時間：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)，最終由用戶消費掉。在這種模式下，家庭用戶只是電能的消費者，被動參與電網(wǎng)的運行，家庭能源管理系統(tǒng)的功能就是提高用電效率，實現(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)濟效益。智能電網(wǎng)是一個完全自動化的供電網(wǎng)絡(luò)，其中的每一個用戶和節(jié)點都得到實時的控制，并保證從發(fā)電廠到用戶端電氣之間的每一個點上的電流和信息的雙向流動；能保證電網(wǎng)上各成員之間的無縫連接和實時互動。除了提高居民側(cè)用電效率、實現(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，其運行時間僅占系統(tǒng)運行時間的5%。通過實施需求響應(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，增強電力系統(tǒng)運行的安全性。需求響應(yīng)在大工業(yè)用戶和商業(yè)用戶中已經(jīng)得到了實施；然而單個家庭用戶用電量少，而用戶數(shù)量眾多，在傳統(tǒng)電網(wǎng)下無法有效實施需求響應(yīng)。但據(jù)美國能源管理委員會（FederalEnergyRegulatoryCommission）報告，居民用戶側(cè)是通過實施需求響應(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)對電力公司的動態(tài)電價信號進行合適的響應(yīng)，對用電設(shè)備進行優(yōu)化控制可以降低用戶用電費用。
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)、降低用戶用能費用具有重要意義，但同時使配電網(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性的特點，風(fēng)電和光伏發(fā)電的大規(guī)模接入會給電網(wǎng)電能質(zhì)量和電網(wǎng)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(wǎng)提供支持。
3）支持大規(guī)模電動汽車安全接入電網(wǎng)。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(lǐng)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(wǎng)充電時間集中的特點。大量電動汽車無序接入電網(wǎng)充電會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)的安全運行。通過家庭用電網(wǎng)絡(luò)接入電網(wǎng)是電動汽車入網(wǎng)充電的重要方式之一，利用家庭能源管理系統(tǒng)對電動汽車的充電過程進行控制可以削弱或消除電動汽車上網(wǎng)充電對電網(wǎng)的不利影響[14]，同時減少用戶的用電費用。綜上，智能電網(wǎng)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(cè)需求響應(yīng)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(wǎng)、降低用戶用能費用提供支持，這些新需求的實現(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：用電負載、儲能設(shè)備和分布式電源。根據(jù)用電模式和用戶需求不同，用電負載分為可調(diào)度負載和不可調(diào)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(shè)備的運行進行調(diào)度不會影響到用戶的舒適度，它們是可調(diào)度負載。不可調(diào)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(diào)度會嚴重影響用戶的需求滿意度。對可調(diào)度負載的運行進行優(yōu)化調(diào)度是實現(xiàn)居民側(cè)需求響應(yīng)的重要途徑之一。電動汽車是一種特殊的可調(diào)度負載，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)的其他用電負載提供應(yīng)急電能。大量電動汽車在集合者（Aggregator）的協(xié)調(diào)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(wǎng)，起到調(diào)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(wǎng)，以消除大量電動汽車無序接入電網(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、隨機性，以及風(fēng)能的反調(diào)節(jié)特性，需要利用儲能裝置改善風(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，在用電高峰時期供給家庭用電負載使用，或者售給電網(wǎng)來獲取經(jīng)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(wǎng)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(wǎng)絡(luò)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(shè)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)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(shè)置模塊。用戶通過人機界面對家庭環(huán)境內(nèi)的設(shè)備進行參數(shù)設(shè)置，比如室內(nèi)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(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(nèi)用戶行為模式的識別。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，利用預(yù)測算法對其功率輸出進行預(yù)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(yù)測；另外，也可以對家庭環(huán)境內(nèi)的負載進行預(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、人員活動信息、電價信息、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)度用電負載及儲能系統(tǒng)的運行進行優(yōu)化調(diào)度，達到用戶預(yù)先設(shè)定的某一最優(yōu)目標，比如最小化用戶用電費用等。5）設(shè)備監(jiān)控模塊。該模塊根據(jù)優(yōu)化調(diào)度模塊計算的結(jié)果對用電負載、儲能系統(tǒng)的運行進行控制，實時監(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(shù)將家庭環(huán)境內(nèi)的用電負載、分布式電源、儲能裝置及檢測控制裝置組成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)用能的監(jiān)控，并實現(xiàn)與外部網(wǎng)絡(luò)信息流的雙向流動。
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。物理層由負載、儲能系統(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)備的運行進行優(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現(xiàn)節(jié)能減排、需求響應(yīng)、可再生能源接入、電動汽車接入等系統(tǒng)功能。在此技術(shù)體系中，檢測是進行優(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、電價預(yù)測和負載預(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。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，還要將用電量細化到具體的用電設(shè)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(nèi)安裝少量傳感器檢測關(guān)鍵節(jié)點的用電量，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間內(nèi)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(shù)據(jù)庫中的特征匹配來識別設(shè)備，從而將智能電表測量的總功耗分解到具體的用電負載。非侵入式負載檢測方法中設(shè)備特征選取和識別算法設(shè)計是關(guān)鍵，目前的算法有時間序列法、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(fù)雜的設(shè)備進行識別比較困難，并且隨著設(shè)備數(shù)量的增加，識別精度下降；大部分算法需要大量的訓(xùn)練和標定過程。對家庭環(huán)境內(nèi)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(yù)測有利于家庭能源管理系統(tǒng)對設(shè)備的運行進行優(yōu)化調(diào)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(shù)據(jù)為中心的人員行為檢測，也可以采用知識驅(qū)動的方式進行家庭環(huán)境內(nèi)人員行為檢測，比如利用本體對家庭環(huán)境和人員行為進行表示、建模，采用語義推理、分類和領(lǐng)域知識進行人員行為識別。目前，家庭環(huán)境內(nèi)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(nèi)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(yù)測的難度，但識別和預(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(shù)領(lǐng)域未來的研究重點。
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)不僅要對單個家庭環(huán)境內(nèi)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(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。每個家庭能源管理系統(tǒng)含有一個智能電表，它是家域網(wǎng)與外部網(wǎng)絡(luò)進行信息交換的接口。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)聚合中心進行聚合，再通過廣域網(wǎng)送到電力公司用于實現(xiàn)用能計量、負載預(yù)測等功能；電力公司的需求響應(yīng)控制命令、電價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、增減用電負載等操作會造成網(wǎng)絡(luò)拓撲結(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、拓撲結(jié)構(gòu)靈活、低成本等優(yōu)點，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)，采用不同的通信標準，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)一通信標準。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。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(wǎng)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(wǎng)，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(shè)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(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)域另外一個研究熱點。在智能電網(wǎng)環(huán)境下，用戶通過Internet和移動網(wǎng)絡(luò)可以對家庭環(huán)境內(nèi)的設(shè)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(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)入侵會威脅到系統(tǒng)的安全運行，造成用戶的經(jīng)濟損失。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)的安全運行和用戶隱私及經(jīng)濟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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)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(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)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(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(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，箭頭表示能量流動的方向，箭頭上的符號表示功率的大小。虛線框內(nèi)的部分為單個家庭用戶擁有，它和大電網(wǎng)之間存在雙向的能量流動關(guān)系：家庭用戶可以從大電網(wǎng)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(yīng)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(chǎn)生的多余電能和儲能系統(tǒng)儲存的電能出售給電網(wǎng)來獲得相應(yīng)的收益，并且售電時段的選擇也與其收益大小密切相關(guān)。在一段時間內(nèi)用戶需要支付的總用電費用由式（1）表示。分布式電源產(chǎn)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(wǎng)，在一特定的時刻，不同的選擇會對用戶的用能費用產(chǎn)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(nèi)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(diào)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(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)度用電負載和儲能系統(tǒng)的運行進行調(diào)度，能夠提高可再生能源的利用率。此外，需求響應(yīng)的實施和大規(guī)模電動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、最小化用戶用能費用的調(diào)度算法。1）總用電功耗小于目標值的調(diào)度算法。在居民側(cè)實施需求響應(yīng)除了利用動態(tài)電價信號通過經(jīng)濟刺激方法引導(dǎo)用戶改變用電模式外，電力公司還可以根據(jù)當前的電力供應(yīng)情況，直接向用戶需求響應(yīng)控制信號，向用戶指定需求響應(yīng)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(jù)事先與用戶簽訂的協(xié)議為用戶支付相應(yīng)的經(jīng)濟補償。用戶收到需求響應(yīng)控制信號后，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)備進行調(diào)度，確保滿足需求響應(yīng)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(diào)度算法不僅要考慮可調(diào)度負載對家庭總用電量的影響，還要考慮不可調(diào)度負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(fēng)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(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)報網(wǎng)站分小時的天氣預(yù)報信息對可再生能源的出力進行預(yù)測，然后根據(jù)電價的預(yù)測結(jié)果和用電負載的優(yōu)先級對用電設(shè)備進行調(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用。將電動汽車的充/放電與可再生能源發(fā)電預(yù)測相結(jié)合，建立一個同時計及具有V2G功能的電動汽車、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，改善電力系統(tǒng)運行的經(jīng)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(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(yīng)電價信號，將部分負載從“高電價時段”調(diào)度到“低電價時段”；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(wǎng)獲取經(jīng)濟效益等。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(cè)需求響應(yīng)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(diào)度算法是該領(lǐng)域當前的研究重點之一。根據(jù)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(shè)定進行優(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用。檢測室內(nèi)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(diào)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(jù)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(guān)心HVAC系統(tǒng)的用能費用，更關(guān)心整個家庭環(huán)境內(nèi)的總用能費用，因此優(yōu)化調(diào)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(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能系統(tǒng)進行優(yōu)化調(diào)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(diào)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(diào)度模型和算法能夠獲得更優(yōu)的結(jié)果。在實際應(yīng)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(wǎng)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(wǎng)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(diào)度算法僅考慮用電負載的基礎(chǔ)上，依次加入儲能系統(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(diào)度，相應(yīng)的用戶用能費用如表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、電動汽車進行協(xié)同調(diào)度控制，為電力系統(tǒng)的運行提供調(diào)頻、調(diào)峰等服務(wù)的算法。研究表明用戶的用能費用與用電負載、儲能系統(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、負載預(yù)測、電價預(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)缺點如表1所示。不同供熱方式的經(jīng)濟效益對比見表2。經(jīng)過校內(nèi)多次會議討論和專家論證，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重要議題，由于項目涉及面廣，設(shè)備需求和工程量都很大，預(yù)計項目投資超過兩千萬元。對于一個日常經(jīng)費都采取預(yù)算制的事業(yè)單位來說很難較快籌措到此巨款，而項目如果不盡快實施，每天的能源損失又非常嚴重。在此情景下，合同能源管理的方式成為一個最好的選擇，即節(jié)能改造工程的全部投入和風(fēng)險由節(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)。項目實施后，通過節(jié)能效益監(jiān)測和審計，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)濟效益。項目合同結(jié)束后，以后產(chǎn)生的經(jīng)濟效益及節(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)能工程進行改建，承包高校所有能源消耗和維護，實現(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，以期望在最短時間內(nèi)收回投資，節(jié)能量則轉(zhuǎn)化為更大的經(jīng)濟效益，從而實現(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)能收益與實施效果有直接關(guān)系，所以極大的調(diào)動乙方參與管理節(jié)能的積極性和主動性。在合同能源管理項目中，如何確定用能量至關(guān)重要。因為節(jié)能量的計算與核定涉及節(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，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)校將其作為重點節(jié)能項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經(jīng)費。
2項目實施過程和結(jié)果
為了獲得性價比最優(yōu)的節(jié)能服務(wù),通過公開競爭的招標方式，可以為學(xué)校最大程度的節(jié)能經(jīng)費，因此學(xué)校在2012年底通過上海機電設(shè)備招標公司進行了公開招標，選取了上海哲能赫太陽能設(shè)備公司作為項目中標方。改造過程總計6個月，改造工程內(nèi)容見表3。項目至今已完整運行了5個月，經(jīng)過了冬季低溫期的考驗。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，用戶的實際體驗滿意度大大提高。本項目的節(jié)能效果，根據(jù)實際測量，統(tǒng)計分析如表4。根據(jù)近半年的運行情況推算，本項目每年所產(chǎn)生的節(jié)能量將超過1700t標煤，節(jié)約能源成本約1500萬元左右，同時減少了燃油鍋爐的廢氣排放，提升了用戶的使用滿意度。是一個環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益多面豐收的好項目。
3結(jié)論
該能源管理系統(tǒng)包括1個管理中心即集團公司總部能源管理中心大廳及5個分公司分別設(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)。整個工業(yè)園區(qū)的能源流程實時信息、生產(chǎn)工藝流程實時信息和安全環(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，便于實時監(jiān)控和管理。集團總調(diào)度可通過能源管理系統(tǒng)平臺對下屬5個分公司的生產(chǎn)、能源、物流、環(huán)保、重大危險源等情況進行集中監(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構(gòu)和能源管理各項制度，制定集團及各分公司的能源管理方針和節(jié)能目標，為能源管理活動提供行為準則和目標。將水、電、煤、蒸汽能源作為集團公司級的資源，集中進行監(jiān)控管理和平衡調(diào)度，實現(xiàn)集團各分公司能源數(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，實現(xiàn)能源的工序成本核算，將采集的能源數(shù)據(jù)進行歸納、分析和整理，建立客觀的以數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評價體系。其主要功能模塊包括能源管理組織機構(gòu)和制度建設(shè)、能源預(yù)測、能源計劃和平衡及實績管理、能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、能源對標管理和節(jié)能改造、能源計量系統(tǒng)。
1.1.1能源管理組織機構(gòu)和制度建設(shè)在集團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，對能源管理工作進行統(tǒng)籌規(guī)劃和決策。在集團生產(chǎn)辦設(shè)立能源管理辦公室，負責(zé)集團能源管理各項工作的具體實施，并對能源管控大廳進行管理和調(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，落實集團能源管理決策和方針，負責(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、健全集團和各分公司的各項能源管理制度，制定能源管理的方針和目標，通過自上而下的能源機構(gòu)建設(shè)和制度建設(shè)，對各分公司的能源管理工作實績進行評價和績效考核，從而保障集團能源管理工作的順利實施和持續(xù)改進。
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)和消耗進行預(yù)測，得到能源優(yōu)化調(diào)度的建議和方案，實現(xiàn)能源的“事前靜態(tài)管理”，提高能源的利用效率。
1.1.3能源計劃和平衡及實績管理按照各分公司月度生產(chǎn)計劃及能源預(yù)測優(yōu)化方案編制能源供需計劃，指導(dǎo)各分公司按照供需計劃組織生產(chǎn)，向各生產(chǎn)工序提供所需要的能源量，并實時跟蹤能源計劃執(zhí)行情況和現(xiàn)場運行狀況，在線動態(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，結(jié)合月度各能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)，依據(jù)能源平衡表對各能源的實際發(fā)生量、使用量、損耗量進行計算，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)運行的實績數(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)計分析利用統(tǒng)計分析技術(shù)、對平衡后的當期和歷史能源數(shù)據(jù)進行分析，及時獲取能源消耗定額和能源計劃的執(zhí)行情況、能源成本的變化情況，得到集團及各分公司產(chǎn)品能耗的單耗量和累計量的月度報表，水、電、煤、蒸汽等能源的月消耗量、折標量和綜合能耗量，重要產(chǎn)品的能耗同比和環(huán)比數(shù)據(jù)以及相應(yīng)報表的餅狀圖、柱狀圖、折線圖等。通過各種圖表（例）可以直觀地掌握集團各期能源消耗的對比情況，查找能源消耗水平。依據(jù)各產(chǎn)品詳細的能源對標值，不僅可以用于指導(dǎo)集團公司的能源對標管理工作，真正做到能源的合理利用，實現(xiàn)節(jié)能減排目標，而且可以按照集團公司能源管理制度對能耗超額和節(jié)能單位、個人進行獎懲，通過適度的考核機制，督促各分公司節(jié)能減排工作的持續(xù)改善。
1.1.5能源對標管理和節(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活動提高的產(chǎn)品能耗值或工序能耗值，并與國際國內(nèi)同行業(yè)先進企業(yè)能效指標進行對比分析，找到差距，分析原因制定對標改進方案，實施淘汰落后產(chǎn)能項目和實施節(jié)能項目進度計劃，分階段對能源對標活動的效果進行評估，及時調(diào)整對標標值，并制定下一階段的能源對標活動計劃，進行更高層次的能源對標活動，不斷提高企業(yè)的節(jié)能降耗水平和能源利用效率。
1.1.6能源計量系統(tǒng)建立各分司的能源計量器具、主要用能設(shè)備、次要用能設(shè)備以及能源計量人員臺賬，建立能源計量儀表記錄數(shù)據(jù)庫和臨時能源錄入數(shù)據(jù)庫、設(shè)備運行檔案，保證設(shè)備有計劃檢修，監(jiān)控大功率耗能設(shè)備及各系統(tǒng)運行，統(tǒng)計各系統(tǒng)開車率及大功率耗能設(shè)備運行時間，并落實考核，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)備空運轉(zhuǎn)，降低電力消耗。通過對全公司設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控，實現(xiàn)主設(shè)備停機、輔助設(shè)備停運的節(jié)能效果。
1.2生產(chǎn)調(diào)度子系統(tǒng)
通過集團能源管理中心系統(tǒng)平臺實現(xiàn)集團生產(chǎn)總調(diào)度對各分公司生產(chǎn)實時控制，監(jiān)控生產(chǎn)工藝參數(shù)，重要設(shè)備的運行狀態(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)度實時把握生產(chǎn)現(xiàn)場情況，實現(xiàn)生產(chǎn)和能源的協(xié)調(diào)管理。同時將生產(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，實現(xiàn)生產(chǎn)事故的報警及應(yīng)急指揮等功能。
1.2.1生產(chǎn)計劃模塊建立集團各分公司產(chǎn)品的年度生產(chǎn)計劃表，按月進行分解，通過查詢系統(tǒng)對生產(chǎn)計劃的完成情況進行計劃和實績的對比分析，作為對各分公司年度方針目標的落實情況的評價依據(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)將當班的生產(chǎn)情況上傳至能源管理中心系統(tǒng)平臺，集團調(diào)度根據(jù)調(diào)度日志可以及時了解和掌握各分公司的生產(chǎn)運行情況和產(chǎn)品產(chǎn)量信息，掌握各分公司的生產(chǎn)實際情況。通過調(diào)度指令系統(tǒng)將集團的生產(chǎn)決策和計劃任務(wù)傳達至各分公司；通過監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測重大危險源或裝置的溫度、壓力和存貯量等指標的運行情況，一旦超出設(shè)定的上、下限指標，自動觸發(fā)報警裝置，集團調(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，實現(xiàn)生產(chǎn)事故的聯(lián)動救援和防護。
1.2.3生產(chǎn)統(tǒng)計報表模塊建立各分公司每種產(chǎn)品的生產(chǎn)日報表系統(tǒng)，自動生成月報表、年報表、經(jīng)濟技術(shù)指標報表、產(chǎn)量報表、能耗報表，具備自動儲存匯總分析功能，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)的實時數(shù)據(jù)采集上傳到管理中心機房服務(wù)器，集團總調(diào)度通過大屏幕系統(tǒng)監(jiān)控園區(qū)分廠生產(chǎn)運行和安全環(huán)保情況，實現(xiàn)集團對各分公司生產(chǎn)和安全進行集中監(jiān)控、協(xié)調(diào)和報警的管理。
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、單點不同時間段對比）、實時工藝參數(shù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控等手段對各分公司的生產(chǎn)工藝運行情況進行集中監(jiān)控和調(diào)度；建立各分公司重點工藝指標監(jiān)控圖和重大耗能設(shè)備運行圖，通過設(shè)立上下限指標和實時報警措施，及時了解公司生產(chǎn)開停車率情況和重要設(shè)備的運行情況。
1.3.2能源和共用介質(zhì)監(jiān)控建立集團工業(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，通過具有遠傳功能的流量計將實時數(shù)據(jù)上傳至能管中心，從而實現(xiàn)對園區(qū)內(nèi)能源和共用介質(zhì)流向的實時狀態(tài)監(jiān)控，及時用量，并根據(jù)各種能源平衡規(guī)則和平衡模型進行實時平衡和能耗預(yù)測，確保整個能源管網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行和各用能用戶的能源供給。
1.3.3三維GIS監(jiān)控平臺借助三維GIS技術(shù)，建立集團循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)的立體監(jiān)控平臺。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)備進行三維建模，以坐標匹配的方式導(dǎo)入三維地理信息系統(tǒng)平臺，建立園區(qū)三維GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，用虛擬現(xiàn)實的方式全方位展現(xiàn)園區(qū)全景框圖。用戶通過點擊三維圖上的目標建筑、目標設(shè)備和目標管網(wǎng)可以即時查詢建筑、設(shè)備和管網(wǎng)的基礎(chǔ)信息，并能實時了解設(shè)備的運行狀態(tài)和管網(wǎng)運輸介質(zhì)的流量、分配情況。系統(tǒng)連接生產(chǎn)工藝運行系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，點擊三維圖上工藝、視頻監(jiān)控圖標，可以直接查看實時工藝運行和視頻監(jiān)控區(qū)域的畫面，從而提升集團對整個園區(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)對集團工業(yè)園區(qū)各分公司的廠房、車間、管道、倉庫、重大危險源設(shè)備等設(shè)施進行全景監(jiān)控，實時監(jiān)控重大危險源（液氨、甲醇儲罐，氫氣、液氯和鹽酸儲罐，硫酸和液氨儲罐）等存儲量及裝置運行情況。通過對參數(shù)的設(shè)置可以實現(xiàn)分級報警，以便啟動應(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，實現(xiàn)對園區(qū)方圓6000m內(nèi)實時監(jiān)控，能管中心對其直接控制并儲存相關(guān)數(shù)據(jù)具備視頻回放功能，對園區(qū)內(nèi)的重大危險裝置和設(shè)施、排污點（污水、煙氣等）進行實時監(jiān)控、實時報警和提示。一旦出現(xiàn)重大危險信號要自動觸發(fā)應(yīng)急預(yù)案，根據(jù)安全預(yù)案開啟相關(guān)救援活動。
1.3.5電力監(jiān)控建立各分公司電力運行組態(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)備的運行工況、開關(guān)位置狀態(tài)、保護信息、實時運行數(shù)據(jù)等信息采集上傳到管理中心進行監(jiān)控管理，以便于集團及時了解各分公司的電力用能情況。
2EMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計要求
2.1EMS系統(tǒng)設(shè)計原則及要求
能源管理中心系統(tǒng)應(yīng)采用集先進的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)等于一體的機電集成管控系統(tǒng)，對生產(chǎn)工況數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和管理，并應(yīng)留有足夠余量。該系統(tǒng)具有可擴展性，即系統(tǒng)隨工藝不斷擴展的特點，可以實現(xiàn)在線擴展和系統(tǒng)擴展；系統(tǒng)還具有實用性和可靠性，根據(jù)能源系統(tǒng)的工藝特點，確保系統(tǒng)具有較長的運行周期；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)指標必須滿足國家相關(guān)標準要求。
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)時和簡單訪問時用到)和B/S（一般客戶訪問時用到）相結(jié)合的架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)如圖1所示。在能管中心大廳機房配置WEB服務(wù)器、實時數(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、磁盤存儲器等設(shè)備。能管中心設(shè)立集團調(diào)度負責(zé)EMS系統(tǒng)的正常運行、維護和管理；各客戶端和各個用戶通過內(nèi)部局域網(wǎng)，采用WEB方式進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)能意識不強目前醫(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，就導(dǎo)致了薄弱的節(jié)能意識。管理人員通常認為能源消耗是設(shè)備運行所必須的，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）缺乏能耗的評估機制和管理機制由于相關(guān)醫(yī)療機構(gòu)缺乏對節(jié)能工作的重視，就導(dǎo)致整個機構(gòu)在運行的過程中尚未建立和完善能源消耗的評估機制，在眾多設(shè)備高能耗的運轉(zhuǎn)中，醫(yī)院采取不作為的態(tài)度，很多本應(yīng)承擔(dān)評估能源消耗的機構(gòu)對其采取放任態(tài)度，這就導(dǎo)致無法真正計算出在醫(yī)療機構(gòu)運行的過程中，能源消耗所支出的成本處于一個什么樣的比重。
（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，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建議
（一）選擇信譽良好，實力雄厚的節(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)療機構(gòu)必須事先對市場上各種節(jié)能服務(wù)公司進行調(diào)查和研究，從中選擇信譽良好，實力雄厚的節(jié)能服務(wù)公司。由于合同能源管理是一個長期的能源管理過程，因此，一旦企業(yè)的信譽不好，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，就能夠減少生活運營成本，進而促進醫(yī)療機構(gòu)的經(jīng)濟效益。整個醫(yī)院應(yīng)該通過會議以及文化宣傳等方式來宣傳節(jié)能減排的重要意義。在新時代背景下，企業(yè)的運行都有獨特的企業(yè)文化，因此，醫(yī)療機構(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)能評估機制和管理機制隨著醫(yī)療機構(gòu)運行機制的日益發(fā)展和完善，醫(yī)院必須及時的建立和完善節(jié)能評估機制，聘請專門的核算人才，按月，按年的計算能源消耗成本，只有對能源消耗成本進行定期的核算，才能進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制，才能將整個能源的使用納入醫(yī)院整體運行之中，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)公司進行一些節(jié)能項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)療機構(gòu)和節(jié)能服務(wù)公司進行合同合作時，醫(yī)療機構(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自身的合法權(quán)益。
三、結(jié)束
在社會主義市場經(jīng)濟條件下，我們應(yīng)該認識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，能源節(jié)約從我做起，促進學(xué)校能源的合理運用。
（一）樹立節(jié)能意識，杜絕能源浪費能源是學(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、班會等一切可以利用的資源進行節(jié)能問題的宣傳和教育，使學(xué)校的每一份子都認識到節(jié)約能源的重要性，從而樹立起節(jié)能意識。首先，增強學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的節(jié)能意識。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，所以，要通過研討會、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，在一些能源設(shè)施的購置上，本著節(jié)能、環(huán)保的原則進行添置，避免只顧眼前利益的短淺行為。同時，提高校領(lǐng)導(dǎo)的節(jié)能意識，還可促進學(xué)校供水、供電、供氣等陳舊設(shè)施的更換與維護，減少能源在傳輸中的浪費。其次，增強學(xué)校老師的節(jié)能意識。老師的節(jié)能意識的強弱直接關(guān)系到與之接觸的學(xué)生對節(jié)能問題的認識，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學(xué)校老師的節(jié)能意識，減少辦公室、實驗室等能源浪費現(xiàn)象。最后，增強學(xué)校學(xué)生的節(jié)能意識。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)生認識到能源的重要性，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效要想實現(xiàn)學(xué)校能源管理的有效運轉(zhuǎn)，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(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(yīng)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(chǔ)上，進行合理的定額限制，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(shè)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(yīng)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(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(xùn)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(xùn)，并安排監(jiān)督管理學(xué)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(xùn)，并采取各種措施負責(zé)降低學(xué)校能耗。其次，招募節(jié)能意識強、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(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。
二、結(jié)束語
雖然節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)進入中國以來就獲得了政策支持，但在具體的運行過程中，還存在很多政策性壁壘，實踐證明，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)展還不成熟面對嚴峻的用能形勢，1996年我國推出了首個節(jié)能項目，世界銀行為此提供了大量的技術(shù)支持，我國的EMC項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，比如市場準入機制還不完善，節(jié)能服務(wù)指標還不健全，節(jié)能效果檢測技術(shù)還不成熟，缺少標準合同文本等，所以當前整個節(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運行機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)?；虻盅海袁F(xiàn)階段，尤其是中小型節(jié)能服務(wù)企業(yè)很難從金融機構(gòu)獲得貸款，與此同時，又因為金融機構(gòu)對EMC運作機制的認識知之甚少，也增加了節(jié)能企業(yè)從銀行獲得授信貸款的難度。
3．稅收減免政策落實尚需時日自2010年國務(wù)院25號文件頒布之后，稅收部門才開始承認節(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具體實施細則，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，政府機構(gòu)和公共設(shè)施實施節(jié)能改造的積極性非常高，包括白宮在內(nèi)的政府機構(gòu)都引入了節(jié)能改造，而我國政府機構(gòu)和公共設(shè)施實施節(jié)能改造還只處于零星試點階段，政府機構(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)行的財務(wù)制度與合同能源管理運行機制存在天然障礙，具體原因有兩個方面，一方面節(jié)能服務(wù)支出并沒有列入政府財政預(yù)算;另一方面，政府機構(gòu)本身并無權(quán)使用由于采用EMC機制實施節(jié)能改造所節(jié)約的能源費用，這在很大程度上抑制了政府機構(gòu)進行節(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，節(jié)能市場不斷擴大，節(jié)能市場投資總額持續(xù)增加，預(yù)計到2015年，可以達到3000億元的市場規(guī)模。雖然國家出臺的各項政策正逐步落實，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，相當一段時間內(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．營造良好的社會節(jié)能氛圍雖然EMC進入中國已有十多年的時間，但社會公眾仍然對合同能源管理這一節(jié)能新機制缺乏必要的了解，這在客觀上極大的影響了其在中國的發(fā)展。面對社會對節(jié)能減排的認知障礙，政府應(yīng)通過多種渠道宣傳嚴峻的用能形勢，向全社會宣傳EMC的理念，樹立全社會的節(jié)能意識;節(jié)能行業(yè)協(xié)會應(yīng)利用自身優(yōu)勢深入社區(qū)，通過開辦展覽會、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，有計劃有針對性地進行宣傳和推廣，在全社會營造節(jié)約用能的氛圍，提高社會公眾對節(jié)能減排緊迫性和必要性的認識，引導(dǎo)和促進全社會參與到節(jié)能行動中來。
2．出臺并完善財稅政策支持節(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)財稅扶植政策還不夠完善。2010年以后，支持合同能源管理的重磅金融財稅政策密集出臺，2010年出臺了《關(guān)于促進節(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月財政部、國家發(fā)改委聯(lián)合印發(fā)《合同能源管理財政建立資金管理暫行辦法》的通知，通知對中央財政安排的用于獎勵合同能源管理資金使用辦法進行了具體規(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化并且落實到位。
3．政府率先實行節(jié)能改造在北美，國家要求政府機構(gòu)和公共設(shè)施必須釆用EMC模式進行節(jié)能改造。在我國現(xiàn)階段由于存在著財務(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)出臺相關(guān)政策，鼓勵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方式進行節(jié)能改造。政府機構(gòu)和公共設(shè)施利用EMC模式進行節(jié)能改造，不需要投入大量的人力、物力、財力，就能達到減少能源消耗的目的，節(jié)能服務(wù)公司通過EMC項目也可以獲得一定的收益。2012年漳平市由于城市財政困難，在路燈改造項目中引入了合同能源管理，通過與昌盛節(jié)能合作，漳平直接節(jié)省了財政投資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，節(jié)電率將達到50%左右，而昌盛節(jié)能公司也將獲利160多萬元。
4．加大財政獎勵政策力度和范圍2011年以來，中央財政對采用“節(jié)能效益分享”模式實行節(jié)能改造的項目實施了財政獎勵政策，不僅中央財政給予每節(jié)約1噸標準煤240元的獎勵，各省級財政的配套獎勵標準要不低于60元/噸。相比較巨大的前期投入，這一獎勵顯然是微不足道的，各地方可根據(jù)自身財力適當提高配套獎勵幅度。北京市已率先在工業(yè)領(lǐng)域?qū)嵭辛素斦岣叩?60元/噸，非工業(yè)領(lǐng)域獎勵力度則更大，達到了每節(jié)約1噸標準煤獎勵560元。此外，還要進一步降低獎勵門檻，增加獎勵類型，以最大程度覆蓋盡量多的合同能源項目。
5．拓寬節(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)計尋求突破，國家可通過制定鼓勵政策，通過將金融機構(gòu)納入財政獎勵覆蓋范圍，鼓勵銀行開展應(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，并且取得了不錯的收益。另外政府還可以通過成立擔(dān)?；穑罱ㄐ畔⒎?wù)平臺、投融資平臺等措施支持企業(yè)融資需求;通過設(shè)立專項資金，如節(jié)能減排國家專項資金、工業(yè)節(jié)能專項資金、節(jié)能服務(wù)獎勵資金等直接支持節(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格市場準入機制，完善認證體系，對節(jié)能服務(wù)公司進行考核評價，建立全面的操作性強的資質(zhì)等級認證體系，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，動態(tài)跟蹤節(jié)能改造項目的工程進度、履約狀況，當然更主要的是制定節(jié)能行業(yè)規(guī)范、節(jié)能服務(wù)標準，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)范圍覆蓋各個領(lǐng)域，服務(wù)項目主要有以下幾種: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，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，真正達到節(jié)能減排。中國工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會今天在北京的2012年節(jié)能服務(wù)公司百強榜及研究報告顯示，中節(jié)能科技投資有限公司等百強企業(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)機構(gòu)的共同努力和探索，雖然取得了長足的進步，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、信托等金融機構(gòu)為EMC項目提供融資支持。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)定時間償還貸款。由于合同能源管理項目從前期投入到產(chǎn)出周期較長，大型項目大概需要幾年時間才有回報，后續(xù)的資金投入面臨很大壓力，由于缺乏資金，后期大量的項目無法開工。很難獲得金融機構(gòu)貸款，制約了節(jié)能服務(wù)公司進一步的發(fā)展。其次，銀行等相關(guān)機構(gòu)缺少對這種新機制的了解，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，營運能力不強?，F(xiàn)階段，EMC機制對節(jié)能服務(wù)公司在正在市場開拓能力、風(fēng)險監(jiān)測能力，財務(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，我國締造了一個經(jīng)濟發(fā)展的“神話”。但是，在經(jīng)濟飛速速發(fā)展的同時，也為此付出了大量資源。從表2可以看出，在這期間，我國能源每年耗費量迅速增長。這無論從經(jīng)濟還是環(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，實施節(jié)能減排已迫在眉睫。
2．2政策激勵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》?！兑?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。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)值達到4．5萬億元。《規(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)展改革委員會了《關(guān)于加快推行合同能源管理促進節(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)提供了實實在在的優(yōu)惠?！兑庖姟穼MC項目納入中央預(yù)算內(nèi)的投資和節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)專項資金支持范圍，對相關(guān)合同能源管理項目，符合有關(guān)規(guī)定的，給予資金補助和獎勵;免征節(jié)能服務(wù)公司在實施節(jié)能項目取得的營業(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，從國家出臺的政策上看，對于采取合同能源管理模式進行節(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水平10個百分點。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)價段95%的建筑是高耗能建筑，其中，大型公共樓宇能耗最嚴重。據(jù)相關(guān)機構(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，減少用戶單位的運行成本，另一方面，還可以為節(jié)能服務(wù)公司提供項目支持，從而推進節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展［6］。2．工業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，我國工業(yè)能源耗費量占全國總量的71%，發(fā)達國家工業(yè)能源耗費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，可實現(xiàn)的節(jié)能潛力達3．1億－3．9億噸標準煤，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)達國家的發(fā)展已經(jīng)相當成熟，我們可以借鑒美國、日本等國的豐富經(jīng)驗。2．工業(yè)和建筑也領(lǐng)域，進行節(jié)能改造的潛力相當大。3．隨著國家出臺的相關(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，但大多承接的項目規(guī)模較小，而且技術(shù)水平難以跟上世界先進水平，在對信用、技術(shù)要求極高的EMC模式下，必然會淘汰大批的競爭者。最終，那些在管理、資金、風(fēng)險控制和技術(shù)方面都具有實力的企業(yè)才可能發(fā)展起來。
