資源進(jìn)行節(jié)能問題的宣傳和教育，使學(xué)校的每一份子都認(rèn)識(shí)到節(jié)約能源的重要性，從而樹立起節(jié)能意識(shí)。首先，增強(qiáng)學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的節(jié)能意識(shí)。由于學(xué)校的很多設(shè)施的購置離不開校領(lǐng)導(dǎo)的批準(zhǔn)，所以，要通過研討會(huì)、播放節(jié)能宣傳片等方式提高學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的節(jié)能意識(shí)，在一些能源設(shè)施的購置上，本著節(jié)能、環(huán)保的原則進(jìn)行添置，避免只顧眼前利益的短淺行為。同時(shí)，提高校領(lǐng)導(dǎo)的節(jié)能意識(shí)，還可促進(jìn)學(xué)校供水、供電、供氣等陳舊設(shè)施的更換與維護(hù)，減少能源在傳輸中的浪費(fèi)。其次，增強(qiáng)學(xué)校老師的節(jié)能意識(shí)。老師的節(jié)能意識(shí)的強(qiáng)弱直接關(guān)系到與之接觸的學(xué)生對節(jié)能問題的認(rèn)識(shí)，所以，可通過觀看節(jié)能宣傳片、寫節(jié)能專題論文、部門能源用量控制等措施增強(qiáng)學(xué)校老師的節(jié)能意識(shí)，減少辦公室、實(shí)驗(yàn)室等能源浪費(fèi)現(xiàn)象。最后，增強(qiáng)學(xué)校學(xué)生的節(jié)能意識(shí)。學(xué)生在學(xué)校中占據(jù)主體地位，學(xué)校節(jié)能離不開學(xué)生的廣泛參與。我們可通過教育、引導(dǎo)等方式使學(xué)生認(rèn)識(shí)到能源的重要性，引導(dǎo)學(xué)生節(jié)能從節(jié)約每一滴水、每一度電開始。
（二）健全管理制度，確保能源管理確有實(shí)效要想實(shí)現(xiàn)學(xué)校能源管理的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，必須健全能源管理制度，實(shí)現(xiàn)“以制度管人”的能源管理方式。為此，必須建立健全學(xué)校能源管理體制，從能源的采購、供應(yīng)、使用，到能源的監(jiān)督、清算，都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的管理與控制，并有專門能源管理部門和人員做好相應(yīng)記錄。健全能源管理制度，最重要的是實(shí)現(xiàn)定額管理制度。不管是辦公室，還是實(shí)驗(yàn)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(shí)際耗用量的基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理的定額限制，對于定額以內(nèi)的部分，學(xué)校承擔(dān)能源費(fèi)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(dān)部分費(fèi)用；對于長期未超額的部門或組織給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)；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(shí)行裝表計(jì)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(jì)量設(shè)施；浴室必須實(shí)行IC卡計(jì)費(fèi)系統(tǒng)管理，按實(shí)際用水時(shí)間計(jì)費(fèi)；綠化必須采取節(jié)水灌溉方式；有條件的應(yīng)當(dāng)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(shí)效。
（三）加強(qiáng)培訓(xùn)，提高能源管理人員的綜合素質(zhì)首先，對在職能源管理人員進(jìn)行考核培訓(xùn)，提高在職工作人員的綜合素質(zhì)。對學(xué)校能源管理人員進(jìn)行全面考核，包括節(jié)能意識(shí)、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(jìn)行不同的培訓(xùn)與安排，如節(jié)能意識(shí)強(qiáng)的工作人員可進(jìn)行能源管理專業(yè)方面的培訓(xùn)，并安排監(jiān)督管理學(xué)校各個(gè)部門的節(jié)能狀況；能源管理專業(yè)強(qiáng)的工作人員可進(jìn)行實(shí)際操作方面的培訓(xùn)，并采取各種措施負(fù)責(zé)降低學(xué)校能耗。其次，招募節(jié)能意識(shí)強(qiáng)、專業(yè)素質(zhì)高的專業(yè)性人才，為學(xué)校能源管理注入新的活力。招募綜合素質(zhì)高的專業(yè)性人才進(jìn)行能源管理，盡量減少教師、領(lǐng)導(dǎo)家屬管理的情況，并可實(shí)行“基本工資+績效獎(jiǎng)金”的薪酬制度，合理估算能源管理人員為學(xué)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(jiǎng)勵(lì)給能源管理人員，激勵(lì)管理人員進(jìn)一步提升能源節(jié)約空間。
二、結(jié)束語
雖然節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入中國以來就獲得了政策支持，但在具體的運(yùn)行過程中，還存在很多政策性壁壘，實(shí)踐證明，不完善的政策環(huán)境已經(jīng)成為EMC在中國節(jié)能市場進(jìn)一步發(fā)展的重要制約因素。
1．節(jié)能服務(wù)市場發(fā)展還不成熟面對嚴(yán)峻的用能形勢，1996年我國推出了首個(gè)節(jié)能項(xiàng)目，世界銀行為此提供了大量的技術(shù)支持，我國的EMC項(xiàng)目由此獲得了飛速的發(fā)展。但目前我國的節(jié)能服務(wù)市場發(fā)展還不成熟，比如市場準(zhǔn)入機(jī)制還不完善，節(jié)能服務(wù)指標(biāo)還不健全，節(jié)能效果檢測技術(shù)還不成熟，缺少標(biāo)準(zhǔn)合同文本等，所以當(dāng)前整個(gè)節(jié)能市場出現(xiàn)了一擁而上、魚龍混雜的現(xiàn)象，管理層對這種現(xiàn)象也應(yīng)接不暇，客觀上阻礙了合同能源管理在中國的發(fā)展。
2．融資是節(jié)能服務(wù)企業(yè)生存發(fā)展的最大障礙由于行業(yè)門檻不高，目前節(jié)能服務(wù)市場70%的節(jié)能企業(yè)都是中小企業(yè)，企業(yè)自身融資能力弱，而EMC運(yùn)行機(jī)制又決定了它對資金的依賴性，融資已成為決定節(jié)能服務(wù)企業(yè)發(fā)展的最大障礙。由于行業(yè)的特殊性，節(jié)能服務(wù)企業(yè)很難提供擔(dān)?；虻盅?，所以現(xiàn)階段，尤其是中小型節(jié)能服務(wù)企業(yè)很難從金融機(jī)構(gòu)獲得貸款，與此同時(shí)，又因?yàn)榻鹑跈C(jī)構(gòu)對EMC運(yùn)作機(jī)制的認(rèn)識(shí)知之甚少，也增加了節(jié)能企業(yè)從銀行獲得授信貸款的難度。
3．稅收減免政策落實(shí)尚需時(shí)日自2010年國務(wù)院25號(hào)文件頒布之后，稅收部門才開始承認(rèn)節(jié)能服務(wù)屬于服務(wù)業(yè)，可以像其他服務(wù)業(yè)一樣開具服務(wù)業(yè)適用的營業(yè)稅發(fā)票，但部分地方尚未出臺(tái)具體實(shí)施細(xì)則，且申請程序繁瑣，稅收減免的優(yōu)惠政策并沒有真正落到實(shí)處，真正享受到稅收減免的企業(yè)數(shù)量不多，沒有起到相應(yīng)的促進(jìn)作用。
4．地方政府推廣節(jié)能改造積極性不高在北美，政府機(jī)構(gòu)和公共設(shè)施實(shí)施節(jié)能改造的積極性非常高，包括白宮在內(nèi)的政府機(jī)構(gòu)都引入了節(jié)能改造，而我國政府機(jī)構(gòu)和公共設(shè)施實(shí)施節(jié)能改造還只處于零星試點(diǎn)階段，政府機(jī)構(gòu)和公共設(shè)施推廣節(jié)能改造的積極性不高。主要原因是我國政府現(xiàn)行的財(cái)務(wù)制度與合同能源管理運(yùn)行機(jī)制存在天然障礙，具體原因有兩個(gè)方面，一方面節(jié)能服務(wù)支出并沒有列入政府財(cái)政預(yù)算;另一方面，政府機(jī)構(gòu)本身并無權(quán)使用由于采用EMC機(jī)制實(shí)施節(jié)能改造所節(jié)約的能源費(fèi)用，這在很大程度上抑制了政府機(jī)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能改造的積極性。
二、合同能源管理發(fā)展的政策研究
合同能源管理在中國突飛猛進(jìn)，節(jié)能市場不斷擴(kuò)大，節(jié)能市場投資總額持續(xù)增加，預(yù)計(jì)到2015年，可以達(dá)到3000億元的市場規(guī)模。雖然國家出臺(tái)的各項(xiàng)政策正逐步落實(shí)，但節(jié)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依然不夠成熟，仍然面臨著一系列問題，相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，國家政策都還將是節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要推進(jìn)力，節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)仍需要政策的大力扶持。
1．營造良好的社會(huì)節(jié)能氛圍雖然EMC進(jìn)入中國已有十多年的時(shí)間，但社會(huì)公眾仍然對合同能源管理這一節(jié)能新機(jī)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(fā)展。面對社會(huì)對節(jié)能減排的認(rèn)知障礙，政府應(yīng)通過多種渠道宣傳嚴(yán)峻的用能形勢，向全社會(huì)宣傳EMC的理念，樹立全社會(huì)的節(jié)能意識(shí);節(jié)能行業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)利用自身優(yōu)勢深入社區(qū)，通過開辦展覽會(huì)、開設(shè)講座等宣傳各種節(jié)能技術(shù)，大力普及節(jié)能知識(shí)，有計(jì)劃有針對性地進(jìn)行宣傳和推廣，在全社會(huì)營造節(jié)約用能的氛圍，提高社會(huì)公眾對節(jié)能減排緊迫性和必要性的認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)和促進(jìn)全社會(huì)參與到節(jié)能行動(dòng)中來。
2．出臺(tái)并完善財(cái)稅政策支持節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)自進(jìn)入中國以來就獲得了政策的大力扶持，但目前來看相關(guān)財(cái)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(cái)稅政策密集出臺(tái)，2010年出臺(tái)了《關(guān)于促進(jìn)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展增值稅、營業(yè)稅和企業(yè)所得稅問題的通知》，文件規(guī)定了符合規(guī)定的合同能源管理項(xiàng)目，從2011年可以享受三免三減半稅收優(yōu)惠政策;2010年6月財(cái)政部、國家發(fā)改委聯(lián)合印發(fā)《合同能源管理財(cái)政建立資金管理暫行辦法》的通知，通知對中央財(cái)政安排的用于獎(jiǎng)勵(lì)合同能源管理資金使用辦法進(jìn)行了具體規(guī)定。這些都是支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要文件，但政府更應(yīng)該做的是將已有的政策細(xì)化并且落實(shí)到位。
3．政府率先實(shí)行節(jié)能改造在北美，國家要求政府機(jī)構(gòu)和公共設(shè)施必須釆用EMC模式進(jìn)行節(jié)能改造。在我國現(xiàn)階段由于存在著財(cái)務(wù)制度障礙，各級政府并無節(jié)能改造的積極性，所以國家更應(yīng)出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)各級政府帶頭接受節(jié)能服務(wù)，從而引導(dǎo)節(jié)能服務(wù)市場采用EMC方式進(jìn)行節(jié)能改造。政府機(jī)構(gòu)和公共設(shè)施利用EMC模式進(jìn)行節(jié)能改造，不需要投入大量的人力、物力、財(cái)力，就能達(dá)到減少能源消耗的目的，節(jié)能服務(wù)公司通過EMC項(xiàng)目也可以獲得一定的收益。2012年漳平市由于城市財(cái)政困難，在路燈改造項(xiàng)目中引入了合同能源管理，通過與昌盛節(jié)能合作，漳平直接節(jié)省了財(cái)政投資1000多萬元。據(jù)權(quán)威測算，經(jīng)過節(jié)能改造后每年可節(jié)電240萬千瓦時(shí)，節(jié)電率將達(dá)到50%左右，而昌盛節(jié)能公司也將獲利160多萬元。
4．加大財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)政策力度和范圍2011年以來，中央財(cái)政對采用“節(jié)能效益分享”模式實(shí)行節(jié)能改造的項(xiàng)目實(shí)施了財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)政策，不僅中央財(cái)政給予每節(jié)約1噸標(biāo)準(zhǔn)煤240元的獎(jiǎng)勵(lì)，各省級財(cái)政的配套獎(jiǎng)勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)要不低于60元/噸。相比較巨大的前期投入，這一獎(jiǎng)勵(lì)顯然是微不足道的，各地方可根據(jù)自身財(cái)力適當(dāng)提高配套獎(jiǎng)勵(lì)幅度。北京市已率先在工業(yè)領(lǐng)域?qū)嵭辛素?cái)政提高到360元/噸，非工業(yè)領(lǐng)域獎(jiǎng)勵(lì)力度則更大，達(dá)到了每節(jié)約1噸標(biāo)準(zhǔn)煤獎(jiǎng)勵(lì)560元。此外，還要進(jìn)一步降低獎(jiǎng)勵(lì)門檻，增加獎(jiǎng)勵(lì)類型，以最大程度覆蓋盡量多的合同能源項(xiàng)目。
5．拓寬節(jié)能資本來源融資困難是節(jié)能服務(wù)企業(yè)發(fā)展的主要瓶頸，對于中小型企業(yè)來說更是如此。我國節(jié)能企業(yè)普遍面臨的融資困境應(yīng)從頂層設(shè)計(jì)尋求突破，國家可通過制定鼓勵(lì)政策，通過將金融機(jī)構(gòu)納入財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)覆蓋范圍，鼓勵(lì)銀行開展應(yīng)收賬款質(zhì)押貸款服務(wù)，尤其是地方商業(yè)銀行對合同能源管理表現(xiàn)出了濃厚的興趣，目前已有北京銀行等為支持EMC開發(fā)了一些新的貸款產(chǎn)品，并且取得了不錯(cuò)的收益。另外政府還可以通過成立擔(dān)?；穑罱ㄐ畔⒎?wù)平臺(tái)、投融資平臺(tái)等措施支持企業(yè)融資需求;通過設(shè)立專項(xiàng)資金，如節(jié)能減排國家專項(xiàng)資金、工業(yè)節(jié)能專項(xiàng)資金、節(jié)能服務(wù)獎(jiǎng)勵(lì)資金等直接支持節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè);企業(yè)則可從通過股權(quán)融資、融資租賃、融資擔(dān)保等手段實(shí)現(xiàn)融資。
6．規(guī)范節(jié)能服務(wù)市場調(diào)研表明，雖然節(jié)能服務(wù)企業(yè)普遍面臨融資困難，但這并不是制約節(jié)能企業(yè)發(fā)展的主要障礙，主要障礙反而是節(jié)能服務(wù)市場不規(guī)范。這要求國家要通過立法嚴(yán)格市場準(zhǔn)入機(jī)制，完善認(rèn)證體系，對節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)行考核評價(jià)，建立全面的操作性強(qiáng)的資質(zhì)等級認(rèn)證體系，規(guī)范節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)的入門門檻;建立節(jié)能服務(wù)企業(yè)誠信檔案，動(dòng)態(tài)跟蹤節(jié)能改造項(xiàng)目的工程進(jìn)度、履約狀況，當(dāng)然更主要的是制定節(jié)能行業(yè)規(guī)范、節(jié)能服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，建立第三方節(jié)能量檢測制度。目前上海市已首先開展了上海市《節(jié)能改造服務(wù)規(guī)范》的編制工作，通過示范文本規(guī)范節(jié)能企業(yè)服務(wù)流程，使用能單位能清楚明白地享受節(jié)能改造的成果。
三、結(jié)束語
我國在20世界90年代末開始引進(jìn)合同能源管理節(jié)能模式，隨后產(chǎn)生了一些節(jié)能服務(wù)公司，服務(wù)范圍覆蓋各個(gè)領(lǐng)域，服務(wù)項(xiàng)目主要有以下幾種:照明節(jié)能、變頻器改造升級、廢熱回收利用。近幾年，我國的合同能源管理模式逐漸從設(shè)備設(shè)備節(jié)能方向向全方位節(jié)能管理方向發(fā)展，服務(wù)范圍擴(kuò)展到熱電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、蓄能系統(tǒng)等工程。通過能源方案的設(shè)計(jì)，可以降低用戶企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營成本，充分利用可再利用的能源，真正達(dá)到節(jié)能減排。中國工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會(huì)今天在北京的2012年節(jié)能服務(wù)公司百強(qiáng)榜及研究報(bào)告顯示，中節(jié)能科技投資有限公司等百強(qiáng)企業(yè)數(shù)量占全部節(jié)能服務(wù)公司數(shù)量的2．86%，年度節(jié)能量占該行業(yè)節(jié)能總量的17．51%。這凸顯了節(jié)能服務(wù)業(yè)快速發(fā)展、產(chǎn)業(yè)集中度逐步提升的發(fā)展趨勢。據(jù)悉，從2010年到2012年的3年間，我國節(jié)能服務(wù)公司數(shù)量從502家猛增到3500家，節(jié)能服務(wù)項(xiàng)目投資額從195．32億元增加到412.13億元。EMC節(jié)能服務(wù)模式引入我過已經(jīng)多年了，經(jīng)過了政府、企業(yè)家和相關(guān)機(jī)構(gòu)的共同努力和探索，雖然取得了長足的進(jìn)步，但總的來說還處于初級發(fā)展階段，加速發(fā)展的趨勢還沒有形成，在推進(jìn)EMC模式過程中，主要還存在以下幾種主要障礙:1．融資困難。我國的節(jié)能服務(wù)公司很難通過券商、銀行、信托等金融機(jī)構(gòu)為EMC項(xiàng)目提供融資支持。首先，我國EMC剛剛起步，大多數(shù)節(jié)能服務(wù)公司都是規(guī)模較小的公司，現(xiàn)金流不足，無法保證其能按規(guī)定時(shí)間償還貸款。由于合同能源管理項(xiàng)目從前期投入到產(chǎn)出周期較長，大型項(xiàng)目大概需要幾年時(shí)間才有回報(bào)，后續(xù)的資金投入面臨很大壓力，由于缺乏資金，后期大量的項(xiàng)目無法開工。很難獲得金融機(jī)構(gòu)貸款，制約了節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)一步的發(fā)展。其次，銀行等相關(guān)機(jī)構(gòu)缺少對這種新機(jī)制的了解，這也增加了節(jié)能服務(wù)公司融資的難度。2．節(jié)能公司缺乏專業(yè)性。我國大多數(shù)節(jié)能服務(wù)公司缺乏專業(yè)性，營運(yùn)能力不強(qiáng)?，F(xiàn)階段，EMC機(jī)制對節(jié)能服務(wù)公司在正在市場開拓能力、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測能力，財(cái)務(wù)管理能力和技術(shù)能力等方面提出了更高的要求，這幾方面的不足，降低了節(jié)能服務(wù)公司的服務(wù)水平［3］。
2．合同能源管理市場前景
2．1節(jié)能減排的重要性改革開放30年以來，我國締造了一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“神話”。但是，在經(jīng)濟(jì)飛速速發(fā)展的同時(shí)，也為此付出了大量資源。從表2可以看出，在這期間，我國能源每年耗費(fèi)量迅速增長。這無論從經(jīng)濟(jì)還是環(huán)保方面，都是我們所無法承受的，不符合我們可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，實(shí)施節(jié)能減排已迫在眉睫。
2．2政策激勵(lì)1．“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃出爐。不久前，國務(wù)院印發(fā)了《“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》。《規(guī)劃》中明確指出，我國節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)存在廣闊發(fā)展前景?！兑?guī)劃》中還提出了節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)。保持節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年均增長率在15%以上，至2015年，該產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到4．5萬億元?！兑?guī)劃》還明確了“十二五”期間節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)工程。包括裝備產(chǎn)業(yè)化與重大節(jié)能技術(shù)工程、再制造產(chǎn)業(yè)化工程、半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用工程等［4］。2．稅收優(yōu)惠。國家發(fā)展改革委員會(huì)了《關(guān)于加快推行合同能源管理促進(jìn)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》，為節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)提供了實(shí)實(shí)在在的優(yōu)惠?！兑庖姟穼MC項(xiàng)目納入中央預(yù)算內(nèi)的投資和節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)資金支持范圍，對相關(guān)合同能源管理項(xiàng)目，符合有關(guān)規(guī)定的，給予資金補(bǔ)助和獎(jiǎng)勵(lì);免征節(jié)能服務(wù)公司在實(shí)施節(jié)能項(xiàng)目取得的營業(yè)稅應(yīng)稅收入;對節(jié)能服務(wù)公司轉(zhuǎn)到讓給客戶企業(yè)的相關(guān)資產(chǎn)，免征增值稅［5］。因此，從國家出臺(tái)的政策上看，對于采取合同能源管理模式進(jìn)行節(jié)能減排的態(tài)度，國家是明確的，積極扶持節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，減輕節(jié)能服務(wù)公司的負(fù)擔(dān)。
2．3合同能源管理應(yīng)用前景。有數(shù)據(jù)顯示，目前我國的能源利用效率低于國際先進(jìn)水平10個(gè)百分點(diǎn)。從單位產(chǎn)品耗能看，有部分行業(yè)的主要產(chǎn)品平均能耗比國際先進(jìn)水平高出近40%，這些數(shù)據(jù)表明，我國在節(jié)能市場方面有極大的需求空間。1．建筑業(yè)。我國現(xiàn)價(jià)段95%的建筑是高耗能建筑，其中，大型公共樓宇能耗最嚴(yán)重。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)查，一般公共建平均能耗為20－60kwh，是城鎮(zhèn)普通住宅的兩倍;大型公共樓宇的平均耗能為70－300kwh，是城鎮(zhèn)普通住宅的10－20倍。因此，如果這些高耗能的大型公共樓宇能實(shí)施節(jié)能改造，一方面可以大幅度降低能耗，減少用戶單位的運(yùn)行成本，另一方面，還可以為節(jié)能服務(wù)公司提供項(xiàng)目支持，從而推進(jìn)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展［6］。2．工業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國工業(yè)能源耗費(fèi)量占全國總量的71%，發(fā)達(dá)國家工業(yè)能源耗費(fèi)只占全國總量的三分之一，在工業(yè)方面節(jié)能改造方面，我們存在大量市場空間。有研究表明，我國在2000－2020年期間，如果通過節(jié)能改造等節(jié)能措施，可實(shí)現(xiàn)的節(jié)能潛力達(dá)3．1億－3．9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，建材工業(yè)節(jié)能潛力為13%－22%，有色金屬節(jié)能潛力為4%－10%，石化工業(yè)節(jié)能潛力為10%－24%［7］。
3．結(jié)論及建議
3．1結(jié)論
1．合同能源管理模式在西方發(fā)達(dá)國家的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，我們可以借鑒美國、日本等國的豐富經(jīng)驗(yàn)。2．工業(yè)和建筑也領(lǐng)域，進(jìn)行節(jié)能改造的潛力相當(dāng)大。3．隨著國家出臺(tái)的相關(guān)政策和法規(guī)，采取EMC模式的節(jié)能服務(wù)企業(yè)將會(huì)從中受益，這些企業(yè)不僅有充足的現(xiàn)金流，而且還可以帶動(dòng)節(jié)能設(shè)備的需求。4．雖然EMC模式在我國前途一片光明，但也存在諸多問題。比如，雖然市場上有大量節(jié)能服務(wù)公司，但大多承接的項(xiàng)目規(guī)模較小，而且技術(shù)水平難以跟上世界先進(jìn)水平，在對信用、技術(shù)要求極高的EMC模式下，必然會(huì)淘汰大批的競爭者。最終，那些在管理、資金、風(fēng)險(xiǎn)控制和技術(shù)方面都具有實(shí)力的企業(yè)才可能發(fā)展起來。
