新能源技术研究大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇新能源技术研究范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

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向绿色能源经济的转型需要更大的动力和对经济结构的彻底转变。尽管在一些领域有了进展，现有的政策和战略仍然不足以解决绿色能源经济面临的世界性问题。这些问题说明人类社会产生了过多无用的绿色能源政策和低碳科技，但同时也加强了我们对绿色能源经济转变相关政策的效果、用途、复杂性的理解。

总的来说，我们需要更强的领导力、更积极的政治环境、缜密的评估、有效的多层管理、国内国外合作、经济与能源系统整合等来应对向绿色能源经济转型遇到的众多难题。本文研究的目的是总结绿色能源技术的最新进展，为国家绿色能源经济和可持续发展转型提供最新的技术支持。

2纳米技术在能量储存方面的应用

能量储存无疑是21世纪最大的挑战之一。为了应对现代社会的需要和日益突出的生态问题，对于新型的、低廉的、环保的能量转换和储存设备需求紧迫，促使了这个领域研究发展迅速。这些设备的性能与其本身使用材料的性质密切相关。而近几年，纳米结构的材料因其非同寻常的机械、电学、光学性质而备受瞩目。认识到纳米材料在能量转换和储存中的优缺点，以及如何控制它们的性质和合成同样至关重要。锂离子电池是当今材料电化学的一大成功。然而，依靠现有的电极和电解质材料，电池的性能已经达到极限。为了突破这个极限，其中一条可行的思路就是运用纳米材料。

使用纳米级的传统阴极材料有很多缺点，但是阴极依然有进步的空间。一种有关硅纳米柱的方法已经在阴极材料中运用；另一种由五氧化二钒或者LiMn2O4形成的微纤维纳米结构也有上述硅材料的优点：兼顾体积改变并允许高的反应速度。再者，二级纳米阳极材料与二级纳米阴极材料的研究工作也在同时进行。传统观念认为，为了使可充电锂离子电池中可以快速而可逆地充上电，必须在电极上使用嵌入化合物，并且嵌入过程必须是单相的。但是现在出现了很多反例：即使反应中有相转变，锂离子的嵌入反应仍然很快。除此之外，LiFePO4的例子也表明了纳米电极材料的优势。纳米结构扩展了阴极材料的范围。

锂离子电池的进步也同样依赖于电解质的发展。固体聚合物电解质是目前最有前景的材料，因为它们生产过程简单、形状和大小可控、能量密度高，并且可以实现电池全固态。然而其在室温下很低的离子电导性依然是技术的瓶颈。晶化的聚合物电解质以前被认为是绝缘体，但是最近的研究表明有些复合物有显著增加的导电性。现有材料的电导性还不足以达到实际应用的水平，但是这些材料为进一步的提高开拓了新思路。

总的来说，把材料从正常大小变为纳米级会显著改变它们的性质，自然也就会改变它们作为能量储存和转换设备材料的性能。有时唯一的影响就是简单改变粒子大小而产生；而对于具有特殊结构的纳米材料，情况可能更为复杂。由粒子更小引起的空间限制和表面积改变会影响材料的很多性质，这使我们更迫切地需要发展新的理论或者改进现有体相材料的理论。这是材料化学和表面科学的交叉学科，这两个学科对于研究纳米材料都很重要。

3高效太阳能电池的商业化前景

利用太阳能来生产电能是解决世界能源问题最好的办法之一。然而，为了与传统能源竞争，太阳能电池本身必须足够可靠和价格相对低廉。有几种类型的太阳能电池被广泛研究，包括晶圆、薄膜、有机太阳能电池，并在太阳能电池的可靠性、成本效益方面取得了巨大成功。成本效益可以理解为更少的材料和更高的转化效率。

图12014年光伏产业各材料占比情况

在光伏产业中，薄膜电池公司发展迅速；2001～2009年，100家公司进入了此领域，能量产值从14MW上升到2141MW。在长期发展中，如果薄膜光伏技术的效率和可靠性够高，它被预测会超过晶体硅技术。然而与之相对的情况是，投资者担心晶体硅的发展会压制薄膜技术（如图1所示）。薄膜技术在2009年开始衰落，因为它比晶体硅更贵，效率和可靠性更低。在其市场占额减小的情况下，一个不争的事实是：目前薄膜技术没有成功替代晶体硅，但是它在炎热的阳光地带仍然有很大的优势。具有更好温度系数和合适转化效率的薄膜电池在一些极端环境下确实好于晶体硅电池。

4生物能和废物处理系统

由于全球性的污染和人为活动，水在某些地区非常稀缺。对清洁水源的需求和人们对环境的重视导致了循环水的使用量增加。因此，混合废水处理系统等先进有效的处理技术在近些年得到了广泛关注。由于对全球的环境和能源问题的持续关注，可持续和环保的新型废水处理技术都得到了发展。因此，很多机构的工作重心都放在了研究高效节能的混合处理系统上。某些先进的混合技术，例如微生物燃料电池，甚至可以从废水中生产能量。

一个混合能源系统通常有两个或两个以上的能量源一起使用来节省燃料和提高系统效率。而在混合废水处理系统中，大多数可以被概括为两种或两种以上单元的组合：生物处理单元、化学处理单元、物理处理单元。选择何种混合系统取决于废水中的成分。生物处理经常用于清除有机物、氮化物和磷化物；物理处理通常用于除去悬浮物一类的物质；化学处理一般处理金属离子。大多数废水含有多种物质，因此需要用混合系统来彻底的净化。

（1）物理-生物混合系统可以在含有悬浮物、油污、有机和无机杂质的废水中运用。最常见的例子包括膜生物反应器（MBR）：一种结合生物降解法和膜过滤法的反应器。这种反应器可以降低化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮含量（NH3-N）。MBR的優势有：可以处理有机物含量大的废水，提高净水效率，延长固体停留时间使硝化反应更完全。

（2）物理-化学混合系统用于富含悬浮物、油污、浑浊、有害离子的污水中。常见的物理-化学混合系统包括：

1）化学凝聚和沉降——用药品来使废水中的微小颗粒凝聚为大颗粒，然后用物理方法除去。

2）吸附——大比表面积的活性炭可以吸附很多物质。例如，吸附-絮凝-溶气气浮混合法可以除去水中大部分的油污。

3）臭氧化——种常见的用臭氧来杀菌和氧化有机物的方法。例如，将臭氧化-吸附混合系统加入自养除氮步骤中可以显著提高除氮效率。

4）混合除盐法——它将可逆电渗析（RED）和可逆渗透法（RO）结合在一起。在除盐过程中，RED利用盐浓度梯度发电，两者的结合可以大大减少能量消耗。

（3）化学-生物系统通常用于除去氮、磷、难处理的毒性有机物等。带有氧化功能的混合系统可以在短时间内降低废水毒性，并且增加其生物可降解性。而微生物燃料电池可以把有机废物转化为电能，在处理系统中使用它可以增加净水效率并降低处理成本。

（4）当废水中的污染物种类很多时，就要用到物理-化学-生物混合系统。例如，薄膜-絮凝-吸附-生物反应器（MCABR）可以有效除去有机物。其中有四种机理：膜过滤、微生物降解、聚氯化铝沉降、活性炭吸附。

5结语

总的来说，绿色能源技术已经得到长足发展，但仍有很大提高空间。固氧燃料电池是一种较成熟的能源轉换技术，其转换效率比热机高并且污染小。出于对成本和运行环境的考虑，某些情况下的固氧燃料电池需要相对低的运行温度。在不懈的研究工作下，某些电池的运行温度已经可以达到600℃以下，而且通过改进加工工艺和研究新的电解质材料可以进一步降低运行温度，从而达到400℃～500℃的更低温。未来几年内，低温固氧燃料电池及其材料仍会备受瞩目，并且其商业化的趋势会更显著。

除了能量转换，研究低廉环保的能量储存装置也是绿色能源的一大重点。锂离子电池是一大成功，然而为了突破现有性能的瓶颈，人们开始关注纳米材料。纳米材料具有非同寻常的性质，它在某些情况下被证明可以提高电池性能，而且扩展了可用材料的范围。然而人们对纳米反应动力学机理的了解还是很少，这个领域仍然有很多工作要做。为了实现更大的发展，我们需要发展新的材料和反应理论。

从长远来看，解决能源危机的最好方案之一是使用太阳能。对于薄膜太阳能电池，其中的CIGS和碲化镉电池都已经达到了很好的转化效率，然而相关元素低产量仍然限制了大规模商业化。有关新型薄膜光伏电池的研究也在进行中。尽管薄膜太阳能电池可能在市场配额上可能无法超过晶体硅电池，但是在特殊环境下薄膜太阳能电池有着无与伦比的优势。

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中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）28-0047-02

1 FTU终端设备概述

随着智能电网建设的有序推进，配电自动化作为智能配电网建设的关键环节已在国内大规模开展建设工作，配电自动化终端设备FTU的应用也日趋广泛。提高配电自动化终端设备运行可靠性，从而实现提高配电网供电可靠性和改善供电质量，已纳入国家电网公司智能配电网建设的整体规划设计考虑范围。在国网公司颁布的企业标准《配电自动化终端/子站功能规范》（Q/GDW514-2010）中明确提出配电自动化终端设备供电电源可采用新型能源作为供电电源。

在配电自动化系统的应用与实践中，目前户外线路上FTU终端设备的工作电源接入方式单一，主要依靠外接线路电压互感器作为FTU终端设备供电电源。外接电压互感器方式存在后期维护难度高，维护时线路需停电等问题。并且存在如果线路长时间停电检修，此时FTU终端蓄电池组需要充电而无电可充的运行风险。随着太阳能发电技术和风力发电技术的进步，光电及风电的转换效率已大幅提高，新能源供电技术也从原来的低级应用向高级应用方向发展，在电力系统中的应用也越来越广泛。新能源供电技术应用于FTU终端设备供电电源，将实现FTU终端设备供电电源多样化，有效提高FTU终端设备供电稳定性，满足配网自动化系统可靠运行的要求，同时将有利于探索解决偏远地区配电自动化建设中户外配电终端设备工作电源供电问题。

2 风光互补发电系统简述

风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏组件、逆变器等部分组成，是集风能、太阳能等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。

（1）风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械能转换为电能，经过逆变器对负载供电。

（2）光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电。

（3）逆变系统由几台逆变器组成，把直流电变成标准的220V交流电，保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量。

风光互补是风力发电机和太阳能电池方阵两种发电设备共同发电。夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用，实现了全天候的发电功能，比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。

风光互补发电比单独风力发电或光伏发电有以下

优点：

（1）利用风能、太阳能的互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性。

（2）在保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量。

（3）通过合理地设计与匹配，可以基本上由风光互补发电系统供电，很少或基本不用启动备用电源如柴油机发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益。

风光互补发电系统可采用垂直轴风机作为风力发电主体组件，其具有如下优点：

（1）安全放心涡轮垂直式外形设计。采用单涡轮垂直叶片设计，连接紧固，设计一体成形，无风轮飞车危险，极大地增加使用安全系数。外形异于一般的水平轴风力发电机，所以增加视觉吸引力及美化景观的效果。而且由于没有风轮范围的限制，非常适合用于作为同杆架设的配电终端后备电源应用。

（2）外转子发电效率高。采用盘式无铁芯发电机，外转子机芯，启动扭力低，减少机械损失。新一代无噪音发电机置顶设计，有效减少发电机运作震动时，对杆造成的压力，无共振危险，超静音。

（3）360°全方位迎风（1.5m/s）超低风起动。垂直轴风力发电机，风叶设计不受风向影响，能适应风向及风速的频繁变化，平稳发电。专门针对低风速地区设计，360°全方位迎风，自然风（1.5m/s）即可启动，风能利用率高。

3 风光互补发电系统应用于配电终端供电电源实践

桐乡市供电局结合当前正在进行的配电自动化建设，开展了配电自动化FTU（柱上开关运行监测终端）终端供电新能源应用技术研究，积极探索FTU终端设备供电电源多样化，提高配电终端设备安全运行水平。

依托20kV配网线路，选取该线路已装设配电自动化终端FTU的4台分段开关，采用同杆架设方式安装了风光互补发电系统，风光互补发电系统由300W垂直轴风力发电机组、80W光伏发电组件及逆变器组成。下图1是风光互补发电系统后备电源现场安装实例图。

图1 风光互补发电系统后备电源现场安装效果图

如下图2，是风光互补后备电源供电方式示意图。风光互补发电系统发出的电能通过逆变器逆变为220V交流电，接入FTU蓄电池充电模块，该充电模块支持双路充电电源输入。形成与原有的由外接式线路电压互感器变换的220V交流充电回路构成双回路充电模式。在线路运行正常时，风光互补发电系统与外接式线路电压互感器同时为蓄电池充电模块提供充电电源，当线路发生故障时，风光互补发电系统独立为蓄电池提供充电电源，保障蓄电池稳定持续输出电能，为FTU配电终端及相关通信设备提供工作电源。

图2 风光互补后备电源供电方式示意图

根据现场运行证明，FTU配电终端及相关通信设备运行功率30W，配套蓄电池组件可在无外界充电电源供应下满足持续正常工作9小时，在装设了风光互补发电系统后，当线路发生故障及线路检修情况下，蓄电池组件可得到风光互补发电系统输出的电能持续充电，避免了蓄电池组件电能耗空，FTU配电终端及相关通信设备停止运行的风险，确实提高了配电自动化终端设备运行可靠性。

4 结语

综上所述，随着智能配电网建设的全面推进，特别是农村电网配电自动化建设的逐步开展，配电自动化终端设备的运行可靠性将越来越凸显出其重要性。相比于传统的单一依靠外接式电压互感器作为配电自动化终端及其相关通信设备工作电源的建设模式，引入风光互补发电系统作为后备供电电源将实现供电电源的多样化，有效提高配电自动化终端设备的运行可靠性。特别在风、光资源条件较好，同时地处偏远地区的配电自动化建设中，风光互补发电系统将成为直接解决户外配电终端设备工作电源供电问题的一种可尝试应用的建设

模式。

参考文献

[1] 国家电网公司.配电自动化终端/子站功能规范（Q/GDW514-2010）[S].

[2] 林功平，徐石明，罗剑波.配电自动化终端技术分析[J].电力系统自动化，2003，（12）.

[3] 蔡朝月，夏立新.风光互补发电系统及其发展[J].机电信息，2009，（24）.

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从经济增长的未来道路来说必然要从以人类自我欲望为中心的古典经济增长理论向以整体生态系统为中心的新经济增长理论转变。只有这样的增长才是科学的增长理念，因为科学的增长从经济哲学意义上说也是建立在生态科学技术创新、生态伦理学进步与经济低碳增长模式的和谐与统一之上。

2能源利用循环系统与经济可持续增长战略能源作为经济增长最重要的物质基础，被喻为经济增长的“血液”，其重要性不言而喻。从人类目前利用的能源分类来看，当前世界对能源的依赖主要还是石油和煤炭等不可再生能源。如果没有新技术开发新能源和提高能源的利用技术，那么这对世界经济可持续增长将是极大的挑战。目前中国能源利用效率低下与经济增长快速所表现的矛盾已经相当严峻。结构问题，还是结构所造成的后果更重要？为了分析这种后果，有学者以罗默的“增长阻力”作为分析框架利用中国的经验数据分析能源对中国东部、中部、西部三个经济区域的经济增长阻力效应，结果发现能源禀赋对三个不同经济区域的经济增长阻力各不相同[4]，这种不同造成的后果主要有两个：一是区域经济增长的不平衡，而且这种差距将越来越大；二是由于这种阻力的存在影响能源的利用效率，不利于能源技术的创新与扩散，造成的后果将是能源资源的大量消耗和对生态系统的破坏。资源禀赋不同必然对宏观经济增长产生一种非行为性阻力，在考虑生态平衡与供需平衡的问题，从战略的高度引导能源技术创新与经济可持续增长的协同机制相当重要，这种协同机制可用相关的变量来衡量并得出相应的协同系数，作为能源战略实施的绩效评价，具体原理可参考图1的区域能源战略的协同机制作用路径[5]。3能源技术创新与经济理性增长的框架变量理论和实证的研究都是为了更好地应用到具体的社会实践中。本研究从可持续发展的经济理性增长视角提出能源消费、能源效率与经济增长的系统框架，创新能源经济增长的理念。构建的研究框架就是可持续发展概念模型，应用到能源技术创新中去就是能源经济理性增长的方向。

本文的研究意义在于理清能源经济增长系统框架内核心变量的作用机理，从而找寻相对应的制度设计与治理措施以利于能源经济增长的理性化。所以说构建的框架对促进能源产业的更好升级、能源技术的创新、实现能源产业发展与经济增长的良性循环、提高能源的利用效率、推动中国能源产业升级以至宏观经济的理性运行具有很好的现实意义。84研究表明当前中国能源结构矛盾根本在于资源禀赋、生产方式和消费模式之间的矛盾，具体表现在资源禀赋约束下能耗在能源生产中的比重不断上升和经济增长对油、气的需求不断上升。这种矛盾所造成的结果已在近年来煤炭过剩开采所激化安全事故、油价的不断上升和全球气候加剧变暖的趋势中得到显示。尽管这种趋势造成的结果有待进一步的深化检验，但是科学界普遍认为这是一种非理性的增长方式。中国能源发展战略唯一出路是调整供给结构，通过减小煤炭比重，加大油、气比重，积极利用国际市场资源以达到实现能源供求平衡、最大限度地获取国际比较利益、保证国家经济安全的目标。但是能源替代效应实质并没有减少温室气体的排放，还可能造成更大的生态系统破坏，因此这种能源的替代所形成的能源结构调整对经济增长可能是有利的，但并不符合科学的经济增长理念。这是否是最优的实现的经济增长路径也值得讨论。

中国能源生产利用结构长期以煤炭为主，能源产业固定资产投资指向受政府调控明显，煤炭产业为主的生产结构没有得到根本性改变[3]，如果能源结构得不到根本改变，那么路径依赖一旦锁定，产生的马太效应将是加倍的后果。于是，我们要问，能源经济可持续增长问题是否仅仅是能源产业能源经济增长的理性化。所以说构建的框架对促进能源产业的更好升级、能源技术的创新、实现能源产业发展与经济增长的良性循环、提高能源的利用效率、推动中国能源产业升级以至宏观经济的理性运行具有很好的现实意义。图2研究框架与变量之间相互作用机理具体的概念框架与变量如图2所示，框架内的核心变量地区生产总值、单位GDP能耗和单位GDP电耗构成一个循环的系统，电力消费量作为基础变量影响地区生产总值和单位GDP电耗。为了使能源可持续增长系统能够良好运行，这些核心的内生变量必须存在协整的关系，如果这个循环的系统之间重要变量偏离了协整，必须加以修正，使之良好运行。同时，也要研究变量间的具体机制，找到它们之间的微观作用机理以利于系统的优化。84研究表明当前中国能源结构矛盾根本在于资源禀赋、生产方式和消费模式之间的矛盾，具体表现在资源禀赋约束下能耗在能源生产中的比重不断上升和经济增长对油、气的需求不断上升。这种矛盾所造成的结果已在近年来煤炭过剩开采所激化安全事故、油价的不断上升和全球气候加剧变暖的趋势中得到显示。尽管这种趋势造成的结果有待进一步的深化检验，但是科学界普遍认为这是一种非理性的增长方式。中国能源发展战略唯一出路是调整供给结构，通过减小煤炭比重，加大油、气比重，积极利用国际市场资源以达到实现能源供求平衡、最大限度地获取国际比较利益、保证国家经济安全的目标。但是能源替代效应实质并没有减少温室气体的排放，还可能造成更大的生态系统破坏，因此这种能源的替代所形成的能源结构调整对经济增长可能是有利的，但并不符合科学的经济增长理念。

这是否是最优的实现的经济增长路径也值得讨论。中国能源生产利用结构长期以煤炭为主，能源产业固定资产投资指向受政府调控明显，煤炭产业为主的生产结构没有得到根本性改变[3]，如果能源结构得不到根本改变，那么路径依赖一旦锁定，产生的马太效应将是加倍的后果。于是，我们要问，能源经济可持续增长问题是否仅仅是能源产业能源经济增长的理性化。所以说构建的框架对促进能源产业的更好升级、能源技术的创新、实现能源产业发展与经济增长的良性循环、提高能源的利用效率、推动中国能源产业升级以至宏观经济的理性运行具有很好的现实意义。图2研究框架与变量之间相互作用机理具体的概念框架与变量如图2所示，框架内的核心变量地区生产总值、单位GDP能耗和单位GDP电耗构成一个循环的系统，电力消费量作为基础变量影响地区生产总值和单位GDP电耗。为了使能源可持续增长系统能够良好运行，这些核心的内生变量必须存在协整的关系，如果这个循环的系统之间重要变量偏离了协整，必须加以修正，使之良好运行。同时，也要研究变量间的具体机制，找到它们之间的微观作用机理以利于系统的优化。研究框架的主要目的有以下方面：一是找到能源消费、能源效率与经济增长的微观机理；二是检验它们在一定时期内相互之间是否存稳定的均衡或协整关系；三是能源经济增长的过程是不是符合能源产业可持续发展的一般规律，变量之间是否形成优化的能源经济系统；四是通过理清这些变量之间的作用机理，从而实施符合能源产业可持续增长的制度设计与治理政策。

4能源技术创新的协同机制中国目前正处在重要经济与政治体制转型时期，一个重要的表现是不同区域经济发展极不平衡，资源禀赋、制度条件、能源利用技术水平也是极大不同。总体来看，中国能源利用总效率并不高，也就是能源技术的水平有待进一步创新，如表1所示（数据来源于中国国家统计局，经整理得出）。鉴于中国的具体国情，从理论意义上来说借鉴某些能源资源禀赋较好同时经济增长比较快的区域的经验做法尤为重要，东部经济增长较快和资源禀赋较好的区域是可以优先作为经验研究的对象，利用区域能源技术创新的扩散和涓滴效应，完善相应的技术信息流渠道，以利于借鉴和模仿，拓展能源技术创新与新经济增长的研究领域，创新新经济增长的理念，丰富能源经济可持续增长理论，服务人类的整体财富的增长。生态经济是时展的主流，技术创新是核心力量。同时必须立足具体国情，加强信息和技术交流，改善与其他国家政府和组织的合作关系，只有这样才能更好地借鉴最新的科学技术，应用到能源利用的经济可持续增长。研究表明生态经济是必然趋势[6～7]。生态经济发展一方面受资源禀赋条件、经济发展阶段、产业结构、政治制度、民主观念和科学技术水平等多因素制约和影响，另一方面生态经济发展需参与全球范围的国际合作和借鉴创新。中国能源消费水平高和能源效率水平低是两个主要制约经济理性增长的最大挑战。如图3所示[8]，能源经济系统表现在能源经过非能源产业部门的转化成为家庭消费，产生的污染治理和废物回收和废弃物回收部门都产生5结语综合前面分析，理性经济增长系统需要兼顾能源技术创新与能源消费结构及相互之间的协同效应。能源技术创新实质利于可持续增长系统，目的是提高能源利用效率，减少污染和温室气体的排放问题；能源消费是经济增长的动力系统，表现为能源消费结构问题及其产生的经济行为后果。

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Abstract: High-rise building electrical system comprises the power supply and distribution system, lighting system, elevator system, elevator system, also includes HVAC system and solar energy, wind energy and other new energy power generation system. The HVAC system in cold cogeneration and " ice " new air conditioning and electrical energy-saving technology, as well as the solar energy and wind energy new energy saving technology for detailed analysis research.

Key words: building electrical air conditioning system; new energy; new technology

1.冰蓄冷空调电气节能技术

冰蓄冷空调电气节能技术原理，是在电力负荷较低的夜间，利用“低谷”区的电能资源采用制冷机进行制冷，将电能转换为冷量，然后利用冰的潜热特性，利用相应储存容量将冷量储存起来。而在电力负荷较高的白天电能需求高峰期，把冰中所储存的冷量有机释放出来，以满足建筑物制冷空调系统或其它制冷生产工艺的需求，从而达到添补高峰电能供应不足、利用峰谷电价差节省电费、以及降低空调设备容量等目的。高层楼宇建筑中广泛采用冰蓄冷空调系统，主要是利用水-冰-水转换变成中伴随着热量迁移的功能特性，尽可能利用夜间电力负荷低谷区的廉价电能资源，让制冷机在最优工况条件下运转制冰，将楼宇制冷空调系统所需全部或部分冷源以潜热形式储存于固态或结晶状冰体中，这样当空调系统出现过负荷工况时，冰就会自动吸收相应热量融化，以低温能量水提供空调系统运转所需的冷源，从而实现将低谷电能资源向高峰电能资源转换的目的，达到电能能源的充分利用，提高空调制冷设备的综合利用率。在现代分时电价的广泛实施过程中，有效将低谷廉价电能资源转换到高峰时利用，将会取得非常显著的节约电费的经济效益。冰蓄冷空调电气节能技术主要包括以下优点：

（1）有利于电网峰谷电力负荷调节，减缓电厂和供配电设施的供电压力；

（2）利用冰蓄能技术，在空调过负荷期间，将冷量水提供给制冷主机，从而减少了制冷主机容量，同时减少空调系统相应的配套系统增容费用，减少了空调系统综合投资；

（3）将低谷期的电能资源有效储存起来，利用电网峰谷荷电价差额，降低空调系统在高峰期的电能消耗，减少了高层楼宇建筑的空调运行费用；

（4）冷冻水温度可以降到1-4℃，从而实现了高层楼宇大温差、低温送风空调系统的构造，同时节省了水、风输送系统的综合投资和系统能耗；

（5）冰蓄冷空调相对湿度较低，空调制冷品质得到有效提高，可有效防止常规中央空调综合症，增强空调系统的人性化服务水平；

（6）冰蓄冷空调系统为高层楼宇空调系统提供了一个应急冷源，从而提高了空调系统的运行可靠性；

（7）冰蓄冷空调冷量全年均按一对一配置，系统电能资源综合利用率较高，节约空调系统综合能耗经济效益十分明显。

冰蓄冷空调电气节能技术是高层楼宇建筑削峰填谷、缓解供配电系统电能供应压力和新增用电点矛盾的有效解决节能降耗解决途径，在建筑电气节能领域具有非常广泛的应用前景，有效推动着建筑节能工作的顺利开展。

2.冷热电联产电气节能技术

冷、热、电联产(BCHP)技术是一种建立在能源梯级综合利用理念的基础上，集制冷、供热(建筑物采暖与供热水)、以及发电三个过程为一体的多联产能量综合分配利用高效系统，与远程单独送电工程相比，使能源资源利用效率得到了大大提高。据大量文献资料和实际工作经验可知，大型发电厂的能源综合利用发电效率仅有30%～55%，扣除厂用电和电能输送线损率，到达终端的能源利用效率大约只有35%～47%，而BCHP三联产技术其能源综合利用效率大约可达80%～90%，且由于三联产工程耗能用户通常较近，几乎没有任何电能输送损耗。对于热电联供系统而言，如果向系统输入100个单位的能量，则一般可以获得30个单位的电能输出，也就是发电效率为30%；但同时还可以收获50单位的热量资源，即获得50%的热量，这样整个系统能量转化率可以高达80%，总能量的损失率大约只有20%。对于常规独立能量供应系统而言，如果需要30个单位的电能输出，如果按照能量转换效率为35%计算，则需要85个单位的能量输入，总损失能量为55个单位；同理如果要获得50个单位热量，按照锅炉能量转换效率为90%计算，则需要大概56个单位的能量输入，热转换损失能量约为6个单位。这样同样获得30个单位电能和50个单位热量，热电联产需要100个单位热量，而独立供应系统则需要141个热量，比热电联产供应系统多消耗41个单位的能童，总的能源利用效率也只有57%，比起热电产系统的80%要低23个百分点。冷热电三联产能源供应系统与大型热电联产能源供应系统相比，热电联产能源转换效率也没有冷热电三联产能源转换率高，而且大型热电联产能源供应网络还存在输电线路和供热管网等能量损失，而冷热电三联产供应系统由于能源采用能源就地使用原则，可以减大大减少电能输配电系统和热能供热管网的投资及相应能源传输损耗，无论从减少综合投资成本还是从节能环保等方面来讲，冷热电三联产系统均是十分有利的。有关专家对冷热电三联产作了一些节能估算，如果我国从2000年起每年有4%的楼宇建筑的供电、供暖、以及供冷采用BCHP冷热电三联产供应系统，从2005年起有25%的新建楼宇建筑到2050年起有50%的新建建筑采用冷热电三联产系统进行能量供应的话，则到2020年我国二氧化碳的总排放量将减少19%，若将现有建筑实施冷热电三联产系统的比例从4%提高到8%的话，则我国到2020年二氧化碳的总排放量将减少30%，也就是说冷热电三联产系统不仅节能效果十分明显，而且其在环境保护方面的应用效果也十分明显。

对用于高层楼宇建筑物的BCHP冷热电三联产系统而言，由于冷暖空调系统的负荷变动较大，系统不可避免会有相当大比例的时间内运行在较低负荷工况区，因此在进行BCHP冷热电三联产系统设计或改造时，应采取一些必要的措施(例如增加蓄热装置或适当蒸汽回注等技术措施)，无论从系统节能还是经济运行角度均十分必要。BCHP尤其适应于一幢楼宇或一个小区的集中冷热电联供，因此，对于高层楼宇建筑而言具有非常强大的节能经济效益。上海中心大厦也采用了2.2MW的热、电、冷三联供系统，其详细分析见第五章。

3.风能太阳能新能源电气节能技术

在进行新能源电气节能系统设计时，需要注意风能太阳能等新能源与建筑功能结构的一体化设计。

3.1太阳能电气节能技术

太阳能热水和采暖电气节能技术目前在建筑中已经得到广泛推广使用，并获得较大的节能效果。由于高层楼宇建筑中光热利用对太阳能集热器的安装角度、采集面积、以及周围的遮挡物等因素有十分严格要求，因此在进行太阳能热水和采暖系统设计时，应考虑采用太阳能建筑一体化设计方案，实现太阳能集热系统与建筑功能结构间完美结合。根据工程项目的实际情况，太阳能热水和采暖系统的光热采集装置可以考虑安装在建筑物坡屋面上，利用楼宇建筑屋顶面积可以解决整个楼宇一部分热水供应需求。

3.2风力发电电气节能技术

开发可再生绿色能源是建筑节能工作开展的重要组成部分，风能作为一种新型可再生能源，已称为建筑电气节能研究的一个重要课题。在建筑环境中利用风能不仅具有免于输送的优点，所产生的风力电能资源可以直接用于高层楼宇建筑本身，而且其具有节能环保等特性，有望成为一个城市的节能环保工作开展的标志性景观，有效增强市民节能保护意识。

参考文献：

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引言

当前，在中国经济整体迈入新常态和全面深化改革的大背景下，传统工业企业的可持续发展遇到了前所未有的挑战，无法再继续走落后的粗放型发展道路。越来越多的企业认识到，节能减排虽然意味着短期的“阵痛”，但最终可以帮助工业企业实现健康、绿色的可持续发展，并面向未来。这就要求工业企业大力开展结构优化和技术创新，加快推进工业化和信息化的技术升级和相互融合，加大节能技术改造、创新力度，在企业的能源生产、传输和使用等各环节开展实时的、在线的监测和管理，重点关注能源平衡的优化升级，从而实现全局性、系统性的节能降耗。能源计量信息系统的组网运行，一方面在确保生产流程稳定进行的前提下，可以实现能源介质的在线监控和调整优化，并能够实时监控能源设备的运行状况;另一方面，企业资源计划系统ERP(EnterpriseResourcePlanning)可以从中获取全方位的能源信息。工业企业应挖掘战略拓展潜力，投身供给侧改革的大局，着眼于可持续发展的高度，充分认识建设能源计量信息系统的必要性，努力实现能源集中管控［1］。

1能源计量信息系统

能源计量信息系统作为工业企业整体信息化的一个重要组成部分，向企业资源计划系统ERP(EnterpriseResourcePlanning)提供管理所需的全方位能源信息;对生产过程所需能源流进行优化调整合分配;对实时的能源消耗做到在线监测，确保生产过程平稳有序;对能源设备运行工况、状态全面掌控，并做到统一管理、自动化调控。能源计量信息系统是凸显工业企业节能能力和水平的重要标志。能源计量信息系统应能够确保生产用能的稳定供应;充分利用低价能源代替高价能源，降低企业成本;同时对能源集中管控与自动化操作、提高企业劳动生产率、以及发展清洁生产和实现循环经济应起到关键性作用［2］。概括来说，能源计量信息系统作为一种全方位、一体化的计算机信息系统，对于企业的能源信息流能够做到实时监测、定量分析、集成管控、智能预测以及高效优化。能源计量信息系统作为企业整体信息化和全面自动化的主要组成单元，为企业能源管理及节能降耗提供全面整体的解决方案。

2基于数据采集的能源计量信息系统

由于当前各工业企业所采用管理理念以及所在发展阶段各不相同，能源计量信息系统所覆盖的范畴、其架构方法也会有所不同，其所涉猎的技术范围和产出的管控效益也有所差异。概括来说，其系统架构主要分为两种:基于完全扁平化管理支撑的和基于不完全扁平化管理支撑的，以总体管理思路作为区分，后者相对较为灵活，更加能够做到因地制宜、因厂而异。基于不完全扁平化管理支撑的能源计量信息系统，其生产调度和总体管理仍延用分层管理模式，但对于能源管控实行集中管理，能够实现数据收集与处理、分析与研判、调控与分配、平衡预测和综合管理等功能的汇总和集成，其能源利用效率和相关指标领先于行业标准，提高了能源的综合利用率，并且在二次能源的回收方面，也能够达到较高水平，基本上实现了零排放。基于数据采集的能源计量信息系统作为不完全扁平化管理支撑系统的代表，其数据采集网络覆盖了工业企业的各个角落，所需的全部数据均通过数据采集模块获得，包括全部能源介质数据，辅以少量的生产过程数据。根据目前工业企业各子系统现状，数据架构大致为三层:第一层是基础数据采集层，第二层是汇聚数据处理层，第三层是集中监控管理层，从而逐步形成集中的数据采集系统架构［3］。系统总体形成了较完备的数据采集、处理、统计分析等功能，基本能够满足两化融合初期管理需要，其优越的节能效率和稳定的运行效能，成为工业企业新建能源计量信息系统的首选。下文的论述均围绕着这一类型的能源计量信息系统展开。

3设计原则

按照先进的运行管理和能源管理的理念，提升企业能源管理模式，并在应用系统的规划和设计中全面的落实，确保将设计思路与管理理念有机的组合起来，以达到为节能、减排和环保服务的目的，并实现能源计量信息系统的稳定运行［4］。基于数据采集的能源计量信息系统的设计原则如下:(1)坚持企业需求为根本原则。企业为推动能源计量信息系统项目的建设，应加强引导，广泛宣传，将项目建设提高到尽可能高的优先级，尤其是日常生产工作更要适当的为之让路，充分发挥各技术管理部门、生产车间的主观能动性。(2)坚持高起点原则。根据行业发展现状，尽可能按照国内外同类系统的最高要求开展设计工作，推动能源优化技术水平大幅提升。(3)坚持全面推进与分期实施相结合。方案的具体部署推进应根据企业存量资金状况、面临的国内外营销环境以及日常生产运营情况，坚持全面推进、稳妥布局，并分期、分阶段组织实施，确保能源计量信息系统项目建设稳步有序推进。(4)坚持新技术落地与企业改革和振兴相结合。应与时俱进的根据国家产业战略调整和相关振兴规划方案，灵活结合、有的放矢，推动供给侧改革，加快能源计量信息系统项目建设，提高企业节能降耗水平和能力，促进企业业务转型，助力相关产业振兴。(5)坚持平台化与标准化的系统建设原则。应采用工业信息化、工业控制和管理信息化领域的国际先进的标准化接口和平台，推动企业信息化建设的快速发展。

4系统定位与总体框架

4．1系统定位

基于数据采集的能源计量信息系统通过能源介质和能源流，将全厂与能源介质相关的生产设备的过程控制系统PCS(ProcessControlSystem)、先进控制系统APC(AdvancedProcessControl)、制造执行系统MES(ManufacturingExecutionSys-tem)、以及企业资源计划系统ERP(EnterpriseRe-sourcePlanning)、办公自动化系统OA(OfficeAu-tomation)等有机的整合在一起，由于要全面实现对能源生产的实时调度、数据分析、指标分析、流程管理等应用功能，并需要支持ERP系统的成本管理和业务流程管理，因此，能源计量信息系统在企业自动化与信息化系统体系中的定位是跨越PCS、APC、MES、ERP及OA系统，并与各个系统有机联系的系统。

4．2总体框架

基于数据采集的能源计量信息系统总体框架的建立遵循“资源整合、信息互通、架构共享、业务协同”的原则。应用系统采取功能导向、分层架构的方式，通过数据采集层得到的能源信息经由网络系统上传、以及通过实时监控系统平台呈现的能源流在线状态，实现了以能源信息流为主要关注源的系统资源、信息和服务的共享，实现了能源业务层与展现层的分离，确保系统具有良好的可维护性的开放性。总体框架中如图1所示，包含6个层次:(1)基础设施层:是能源计量信息系统的硬件基础之一，包括能源管理中心、监控大屏幕、能源网络系统、能源管理中心服务器群、数据存储集群、能源管理中心调度电话、能源管理中心视频监控等。基础设施层作为能源管理功能的实现基础，其中服务器群的设计是架构工作的重中之重。能源管理中心的服务器群包含了专为实时调度系统配置的数据采集服务器、趋势报警服务器、和历史数据库服务器，并为基础能源管理功能配置了应用服务器、数据库服务器、报表服务器、Web服务器等。同时应着重为固废综合利用系统和预测优化等高级功能配置独立的服务器。为了实现系统安全，还应设置域服务器、防病毒服务器和网管服务器等。(2)数据采集层:与基础设施层共同构成能源计量信息系统的硬件基础，数据采集层应依据企业的数据采集现状开展设计工作，通过数据采集站和数据采集服务器实现能源计量数据采集与数据集成，其中包括与电力调度系统之间的数据接口、与能源计量网的数据接口及改造、自动化系统的接口改造以及与生产指挥系统和设备管理系统的接口。根据能源计量信息系统对能源数据的需求，能源计量数据采集主要有网关通讯(基于OPC协议)和直接I/O采集两种方法，具体方法的选择应结合企业自身现状以及规划设计情况［5］。网关通讯的方式可借助原有自动化网络，通过升级改造实现功能需求，适应性广，品牌兼容性好;直接I/O采集的方式需要新建多个I/O采集站，成本较高，但采集效率更高，且后期维护成本较低。由于历史沿革，大多数企业现场的自动化环境纷繁冗杂、设备有新有旧。本着经济、节约的原则，能源计量数据的采集方案在设计过程中，应尽量在原有系统的基础上实施升级、改造，以减少新增设备所带来的成本消耗。所以，采用网关通讯(利用原有设备)为主，辅之以直接I/O采集(全新购置设备)的方法无疑是最佳的解决方案。完成基础数据采集层的架构之后，只需要一套成熟的架构于汇聚数据处理层的SCADA系统(Super-visoryControlAndDataAcquisition数据采集与监视控制系统)，与汇聚层下属全部数据采集站进行通信及数据交换，从而打破了品牌和厂家的壁垒［6］。(3)数据中心层:数据中心层汇总了能源计量信息系统的所有实时数据、历史数据、统计分析结果、能源标准、政策、法规等资源信息，同时也保存大量的能源报表。数据中心层也是与其他相关信息系统之间进行数据交换的必经之路。在数据中心层，包含了历史数据库、应用数据库、资源信息库和数据接口等组件。(4)支撑平台层:支撑平台层是一系列系统开发和运行平台和中间件的统称，他们是整个应用功能实现的基础，由于这些平台的支撑，才能实现组态化的开发，配置化的编程，以及所见即所得的绘制画面等。在支撑平台层，包括:实时监控与调度平台，历史数据库，绩效管理平台，工作流平台，报表开发平台，高级算法平台等。(5)应用功能层:应用功能层包含实时监控、基础管理、报表等多个方面，在支撑平台的基础上，本项目将实现以下应用功能:能源实时监视、远程调度、应急预案、预测优化、供需实绩、平衡报表、综合平衡、计划管理、实绩管理、绩效指标、分析报告、质量管理、停机管理、设备台账、基础数据、调度日志、运方单、停复役、标准管理、文档查询、物料定义、固废计划、以及固废报告等。(6)信息层:能源计量信息系统的实时画面、管理表单、平衡报告等将通过信息层进行，同时也是系统标准、政策、制度到等信息查询的门户。除此之外，贯穿六个层次的还有系统安全管理、系统配置及维护管理等功能，这些功能模块是保证系统正常运行的关键。系统安全管理包括硬件系统的安全措施，以及通过域、防病毒服务器以及网管服务器等提供的软件保护措施。系统配置和维护管理功能主要在系统单独配置的工程师站上完成。同时，系统应严格遵守能源管理体系相关的标准、政策、法规等文件。能源管理制度建设以及业务流程梳理也是项目至关重要的部分。为了实现能源计量信息系统的长期可持续发展，也必须设计专门的技术支持计划与培训体系。

5结束语

当前，“节约资源和环境保护”已经成为我国的基本国策，加强能源资源节约和生态环境保护、增强可持续发展能力，是推进经济结构调整的首要任务和突破口。工业企业想要推动供给侧改革，走新型工业化道路，降低能源资源消耗、从而减少环境污染是重中之重。通过先进信息技术的应用，建设完备的、大型的基于数据采集的能源计量信息系统，可以实现工业企业能源信息流的高度整合及预测管理，从而大幅度减少能源和资源的消耗、改善环境，同时为进一步全面、多角度、实时、在线的计量和管控各种能源信息提供了现代化手段。这也是在我国资源、能源相对不足的现状下推动工业现代化、信息化、国际化进程的必由之路。

参考文献

［1］江宁川，李祥，赵喆．钢铁企业能源管控信息系统数据采集方法综述［J］．冶金自动化，2012(S2):5－8．

［2］李广军．能源管理中心系统在宁波钢铁有限公司的应用［A］．中国计量协会冶金分会2011年会论文集［C］．2011．

［3］陈辉，刘贤堂，吴宝健．钢铁企业能源管理系统的应用研究［J］．自动化与信息工程，2011(4):20－23．

［4］胡燕．面向中小企业的能源管理系统设计［J］．自动化与信息工程，2012(4):38－40．

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    从经济增长的未来道路来说必然要从以人类自我欲望为中心的古典经济增长理论向以整体生态系统为中心的新经济增长理论转变。只有这样的增长才是科学的增长理念,因为科学的增长从经济哲学意义上说也是建立在生态科学技术创新、生态伦理学进步与经济低碳增长模式的和谐与统一之上。

    2能源利用循环系统与经济可持续增长战略能源作为经济增长最重要的物质基础,被喻为经济增长的“血液”,其重要性不言而喻。从人类目前利用的能源分类来看,当前世界对能源的依赖主要还是石油和煤炭等不可再生能源。如果没有新技术开发新能源和提高能源的利用技术,那么这对世界经济可持续增长将是极大的挑战。目前中国能源利用效率低下与经济增长快速所表现的矛盾已经相当严峻。结构问题,还是结构所造成的后果更重要?为了分析这种后果,有学者以罗默的“增长阻力”作为分析框架利用中国的经验数据分析能源对中国东部、中部、西部三个经济区域的经济增长阻力效应,结果发现能源禀赋对三个不同经济区域的经济增长阻力各不相同[4],这种不同造成的后果主要有两个:一是区域经济增长的不平衡,而且这种差距将越来越大;二是由于这种阻力的存在影响能源的利用效率,不利于能源技术的创新与扩散,造成的后果将是能源资源的大量消耗和对生态系统的破坏。资源禀赋不同必然对宏观经济增长产生一种非行为性阻力,在考虑生态平衡与供需平衡的问题,从战略的高度引导能源技术创新与经济可持续增长的协同机制相当重要,这种协同机制可用相关的变量来衡量并得出相应的协同系数,作为能源战略实施的绩效评价,具体原理可参考图1的区域能源战略的协同机制作用路径[5]。3能源技术创新与经济理性增长的框架变量理论和实证的研究都是为了更好地应用到具体的社会实践中。本研究从可持续发展的经济理性增长视角提出能源消费、能源效率与经济增长的系统框架,创新能源经济增长的理念。构建的研究框架就是可持续发展概念模型,应用到能源技术创新中去就是能源经济理性增长的方向。

    本文的研究意义在于理清能源经济增长系统框架内核心变量的作用机理,从而找寻相对应的制度设计与治理措施以利于能源经济增长的理性化。所以说构建的框架对促进能源产业的更好升级、能源技术的创新、实现能源产业发展与经济增长的良性循环、提高能源的利用效率、推动中国能源产业升级以至宏观经济的理性运行具有很好的现实意义。84研究表明当前中国能源结构矛盾根本在于资源禀赋、生产方式和消费模式之间的矛盾,具体表现在资源禀赋约束下能耗在能源生产中的比重不断上升和经济增长对油、气的需求不断上升。这种矛盾所造成的结果已在近年来煤炭过剩开采所激化安全事故、油价的不断上升和全球气候加剧变暖的趋势中得到显示。尽管这种趋势造成的结果有待进一步的深化检验,但是科学界普遍认为这是一种非理性的增长方式。中国能源发展战略唯一出路是调整供给结构,通过减小煤炭比重,加大油、气比重,积极利用国际市场资源以达到实现能源供求平衡、最大限度地获取国际比较利益、保证国家经济安全的目标。但是能源替代效应实质并没有减少温室气体的排放,还可能造成更大的生态系统破坏,因此这种能源的替代所形成的能源结构调整对经济增长可能是有利的,但并不符合科学的经济增长理念。这是否是最优的实现的经济增长路径也值得讨论。

    中国能源生产利用结构长期以煤炭为主,能源产业固定资产投资指向受政府调控明显,煤炭产业为主的生产结构没有得到根本性改变[3],如果能源结构得不到根本改变,那么路径依赖一旦锁定,产生的马太效应将是加倍的后果。于是,我们要问,能源经济可持续增长问题是否仅仅是能源产业能源经济增长的理性化。所以说构建的框架对促进能源产业的更好升级、能源技术的创新、实现能源产业发展与经济增长的良性循环、提高能源的利用效率、推动中国能源产业升级以至宏观经济的理性运行具有很好的现实意义。图2研究框架与变量之间相互作用机理具体的概念框架与变量如图2所示,框架内的核心变量地区生产总值、单位GDP能耗和单位GDP电耗构成一个循环的系统,电力消费量作为基础变量影响地区生产总值和单位GDP电耗。为了使能源可持续增长系统能够良好运行,这些核心的内生变量必须存在协整的关系,如果这个循环的系统之间重要变量偏离了协整,必须加以修正,使之良好运行。同时,也要研究变量间的具体机制,找到它们之间的微观作用机理以利于系统的优化。84研究表明当前中国能源结构矛盾根本在于资源禀赋、生产方式和消费模式之间的矛盾,具体表现在资源禀赋约束下能耗在能源生产中的比重不断上升和经济增长对油、气的需求不断上升。这种矛盾所造成的结果已在近年来煤炭过剩开采所激化安全事故、油价的不断上升和全球气候加剧变暖的趋势中得到显示。尽管这种趋势造成的结果有待进一步的深化检验,但是科学界普遍认为这是一种非理性的增长方式。中国能源发展战略唯一出路是调整供给结构,通过减小煤炭比重,加大油、气比重,积极利用国际市场资源以达到实现能源供求平衡、最大限度地获取国际比较利益、保证国家经济安全的目标。但是能源替代效应实质并没有减少温室气体的排放,还可能造成更大的生态系统破坏,因此这种能源的替代所形成的能源结构调整对经济增长可能是有利的,但并不符合科学的经济增长理念。

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一、概述

随着社会电子信息化程度的提高，企业的业务和管理朝着电子化和网络化的方向快速发展，在这种背景下，通信运营商的IDC业务得到了迅速的发展。随着电子信息及制造技术的飞速提升，数据中心机房的设备密集度大大提高，耗电巨大，发热量更加集中，机房局部过热现象增多，机房内单位面积空调冷负荷急剧增加，由此引来的主设备运行故障和能耗逐年上升，甚至成为了制约通信业务发展的一大瓶颈。同时，具有重要战略地位及发展潜力数据中心作为通信行业高能耗的代表也成为了大家关注的焦点，国内外各大运营商及相关研究机构都陆续开展了一系列数据中心节能试点改造，取得了良好效果。

本文主要从电源（包括电力输配系统、交直流不间断电源等）和空调（包括制冷机房、空调末端系统等）两大方面对数据中心能耗现状及问题进行梳理，结合某运营商数据中心建设及改造案例，对数据中心机房提出系统的节能方案建议。

二、数据中心能耗现状

国内某运营商的调研数据显示：数据中心能耗呈逐年上升趋势，2009年比2008年增长了约20%左右，到2010年底，数据中心占该运营商全国网络运营总能耗的比例达到了13%（见图1），特别是在一些IDC业务发展较好的大城市，该比例远远超出了全国平均水平，比如：上海市2010年数据中心能耗占比超过了25%，北京市则达到了50%以上。

图2-1 某运营商2010年网络运营能耗结构

从机楼的角度来看，数据中心能耗主要由三个部分构成：数据通信设备、空调（制冷机房、空调末端系统）及电源（电力输配系统、交直流不间断电源），其能耗占比情况见图2。

图2-2 数据中心能耗构成

(数据来源：劳伦斯伯克利国家实验室)

上述数据显示，数据通信设备的能耗占比最大。但某种程度上来说，主设备的节能环节是运营商无法真正掌握的。因此，运营商在尽量采购节能减排主产品的同时，需不断加大力度，开展对数据中心空调及电源系统的节能建设及技术改造，以期实现节能降耗。

三、数据中心电源系统节能研究

一般来说，数据中心电源系统包括：外电引入、变压器、发电机、电动机、交流不间断电源系统、直流不间断电源系统、照明系统及输配电线路等。由于数据中心功率密度的提高，所消耗的电功率增加，在电力各环节能量损耗亦随之增大，因此，电源系统各环节均需采取节能措施。

一）、外电引入、变压器、发电机及电动机系统节能研究

数据中心外电、变压器、发电机及电动机等环节的现状、问题及节能建议见下表：

外电引入 变压器及发电机 电动机

现状及问题 目前数据中心所在机楼的外电引入多采用两回路互为备用的10kV专线。相比更高电压等级的外电引入，外电容量受到限制，线路损耗难以降低。 目前，不少机楼的变压器实际使用负荷率较低，实际用电量与设计规划用电量存在较大差距。 数据中心的电动机类负载主要是风机和水泵，且多为Y系列，其效能较新型YX2系列电动机低；电动机未采用变频调速等节能措施。

技术发展趋势及建议 发展趋势：1.20kV电压已列入国家标准电压。2.已经具备全方位的成熟产品，包括20/0.38kV变压器及相应电压等级的电缆。3.相比10kV供电系统，20kV系统在相同导线截面条件下，增加了近一倍供电能力；相同供电容量的前提下，降低电网损耗达75%，并节省外线建设投资约40%。当前，国内外电气行业在确定供电电压等级均以节能为导向的趋势，因此，如条件许可，建议采用20kV或更高等级的外电供电。 1.用电负荷合理分类及精细计算，应科学的考虑设备运行的需用系数和同时系数，合理配置变压器及应急发电机组容量，降低设备的初期投资及运行损耗。2.应根据实际情况灵活配置变压器，变压器采用2N配置时，每台变压器负荷率不大于50%；变压器采用N配置时，每台变压器负荷率不大于70%；变压器应采用D，yn11接线方式。3.选用低损耗、节能环保、具有抗谐波能力及较高过载能力的变压器产品；选用具有较高过载能力及较强带非线性负载的能力的产品，选用具有一定抗谐波能力的发电机组。4.供电距离长及功率较大，有并机运行需求时，宜采用10kV高压柴油发电机。5.通过加强谐波治理，提高变压器及发电机的有效容量。 发展趋势：1.660V电压已列入国家标准电压。2.10/0.66kV变压器、660V电动机、660V电缆、母线及开关等相关产品的标准化生产。3.变频控制技术发展成熟及广泛应用。建议：1.采用高效率新一代的节能电机YX2系列；采取电动机变频调速等节能措施。2.提高电动机供电电压等级： （1）较大容量的电动机（如：耗电较大的水泵、空调冷水机组以及空调末端风柜），建议采用660V电压供电。 （2）大容量的电动机,单台大于550kW的电动机（含电制冷机组），应当采用10kV(6kV)电源供电；单台大于350kW的电动机（含电制冷机组），宜采用10kV(6kV)电源供电。

某运营商案例 某运营商某省的IDC数据中心工程采用两路20KV专线电源，正常供电时，两段母线分段运行，两路电源同时供电，运行效果良好。 某运营商某数据中心对部分较大容量的电动机（约30多台空调主机、水泵等）采用660V供电，总功率达2500kW。

优点如下：大量节省配电开关及配电导线的投资；线路损耗仅为380V电压供电的33%，节能效果明显。该数据中心对数台大容量电动机（单台达1000kW以上的冷水机组）采用10kV高压供电。优点如下：减少了低压冷水机组所需的10/0.4kV变压器以及大容量的低压配电开关及控制设备；节省占地面积及一次性投资；减少年运行损耗，节能效果明显。

表3-1数据中心外电引入、变压器、发电机及电动机系统节能研究

二）、照明系统及输配电线路节能研究

数据中心照明及输配电线路环节的现状、问题及节能建议见下表：

照明 输配电线路

现状及问题 多数数据中心长期开启全部灯具，部分机房照度偏高；多采用T8荧光灯，效率不高；灯具开关缺乏智能控制。 目前多数在用的数据中心机楼的高低压配电房及发电机房、电力电池室等远离数据主设备及空调等负荷中心区域，输配电线路长，线路损耗较大。

建议 1.推广使用高效光源：优选细管荧光灯和紧凑型荧光灯，积极推广高压钠灯和金属卤化物灯。2.设置合理的照度，照度要求较高的场所采用混合照明。3.采取智能、合理的照明控制方案。 1.为减少投资并降低线路运行损耗：高低压配电室、变压器室、电力电池室等应采用贴近用电负荷的布局，以缩短输配电线路的距离；发电机房、低压配电房与电力电池室应尽量靠近，减少配电级数并缩短配电线路；楼层高的机房应分层安装变压器，面积大的机房应在中心位置设置变压器，以减少输配电线路长度。2.选用低损耗的新型输配电母线及电缆。

表3-2 数据中心照明及输配电线路节能研究

三）、交、直流不间断电源系统节能研究

1. 传统交流不间断电源（塔式UPS）系统应用现状

当前，数据中心主设备一般要求交流电源输入，多采用传统的交流UPS系统供电模式，即：UPS系统将交流市电整流逆变后，为数据主设备提供220/380V的交流不间断电源。其应用现状总结如下：

（1）传统UPS系统多采用N+1配置，等级较高的数据中心机房采用2（N+1）配置。

（2）.部分在网的早期UPS主机采用6脉冲整流，近年来基本都采用12脉冲整流。

（3）为了限制UPS系统产生的谐波，部分UPS系统配置了有源滤波器。

（4）蓄电池后备时间大多按单机满载30分钟配置，有的数据中心配置达到了单机满载1小时。

2. 传统交流不间断电源系统存在的问题

随着数据中心高能耗问题的凸显以及对设备运行可靠性要求的不断提高，传统交流UPS供电模式存在以下一些不足：

（1）采用了冗余并机技术，无论是N+1还是2（N+1）系统，在正常运行时，UPS主机的负载率均较低，再考虑到系统配置容量较实际偏大，使得系统的负载率更低，未在最佳效率点附近运行，系统损耗较大。

传统UPS系统的负载率与效率的大致关系见下图：

图3-1 负载率与效率关系图

经调查，很多大型数据中心机房的UPS系统单机负载率一般在10%至30%之间，大多数只有20%左右，在发展过程中的数据中心机房UPS单机负载率甚至更低，单机负载率10%不到的也占很大部分。

（2）目前仍有采用6脉冲整流的UPS在网运行，且没有采取相应的谐波处理措施，导致系统额外附加功率损耗大。部分UPS系统虽然配置了谐波过滤器用于谐波治理，但治理后实际运行情况没有进行相应跟踪，治理效果无法保证。

（3）交流UPS系统的后备蓄电池需经过UPS逆变后才能供给负载，一旦UPS本身出故障，仍会造成负载停电。

3.数据中心不间断电源系统发展趋势

（1）模块化交流不间断电源系统

为解决传统UPS系统由于负载率低导致的系统低效率及难以实现按需扩容等问题，“模块化”的概念被引入了交流UPS设计生产领域，出现了模块化交流UPS系统。一般来说，模块化UPS系统由机架、UPS功率模块、静态开关模块、显示通信模块以及电池组构成，系统组成模式与直流供电系统相似，可以方便实现N+X冗余，可根据实际负载量来配置合理的电源容量，其系统效率及供电可靠性相比传统UPS系统都得到了提升。

（2）高压直流不间断电源系统

直流供电方式早已得到了长期的、大规模的使用及验证，该方式将交流市电整流后与蓄电池并联，直接为通信设备提供直流电源，大大提高了供电可靠性和工作效率，谐波小，可以很方便的实现按需扩容。传统的直流供电系统的电压等级一般为－48V，大功耗的数据中心设备若采用-48V的供电电压，会使得配电线路的损耗大大增加，因此需要提高直流供电的电压等级，于是出现了“高压直流供电方式”。与传统交流UPS系统比较，高压直流供电系统的效率更高，系统损耗明显降低。一般来说，直流电源模块的效率一般都在93%以上，即使模块使用率在40%，效率也可以达到92%，而UPS系统的实际满载效率一般仅为85％以上，不超过90％。同时，高压直流供电系统还大大提高了不间断供电系统的可靠性。

4.建议

（1）优先考虑在新建以及改造使用年限长、耗电量大、故障率高的传统交流UPS系统的数据中心采用高压直流供电系统或模块化UPS系统。

（2）加强谐波治理。

5.某运营商案例

2010年某运营商先后在5个省建设了约23套高压直流系统，用以取代传统的UPS供电系统，建设规模及平均节电率情况见下表：

省份 系统数量(套) 相比传统UPS系统的平均节电率(%)

A 7 20%

B 2 15%

C 6 22%

D 4 12%（普通机房）

3 37%（数据中心）

E 1 29%

小结 23 22%

表3-3 某运营商高压直流系统建设情况

四、数据中心空调系统节能研究

1.数据中心空调系统节能建议

数据中心空调系统能耗主要包括制冷机房能耗和空调末端系统能耗，通过对某运营商多个数据中心空调系统的调研及分析，节能建议如下表：

制冷系统 末端系统

建议 1.小型机楼或单个机房宜采用单元式风冷型恒温恒湿专用空调；新建大型数据中心机楼建议采用集中式冷冻水型恒温恒湿专用空调系统，其冷冻水供回水温差宜尽量加大。2.冬季可利用水冷机组的室外冷却塔作为冷源也可积极利用自然冷源。3.机房布局应合理，预留空调设备安装空间，设备机柜的布置应考虑空调制冷能力，少量高热密度服务器可以考虑加装柜门冷却等分体式精确送风空调降温，高密度机架可采用液冷方式，避免出现局部过热；高低密度设备宜分区布局、分区制冷。4.可考虑配套独立的节能加湿装置，减少专用空调加湿能耗。5.宜采用变频或模块化冷水机组，保证空调高效运行；可通过变频技术提高冷冻泵冷却泵效率。6.冷水机组电功率超过500kW时，宜采用10kV高压制冷机组；冷冻泵冷却泵电功率超过200kW时，宜采用10kV或660V电动机。 1.设备机房和电池电力室等辅助房间间隔开，主机房采用恒温恒湿末端，辅助区域采用普通空调。2.机柜按照“背对背，面对面”排列，空调气流方向与列走线架平行，保证通畅；优化冷热气流路径，减少混合。3.可考虑采用封闭冷通道，实现精确送风，同时提高机房内空调设定温度，降低空调能耗。4.在有条件的情况下，使用有送、排风通道的机柜进行精确下送风，自然回风或冷通道设地板风口送风，管道回风的送风方式。5.架空地板高度应根据单机架功率大小进行合理规划；架空地板下只准通风，严禁布放线缆；架空地板下楼面和接触空调冷风的机房墙面建议采用不燃材料制造的隔热保温层，防止结露，减少冷量损失；新建架空地板下送风机房前期装机容量较小时，可考虑地板下做临时隔断，控制送风空间，减少冷量浪费。6.有条件的老机房还可考虑进行下送风上回风或精确定点送风改造。7.应选择高效风机及风柜，宜采用变频装置，降低能耗。

表4-1数据中心空调节能建议

2.某运营商空调系统节能案例

2010年该运营商组织了7个省，重点针对部分气流组织不好、有局部过热现象的数据中心进行了精确送风改造，节能情况如下表：

省份 平均节电率 投资回收期(月)

a 11% 31

b 15% 18

c 16% 30

d 20% 17

e 15% 24

f 11% 31

g 17% 39

平均值 15% 27

表4-2某运营商数据中心精确送风改造情况

除此之外，该运营商还先后在多个省份开展了数据中心空调系统综合节能改造工程，取得良好效果，如：

（1）大型数据中心采用集中式冷冻水型恒温恒湿专用空调,架空地板精确下送风,管道结合自然回风,气流组织合理，提高空调系统整体能效比,节能效果显著。

（2）合理设定机房温湿度，分区精确供冷,提高效率，达到节能目的。

（3）部分专用空调取消加湿功能或配置独立的加湿装置，减少空调加湿能耗。

（4）采用自适应控制系统,根据机房负荷变化,自动调整空调运行数量,实现节能。

（5）改造老数据中心机房上送风风口以达到节能效果。

五、结束语

数据中心的节能降耗涉及到多个方面，本文通过对国内某运营商数据中心的实例分析，从电力和空调两方面提出了节能降耗建议，目标是为了更高效的利用能源，建设节能环保的绿色数据中心。

参考文献

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GB 50052-2009《供配电系统设计规范》，2010-07-01施行

YD/T1051-2010《通信局(站)电源系统总技术要求》，2010-12-29

YDB037-2009《通信用240V直流供电系统技术要求》，2009-12-12

YD/T2165-2010《通信用模块化不间断电源》，2010-12-29

《中国电信节能技术与应用蓝皮书》V1.1，2008-12

篇（8）

【Abstract】The rapid development of social economy， energy consumption in short supply is more serious， coupled with the extensive economic development of the market environment， the ecological environment pollution problems more prominent. Facing the predicament of the dilemma of environment and energy， automobile industry in order to adapt to social development and solve the dual problem of energy and environment， launched new energy vehicles to the environment pollution and energy shortage of the dual pressures of the global automotive industry. Therefore， new energy vehicles launched not only is the automotive industry wise and also the industrialized society towards the road of green environmental protection has a great significance in promoting. In order to ensure the development of new energy vehicles in a smooth and healthy， for new energy vehicle technology patent research has very realistic significance， patent of new energy automotive technology to continuously push forward the development of new energy vehicles also has very important role.

【Keywords】new energy automotive technology patent

随着近些年来，原油价格的不断上涨，世界能源短缺的问题日益严重，加上世界环保组织的对可持续发展的，绿色发展的呼声越来越高涨，新能源汽车技术的研究受到了行业发展与社会上资源分配发展的重视。以美国日本为首的发达国家和以中国巴西为首的发展中国家对于新能源汽车产业积极的展开了研发与实践。根据新能源汽车产业的发展来看，目前在新能源汽车的技术种类，以及技术成本，技术成熟度，动力燃料的选用上，就各国的发展水平来看，其具有较大的差异性，故此重视新能源汽车技术的专利研究，制定合理的产业化发展战略以及技术发展路线，对于汽车产业的可持续发展和向绿色环保节能型能源汽车转型都具有深远的影响意义。

1新能源汽车的类型

除了我们常见的以混合动力为能源的汽车是属于新能源汽车类型的其中一种之外，以燃料电池、氢发动机为能源的，还有像用太阳能的纯动力汽车都是新能源汽车的其中一种类型。目前主要推广和研发的新能源汽车类型主要有以下几种：

（1）目前许多城市的公交车大部分都是使用混合动力型的新能源汽车，此类新能源汽车依然会采用传统的燃料，但与此同时为了改善低速动力输出和燃油的消耗还配备了电动机或是发动机，混合动力型的新能源车还可以进一步划分为柴油混合动力型能源车和汽油混合动力型能源车两种。

（2）相对混合动力汽车而言，纯动力型新能源汽车主要使用的电力驱动，在市面上此类型的大部分车辆是直接使用电机驱动，但也有将电动机装在发动机舱内，或是直接以车轮作为四台电动机的转子。

（3）主要以甲醇，氢气等作为主要燃料，经过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车也是新能源汽车的一种，此类汽车称为燃料电池汽车。

（4）以氢气为汽车燃料的新能源汽车顾名思义称之为氢动力汽车。

（5）而使用压缩天然气（CNG）、液化石油气（LPG）和液化天然气（LNG）作为燃料的新能源汽车我们称其为燃气汽车。

（6）我们常说的酒精汽车指的就是采用乙醇作为燃料的汽车，故此该类新能源汽车还可以称为生物乙醇汽车。

2新能源汽车的发展前景

相比传统汽车的尾气会给环境带来重大的污染，造成能源短缺等弊端，新能源汽车以其具有的可持续性，高度清洁等特低昂成为了目前世界各国争相研究开发的对象。表1，表2是对各种燃料温室气体的排放量、行驶相同路程消耗的燃料体积的分析：

表1：各种燃料温室气体排放（CO2当量）比

燃料 柴油 汽油 二甲醚 液化石油气 液化天然气 压缩天然气 甲醇 乙醇

当量比 100 96-114 96-132 127-129 109-143 109-143 135-155 154-174

表2：行驶相同路程消耗燃料的体积比（MVEG循环）

燃料 柴油 汽油 二甲醚 液化天然气 压缩天然气 甲醇 乙醇

体积比 1.0 1.8 1.7 2.0 5.0 2.4 2.5

通过表1，表2表可以看出，新能源汽车的环保性、节能性较传统汽车较优。以下是关于它们运用于汽车行业的发展前景做出的定性分析：

表3：汽车代用燃料的发展前景

燃料 2000-2005年 2005-2010年 2010-2015年 2015-2020年

LPG 占有一定市场份额 市场份额增加 市场份额增加 市场份额增加放缓

CNG 占有一定市场份额 市场份额增加 市场份额增加 市场份额增加放缓

甲醇 占有一定市场份额 市场份额增加 因毒性问题发展前景不乐观

乙醇 作为醇燃料有一定市场份额；作为含氧化合物在汽油的使用量增加 作为含氧化合物在汽油中使用量继续增加；作为醇燃料的发展前景取决于农业水平 作为含氧化合物在汽油中使用 作为含氧化合物在汽油中使用

合成燃料 进入市场 成本降低 市场份额增加

二甲醚 进入市场 成本降低 市场份额增加

生物柴油 进入市场 发展前景取决于农业水平

表3可见，新能源汽车行业的发展前景十分客观。

3 新能源汽车专利申请的现状

在面对能源和环境的双重压力下，汽车工业将迎来一场史无前例的革命，世界汽车格局也将随之大洗牌，纵观国内外新能源汽车专利申请的状况，了解目前新能源汽车技术专利的研究方向，为该新兴领域的技术发展奠定条件基础。

3.1全球范围内新能源汽车专利申请的状况

截至11年的3月份，全球范围内有关新能源汽车专利申请中，混合动力型新能源汽车扎UN离身躯达到了38716项，纯电动汽车专利的申请量则是19812项，而燃料电池类的新能源汽车申请量则为21130项。由以上数据可以看出，在全球范围内，混合型动力汽车的专利申请量在持续增长，从90年的71项增长到08年的8656项，增幅达到了122倍，且年均增长率保持稳定，从混合动力汽车专利的申请量中不难看出目前混合动力新能源汽车的技术也处于持续高速的发展阶段。

而纯电动型新能源汽车的专利申请从06年起，也迎来其第三次的高速增长期，即使在专利申请公相对滞后的情况下，在2009年还是创下了申请量为1748项的历史新高，向社会表明了纯电动型新能源汽车的专利申请在往后的发展中人能保持高速增长的趋势。

相对前面两种类型的新能源汽车专利申请发展情况，燃料电池汽车专利申请量的增长在经过了98年到04年的高速增长后，目前进入了一个相对平稳的发展阶段。面对燃料电池汽车技术的调整，发展的速度在一定程度上也受到了技术瓶颈的限制，故此燃料电池汽车的年专利申请量出现了稳中有降的情况，但大致还是能保持在2500项左右。

3.2我国新能源汽车专利申请的现状

由国家知识产权局得知，近几年中我国在新能源汽车领域中的自主创新能力有了较大飞跃，在过去7年的时间里，共提交中国专利申请2011件，与德国、韩国并列全球第3位。截至2012年底，我国共示范推广节能与新能源汽车2.74万辆。新近加大了对新能源汽车领域的投入力度，按“十二五”规划、863规划、科技支撑计划，安排新能源汽车领域研发项目39个，投入经费超50亿元，重点支持研发自主知识产权的新能源汽车车型及动力电池等关键技术。

4新能源汽车技术专利申请面对的困难

根据GSIP在国内的一份调研结果中得知，就目前我国大多数新能源汽车研发的相关企业在新能源汽车的技术专利申请数量以及质量，和专利信息的利用能力，专利整体布局等各个相关层面上都处于相对落后的局面，导致了我国在新能源汽车技术上的发展停滞不前。

4.1专利“含金量”较低

在GSIP的调研中得知，在新能源汽车技术研发的其中一项领域里，关于锂离子动力电池的研究，我国在该项技术上的专利申请数量远远不如国外，即便在近些年里，国家在专利申请这一方面出台了一系列的鼓励政策，也推动了国内企业在技术专利申请上数量的增长，但对于国际组织间注重发明专利方面上的申请，我国的专利申请是远远还达不到要求，据分析我国在实用新型以及外观设计方面中的专利申请比例占据了80%，而相对“含金量”较高的发明专利申请仅仅只是占到了20%。由此可以看出，专利“含金量”较低，是国内新能源汽车技术专利申请走向国际化所面临的重要问题之一。

4.2专利信息利用率不高，且专利保护能力相对薄弱

北汽福田是一家很早就实现了新能源汽车产业化的企业，但其法律事务部知识产权相关人员在专利信息利用率的问题上还是指出：“我们希望有关机构能定期提供新能源领域专利数据信息资源，使国内企业更快地了解到国外优势企业的技术发展趋势，缩短研发水平距离。”

除了在专利信息的利用能力上有待提高，对于专利的保护能力也是有待加强。因为自主创新能力的不足，在新能源汽车产业中的投入不足等让企业在专利保护上的能力也相对较弱，因此阻碍了新能源汽车技术的专利发展。

5新能源汽车技术的专利保护策略

激烈的市场环境竞争条件下，加强新能源汽车技术的专利研究，提高新能源汽车技术研发的知识产权保护，对于新能源汽车技术这个新兴领域中的自主创新成果有着至关重要的作用。以下是新能源汽车技术专利保护的主要策略：

5.1充分利用专利法律法规

根据我国专利法新修订中的规定，在以下两种情况下可以实施强制许可的行为，第一种情况是专利权被滥用的行为，第二种是反垄断法规制的行为。因此新能源汽车企业应该注意，在获得专利后需要技术实施获得专利技术方案，充分利用专利法律法规对技术专利进行保护，防止被他人提出强制许可申请。

5.2主动研发，以专利去争夺市场

新能源汽车技术的研发应该从传统汽车行业的跟踪创新模式中走出来，积极研发，以增加原始性的创新成果，提高核心专利的占有率。与此同时管理好新能源汽车技术的研发，专利申请，专利实施以及专利管理等各个环节中的工作，占在经济前提许可的前提下尽可能在多地多国申请技术专利，以专利争夺市场，积极保护自主研发的技术，让创新的成果为企业带来最大的经济效益。

5.3建立专利池，以共享机制推动企业间的合作

分析当前国际上新能源汽车技术的发展，不难看出国外在新能源汽车技术的研发，以及关键技术的掌握上都远远超出了国内的水平，而且部分专利壁垒已渐渐的形成。为了避免国内汽车企业在专利问题上遇到孤军奋战，建立新能源汽车技术专利池，制定合理的专利共享机制和防御机制，促进企业之间的相互合作，从而降低交叉许可成本，为企业面临的专利纠纷提供谈判筹码或应诉武器，达到共同防御国外大企业专利侵扰的目的，同时还能加强国内新能源汽车技术的自主研发投入，增加专利申请“含金量”和专利申请的技术资本。

6结语

伴随产业向节能高效的方向发展，新能源汽车毋庸置疑会成为汽车行业未来发展的重点，新能源汽车技术专利的研究，是推动新能源汽车技术不断进步的主要保障，是促进新能源汽车技术方案自主创新研发的动力，是维护企业在新能源汽车领域利益的主要手段。采取有效的技术专利保护策略，对新能源汽车领域的创新成果加以保护，提升产业之间的竞争力，提高汽车产业在新能源汽车技术中的自主创新能力，为新能源汽车发展创造健康的竞争环境。

参考文献：

篇（9）

1、导言

建筑产业是全球土地、环境资源的开发使用者，对于能源方面消耗也十分巨大。因此，房地产开发商们在建设房屋时，除了将房屋建造的宜人以外，也要思考关于可持续发展和利用的相关问题，因此新能源应运而生。所熟知的太阳能、风能、生物质能和地热能都是可再生的新能源。对于这些新能源的研究、使用与开发，会从某种程度上减少对环境的破坏；另外，物美价廉、安全可靠又是一个重要的因素。若加强对新能源的利用，就会减少对煤、碳、石油的开采，稳定生态系统，更加强可持续发展战略。

2、绿色建筑与新能源

2.1绿色建筑

在《绿色建筑评价标准》中，有关绿色建筑的概念界定是这样的：绿色建筑是指在建筑的整个寿命周期内，通过最大限度地从节能、节地、节水、节材等方面节约资源，从而达到保护环境、减少污染的目的，促进自然和谐共生，为人类提供一个健康、适用和高效的使用空间。也就是说，绿色建筑是一种最高效率地利用能源、最低限度地影响环境的建筑物，它为人类提供一个健康、舒适的工作、居住、活动的空间，具有全寿命期、绿色化、以人为本、因地制宜、整体设计等特点，实现了“以人为本”与“人―建筑―自然”三者的和谐统一，促进了我国经济社会在21世纪的可持续发展。

2.2新能源

对比新能源和传统能源可以发现，新能源具有丰富的来源，且新能源具有用不完的特征，同时在利用新能源的过程中也很少会产生环境污染问题，具有良好的生态性、清洁性。目前我国新能源主要分为传统的生物质能、太阳能和可再生能源等、大中型水电三类。而一次能源（如核电站外的地热能、风能、太阳能等）、大中型水电站、常规的化石能源是目前我国开发利用的主要的新能源。这些资源的优势在于干净清洁、可再生、具有丰富的资源，将其作为替代性能源发展具有良好的发展前景、发展潜力。

3、新能源技术在绿色建筑中的应用

3.1地源热泵节能技术

地源热泵技术可以有效地控制室内温度，并持续的减少建筑所需要的能源消耗。在应用到绿色节能技术的过程中，我们还需要根据地理进行建设和理性的选择自然环境的特点，特别是在大温差的地区，其中重要的是我们要保障施工的合理性。在使用地源热泵的成果上，夏天时，它可以对建筑内部进行有效的吸收多余的热量，在冬天时又会对室内产生大量的热量，以最合理的方式稳定的调整着温度。在所有绿色的节能建筑中，墙地源热泵技术就是一种非常有效的能够应用到实际的节能技术，当前我国的技术与世界领先的水平还有着不小的差距，那么这就需要我们对绿色的节能技术加强研究和推广，这样才会更好地实现高效、绿色节能建筑的节能。

3.2太阳能技术

3.2.1太阳能建筑

现在传统的太阳能建筑主要分为主动式和被动式。主动式太阳能建筑因为设计步骤太为复杂、地理原因产生的成本过高，因此不易建造，基本没有出现在现实的住宅产业中。被动式的太阳能建筑由于整个过程中不主动使用能源，因而相对会比较简约，容易设计和操作，也是现行住宅中使用的比较多的形式。被动式太阳能住宅主要使用栏杆等围护结构来实现自我的放热吸热，不依靠任何外界的辅助手段，广受人们的喜爱。如使房间朝向南边，阳光直射过来；在房屋的顶部建造一个水池，也可以聚集热量。

3.2.2太阳能发电与发热

将太阳能转化为电能，就是太阳能发电技术；将太阳能转化为热能，就是太阳能发热技术。太阳能热水器、太阳能供暖和利用太阳能发电都是常用的方式。现在许多住宅小区中，随处可见有太阳能热水器和太阳能电池板，其被广泛的使用于楼道、路灯和草坪灯等多处照明设备。值得一提的是，太阳能热水器已成为使用范围最广、技术最成熟的一个家用产品。用户在顶楼上放置一个太阳能真空集热管，收集太阳能将水进行加热，然后连通管道到住户，就可以坐在家中使用热水，这项开发给业主带来方便。如何将太阳能充分吸收和有效的进行采集，是建造房屋保温工艺需要解决的两大问题。我国北方广泛采用的是被动式的太阳能建筑系统，设计者采用特殊的建筑部件，使建造出来房屋的屋顶、墙壁以及地面都带有一定的保温效果。防止外界的高温进入室内，需要隔热墙的防护。冬天的时候可以收集大量的太阳的热能，从而使房间的温度升高；夏天的时候能对热量产生一个特定的通路，加快气体的流动，从而使房间的温度下降。另外，储热墙还有一个功能，防止外界的气体进入，同时也阻止内部的气体散发，通俗来讲，即里面的东西出不去，外面的东西进不来。利用太阳能还能制冷，主要有两种方式：一需要用到机械装置，太阳能让机械装置开始工作，机械装置自行制冷；二需要吸收式制冷机，太阳能让吸收式制冷剂工作，然后制冷机制冷。

3.3可再生能源利用

所谓的使用可再生能源像现在常见的太阳能与风能等，我们就可以利用可再生能源，这样就可以减少日常所需补充建筑物的能源消耗、能源消费的问题。目前，太阳能、风能是大多数使用较为熟练应用的节能技术。利用常见的太阳能，大部分是通过对建筑物的外墙安置太阳能电池板产生的可利用的太阳能光电、在其他建筑物中经常会用到的就是电力和热水，这些节能方式大部分是使用风能的设施，在我们常见的风力发电技术中一般会使用简单明了的建筑设计，从而减少了建筑物、工作内部线路节能建筑。

结论

总之，新能源在建筑的应用可有效减低环境污染，缓解能源危机，提供居民生活条件，促进经济社会的可持续发展。绿色建筑作为一种建筑发展方向，立足于人与自然的和谐，充分融合自然环境、科学技术与经济社会的发展关系，必定成为未来建筑的发展走向，被越来越多的人所接受和青睐。

【参考文献】：

篇（10）

党的十提出了大力实施创新驱动发展战略的重要任务，强调科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。天津作为环渤海地区经济中心，提出建设创新型城市，大力鼓励高新技术企业自主创新，将提高原创能力作为企业的安身立命之本，生存发展之道。原创性高新技术企业是集高智力性、高创新性、高效益性、高成长性以及高群聚性为一体的科技密集型企业，其创新能力的高低，创新效果的好坏直接影响到城市发展的驱动力和企业的增长质量，是天津实现创新驱动，内生增长科学发展战略的关键。

一、天津原创性高新技术企业创新能力现状分析

近三年来，天津原创新高新技术企业创新能力进一步提高。拥有全市50%以上科技资源的大中型工业企业，其创新活动中具有举足轻重的地位。可以从以下五个方面分析天津原创性高科技企业创新能力。

一是高科技人才投入状况。人才是原创性高科技企业发展的第一资源，是提升企业原创能力、促进内生增长的源动力。2011年，天津从事科技活动的人员共有11万人，其中硕博人数为2万人，高端人才和从事高科技活动的专业人才为天津原创性高新技术企业开展创新活动提高了重要保障。

二是研发费用投入状况。2010年，天津研发经费支出占GDP的2.37%，相对较低。企业研发费用支出占营业收入的比重为1.13。高新技术企业研发内容支出为27亿元。为进入全国前10名，与其他直辖市相比，排名为第四。

三是创新活动开展状况。2010年，天津高新技术企业研发机构数为140万个，较上年有小幅增长；研发项目数为2718万个。研发机构内部开展活动经费支出近20亿。可见，天津原创性高新技术企业通过内部研发提升原创能力。

四是高新技术产品产出状况。2010年天津高新技术企业总产值和增加值都呈现高速增长，分别比上年增长21.65%和475.9%。增加值从上年-106.58亿元转增为400.63亿元。在高技术引领下，天津市2010年完成工业总产值17107.19亿元，比上年增长 27.82%。规模以上工业完成工业增加值3686亿元，增长 28.26%。天津市工业在结构调整过程中，逐渐形成了以高新技术产业为引领、优势产业为支撑的格局。

五是高新技术成果产出状况。2010年，天津高新技术企业新产品产值约891亿元，新产品销售收入约883亿元，出口收入约541亿元。均较上年有大幅增长。

二、影响天津原创性高新技术企业创新能力的主要因素

（一）高端创新要素聚集度不高，创新驱动力度不够

创新要素创新活动得以开展的必不可少的因素，主要有四个：创新者、创新机会、创新环境和创新资源（包括人才、物力和财力资源），天津实施创新驱动发展战略，促进内生增长，必须集聚全国乃至世界范围内的高端创新要素。但调查中我们发现高端创新要素在天津的集聚度还不高，创新驱动力度不够。比如，作为创新主体——创新者的人数不多：知名、领军业界的企业家、科技人才落户天津为数不多，创新环境有待完善。

（二）天津高新技术产业结构不合理

从数量上看，截至2012年9月30日，全市科技型中小企业累计达到3.36万家，占全市企业总数的16%，科技“小巨人”企业达到1744家，占科技型中小企业的5%，距离形成科技小巨人顶天立地，中小型高新技术企业铺天盖地的格局还有一定的距离。从所有制结构上看，尽管近年来内外资比例有所改善，但截至2012年，外资企业为14367个，其中高新技术企业中80%为外资企业。天津本土自主创建的品牌高新技术企业的数量就更少了。这与北京、上海、山东、广东等省市本土高新技术企业相比不占优势。缺乏本土的高新技术企业，过分依赖外来的品牌企业，必然会使天津高新技术企业发展的不确定因素增多。而培育本土高新技术企业才是促进天津内生发展的根本。比如，受中日国际关系的影响，与汽车相关的高新技术企业中下游企业因日系车销量的减少而备受打击。从产业结构来看，电子信息和光电一体化合计比重为75%，新能源和节能材料虽然发展很快，但比重刚过10%，为11%。其他的产业如航空航天、生物技术与医药和环境保护的比重均未超过10%。

（三）原创性研发投入不足，资源配置效率不高

研发投入是衡量一个企业的创新投入的重要指标之一。目前，研发投入不足成为天津高新技术企业发展的瓶颈。主要表现在以下四个方面：

一是研发经费投入不足。企业研发经费支出与主营业务收入的比值是衡量企业技术创新和研发投入强度的一个重要指标。天津将此指标定为3%，为认定高新技术企业的标准。与发达国家高技术企业10%～16%的R&D投入强度相比，有待进一步提高。

二是研发活动单一。基础研究投入是高新技术企业具有技术优势、拥有技术原创的保障。2010年，天津市高新技术企业研发活动中，基础研究、应用研究、试验发展经费4%：16%：80%的比例结构显示天津高新技术企业研发活动类型单一，原创能力有待提升。

三是政府资金引导不足，投入力度不大，政府政策支持不足。调查中我们发现，高新技术企业研发费用的资金来源主要有自有资金、政府投入、金融风险机构投入。近三年政府投入资金仅占研发支出的20%左右。政府资金能够透过政策倾斜对某类企业或行业的发展起到一定的指导性作用，而过低的政府投资规模将很难对企业创新能力的发展起到有效的引导作用。

四是金融机构支持力度不够，中小型高新技术企业融资难。由于原创性高新技术企业具有高原创性、高智力性、高风险性、高投入性、高竞争性等特点，在外部，高新技术企业整体的资信状况不高，金融机构往往不愿意为高新技术企业提供贷款。

（四）高端原创性人才建设不足，技术贡献率有待提高

高新技术企业进行原创性研发，关键靠原创性研发人员的努力。2010年，天津高新技术企业中从事R&D的人员有9035人，比2009年增长11%，R&D机构的数量为140个，比上期增长18%；R&D内部经费支出27亿，比上期增长38%。尽管高新技术企业的R&D人员逐年增加，平均到每个高新技术企业，高新技术企业的高端原创性人才仍是捉襟见肘。2010年，高技术企业增长占经济增长份额及R&D活动人员占就业人员比重在全国排位分别为第11位和第23位。从技术贡献率来看，R&D经费支出与增加值比例在全国排名第24位。说明天津高新技术企业原始创新少，以技术引进为主，且高新技术产品的附加值低。

（五）企业原创性能力不高，缺乏原创性自主品牌

原创性研发能力主要通过研发资源的投入来实现，具体体现为研发活动取得的科技成果的数量和质量以及技术水平的高低。以专利量为例，专利特别是发明专利对于区域创新能力乃至经济发展的支撑作用日益显现，并且成为创新能力的重要标志。2012年区域创新能力排名中，天津未进入前六名。

打造自主品牌、提升品牌价值是原创性高新技术企业综合形象的生动体现。2011年，天津有全市专国家驰名商标达到76件，天津著名商标为721个。但落实到高新技术企业，量就更少了。况且天津拥有的高新技术品牌企业大部分为外来品牌，如三星、格兰仕、突破电气等。

三、提升天津原创性高新技术企业创新能力的对策

（一）提高公众创新能力的建设，优化创新环境

良好的创新环境是吸引创新要素聚集的首要条件。因此需要政府从宏观层面引导、支持、帮助为原创性高新技术企业创造良好外部环境，营造全民创新、终身创新的文化氛围。一是积极营造创新性文化氛围。应在全社会培育创新意识、倡导创新精神，形成人人想创新，时时有创新，处处能创新的创新文化氛围，为提升企业创新营造良好的文化环境。二是积极推行创新性终身教育。原创性高新技术企业的发展需要一批精通高新技术的专业人才，这些人才要具有创新素质。要注重培养学习者的综合素质和创新能力，能够不断的接受新知识和掌握运用新知识。三是积极开展创新性培训。比如由高校成立创新培训中心，为创新人才提供继续教育的平台。从制度建立一个规范的具有强制性的创新人才后续学习的相关规定，以保障创新人才接受继续教育，以保持持续的创新动力。

（二）调整产业结构，发展优势特色原创性高新技术企业

积极发展具有天津优势特色的绿色能源企业、生物技术与现代医药企业、新材料创新集群、光机电一体化创新集群、民航科技企业。培育天津本土企业，加大企业自身研发投入力度，减少对外资的依赖。

（三）加大原创性研发投入力度，提高资源配置效率

原创性高新技术企业的研发费用的投入仅依靠政府投入是远远不够的。因此，需要构建多元化的研发投入体系，加大原创性研发投入力度。首先，政府应加大对原创性高新技术企业技术创新的引导性投入；其次鼓励民间高科技融资机构的成立，运用社会化资本，提供融资渠道。最后，原创性高新技术企业可以通过内部融资获得创新资金的增加，这样既减少了企业融资的成本，又降低了企业即将面临的风险，而且还可以增加高新技术企业技术创新的创新资金。

（四）实施高端人才战略，提高技术贡献率

人才是原创性高新技术企业创新技术的载体，在创新活动中发挥着引导者的作用，是提高科技贡献率的关键。企业应当建立人才激励机制，吸引高端人才、留住高端人才。建议由政府引导、企业主导，实施尖端人才的市场化运作和柔性流动。由政府牵线搭桥建立高端人才库，一方面企业可以根据才人库聘请专家做顾问，另一方面也可以与专家建立合作协议。

鼓励专家将自己的科研项目与企业科技创新需求相融，根据市场变化及时将科研成果应用到生产中去。这样做，既可有效化解中小企业限于资金等问题难以得到所需人才的难题，又可解决专家研究难以进入企业生产一线的问题，也可以提高企业的技术贡献率。

（五）集聚高端创新要素，支持原创性自主品牌创建

充分发挥政府引导和市场调节作用，推动国际高端创新要素向企业聚集，吸引国际研发中心，不断拓展合作领域和空间，提升产学研合作层次和水平，力争通过合作与交流引进更多的科技产业大项目。品牌是企业发展的长青石，是创新能力的生动体现，因此支持原创新自主品牌，首先是由企业建立品牌创新平台，政府引导支持，市场中检验与反馈，然后企业再次利用创新要素不断改进，激活企业内部创新要素，聚集高端创新要素，打造原创性自主品牌，以提高其创新能力。

参考文献

[1]高文，吴达，杨文明，安蔚谨.天津市高新技术企业R&D资源配置研究.中国科技信息[J].2012年第03期.

[2]张泽一.我国企业自主创新的现状及问题分析[J].现代管理科学.2012年第4期.

[3]王虹静，张香芹.天津市高新技术企业技术创新的主要影响因素[J].科学观察.2010年第1期.

[4]高翠娟，尹志红.中小企业自主创新能力的构成要素及提升策略[J].沈阳工业大学学报（社会科学版）.2012年12年6月.

[5]高怡冰，林平凡.沿海五省市高新技术企业自主创新能力与机制比较研究.科技管理研究[J].2007年第12.

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关键词：能联网；新能源；能耗统计；能耗监测；管理平台

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）28-0021-03

1 能联网概述

能联网即与互联网、物联网并列的第三网络，是实现全社会（政府、企业、公众）能源智能化管理的多功能平台。基于互联网、物联网基础之上建立起来的能联网，是基于市场变化而研发的具有行业颠覆性的节能新产品，起点远远高于互联网和物联网。能联网是通过计算机互联网，利用RTU、工业控制网络、无线数据通信等技术，构造一个覆盖全社会的能源监测与管理信息化系统，是一种全新的跨时代的节能技术。能联网系统架构分为监测系统平台、业务应用层、数据服务层和数据层四部分。主要应用于以下几个层面：

1.1 政府节能主管部门

通过该平台可实时查看辖市中各企业的能耗情况，基于能耗数据的统计分析，对能耗情况进行预测预警，对用能单位的能耗使用情况提出针对性的指导意见；同时，基于对全省、行业、市域所属监测单位能源数据的汇总分析和历史比较等宏观分析，为政府节能监管部门提供决策依据，增强政府节能监管的决策能力。

1.2 用能单位

用能单位可以通过本平台查看本单位的能耗情况，并可基于历史能耗数据进行能耗统计分析，全方位多角度地分析本单位的能源使用情况和能源利用效率；接受政府节能监管和具体指导，明确用能单位能耗和能效两个方面在横向比较中的位置，确定能源管理的重点和节能降耗的关键环节，为用能单位提供具体服务。根据用能单位能源结构、产品结构、工艺结构、工序流程全方位地定制用能体系。从用能单位整体能源流向到单个产品（或服务）的能源消费构成分析，从抓基础计量入手，完善计量手段和计量数据填报制度，全面衡量用能单位能源管理水平，为节能改造项目节能分析以及评估节能改造项目效益分析提供可靠的数据支持。

1.3 社会公众

一般社会公众通过门户网站查看节能方面的知识、定期的能耗数据等；另外基于平台丰富的数据，为充分实现数据的价值，可以为能源研究机构和节能服务专业公司服务，促进整个社会能源研究和节能产业的发展。

2 能联网平台系统功能

能联网平台功能包括能耗数据分析子系统、能耗预测预警子系统、能效对标管理子系统、节能潜力分析子系统、节能考核监管子系统、用能单位服务子系统，如图1所示。根据物联网技术的应用发展，主要功能为：

（1）基础信息管理包括行业信息管理、用能单位基本信息管理。

（2）对能耗监测与用能数据分析进行动态比较，了解行业或区域新能源利用状况。

（3）节能考核监管包括：总量目标和单耗目标信息管理；行业、区域用能总量目标完成情况分析考核；用能单位单耗节能目标完成情况分析考核；行业、区域单耗节能目标完成情况分析

考核。

（4）对标管理包括：能效标准管理；用能单位单耗分析和对标管理，掌握用能单位能源利用水平；行业对标完成情况分析管理。

根据各用能单位对标情况，分析行业能效水平状况，掌握具有相同对标项的重点用能单位在行业中所处水平。

（5）节能潜力分析：对用能单位节能潜力分析，根据用能单位实际单耗和行业先进单耗水平（或者指定的行业能效标杆）差异，结合用能单位相关经济数据，分析用能单位节能潜力。另外对行业、区域节能潜力分析，根据用能单位节能潜力汇总分析行业、区域节能潜力，并分析和找出重点节能行业、区域和用能单位。

（6）能耗预测预警包括：能耗总量预警值和单耗预警值管理：管理用能单位、行业、区域能耗总量阶段性预警值和阶段性单耗预警值。用能单位用能总量预测预警：根据用能单位月度综合能耗趋势分析预测用能总量，并且与预警值比较判断用能总量节能目标实现情况。行业、区域用能总量预测预警：根据行业和区域用能总量趋势分析预测行业和区域用能总量，并且与行业、区域预警值比较判断用能总量节能目标实现情况。用能单位单耗指标预测预警：根据用能单位月度单耗趋势分析预测单耗，并且与预警值比较判断单耗节能目标实现情况。行业单耗指标预测预警：根据各用能单位单耗指标预测预警情况，预测预警行业单耗指标变化情况。用能单位服务子系统：完成重点用能单位全能源能耗数据的在线填报，重点包括平台能效分析和对比管理需要考察的主要产品、核心工序或服务信息及其能耗数据；将用能单位监测数据、填报数据及其相关指标分析结果反馈给用能单位，将行业对标及节能潜力分析结果及时反馈给用能单位，将用能单位节能目标完成情况及其预测预警分析结果反馈给用能单位。

3 能联网系统平台技术方案研究

本系统采用B/S结构（Browser/Server）即浏览器/服务器结构、C/S结构软件（即客户机/服务器模式），分为客户机和服务器两层。客户机具有一定的数据处理和数据存储能力，通过把应用软件的计算和数据合理地分配在客户机和服务器两端，有效地降低网络通信量和服务器运算量。XML技术：系统平台的数据来自不同的能源管理业务系统数据库，都有各自不同的复杂格式，因此平台建设中不可避免地需要共享其他系统的数据或者向其他系统提供数据，另外，系统平台作为城市节能管理的重要支撑平台是面向各级主管部门提供决策的支持系统，有些展现功能需要使用XML技术结合web 开发技术。

数据采集方案：本项目通过多种不同的方式实现对能源信息的采集，即手工填报、数据接入采集、在线监测（有线或无线）采集。现场数据采集方式包括基于互联网的传输方式、基于短距无线的传输方式、基于GPRS无线网络的传输方式。本项目中的数据采集和数据传输方案彻底解决了因传统的人工发送报表数据或发送邮件等方式而导致的数据滞后、数据量小、时效性差、工作量大、数据可靠性差等问题，促进对用能单位的能耗水耗基础数据的客观分析和节能工作的深入开展。