能源中心

能源中心（精选9篇）

能源中心 篇1

1 项目简介

济南奥体中心是2009年第11届全国运动会的主会场,位于济南市东部燕山新区内的龙洞地区,主要由体育场、体育馆、游泳馆、网球中心、中心商业区及地下车库组成,总建筑面积约36万m2,建成后将成为济南市标志性建筑及新城区内大规模商业娱乐综合体。能源中心是奥体中心的配套设施,位于整个场地的东北角,是整个奥林匹克体育中心的主要动力中心,主要由锅炉房、冷冻机房与水泵间、变配电室组成,室外另有蓄水罐、冷却塔。建筑面积约1200m2,为半地下建筑。与常规能源中心变配电系统不同的是冷冻机组采用的是10k V高压供电方式。

2 负荷等级

由于济南奥体中心在全运会其间的重要性,其空调及热水等动力负荷按二级负荷考虑,因此本能源中心电力负荷为二级,二级负荷容量3559.5kW,其中4台冷水机组容量为2476 kW。

3 电压等级确定

根据暖通专业方案论证结果,采用水蓄冷能源方式,其中冷水机组4台,单台容量平均在600 kW左右,如果低压380V供电,则每台冷水机组的供电电流将达到1000A以上,对开关、电缆、启动保护等设备的选择将是具有挑战性的,经过简单经济技术比较,冷水机组决定采用高压10kV供电。

4 供配电系统设计

本工程由位于体育馆内的东区总变配电站不同母线段引两路10kV电源,两路电源单母线分段接线,同时工作。正常运行时,两路电源分列运行,各承担50%的负荷;当一路电源发生故障时,线路保护动作,无压掉闸,分段开关自动/手动投入运行,另一路电源可承担全部负荷。

变配电室内设高压柜10面,高压冷水机组控制柜4面(与机组配套),2台1000kVA变压器及低压配电柜8面、控制柜11面(泵类)。

4.1 高压供配电系统

高压配电柜采用SF6绝缘紧凑型开关柜,考虑能源中心单独计量,设立了计量柜。进线及母联采用真空开关,馈线为负荷开关熔断器组合电器。进线柜配两段定时限过流保护、两段零序定时限保护、无压掉闸保护当一路电源发生故障时,线路保护动作,无压掉闸,母联开关自动/手动投入;母联柜设电流速断、过电流保护。电流速断保护合闸后解除。馈线柜配熔断器保护、变压器高温(报警)、变压器超温(掉闸)保护。

进线及母联开关采取防并联措施,即三个开关最多只能有两个开关同时处于合闸位置。操作及信号电源为直流110V,65Ah。

高压冷水机组控制柜为金属铠装移开式,内设温、湿度传感器,温度或湿度过高均会发出报警信号,并具除湿功能。其微机综合保护模块具有过电流、过负荷、接地故障、短路、相不平衡、电压过高、电压过低、错相、反相等保护,为使电气设备的绝缘免受过电压的损害,另选配三相组合式氧化锌避雷器。

高压功率因数就地补偿,每台高压冷水机组控制柜内装设并联补偿电容器,使补偿后的功率因数大于0.92。

4.2 低压供配电系统

低压配电系统为两级。单台大容量设备放射式供电,其他为树干分支式。

单台装机容量为7 5 kW、9 0 kW的冷却水循环泵、冷冻水一次泵采用软启动,单台装机容量为160k W的冷冻水二次泵采用变频控制,控制柜置于变配电室低压侧。锅炉控制设备设于值班室,其他小容量用电设备的配电及启动装置在设备临近处。

变压器负载率为60%~65%,对于任一变压器组,其中的1台变压器故障时,另一台变压器可在一定时间内工作在110%~130%负载率,负担所有低压二级负荷。

低压柜采用抽屉式开关柜,主进线柜设三段保护:长延时、短延时、瞬时过电流保护;母联柜设瞬时过电流保护;馈电柜设长延时、短延时、瞬时过电流保护。

变配电室内设置低压集中自动电容补偿装置。补偿效果令低压侧进线处的功率因数达到0.92以上。

4.3 变配电室布置及土建条件

该项目能源中心建筑于岩石层上,层高不低于5.7m,考虑向下挖沟及做电缆夹层的工程量较大(需要炸石),原设计高低压柜进出线均为上进上出方式,电缆桥架敷设。但因SF6绝缘紧凑型高压开关柜柜型限制,只能下进下出,因此在施工图设计中,我们将高压配电柜做局部基础抬高处理,剖面示意及变配电室平面布置见图3、图4。

由于高压设备的配电设计需由当地供电部门审核及深化,2008年5月供电部门提出原设计高压配电柜(SF6绝缘紧凑型开关柜)柜前操作距离只能按平台宽度算,600 mm不够,因此建议将高压室部分(包括高压配电柜及冷水机组控制柜)整体抬高。经过与建筑及结构专业协商,为保持变配电室的完整性,尽可能沿用原变配电室布置,减少土建改动,我们决定变配电室低压部分也随高压部分抬高,柜下设沟,取消配电柜上方电缆桥架,进出线均为下进下出。图5、图6表示了修改做法(以低压部分为例)。

目前此工程施工已经完成,即将验收。

摘要：本文对济南奥体中心能源中心的供配电系统设计进行论述,对其高、低压配电系统、变配电室布置及土建条件做了详细的介绍。

关键词：能源中心,供配电系统,负荷等级,高压系统,低压系统设计

能源中心 篇2

2009年12月国家总局批准在我院建立“国家城市能源计量中心（广东）”，在省局领导的高度重视和指导下，我院围绕“国家城市能源计量中心（广东）”在能源计量方面做了大量的工作。

一、国家城市能源计量中心的建设任务和进展情况

按照国质检量函（2009）806号文的要求，“国家城市能源计量中心”建设的主要任务是：开展能源计量数据采集、监测；能源计量技术研究、能效测试、用能产品能效评介和能源计量评价；积极探索能源计量数据管理和应用的有效途径，向社会提供能源计量技术服务，为节能减排提供计量技术保障。

按照任务要求，我们采取先易后难的方针，充分利用现有的技术和设备基础，紧跟我省节能减排工作和政策的要求，贴近企业节能减排的需求，逐步推进国家城市能源计量中心建设。

1、加强检测能力建设，积极开展节能检测服务。

我中心已建立40多个节能检测项目，通过了CNAS认可、计量认证，并取得广东省节能技术服务单位资质。

目前，我院已拥有了燃烧效率分析仪、手持式电能质量分析仪、多功能数字风速仪、温度、压力校验仪、便携式超声波液体流量计、标准容器、夹装式超声波气体流量计、过程测试控制仪、烟气分析仪等与能源计量相关的设备5000多万元。

开展了能量平衡、电能质量分析、水平衡、电平衡等节能检测项目。为“佛山耀银山铝业有限公司窑炉燃烧天然气应用技术改造”等合同能源项目、节能专项资金项目进行第三方节能量公正检测和评估。为东莞市明天纸业有限公司等企业开展节能项目咨询、制定企业“十二五”节能规划。开展了新型节能蓄冷货柜等节能产品能源效率的检测，对我省电磁炉生产厂进行了能源效率标识进行监督抽查。

仅2010年，服务的企业就有包括韶关钢铁厂、韶关冶炼厂、广州大学城能源公司、联众钢铁厂、珠江气体有限公司、中山洁柔、广东省大鹏液化天然气有限公司等46家。直接经济收入达到100万元。2011年到6月止已签合同金额达到200万。

2、积极参与地方政府节能、节水政策性研究，编制地方节能检测标准。

受东莞水务局委托，完成了水资源和东莞市区域用水状况、主要工业行业用水状况、城市公共用水以及居民用水状况的调研。完成了“东莞市用水管理定额标准”的编制工作。对推动东莞市节水型城市建设，加快阶梯用水管理有重要意义。

制定我省“火力发电能耗检测标准和评价方法”、“风机能耗检测标准和评价方法”、“酒店旅业能耗检测和评价方法”、“水泵能耗检测标准和评价方法”、“广东省企业节能评价及管理体系”、“广东省陶瓷生产企业能源计量器具配备和管理规范”、“光伏能源系统检测和评价方法”等7个地方能效检测地方标准。

能源检测标准化工作，是节能监测工作规范统一，保证能源计量数据准确可靠的重要手段。能源检测服务与标准制定相结合是我院不可推卸的任务。在标准的制定过程中，吸收了众多的企业和高校专家参与，形成了良好的能源检测技术研究的社会网络，建立能源检测技术研究专家库。为建设能源检测及其标准化公共平台打下了基础。

3、积极开展能源计量技术研究与能源计量在线校准服务

1）在东莞二基地建成了气体和液体大流量检定装臵，解决了广东省水、油、天然气等重要能源交易结算的计量问题。其中： 水流量检定的流量计口径可达500mm，流量达到3500 m3/h。准确度0.1级。

油流量检定的流量计口径300mm，流量达到2100 m3/h。准确度0.05级。

气体流量最大气体流量可达7000m3/h，准确度0.2级。目前，气体流量装臵已投入使用。液体流量装臵正在验收。2）开展温度、压力、流量、电能、理化分析等能源计量器具在线校准服务。2010年，联众钢铁厂、珠江气体有限公司、三菱电机有限公司、广汽集团等20多家企业的能源计量器具进行现场校准，共计约3000多台套。

3）开展大宗能源贸易公正计量计量服务

广东大鹏液化天然气有限公司是一家中外合资能源企业，经营广东液化天然气接收站和输气干线项目，每天向城市管网、燃气电厂和其他工业用户输送1000-2700万立方米的天然气。我中心对其输气干线的40多个计量计费系统进行公正计量，保证了其大宗天然气贸易的准确和公平。

4、能源计量数据公共平台建设的研究取得了阶段性成果

分别在2009年和2010年向省经信委申请了“广东省企业能源计量数据监测平台”、“广东省能源计量器具技术服务公共平台”两个项目前期研究的资助。目前，两个项目已开发出相应的软件，并在部分企业应用。

广东省计量技术公共服务平台涉及全省计量技术机构、中小企业、社会公众和广东省计量管理部门，以计量技术服务为核心内容，同时具备为全省企业提供计量信息、检测人员培训等服务内容。其意义在于更好地解决广东省中小企业在仪器设备检定、校准、检测、维护方面的实际需要和计量技术机构如何提高工作效率和服务质量的问题。力求成为我省和华南地区最先进的计量技术服务平台，也是集科研、检验、检测、培训于一体的产业技术平台、服务平台和技术创新推广平台。

目前有200多家企业在应用广东省计量技术公共服务平台。广东省计量技术公共服务平台包括五大类服务：企业计量信息管理服务、计量技术公共信息服务、检测人员培训服务、计量技术机构业务管理服务、计量仪器设备检定、校准、检测、维修服务；七个专业检测实验室，两个支撑部门，即质量部门和业务部门；三个研发及认证咨询中心：平台技术研发中心、计量软件研发及评测中心、计量认证咨询中心。平台技术研发中心负责研发、应用和推广东省计量技术公共服务平台。

“企业能源计量数据监测平台”，通过能源数据自动采集、远传、存储、预处理、统计分析技术，贯穿能源审计全过程，为能源审计提供全面的IT系统解决方案，实现能源数据采集、初步能源审计、重点能源审计、详细能源审计、节能改造效果评估等。系统已在多家企业(肇庆市凯星电机厂、中山市杜威涂料、佛山嘉俊陶瓷)实施应用，为企业合理安排生产提供了有力保障，经过一段时间运行，降低了企业能源费用，取得了一定的社会及经济效益。目前，我们正在为江门的一家企业（冠华针织）做该系统的实施，为其3个车间安装3个数采子站，监控其100个重点能耗测点的能源使用水平，预计通过该项目能够降低该企业5%至10%的资源成本。

二、存在的问题和困难

1、由于缺少相关的法律法规和政策的支持，能源计量数据的采集未能和统计局和经信委等相关部门对接。致使能源计量数据的应用有很大的局限性，中心难以持续运行。

2、尽管能源计量数据的采集对帮助企业实现能源资源利用精细化管理，提高能源利用率有重大意义。但不能直接节能或直接产生经济效益。如果没有强制性的政策和政府支助很难推广。

三、进一步的工作设想

1、以点带面，形成四个能源计量服务平台。

在国家城市能源计量中心这个技术平台基础上，成立了“低碳认证能源计量标准技术委员会”，通过对所采集数据的分析，为企业进行能耗分析、诊断、改造的技术服务。形成 “能源计量技术研究与计量检定服务公共平台”、“节能检测服务公共平台”、“能效标识评介公共平台”、“广东省能源计量数据公共平台”等四个平台共同建设的良好局面。

2、建立节能量第三方权威检测机构

目前，能耗强度、节能量的统计，主要是通过对报表数据统计、资料审核获得，缺少计量检测数据的支持。因此，发挥中心能源计量检测的技术优势，利用中心第三方公正检测实验室的优势，积极开展能源消耗量、节能量数据第三方检测服务，对建立可测量、可统计、可核查、可溯源的能耗评估体系，推进合同能源等节能减排工作发展有重要意义。

3、建立“广东省低碳认证与能源计量检测标准技术委员会” 节能减排首先要准确掌握能源生产、输送、交接、使用各环节的真实数据。能源计量检测可实现对能源流程各环节的数量、质量、性能参数、能源利用效率等相关特征参数的检测、度量和计算，它是国家依法实施节能监督管理、评价企业能源利用状况、编制节能规划的重要依据。在计量准确的前提下，对低碳产品进行认证,可以吸引整个社会在生产和消费环节参与到应对气候变化活动中,以公众的消费选择引导和鼓励企业开发低碳产品技术,向低碳生产模式转变,最终将“绿色经济，低碳生活”的理念日益转化为社会各界的行动和成果，从而减少温室气体的排放。

在低碳认证引领经济低碳化发展的社会背景下，省发展改革委已经牵头制定了我省低碳发展工作计划表，但如何量化碳排放指标，如何制定“碳”排放限值都是目前亟需解决的问题。同时，我国一些用能领域的能源计量关键技术问题也亟待解决，尤其是建筑供热、太阳能电池、高压电能等计量关键技术急需研究并建立相应的计量标准装臵。

国外发达国家与能源相对接的标准委员会有能源管理标准化技术委员会ISO/TC203、ISO/TC108。我国近几年也做了不少工作，力争与国际接轨，建立了能源基础与管理标准化技术委员会TC20，其下有9个TC。虽然能源管理标准化工作在近几年内得到了一定的重视和强化但随着经济的发展，各种类型的产品也层出不穷，使得能源计量检测、低碳认证、能源效率检测等方面的标准已不能满足现有的节能需求。如现有的能源计量检测标准多侧重于对能源计量器具及耗能设备的性能试验方法，也就是对实验室检测部分制定了严格的标准，对现场检测、调试、评价等方面的标准涉及的不多。

由此可见，我省在能源计量检测标准方面还有大量的工作要做，成立低碳认证与能源计量检测标准化技术委员会，统一负责我省在此领域的标准化工作是统一、开放、竞争、有序的市场需要；是保证能源计量数据真实准确性的需要；是助推低碳经济发展的需要；也是能源计量检测行业开展国际合作、技术交流，与国际接轨的需要。它可以有效地整合行业资源，发动行业内成员积极参与标准的制、修订工作，以适应新产品、新技术、新工艺的快速发展，充分发挥低碳认证及能源计量检测标准化管理工作在节能降耗中的重要作用。拟负责制修订地方标准详细专业领域

本标委会拟负责能源计量检测专业领域的地方标准有： 1）、能源计量器具配备、在线检测、校准及管理专业领域； 2）、能源计量数据采集及管理专业领域；

3）、用能产品（包括新能源及可再生能源系统）能源效率检测及能耗限额，第二、三产业能源利用效率检测及评价，高耗能设备经济运行技术要求等专业领域；

4）、低碳产品认证技术要求专业领域；

5）、能源管理，包括有综合性、通用性能源管理标准，如节能量审核、水/能量平衡测试方法、综合能耗计算方法、能源监测方法、合理用热等专业领域。

4、建立广东省能效标识监督检验实验室

能效标识的监督工作是节能法赋予我们的两大任务之一，也是低碳认证的重要环节。

能效标识制度自产生以来，以其投入少、见效快的特征被全世界四十多个国家和地区陆续采用，取得了显著的环保、节能和社会经济效益。在该制度的实施方面，美国、澳大利亚、日本、韩国、欧盟等国家和地区取得了显著的效果。

美国是实施能效标识制度最为成功的国家。早在1978年，美国就颁布了节能政策法案，从1980年5月开始实施强制性的能效标识制度以来，已经对14种产品实施了强制性能效标识。

到目前为止，我国已经陆续发布了七批23类要实施能效标识制度的产品，产品种类相对来说较为丰富，而在能效标识制度实施模式方面，我国采用的是企业对其生产的能效标识产品进行自我声明+政府的市场监管的模式。对纳入能效标识管理目录范围内产品的生产企业，要严格对其产品的能耗水平进行测定，测定的结果要在产品标签上展示以告知消费者该产品的能效水平，企业要对标识内容的真实性负责。

尽管我国的能效标识工作取得了较好的效果，但是与国外实施能效标识的情况相比还存在较大差距，原因之一在于我国家电产品的总体能效水平较低，由于我国在上世纪80年代经济的高速增长是粗放型的依靠资源投入和铺张浪费支持的，在现在的一段时间以内，我国还会受到这种经济增长方式的制约。

广东省作为全国主要的家用电器和主要商业/工业设备的生产基地和出口基地，电冰箱、空调器、洗衣机、电风扇等四种主要家电产品的的销售收入476.7亿元，在全国总量的比重约三分之一。

国家可再生能源中心正式成立 篇3

经国家能源局批准, 2012年2月23日, 国家可再生能源中心成立大会在北京举行。国家可再生能源中心 (非法人机构) 的定位是, 协助国家能源主管部门开展可再生能源政策研究及组织实施、统一协调行业管理业务。中心的主要任务是战略、规划和政策法规研究、国家综合性示范项目的组织实施、完善产业服务体系建设的组织协调工作、信息统计和咨询服务以及国内国外合作与交流。中心设指导委员会、管理委员会和咨询委员会, 分别由国家能源局刘琦副局长、国家能源局新能源司史立山副司长、原中国工程院副院长杜琬祥院士担任相应委员会主任。科技部高新司陈家昌副司长出任指导委员会成员。

福建国家城市能源计量中心材料 篇4

国家城市能源计量中心（福建）

（2011年7月6日）

一、主要工作情况及成效

国家城市能源计量中心（福建）自2008年底获准成立以来，创新工作思路和工作方式，以能源计量数据公共平台建设为重点，带动能源计量检测、能源计量技术研究、节能降耗服务三大平台建设，在实践中积极探索，扎实推进，各项工作进展顺利，取得初步成效。

（一）基础建设进展顺利。以国家中心建设为切入点，福建计量工作得到省政府和有关部门的重视，创造了较好的外部工作环境。包括国家城市能源计量中心在内的省计量院科研基地建设项目、国家蒸汽流量计产品质量监督检验中心建设项目，得到当地政府在土地和资金方面的大力支持，且均已经省发改委批准立项，并列入省重点建设项目，目前工作进展顺利。两个基地已完成总平面规划设计、工艺初步设计，其中，国家蒸汽流量计产品质检中心即将进行地质勘探和工程结构设计招标。

（二）检测能力得到提升。加快能源计量检测平台建设，已建立了烟气排放连续监测系统检定装置、辐射温度计检定装置等8项具有国内先进水平的社会公用计量标准，检测能力得到明显提升。正在筹建有蒸汽实流流量计检定项目、大流量气体和液体标准装置、能源计量现场检定/校准装置等多项重点检测项目。

（三）数据采集工作初见成效。一是基本建成福建省能源计量数据公共平台。硬件方面，一期机房已经建成。软件方面，设计开发了企业能源计量档案网上直报系统，重点耗能企业能源计量监测系统、工业锅炉热效率远程监测系统。另外，已完成公共机构数据采集、政府数据统计需求等系统软件设计，将实现国家中心与政府部门之间的数据对接并自动生成报表等功能。二是积极推进重点耗能企业能源计量数据采集工作。2009年开展不同行业的数据采集试点，2010年在166家省控重点耗能企业中推开，2011年将全面实现300多家年耗能万吨标煤以上重点耗能企业的数据联网。目前，已实现数据采集和联网的企业已达到180多家。今年将进一步推广工业锅炉热效率远程监测工作；与省政府公共机构主管部门合作，将选取有代表性的省政府机关大院和省直事业单位作为公共机构和公共建筑能耗监测平台建设的试点。

（四）技术研究取得突破。《能源计量数据采集系统数据传输协议》、《工业企业能源计量数据集中采集终端（系统）通用技术条件》、《能源计量器具通讯接口协议标准》等三项地方标准已批准实施。这三项数据采集的关键性标准，构成了国家中心数据平台建设的技术支撑标准体系。已完成锅炉煤耗/热效率测量装置、城市能源数据监测系统等项目研究，其中，“锅炉煤耗/热效率测量装置”是实现工业锅炉煤耗远程在线数据采集的关键设备。天然气用超声流量计远程在线诊断及检测系统已取得阶段性成果，这些技术研究的成果，为国家中心业务开展了提供有力的技术支撑。

（五）服务水平不断提升。一是加强企业的计量基础工作。通过计量数据集中采集，针对发现的问题，指导企业按照国家标准，抓好用于用能管理的二、三级计量器具的配备并及时检定、校准。2年来，国家中心为全省9个地市200多家重点耗能企业提供计量器具配备和采集方案的技术指导。二是指导企业加强能源计量数据的运用。引导企业重视和加强数据分析，并把它运用到生产、用能管理、节能改造

等各个环节，完善管理制度，改进生产工艺，淘汰落后设备，通过加强计量管理，遏制“跑、冒、滴、漏”等能源浪费，有效促进节能降耗。三是开展锅炉能耗/热效率、水泥行业熟料单位产品能耗数据的分析、比对，为企业提供节能降耗的技术指导方案，取得了明显效果。国家中心根据福建福人木业有限公司的能耗监测和分析数据，帮助企业诊断锅炉热效率低的原因，并提出整改方案，于2009年、2010年分阶段进行锅炉节能技术改造，在一年多的时间里，该公司动力分厂节能量共达1500多吨标煤，节约生产成本约120多万元。福州一化化学品股份有限公司于2010年底开展节能技术改造。目前，已取得阶段性成效。锅炉热效率平均提高约11.5%，耗煤量有较大幅度下降，仅此项年可节约燃煤成本67万元。据测量，该项目一年可节约经济成本110多万元。

二、主要经验

近三年来，国家中心建设所取得的明显成效，离不开各有关部门和各级领导的关心支持，但更重要的还在于建立了有效的工作机制，促使中心各项工作运转有序。

（一）配套政策及时到位。努力把能源计量的内容写入省政府相关文件中，为有效履行和发挥能源计量职能奠定基础。连续三年与省经贸委（节能办）联合下发关于全省重点耗能企业能源计量数据集中采集工作的通知，明确该数据采集工作的目标任务和保障措施，强调各有关部门在数据采集工作中的责任。弥补法律法规缺失的不足，为数据采集工作提供政策支持。近两年，省经贸委从省节能（循环经济）专项资金中计划安排1000多万元专项经费，用于扶持企业开展数据采集工作，极大地调动了企业的积极性。各级政府也加大对数据采集配套资金的投入，部分地市已出台了相应的资金扶持措施。

（二）协调协作不断加强。一是建立数据采集工作联席会议制度。省质监局、省经贸委、省统计局等部门加大协作力度，定期召开会议，及时分析、研究和解决能源计量工作中的重大问题，形成整体工作合力，仅2010年在全省联合开展30多场工作推进会和多场专项监督检查，促进了工作落实。二是建立省、市、县三级质监局联合推动的工作机制。国家中心先后到300多家重点耗能企业进行现场调研和技术咨询，指导企业制定数据采集技术改造方案。形成以国家中心负责技术指导、各级政府职能部门协调推进的工作格局。

（三）推进措施积极有效。一是加大宣传力度。采取多种形式，向社会各界宣传有关节能法规和计量在促进节能减排中的重要作用。2010年在国家级媒体报道17篇次，省级媒体报道20篇次，专业网站刊发19篇次，并组织多场电视专题访谈节目进行宣传，起到了很好的效果。二是抓典型带动。注重发挥典型引路的作用，及时发现和树立一批典型单位，通过总结推广试点单位的经验来推动工作的开展，已召开了40多场企业典型经验推介会和数据采集工作现场会。三是强化培训工作。加强对重点耗能企业能源计量的培训，分批、分阶段对各职能部门和企业能源计量的有关人员开展数据采集工作培训，累计培训2000多人次。

（四）自身建设不断加强。一是建立有效工作制度。建立目标责任制，明确职责分工，制定阶段计划，细化推进方案，工作落实及时到位；完善内部管理制度，建立了重要事项督办、数据采集保密、信息通报、定期汇报等系列工作制度，保证了中心工作运转健康、有序、高效。二是加强人才队伍建设。加强人才引进和培养，特别是急需紧缺人才和高层次人才的引进培养力度。目前，国家中心已有教授级高工2名，高级工程师8名，工程师4名，博士2名，研究生9名。

（五）科研保障数据中心建设。福建在全国率先开展数据集中采集工作，遇到了大量有关在线测量和数据采集的技术难题。国家中心在充分调研的基础上，组织科技人员进行技术攻关，先后完成10多项与能源计量数据采集相关的科研项目，攻克了许多数据采集工作的关键技术，制定和完善各行业能源数据采集的技术方案，为能源计量数据采集工作提供技术支持，保证了数据中心建设的胜利进行。

三、存在的主要问题和困难

国家中心开展能源计量数据采集工作的最大困难在于缺乏国家配套的法律法规，没有国家专项经费的支持。

四、下一步工作思路

在现有工作基础上进一步加大力度，在抓好工作推进、完成阶段性目标的同时，着重抓好功能深化和能力提升，充分发挥职能作用，为创新能源计量工作率先探索、积累经验，发挥先导和示范作用，主要抓好以下工作：

（一）完成数据采集目标，做好数据维护。一是年底之前完成全省300多家年能耗万吨标煤以上重点耗能企业主要能源品种总能耗的数据采集和联网，同时扩大工业锅炉热效率的远程在线监测的试点工作。配合省机关事务管理局，积极开展省政府机关大院和省直有关单位的公共机构的数据采集试点。二是提升技术保障水平，及时完成数据采集验收工作，确保数据准确可靠；同时积极做好数据维护，确保数据及时、稳定上传。

（二）加强数据分析和应用，深化技术服务。一是加强数据分析、比对和评估，促进企业节能减排。做好锅炉运行热效率和重点耗能行业的数据分析和诊断，提供行业平均耗能指标，与国家能耗限额指标进行比较，评估企业的节能潜力，制定完善的节能技术改造方案，推

进企业开展节能改造和提高经济效益。二是加强数据应用，服务政府节能管理。全面实现平台数据与省经贸委、省统计局等政府部门之间的对接和自动生成报表功能，使数据成为政府和有关部门科学统计单位GDP能耗和节能减排目标完成情况考核评价、企业节能改造项目奖励的有效依据。

（三）开展科研攻关，提升配套技术水平。加强与各省国家能源计量中心的合作，加强研究成果的运用，为其他省的国家中心建设发挥示范性作用。进一步完善数据采集的其它配套标准，推进与省内高校、科研机构、省特检院等兄弟单位的交流合作。

天津滨海新区将建新能源研发中心 篇5

近日, 滨海新区与加拿大西安大略大学、中电 (天津) 新能源发展有限公司共同签署合作备忘录, 拟共同成立新能源研发中心, 重点开展生物质能源、太阳能、锂电池、燃料电池等研究。

根据合作备忘录, 加拿大西安大略大学将提供新能源方面的高新技术和项目来源, 其中包括西安大略大学、安大略省及加拿大其他高校和科研机构的科研成果。中电公司将选择相关的高新技术项目, 为项目落地提供科研和办公场地、研发启动经费等。 (摘自天津日报)

浅析大型钢厂能源管理中心的建立 篇6

1 建立能源管理中心的必要性

设备大型化以后, 单机生产能力增大, 各项消耗相应减少, 因而可获得良好的经济效益, 但一旦出现问题造成的设备损失也大。因此, 从能源的角度出发, 必须保证各种能源在生产出现问题时迅速做出调整, 保证生产的正常进行。只有采用集中管理能源的方法, 才能迅速而有效地做出各种能源的调整。同时, 技术的发展使得有些设备可以使用多种能源, 有些能源可以互相转化, 为能源管理者提供了较多的调节手段。要真正从实践上实现这一点, 必须集中管理能源, 依靠现代化计算机决策手段来完成。此外, 分散管理时, 各种能源管理机构都要设置管理手段, 都要配备计算机、仪表等, 这必然会产生许多重复, 集中管理能源则可以减少不必要的重复和投资。

能源管理系统的建设, 可实现在信息分析基础上的能源监控和能源管理的流程优化再造, 有效实施客观的以数据为依据的能源消耗评价体系, 减少能源管理的成本, 提高能源管理的效率, 及时了解真实的能耗情况和提出节能降耗的技术和管理措施, 协助公司管理者制订能源管理措施和考核办法。同时, 能源调度可以通过系统迅速从全局的角度了解系统的运行状况, 故障的影响程度等, 及时采取系统的措施, 限制故障范围的进一步扩大, 并有效恢复系统的正常运行。能源管理系统的建成, 对调度人员快速应对能源系统的异常和事故具有十分重要的意义。

总之, 随着企业机制的转换和改革的深化, 能源管理关系将趋于复杂, 且动态变化很大, 很有必要建立能源管理中心, 以便对企业能源的各个环节, 从采购、转换到消耗的全过程实行动态管理。应该说建立能源管理中心既是形势发展的需要, 也是企业能源管理完善和发展的必要。

2 能源管理中心的建立的几点措施

1) 建立完整的能源中心架构。要建立完整的能源管理中心, 应包括以下几个方面:数据采集设备、信息传输通道、计算机等数据处理装置、基本软件平台、应用软件系统、巡检车及通信系统 (包括无线通信) 等。具体而言与能源中心相联系的主要包括: (1) 能源厂:包括煤气加压站、煤气混合站、煤气柜、空压站、排水泵站、制水厂、总降变、区域变等;其过程信号由各现场信号采集站通过网络或I/O点连线至能源中心, 能源中心的控制及操作指令亦通过网络或I/O对现场进行过程操作与控制; (2) 巡检室:包括电力巡检室、动力巡检室及水力巡检室, 通过网络将各巡检室的巡检数据传至能源中心, 能源中心通过网络向各巡检室下达调度命令; (3) 主体生产厂:包括烧结厂、焦化厂、炼铁厂、炼钢厂、连铸厂、轧钢厂等。通过现场各采集站, 将各生产信号通过网络送至能源中心, 同时能源中心通过网络向各生产厂下达能源调度命令; (4) 能源总厂管理部门、运行管理部门及技术管理部门:主要是对能源中心进行管理, 调度命令下达及能源中心的设备运行维护等; (5) 公司ERP系统:通过网络能源中心向公司ERP系统传送各种能源数据及报表, 公司ERP系统向能源中心下达命令及传送公司其它与能源计划、调度相关信息。

2) 充分利用计算机技术。采用计算机管理能源是促进能源管理现代化的重要手段, 设置能源管理中心, 采用计算机管理能源, 是实现能源管理现化的必由之路。 (1) 根据生产作业计划和设备检修计划, 进行能源供需的预测和预报, 编制能源供需计划, 使能源供需之间达到动态平衡; (2) 对能源信息进行在线自动检测和补正计算, 编制能源的各种报表, 收集、统计、计算和汇总分析能源数据, 及时向调度人员和领导提供能源的信息和情报, 以便做出相应的决策; (3) 对能源的发生、转换设备和耗能设备的运行情况进行在线自动监测, 对液体和气体能源输送管网进行自动监测, 对各种贮罐 (池) 罐位进行在线自动监测, 对电力负荷及运行状态进行在线自动监测以及对环境要求进行自动监测等; (4) 能源管理计算机网络系统具有一系列指示、显示、监视和报警设施, 根据需要, 可以提供事故处理的操作指导或自动处理。

3) 加强宣传, 深化节能管理。首先, 要加强组织领导, 健全节能领导机构。根据《节约能源法》及《重点用能单位管理办法》的有关要求, 年综合能源消费总量1万t标准煤以上的用能单位为重点耗能单位, 应设立专职能源管理岗, 这一规定从法律上对企业能源管理岗进行了明确。在实践中, 要在各生产分厂增设专职能源管理员岗位, 负责各二级单位的日常节能管理工作, 进一步完善领导机构和管理人员责任、目标、考核节能管理体系, 从而从组织上强化节能工作。其次, 要加大宣传力度, 增强全员的节能意识。比如利用内部报刊、电视等宣传媒体, 广泛宣传节能法规和节能知识;定期举办节能知识培训班, 并规定每一位新入厂的职工, 必须接受节能培训, 并经考核合格后, 方可进岗, 通过一系列的措施, 来提高全员职工的节能意识。

4) 做好量化管理、过程管理、标准化管理工作。 (1) 不断修定能源消耗定额指标。要针对厂部的经营方针目标要求, 发动全厂职工认真讨论, 制定新的能源消耗定额, 同时还要考虑各季节天气因素的影响, 分季制定定额, 使新定额既先进又科学、合理又可行; (2) 强化工序过程管理。工序过程管理是节能降耗的关查督促, 做到事事有人管, 人人有责任, 办事有程序, 检查验收有标准, 形成自上而下的质量管理网络。监督人员要紧紧抓住这个网络, 控制好施工中的多个环节。隐蔽工程验收不合格, 不签证, 不得施工, 上一道工序验收不合格, 不得进行下道工序的施工, 分项工程验收不合格, 要查清原因和责任。严格控制质量事故苗头的出现。

3 从政策上优惠质量的施工企业

实行优质优价, 从政策上优惠质量好的施工企业, 从而创造一个奖优罚劣的社会环境, 也是监督人员进行质量管理的措施之一。施工企业要创一项优良工程必然从精力、物力, 经济的投入上付出较大的代价, 我们建设单位积极鼓励和支持施工企业创优良工程。为此, 监督人员在招标方面, 对工程质量实行优质优价, 对工程质量好的施工企业, 可以优先优惠, 这样做既推动工程质量的整体水平, 又激励施工企业工程上台阶。

4 加强对住宅小区工程质量监督

加强对住宅小区的质量监督, 确保工程质量上台阶, 在滦县收到了较好的效果。随着城市建设的发展, 相继在滦县出现了很多高层建筑和住宅小区, 如明亮园、紫薇园等。监管人员在富贵华庭工程质量监督过程中, 具体的做法是:在人员的组织安排, 监督计划的制定进行周密的部署。从高层建筑的特点, 小区特色和性质, 工程要达到等级要求, 分别制定较详细的监督计划以及键环节。我们要在分厂主管领导及节能工作人员的密切配合下, 分别对炼钢、开坯、成材及辅助各工序实行严格的跟踪管理, 使能源管理工作形成“相对封闭”状态, 以提高信息反馈的速度及真实可靠性; (3) 能源管理标准化。坚持执行每月节能员例会制度, 会上分析当月能耗情况, 针对薄弱环节提出要求, 并采取对策进行及时整改。坚持主要分厂能耗情况的旬报制度, 要求有数据、有分析, 以此做为每月的考核依据, 使能源管理走上了标准化管理的轨道。

总之, 能源中心是一种以电子计算机和数据通讯网络为主体设备的现代化工具, 能够实现能源数据采集、调度、监控和决策。对于具备建立能源中心基础条件的企业, 首先要进行建立能源中心的可行性研究工作;在确定系统配置方案时, 把计算机网络系统的可靠性和先进性作为首选条件;在处理系统硬件和软件关系时, 应特别注重工具软件的购置和应用软件的开发和应用问题。

参考文献

[1]集立言, 范锤利.本钢能源管理中心的基本模式.冶金能源, 1992, 11 (6) .

钢铁企业能源中心解决方案综述 篇7

关键词：钢铁企业,系统节能,能源中心,能源管理,平衡调度

1 钢铁企业能源中心的起源和发展

能源是现代经济社会发展的基础和重要的制约因素,随着人类使用能源特别是化石能源的数量越来越多,能源消耗对生态环境的影响日益突出。节约资源是我国的基本国策,节能优先成为应对能源问题的长期战略[1]。

钢铁工业是国民经济的重要基础产业,也是我国能源资源消耗和污染排放的重点行业。2009年,全国粗钢产量突破5.6亿t,占全球的46%,能源消耗约占全国总能耗的16.1%、工业总能耗的23%;新水消耗、废水、二氧化硫、固体废物排放量分别占工业的3%、8%、8%和16%左右[2],因此钢铁行业节能减排的意义重大。

在节能工作中,既要考虑单体设备的节能,又要考虑整体系统的节能,即系统节能。单体设备节能方面已卓有成效,如CDQ、烧结余能回收、高炉煤气回收应用、TRT发电、转炉煤气回收和余热回收、轧钢加热炉综合节能技术等。为实现更加充分的节能效果,系统节能必须进一步关注[3]。

钢铁企业能源中心(Energy Center)是一项融合自动化技术和信息技术的管控一体化解决方案,通过对企业能源生产、输配和消耗实施动态监控和管理,改进和优化能源平衡,实现系统性节能降耗[4]。

能源中心是实现能源管理信息化、数字化及自动化的具体形式,也是实现钢铁企业系统节能的载体。1959年,日本八幡制铁所利用模拟仪表分别采集和监视煤气、电力和蒸汽等能源介质的数据[5],初步形成了能源数据采集和监控(SCADA)系统,成为能源中心的雏形。

随着自动化和信息技术以及科学管理理念的发展,能源中心解决方案综合的设备、技术和管理理念越来越多,集成程度也越来越高,能源中心逐渐发展成为集综合监控、基础管理和平衡调度功能于一体的能源管理和优化系统。

目前,能源中心和能源管理的重要性已受到钢铁企业关注,钢铁企业能源中心在日本、韩国、巴西等国家也已经普及。国内第一家能源中心于1982年在宝钢集团有限公司建成[5]。截至2009年,我国应用能源中心解决方案的钢铁企业有15家,尚未应用的钢铁企业仍占相当大比重[4]。

2 钢铁企业能源中心解决方案发展现状

2.1 能源中心解决方案的架构

钢铁企业能源中心作为能源管理和优化的一体化系统,由硬件、软件和人力资源组成[4,5,6,7,8,9,10,11]。目前,完备的解决方案概括起来包含5个部分,即:数据采集和现场监控设备;能源管理系统(Energy Management System,EMS);通信网络;调度、技术人员;巡检、点检人员。

能源中心解决方案架构如图1所示。

以下分别对钢铁企业能源中心解决方案的各个部分作逐一介绍。

1)数据采集设备和现场控制设备。

分布式的数据采集设备和现场控制设备一般都是各种智能节点,不仅完成数据采集功能,而且还能完成设备或过程的直接控制。它们感知各种设备状态参数和工艺参数值,将其转换成数字信号后通过各种通信方式传递到EMS中,同时接受EMS的控制指令。

典型的设备有远程终端RTU、可编程控制器PLC和智能仪表等。采集的数据主要包括电力系统的电量、电压、频率等,动力系统的流量、压力、柜位等。可执行的控制指令有电力系统开关、动力系统煤气柜位出入口阀门等。

2)能源管理系统EMS。

能源管理系统EMS是能源中心系统的核心。基于分布式数据采集和现场控制设备的硬件支撑,利用各种数据处理技术和数学模型,EMS完成了对能源系统的“分散控制、集中管理”。EMS功能包括综合监控、基础管理和平衡调度。

3)通信网络。

通信网络实现能源中心系统的数据通信,由于数据采集和现场监控设备的地理分散,通信网络一般包含多种层次的网络,如设备层总线、现场总线、以太网等。

4)调度、技术人员。

调度人员在EMS支持下,全面管理和指挥能源系统生产,进行能源平衡和管理,处理系统异常和事故,并对远程控制设备进行调整操作。技术人员为EMS和调度人员的正常运行提供技术支持。

5)巡检、点检人员。

辅助实现EMS的调度控制及现场作业,如动力管网系统、供配电系统、给排水系统的巡检、控制和调度指令执行等。

另外,能源中心系统还与ERP(企业资源计划)和MES(制造执行系统)存在数据关联。MES为EMS提供能源发生、消耗信息,ERP为EMS提供计划成本信息,同时EMS为MES提供能源和设备信息,为ERP提供能耗分析信息。

2.2 能源中心解决方案的目标和功能

钢铁企业能源中心解决方案在能源生产管理中的目标可概括为三方面,即:分散控制,集中管理;管理信息化;科学管理,系统节能。能源管理系统EMS是能源中心解决方案的核心,其三部分功能概括如图2所示[4,5,6,7,8,9,10,11]。

1)综合监控。

电力系统的电量、电压、频率等,动力系统的流量、压力、柜位等主要能源参数以及主要能源设备的产能和用能状况等采集进入EMS,实现能源系统的过程监视、操作控制、系统故障报警和分析。综合监控所获得数据是钢铁企业能源管理中心其他功能应用的基础。

2)基础能源管理。

基础能源管理是综合监控基础上的数据分析和管理平台,是实现以过程数据为依据进行能源管理的重要子系统,它包括能源实绩管理、能源平衡管理、能源质量管理和能源对标分析等。

能源实绩管理:主要对各种能源介质实际发生量、主要用户的使用量,能源介质放散量等数据进行采集、抽取和整理,取得能源生产运行的实绩数据,实现日能源实绩报表、月能源实绩报表等管理。

能源平衡管理:全面、准确、及时地反映公司和各用能工序能源使用状况,以及能源的发生和消耗状况。

能源质量管理:对水、煤气等能源介质的质量指标进行检测管理,编制各类能源质量报表,同时对各类指标进行跟踪监控和趋势分析,避免质量事故。

能源对标分析:针对分配给各级调度单元的生产任务,利用计算机数据分析技术,对历史数据进行分析,并根据公司生产与设备运行安排,进行能源供需、能耗实绩与计划的比较,用以指导企业的能源管理工作,提高能源管理水平和能源管理效率。包括能源供需计划分析、能源供需实绩分析、吨钢综合能耗分析等。

3)平衡调度。

根据历史数据等建立各级调度单元的能源预测模型,按照负荷预测和平衡预测结果,对各种能源实施统一管理和平衡调度,实现公司能源系统的整体平衡和经济调度。

电力负荷预测:对主要生产工序和关键设备进行实时负荷预测、日负荷预测以及日用电量预测等,用于支持在线能源平衡调度,也用于辅助制定自发电生产计划等。

能源平衡调度:对水、电、风、气(汽)进行产消预测,将煤气与蒸汽、电看作可转换的系统,进行统一调配。

2.3 能源中心解决方案在钢铁企业信息系统中的定位

传统的钢铁企业信息系统按功能分成六级,即:检测驱动级、设备控制级、过程控制级、生产管理级、经营管理级和辅助决策级。

随着信息技术、自动化技术和管理方法的创新,国际普遍公认的钢铁企业信息化的功能框架简化为四级,即生产控制系统PCS、制造执行系统MES,企业资源计划系统ERP和知识获取及管理系统KMS[12](见图3)。能源中心解决方案集成了钢铁企业信息系统中三个层级的思想和技术,其中数据采集和远程控制属于PCS层,综合监控和平衡调度属于MES层,基础能源管理属于ERP层。

3 能源中心解决方案存在的不足和发展趋势

已有钢铁企业能源中心解决方案提高了能源利用水平,基本实现了能源系统的实时监视、分散控制、集中管理和优化分配。EMS中的综合监控功能实现了能源生产的分散控制和集中管理,基础管理功能又将能源生产和管理过程数据进行分析和处理,实现了管理信息化。但是由于能源的平衡调度仍未有效实现,因此要实现科学管理和系统节能的目标仍需不断努力[3],而能源的平衡和优化调度技术是实现系统节能的关键。另外,能源中心功能在向知识获取及管理系统KMS层级扩展集成方面也有待发展。

总之,能源中心解决方案未来发展的关键技术概括起来主要包括:支持平衡调度功能的调度决策最优化技术,支持向KMS扩展的能量流网络技术、能耗优化技术等。

1)调度决策最优化技术。

钢铁企业能源系统的复杂性,使在线能源平衡调度工作无法达到理想的状态。优化能源介质的传输、合理安排能源介质的转换、综合生产需要和经济要求的能源分配、动态评估能源系统的运行状态,是解决能源系统的安全运行和经济运行的必然要求[13]。钢铁企业能源系统调度决策最优化模型是解决这类问题的关键,它将生产稳定、能耗最低、成本最低等作为优化目标,能流平衡、物流平衡、能物流关联以及工艺要求作为约束,求解最佳能源调度决策方案。

2)能量流网络技术。

钢铁企业能源消耗过程混杂,有的是连续的,如焦化、烧结、炼铁等;有的又是离散的,如轧钢等。能源流动复杂,存在串行、绕行、并行和返流等情况,导致能源系统十分复杂,如炼铁不但消耗本道工序产出的高炉煤气,还消耗上道工序产出的焦炉煤气,以及下道工序产出的转炉煤气。工序物流和能流的关联不但影响本道工序的能耗,也影响上道工序和下道工序的能耗。建立起动态能量流和能量流网络概念[14],将钢铁联合企业抽象为铁素物质流和能量流在钢铁生产过程中的动态行为,研究其能量流运行规律。

3)能耗优化技术。

钢铁生产工艺复杂,内部各个生产单元间的能流存在耦合关系,对能耗的影响因素也繁多无序,这些能物流关系以及能耗影响因素综合起来表现为生产状态,生产状态和能耗之间有着内在的机理关系,拟合其机理关系,找出能耗最优时的生产状态,对于能耗评价、能源调度等都有指导意义。能耗优化技术是对各种能流和能耗影响因素进行定量和定性的综合分析,计算出其对于能耗重要度的排序和权重,然后挖掘历史数据中的隐藏信息,拟合影响因素与能耗的机理函数,最后求解机理函数,获得能耗最优时的生产状态。

济钢能源管控中心架构及功能实现 篇8

目前钢铁企业的高能耗、高污染及粗放的用能模式和落后的技术手段已成为影响企业发展的重要因素。企业生产中各种物料沿着产品生命周期的轨迹流动,形成物质流;各种能源沿着转换、使用、排放的路径流动,形成能量流。物质流和能量流既各自独立又相互联系、彼此制约,物质流是钢铁生产的主体,能量流推动物质流的流动和转变[1]。其中,能量流中余能产生点多、分散、差别大,而且能源需求点多、分散、要求不一;输配渠道多,压力、流量、质量要求不一,经常是此处不够用,别处却放散。这样一个庞大的系统必须依靠信息自动化技术,即通过信息流实现能源的动态、高效产出以及适时准确的调配输送,保证用户点的高效用能。能源管控中心(以下简称EMCC)就是这种技术的典型应用。

20世纪90年代,日本新日铁开始建设能源指挥中心。90年代末,国内第1套EMCC建成于宝山钢铁股份有限公司。济南钢铁股份有限公司EMCC自2006年开始经历了一期、二期的建设,至2007年建成投用。2010年又将新东区200万t钢生产线的能源系统纳入到能源管控中心统一管控,形成了较为先进的能源智能管理模式。目前国内钢铁企业已逐渐认识到了建设能源中心的重要性,武汉钢铁公司、沙钢集团、马鞍山钢铁公司、鞍山钢铁公司、首钢京唐钢铁公司等钢铁企业已建成能源中心,本溪钢铁集团有限公司、莱芜钢铁集团有限公司等企业也正在建设能源中心[2]。能源管控中心已经成为钢铁企业以信息自动化技术促进能源管理及工艺技术创新的手段,是实现清洁生产、提高企业经济效益的必由之路。

1 总体架构

济钢EMCC是一套完整的信息自动化系统,遵循信息自动化的分级模型构建了较为完善的支撑体系。在L1级上通过SCADA平台采集现场8万多个I/O点,并对关键控能设备实现了集中监控;在应用服务器上开发了L2级能源预测专家系统和过程优化模型;在L3级将能源生产的调度运行流程固化在计算机软件上,对能源的信息进行分类,形成班、日、周、旬等汇总,并进行优化调度;在L4级结合ERP产生的制造计划及MES下达的生产线计划形成能源的计划系统,同时生成了与产品匹配的能源成本,并归入相应区域的成本中心;在L5级整合能源生产过程数据、计划、成本统计分析等信息,进行深层次的挖掘与提炼,再形成能源管理和决策层服务的支持系统。济钢EMCC系统层次架构如图1所示。

2 系统组成

济钢EMCC系统网络拓扑及硬件结构如图2所示。EMCC的网络由现场控制网、能源专网、公司主干管理网和无线网络等组成。

搭建如此庞大系统时要充分考虑安全稳定的因素,同时也必须兼顾高速灵活的需求。为此,设计了两个专用的千兆双路由、工业级的冗余环形能源骨干网为主的能源专网,通过核心交换机实现了能源专网与公司主干管理网的高效信息互通,并做到了在中心机房可以方便地远程管理、监视和控制能源专网的每个交换机,有效地防止了病毒和其他恶意非法攻击,确保了大流量数据采集稳定运行,同时也实现了EMCC和ERP、MES、生产调度信息化、OA等其他信息化系统复杂的网间信息交互。对于偏远的数据采集如水源地还采用GPRS专线,通过电信运营商将数据采集到SCADA数据库。

在服务器系统中,考虑到系统容量、系统负荷以及实时性的要求,系统共配置了多组SCADA实时数据库服务器、一台应用服务器、一台Web服务器和一台能源管理数据库服务器。SCADA服务器群采用n+1的冗余机制,实现了负载均衡和进程的合理分配,一旦某台服务器发生故障时能及时将其任务转移到其他服务器群上。这样既可以满足高速率、大容量的数据采集,又可以做到热冗余,保证了生产的安全稳定运行。其功能结构如图3所示。系统中SCADA服务器、数据库服务器、Web服务器采用Unix操作系统,以保障整个系统核心的稳定性。工作站则采用Windows XP作为操作系统,使整个系统具有稳定、易使用、易开发和维护等特点。应用服务器采用Windows2003 Server操作系统,运行Mosaic DBMS数据管理软件;应用系统开发软件是Visual Studio.Net。时间同步装置利用网络接口直接连接到核心网络上,核心网络上的任何设备都可以通过接收GPS的时钟信息进行时间同步。

3 功能实现

下面按照5级划分原则介绍济钢EMCC系统的功能实现。

3.1 能源数据采集与监控

3.1.1 能源数据采集

能源数据采集是能源监控和管理的基础,是能源管控系统能否正常工作的关健,它主要包括一般的能源数据采集、电力系统的数据采集和环保介质的数据采集。

(1)一般的能源数据采集。如图4所示,一般的能源数据(如水、煤气、气体介质(氧气、氮气、氩气)、压缩空气等的温度、流量、压力等)监控点进入新增远程测控终端(以下简称RTU)的输入模块;能源计量交割检测点则通过就地计量仪表的RS485或者RS232端口输出,接入RTU系统的输入模块中。一次检测元件与RTU模块间设有信号处理模块,用于防爆、隔离及放大等作用。

(2)电力系统的数据采集。电力系统涉及的变电所数量多、覆盖面广,各个变电所的自动化水平参差不齐。为保证将系统安全、稳定地转换至能源管控中心,对自动化水平较高的变电所,通过设置通信管理机完成对变电所/厂站保护测控一体化微机综合保护单元的数据采集及各回路的监控,同时完成从Modbus协议到IEC60875-104通信规约的转换,使数据能够快速准确地通过能源骨干网与SCADA系统实时通信;对于智能电度表则采用电能采集器完成数据采集,并将传送电能表数据的DL/T645规约、Modbus规约转换为IEC60870-5-102 TCP/IP规约;对各站的智能直流屏系统、公司大型用电设备、变电所进线及母联等通过多功能电表接入能源管控中心。电力系统典型的数据采集网络如图5所示。

(3)环保介质的数据采集。由于政府部门已经设立环保介质的排放监测设备,本系统通过串口通信前置机方式将排放数据采集到能源网中,实现了集中监视。

3.1.2 能源监控

在能源管控中心设有大屏幕和工作站显示终端,对能源进行集中监控和管理。在数据采集的基础上,为实现管控一体化创造必要的执行条件。济钢对煤气主管网混合站的调节阀实现了集中控制,对主要降压变电所(不含车间变电所)在遥测、遥信、遥视的基础上,实现了遥控和遥调的五遥控制和现场的无人值守。由于条件限制,其他能源介质如水、氧、氮、氩等从实用性考虑,仅实现远程监视。

3.2 能源预测和优化模型应用

济钢针对煤气系统开发了基于柜位预测的煤气平衡专家系统,对电力系统进行了网络建模,开发了状态估计、潮流分析、短路电流计算、电动机起动分析、暂态稳定分析、可靠性分析、谐波分析和继电保护配合等电力优化模型软件。能源的预测和优化模型属于过程自动化范畴,它能使管理运行人员更迅速、准确、全面地掌握能源系统的实际运行状态,从而快速准确地判断出能源实际的运行状况,并对能源运行的措施和方向给予指导。

煤气动态平衡专家系统是在煤气系统自动化检测技术、控制手段等完善的基础上开发的。济钢的煤气柜与煤气管网并行使用,因此可通过预测煤气系统的平衡量(煤气总发生量减煤气总使用量)间接预测煤气柜的升降方向,从而计算出煤气柜到达上下限的时间。煤气平衡系统的动态过程一般是缓慢的,因此可采用基于外延预报的方式来预测煤气平衡量的变化趋势。本系统采用了基于最小二乘法的系统辨识方法,以煤气平衡量的前一段时间数据为基础,在线辨识系统的参数,并作出预测[3]。

煤气平衡预测的数学模型如下:

式中,Ln为煤气平衡量;a为煤气平衡量的变化率;t为时间;b为煤气平衡常数。系数a,b可根据煤气平衡量的前一段时间的数据来辨识:

上述式中,ti为采样时间,i=1,2,…,n;Lni为时间ti时的煤气平衡量;为平均煤气平衡量,;为平均采样时间,

再将煤气平衡量等效为柜容变化量,按照柜容与柜位的关系折算成预测柜位p。图6为煤气柜位预测调整图(图中(1)~(8)为柜位区域代号,参见表1)。

下面以煤气柜位预测与煤气调整的关系为例进行说明。如图6所示,当煤气柜位到达预测的各区域时,分别进行使柜位恢复到目标值的调整量计算,并采用一定的措施对柜位进行调整,柜位预测计算及煤气调整措施如表1所示,表中(1)~(8)为区域代号,参见图6。

煤气实时平衡调整的计算规则库可根据调度人员平时调整煤气的各种经验方法确定,制定的原则有用户优先规则、煤气最大利用规则等。根据煤气柜柜位的上限目标值、下限目标值、上限工作值、下限工作值、实时放散量等计算出焦炉煤气、高炉煤气的可调整量,并综合考虑焦炉煤气、高炉煤气的变化趋势、混合站的热值允许范围等因素,给出各混合站中焦炉煤气、高炉煤气的最大增加值或最大限制值等调整量,最大限度地提高煤气利用率。由于转炉煤气是间歇性气源,因此它的预测应单独考虑。煤气柜位的预测和煤气分配计算,可以帮助运行人员及时了解煤气平衡所需的信息,能够合理、科学地平衡煤气的使用。由于煤气结构、煤气用户需求、煤气利用优先级、煤气在各企业成本中所占比例均不相同,各钢铁企业的煤气平衡规则库也因此不尽相同,需要结合实际情况进行长期的经验积累和定制开发,这也是煤气平衡调整的难点所在。

3.3 能源生产调度运行管理

生产调度运行管理主要包括运行方式管理、调度日志管理和事故预案管理三个功能。

运行方式管理,包括通过运行申请单的联机处理实现运行方式申请单的编制、签收与执行,以及申请单查询、打印功能。

调度日志管理,包括调度值班日志的编制、查询和打印。编写调度值班日志时,将调度类型、调度班次、总值班长、交班人员、接班人员等信息作为基本信息输入到调度日志基本信息表中;将运行情况信息输入到调度日志运行情况表中;也可以加载附件,将重要信息输入到调度日志交代情况表中。

事故预案管理,包括停机影响及原因分析(包含时序记录分析)、复役管理、生产用能事件追踪、班报日报自动生成、操作评估、设备文档图纸管理、生产知识记录等内容。通过事故预案管理,可将长期以来积累的能源系统的故障处理方法整理为预案措施,并且将其数字化,从而提高事故处理的效率和准确度。

3.4 能源供需计划与成本统计

能源供需计划管理,主要是结合生产计划制定出能源消耗和产出的月度计划,对于能源介质的利用进行前期统筹和优化,产生能源平衡表,以期达到能源优化和降低成本的目的。为此需要将该部分与ERP系统进行有机集成,同时需要开发采集系统与能源管理系统、能源管理系统与ERP系统的数据通信。

成本及统计,包括各工序能源发生量、使用量、放散量的自动统计;管理日报、煤气产供计划等报表的自动生成;能源平衡表的形成;吨钢耗能等主要能耗指标的自动计算、生产能耗成本影响分析、能源停机影响成本分析等。其业务数据流程如图7所示。

该系统与ERP的通信是双向的,两者均采用Oracle数据库,为了保证数据传输的稳定性,数据通信采用了DSG(迪思杰)软件,通过分析Oracle数据库的日志处理,完成数据的传输,其主要优点是可靠性强、速度快。

3.5 能源决策支持

能源管控中心的建设,不仅可有效解决能源实时平衡管理和监控管理,还可以通过全公司数据仓库系统,对大量历史数据进行归档和管理,为进一步的数据挖掘、分析、加工和处理创造条件[4]。

济钢利用计算机数据分析技术,对能源生产相关的历史数据进行数据分析和统计,用以指导公司能源管理工作,从而提高能源管理水平和效率。通过对数据进行挖掘分析,实现了以下功能:能源供需计划分析、能源供需实绩分析、吨钢综合能耗分析、经济技术指标查询分析、能耗预测分析及关键业务指标的计算,并将这些信息在济钢办公系统上进行发布,能源管理人员及公司领导可以通过不同的权限进行浏览查询,并根据这些信息做出相应决策,大大丰富了能源决策的手段。

4 结束语

能源管控中心的建设投用,实现了能源全流程管控一体化,带动济钢能源管理突破传统模式进入信息化时代。通过集中管控可以优化操作及提高管理水平,实现能源系统的稳定顺畅运行。通过模型优化、优化调度、系统平衡等手段,可以减少煤气和氧气等气体放散、减少新水提取等。据测算,实施能源管控后,济钢焦炉煤气放散率由10%下降到0.5%,高炉煤气放散率由15%下降到7%,直接效益总计为5 090.128万元/a。达到了系统节能、清洁生产的目的。

另外,在研发过程中进行了大量开拓性的创新研究,其中“基于柜位预测的钢铁企业煤气动态平衡实时控制方法”、“变电站智能电子设备接入方法”、“多区域冶金变电所不停电升级改造系统”等技术申报了国家专利。“基于统一平台的济钢能源智能管理控制中心的研制”荣获2008年中国钢铁工业协会颁发的“冶金科学技术二等奖”。

只有实施具有智能化分析、思考型的信息系统[5],才能达到真正意义上的能源智能管控。在能源管控中心的研发上,济钢下一步的重点是进一步研发能源过程优化模型(如将煤气预测与发电机组及生产用户相结合,组成综合煤气平衡专家系统等),同时深挖和分析能源数据与生产、成本数据的内在联系,为能源决策提供准确的指导信息,实现从数字化向智能化的跃变。

参考文献

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能源中心 篇9

可以从管理思想、信息系统、管理系统三个层次给出能源中心(也称能源管理系统EMS)的定义:(1)其管理思想是对传统能源系统管理模式进行优化再造,变条块分割的能源监控和调度为扁平化的监控和调度,变分散的基础能源管理为集中一贯的能源管理[2];(2)能源中心是具有完整能源监控、管理、分析和优化功能的管控一体化计算机信息系统;(3)能源中心是企业能源生产、运行、管理的中心,为公司对企业的能源活动行使综合管理提供了总体环境。能源中心三个层次具有包含关系,如图1所示。

能源中心建设必须以能源管理思想作为指导,以管控一体化信息系统为主要建设内容和运行平台,实现一个部门(厂)对主公辅(能源)系统负责的运行(调度)管理、一个主管部门对公司行使能源管理职能、“数出一处,量出一门”的高效管理模式,最终达到“安全生产、优质供应、节能环保”的目标。

1 钢铁企业能源中心应用现状与问题

1.1 应用现状

钢铁企业能源中心最早起源于日本。早在1959年,八幡制铁所设计了第1个能源中心[3],实现了对使用能源的集中控制和统一管理。1974年,有人提出研究钢铁联合企业的能源问题应采用系统分析的方法把各设备、各生产工序及各厂矿的能源生产和能源使用联系起来,考察整个能源系统的能源消耗。宝山钢铁股份有限公司于20世纪80年代从日本引进能源中心设备,一期工程1982年投产,1987年、1991年至1997年先后进行了二期、三期改造,最终建成了覆盖基础自动化、过程监控及管理三个功能层次的计算机网络系统,并建立了数据通信网络,完成监测、控制、优化及故障诊断等各类应用软件的开发[1],成为国内钢铁企业能源中心的范例。

十五末期、十一五初期,在发改委工业企业节能政策的鼓励和引导下,国内钢铁企业能源中心建设形成了一波小高潮,江苏沙钢集团有限责任公司、马鞍山钢铁股份有限公司、济南钢铁股份有限公司、首钢京唐钢铁联合有限责任公司、涟源钢铁集团有限公司等企业纷纷新建或改造能源中心。2009年10月,财政部、工业与信息化部联合出台《工业企业能源管理中心建设示范项目财政补助资金管理暂行办法》,拉开了钢铁企业全面建设能源中心的序幕,基本覆盖了规模在300万t以上的钢铁企业。由于存在新旧和规模上的差异,目前钢铁企业能源中心建设大体上有三种模式:新厂能源中心、老厂能源中心、生产与能源综合管控。

新厂能源中心模式(如首钢京唐能源中心)的特点是从建厂开始就考虑能源中心需求,各工序在设计中为能源中心预留接口;能源环保部按照扁平化管理要求进行顶层设计和配置人员,管理流程一步到位、无需再造;信息系统采用独立的网络和计算机系统,能源调度与生产调度不在一处工作。

老厂能源中心模式(如涟钢能源中心)的特点是原有分散能源管理模式需要改造,以满足扁平化管理的要求;不能满足监控要求的公辅站所需要进行自动化改造,需要增加计量仪表并改造失效的仪表,这些改造工作要求在不影响生产的前提下完成;与此同时,新生产线在设计时为能源中心预留接口,实现与老区能源系统的无缝对接。

对于产能相对较低、流程相对简单的钢铁企业,分别建立能源中心、生产管控中心则显得能源中心职能过分单薄,且两个信息系统建设又存在投资大、维护困难的问题。因此,生产与能源综合管控模式成为一些企业的现实选择。这种模式的特点是:生产与能源的网络和计算机系统统一规划,实现数据的充分共享;生产调度与能源调度集中办公,实现信息的充分共享。

1.2 存在的主要问题

目前,钢铁企业能源中心大都具备了较好的网络和数据基础,不同程度地实现了集中监视与控制,但是仍然存在一些问题,如:对管控一体化思想的贯彻更多地体现在监控上,管理上仍然存在着条块分割的问题,未实现流程化、标准化管理,特别缺少适合企业自身特点的标准管理流程;在强调能源管控相对于生产管控的独立性时,变相地将能源信息与生产信息分别控制在两个部门,致使连续信息流被切断,集成不充分;对单一能源介质的调度模型研究较多,多介质协同调度研究较少,而单介质优化无法解决系统优化问题,甚至会出现不满足其他介质约束而使优化结果无效的情形;能源信息系统中的信息被分成监控信息、设备信息、质量信息、计量信息等,各有一套组织和展示方法,相互之间衔接困难,给使用者带来不便,降低了信息的利用率和价值。

2 能源中心关键技术

在建立能源中心时需要解决应用的关键技术,才能真正满足能源中心建设的要求。

2.1 系统安全保障技术

能源中心作为集中控制与管理的中心,要确保365 d每天24 h不间断运行,其网络、计算机系统、数据库、软件均要考虑安全性需求,系统安全保障技术如下:

(1)工业交换机组成环网技术。针对恶劣的工业环境,工业以太网交换机产品要严格符合电磁干扰、振动、冲击、工作温度等工业指标,采用无风扇设计。应用快速自愈环网技术组成一个逻辑上的环形以太网冗余结构,避免单点故障。

(2)网络隔离技术。采用I/O服务器将能源监控网与能源管理网隔离,采用硬件防火墙将能源系统与其他系统(ERP,MES)隔离。

(3)非常监控技术。对于重要的、密切关系到能源生产安全运行和人身安全的设备,提供直接的非常监视和操作功能,即除了网络通信以外,还要以硬接线的信号传递方式直接对现场设备进行监控。主要针对动力、电力、水系统的相关设备,配置几组非常监控仪表;在现场设备电气室配置非常操作柜,执行非常操作功能;在能源中心调度大厅配置非常监控柜作为能源中心非常监视和操作设备,柜面配置无纸记录仪和紧急操作盘。

(4)服务器系统冗余配置技术。对于I/O服务器、数据库服务器、应用服务器均进行了冗余配置。历史数据存储在磁盘阵列中,保证存储介质(硬盘)损坏时不丢失数据。

(5)软件权限控制技术。SCADA系统与能源管理系统均采用身份验证,防止非授权访问。

(6)能源中心级电力五防技术。五防是指防止误分合断路器、防止带负荷分合隔离开关、防止带电挂(合)接地线(接地刀闸)、防止带接地线(接地刀闸)合断路器(隔离开关)、防止误入带电间隔[4]。能源中心同时监控10多个变电站,与设备级五防、变电站级五防相比,能源中心级五防的突出特点是考虑变电站间互相作用,不仅要对电力设备、断路器、刀闸进行五防校验,还要对联络线进行五防校验,从而提高整个电力系统的安全系数。

2.2 无人值守监控技术

无人值守是能源中心扁平化管理的最直接体现,调度员可以直接操作这类站所中的设备,在减少人员占用的同时,更重要的是赋予了调度员掌控全局的权力和事故快速响应的手段。

煤气柜、混合站、加压站、放散塔、空压站、变电站、提水泵站、排水泵站适合采用无人值守方式运行和管理。无人值守监控技术要求现场自动化系统必须满足无人值守(或远程监控)的要求,主要动力设施(如变电站开关、调节阀门、电控设备等)、通信设施运行稳定可靠,或经必要技术改造,达到基本的安全条件及自动化水平。此外,无人值守站所应具备视频监视和门禁系统,并建立定期巡检机制。目前无人值守覆盖面最广、实用效果比较好的是变配电系统,调度人员可通过远动计算机对无人值守变电站内的可控设备进行遥控、遥调、遥信、遥测等“四遥”操作,在提高了劳动生产率的同时避免了值守人员面临的人身危险。

2.3 能量流网络技术

钢铁企业生产过程实质上是物质、能量以及相应信息的流动/流变过程,其物理本质是:物质流(主要是铁素流)在能量流(主要是碳素流)的驱动和作用下,按照设定的“程序”,沿着特定的“流程网络”做动态有序的运行[5]。能源管理系统应分别建立包含各类能量流、能量流节点、能量流连接器和中间缓冲系统(器)以及包括合理的网络图形在内的“能量流网络”,进而构建动态调控模型,这是能源管理系统的实体构成。

能量流网络技术采用能介单元、能源介质、能量流等概念描述钢铁企业能源系统,对能介单元进行层次划分,依据各种介质管网图进行能源系统建模,并在此基础上实现数据的集成、能量流动态监视、能耗指标的统计等功能。能量流网络技术从能源中心可行性研究阶段开始就扮演重要角色,用于统计仪表配置率及计量平衡水平。随着数据的不断采集,能量流网络能够将上千计量点有机地组织起来。该技术使能源管理系统能够适应不同企业的差异和相同企业不同时期的差异,为实现通用的高级应用奠定了基础。某钢厂高炉煤气能量流网络如图2所示。

2.4 数据融合技术

能源管理信息系统要面对各种异构数据源,如ERP、MES、计量系统、检化验系统、能源监控系统。数据与应用之间的网状连接造成了应用开发的困难(见图3)。

为简化上述关系,可以先采用数据标签化技术将异构数据分解,再通过能量流网络技术重新组织,从而完成数据的融合。标签表达了一个原子粒度的数据点,各种数据源中的复杂数据类型均要通过散粒化过程分解为标签,并进行交换。对于SCADA数据源,通过API或OPC方式进行采集;对于数据库数据源,采用SQL语句按照条件进行查询后标签化,避免使用数据库存储过程或作业。随后,标签与能量流网络中一条能量流上的能源介质的属性关联(比如高炉煤气的流量),从而完成数据的再组织,实现数据融合。简化后的数据与应用之间的网状关系见图4,图中TAG即标签。

2.5 能源预测模型技术

在某一工序的原料条件和操作制度比较确定的情况下,能源介质的产需量及波动规律往往稳定在一定水平。对能源介质产生影响而又不经常变动的量,例如轧钢车间的轧制钢种、钢坯尺寸,炼焦车间的配煤比、焦饼成熟温度、结焦时间,烧结车间的矿石品种、点火温度、点火负压,炼钢车间的冶炼钢种,高炉车间的冶炼强度、综合焦比等工艺信息,称为静态因素或稳态因素;而生产过程中,很多短时动态工况信息,如高炉非计划性休风、减风,烧结机短时停机,轧钢车间临时待料、待轧等,使能源介质流量在静态因素一定情况下的正常波动规律被打破,这些因素称为动态因素。

从钢铁企业生产工艺实际出发,针对钢铁企业各生产单元能源介质波动特性受静态因素和动态因素双重影响的特点,可以基于静态因素、动态因素及能源介质波动规律进行建模,充分考虑生产过程中工况变化、工艺变更对其波动规律的影响,综合利用实时数据、生产过程工艺数据、生产状态信息、生产计划、检修计划建立分段短期动态预测模型,能够获得较好的预测效果。预测建模理论示意如图5所示。

2.6 能源调度模型技术

一般情况下,钢铁企业能源调度可分为静态平衡和动态平衡。静态平衡是根据生产计划和检修计划预测一段时间内的能源供应需求量,并制定相应的能源生产供应计划,从而达到能源的中长期平衡;动态平衡是指在短期内随着生产过程的进行和各种因素的影响,各能源相关参数将动态变化,因此需采取及时平衡策略将这种变化限制在允许的范围内,从而达到能源供应和需求量之间的动态平衡状态。

能源调度模型用于解决在满足供应前提下的最小成本问题,以及无法满足供应时的最低损失问题。求解时,可以先采用顺序调度算法获得初解,再用动态规划算法求得精解。顺序调度算法需要事先设定能源生产单位、使用单位的优先级,该算法一定有解,但未必是最优解,求解速度快;动态规划算法对于约束条件敏感,设置不当可能无解,求解速度慢。调度结果为调度人员提供参考调度方案,调度人员可以对参考调度方案进行修正,调度模型自动检测约束是否得到满足。

3 能源中心发展趋势

能源中心目前的任务是完善能源中心建设,特别是使能源中心关键技术得到很好的应用。今后能源中心发展的趋势是以工作流驱动标准化能源管理,与生产信息、排放信息逐步融合,多介质协调调度模型[6]建立以及基于GIS综合集成。

3.1 以工作流驱动标准化能源管理

成功的能源中心不仅需要先进的技术作保障,更需要先进的管理才能获得系统节能效益,这也是宝钢在建设初期重金引进新日铁管理体系的原因。

工作流是使业务过程的部分或整体在计算机应用环境下自动化,它主要是使在多个参与者之间按照某种预定义的规则传递文档、信息或任务的过程自动进行,从而实现某个预期的业务目标,或者促使此目标的实现。

能源管理系统要将能源计划管理、能源设备管理、能源质量管理、能源绩效考核、介质停服役、设备停服役、交接班等功能转变成标准工作流,通过工作流使各种岗位的人员同心协力,提高效率,实现知识管理,从而提升公司的核心竞争力。

3.2 与生产信息、排放信息逐步融合

生产、能源、环保实际上反映了物质流、能量流和排放流的运动,单纯考虑其中之一会产生信息孤岛,能源预测和指标计算不易解决。今后应该考虑建立物质流、能量流、排放流协同工作的综合性信息系统,将三流的流程网络联系起来,综合考察经济指标、能效指标、环境指标,以实现整个生产流程的动态监控与全局优化。

3.3 多介质协调调度模型建立

在分介质优化调控基础之上,可以采用数学规划方法,建立富余煤气、蒸汽和电力多周期耦合数学模型的能耗目标函数[6]。综合考虑煤气、蒸汽和电力等能源介质的供需变化以及生产成本、安全等约束,求出模型的最优解,获得煤气、蒸汽和电力的最优分配方案,用以指导实际生产。多介质协调调度概念如图6所示。

3.4 基于GIS综合集成

GIS已从单纯的地图管理向综合信息集成方向发展,Google Earth就是典型代表,通过卫星图片、三维可视化效果给人以身临其境的拟实感。目前,钢铁企业主要使用GIS进行地图管理和管道设备管理,还没有作为综合信息平台。以后应重点考虑:(1)研究以GIS为中心的生产、能源、环境综合监视,实现从宏观到微观的信息缩放;(2)物流、能源、设备、质量信息的综合集成;(3)对建筑物、管网三维建模,给用户一种虚拟现实的感受。

4 结束语

钢铁工业作为耗能和排放大户,深入开展节能工作关系以国家节能和环保规划能否实现。我国钢铁工业在经历20世纪80年代以工艺设备为主的单体节能、20世纪90年代以结构调整为主的系统节能之后,进入到目前以节能设备及能源中心为主的新阶段。能源中心应该从管理思想、信息系统、管理系统三个层次去理解,建设时既要重视信息系统的建设,又要重视组织结构和管理思想的变革。未来,随着技术的进步,能源中心会给企业带来更大的效益。

参考文献

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