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1.1企业能源审计要从促进企业建立能源管理体系入手长期以来,由于企业单纯追求经济效益,一些企业认为能源成本占生产成本比例低,节约能源意识仍然较差。一些重点用能单位没有能源管理负责人,缺少能源管理部门、能源管理师和三级能源管理网络。没有能源方针和节能目标。没有建立节能目标责任制与考核制度。能源计量、能源统计、能源定额管理、节能技改管理、节能培训、能源成本管理、及能源购入贮存、加工转换、输送分配、最终使用等管理制度不健全。有的企业能源管理制度流于形式,只应付检查。企业能源计量器具配备率、完好率低;计量统计原始记录和统计台账不完整,使部分能源的消耗无法计量,能源统计信息不全、不准确。企业财务成本核算中,只核算作为原材料、动力的主要能源,如原煤、电力等,而对柴油、汽油及水等,在成本中则未作核算。部分企业对余热余能回收后转换的能源又用于生产时,不计入成本,使成本分析流于形式。能源管理基础工作不到位,就可能使产品能耗统计不准确,从而使能效指标,特别是单位产品产量综合能耗、单位工艺产出综合能耗等能效指标失真。一定程度上影响了能源审计报告数据的准确度,也给对标带来困难。要保证能源审计中企业能源信息完整有效,必需对企业建立能源管理体系中的问题进行细致的调查与分析。虽然工作量大,但也要下功夫。对能源管理制度是否健全完整,检查、分析并提出执行中的问题,逐条提出有针对性的改进建议。只有这样才能促进企业加强能源管理体系建设,促进节能工作上台阶。
1.2能源审计技术仍不成熟能源审计是研究能源系统管理与节能技术的一门科学。它有一套科学、系统和操作性很强的程序。它包括三个层次(能源浪费在那里、为什么会产生能源浪费、如何减少能源浪费和改进能耗效率低)、八个方面(能源、技术工艺、设备、过程控制、产品、管理、员工、废弃能)、四个环节(购入储存、加工转换、输送分配、最终使用),其运用的原理有物质和能量守恒原理、能源成本分析等原理。能源审计属能源管理范畴,因此要提高工作水平,必须采用PDCA循环。目前,能源审计技术不成熟表现为在能源审计过程中,相当一部分企业并没有一个完整符合国家标准要求的能源计量器具的配备与管理体系;缺少高效可行的检测方法。因此,难获得生产过程中的能耗完整、确切数据。如缺少针对生产工艺技术所需的能源加工转换设备,供电和供热管网及设备的运行状况。主要耗能通用设备、工艺设备运行状况、企业能源的阶梯利用状况、企业资源综合利用状况、余热余能利用状况、保温等方面的能量平衡及热效率的节能检测。能源审计机构如果再没有节能检测能力与技术,缺少能量平衡与能效水平较一致性的分析。能源审计只能停留在能源使用量调查。能源审计技术不提高,也限制了能源审计的发展。
1.3能源审计与当前节能工作脱节目前,天津市各级节能主管部门要考核重点用能企业节能目标责任制完成情况。对执行能耗限额制度的单位产品产量综合能耗进行考核。对节能技改项目节能量核查。合同能源管理项目执行情况审核。还要对固定资产投资节能评估完工项目等进行节能验收。企业除了所涉及上述的考核审查以外,还有需要对企业所确定的节能目标,如单位产值能耗、单位工业增加值能耗、单位产品产量能耗、节能技改项目节能量等进行审定。但目前能源审计与这些考核和验收工作脱节,有的能源审计报告对这些相关问题只字不提。不能为企业提出适用、可行的节能管理与节能技改建议。影响能源审计发挥应有的作用。没有发挥好能源审计成果的原因:一是行业管理职能的下降。有些标准或者指标没有考虑到行业内部的不同情况,使产品能耗指标的可比性受到削弱;许多行业缺乏耗能指标的评价体系,单位产值能耗指标与单位工业增加值能耗指标的比较存在的不可比因素太多。二是能源审计机构素质低,满足不了审计要求。审计机构不能深入企业,不了解企业节能目标责任制建立与执行的情况。缺乏对企业产品工艺技术、节能技术与节能技改项目的了解。也忽略了这些应该审计的内容。
1.4能源审计服务机构的市场准入条件和能源审计人员素质需提高天津市能源审计机构准入条件低,有实力的能源审计服务机构经常因审计成本高,在市场竞争中不敌由三、两人组成的能源审计机构。由于相关审计人员缺乏企业管理经验,缺乏能源管理与节能技术理论与实践,部分机构参加审计的工作人员的业务素质较低,企业给什么写什么,造成审计报告质量较差。
2对能源审计工作提出以下建议
2.1明确审计类别与审计内容,加大能源审计资金的投入与政策支持建议国家修订《企业能源审计技术通则》GB/T17166-1997,明确审计分类与不同类型的审计内容要求,更好指导能源审计工作。继续抓好重点用能单位的能源审计工作,加大政府能源审计资金的投入和能源审计单位节能技改项目政策与资金的支持力度。将滨海新区补贴50%审计费用的政策扩大到全市,对能源审计企业提出的重点节能技改项目给予专项资金支持。鼓励企业借助能源管理公司的技术,实现合同能源管理,帮助企业开展能源审计。
2.2提高能源审计机构准入条件与能源审计人员素质建议提高能源审计机构准入条件,能源审计机构应具备节能检测能力、节能项目设计能力、合同能源管理能力。能源审计人员要有全心全意为企业服务的精神,不断地学习和掌握能源管理与节能技术知识。提高整合企业信息,综合分析和审计能力。当好企业领导改善管理的参谋,提出合理化的意见和建议,发挥能源审计的诊断作用。能源审计人员也要在工作中,不断提高自己。
2.3坚持能源审计报告内容的完整性与差异性原则在保证审计质量的前提下,企业能源审计应处理好内容全面与重点的关系,完整与特色的关系。要根据能源审计报告内容与深度要求,保持其完整性;也要根据不同行业,不同工艺与产品突出报告的差异性。在审计过程中,应选择性的进行设备的现场测试,不陷入能量平衡的繁杂劳动中,能源监测也要注重“抓大放小”,即抓住重点的用能工艺和主要的用能设备,不面面俱到,合理评价企业能源、资源利用状况,科学地配置审计资源,让有限的资源发挥出最大的效益。避免报告内容空洞、重复、冗长。要运用系统工程的观点和方法,做到能源审计资源利用的最优化。要加强对企业建立能源管理体系的审计,加强节能技改项目可行性分析,还要重视结合当前节能工作,将企业节能目标责任制、能源总量控制、能耗限额产品单耗、节能项目节能量、固定资产投资节能评估完工项目节能验收等纳入审计范围。
(1)不断提高思想认识,加快构建良好的内部审计信息化建设
在我国的内部审计工作中,我们一定要认识到内部审计信息化建设的重要性,一方面是由于我国信息化逐步带动经济的跨越式发展是我国现代化企业的客观需求,尤其是在近些年以来,我国能源企业会计信息核算和财务管理以及业务系统管理的系统化和网络化,只有通过建设数据高度密集性管理系统,逐步开发更多的会计核算和财务管理等各项功能,才能进一步实现能源企业内部审计工作的信息化建设。在另外一方面,就是要求能源企业管理者必须要能够从企业自身的情况出发,逐步推进内部审计的信息化,在内部审计的信息化建设方面,可以结合自身地区的发展特点,开发一些具有行业特色和地方特点的网络信息系统,从而提升内部审计工作的效率。
(2)加强内部审计部门的独立性
在我国的内部审计机构中,必须要改变我国内部审计机构地位低下的局面,就必须要加强内部审计部门的独立性,使其能够成为一门独立的企业管理部门。同时,审计的根本特征就是独立性,如果能源企业内部审计部门缺少独立性,那么,这就很有可能会成为无本之木,也就没有办法达到相应的审计目标。而想要提升内部审计的实施效果,这就必须要使内部审计部门的独立性增强。同时,能源企业还应该要对审计人员的权利义务和内部审计做出明确的解释,使其必须与区别于企业一般管理部门,在内部审计的过程中必须要保持职业道德和适当的独立性,从而能够确保公司的经济利润,还应该要能兼顾国家和集体间的利益。
(3)更好地完善能源企业内部审计机构设置
从我国能源企业的内部审计中,内部审计机构一般是对董事会负责的审计安排,这样就能够有效控制内部控制现象和董事会弱化的局面出现,这是因为在能源企业的治理实践过程中,一般的决策机构是董事会,而董事会是肩负着保证公司治理行为可信性和合法性的职责。
(4)进一步转变能源企业内部审计职能,扩大内部审计范围
一方面,要能够进一步转变能源企业内部审计职能,同时扩大内部审计职能的范围,有效提升能源企业内部审计控制效率。在对能源企业的控制框架中,内部审计职能要进一步拓展,并对内部控制的有效性进行客观评价,提供和完善能源企业的内部控制建议。而在另外一方面,内部审计人员要能够不断给自己大脑“充电”掌握更多更加广泛的管理知识,积极地参与到能源企业的经营管理活动中,另外,计算机网络技术发展也对我国能源企业的内部控制提出了更加严格的要求,内部审计人员还要学会利用计算机技术跟踪审计外,还要切实保证能源企业信息的可靠性和安全性,这样才能提升内部审计在能源市场经济中的竞争力。而在内部审计职能范围的扩大上,还要对各个方面的职能权利范围进行不断探索,所以说,能源企业内部审计是对企业进行全方位的控制,切实改变传统内部审计监督范围仅仅限于财务管理,要能够根据能源企业自身的发展特点,在原有的基础上开发和拓展内部审计的各种功能,尤其是要使得内部审计控制节点和对风险分析评价功能有效地融入到能源企业整体信息化的系统中去,这样就能二次开发能源企业的管理潜力。
2结语
1.1课题背景
1.1.1办公建筑节能的必要性
美国能源部能源信息管理局和国际能源署,在2009年对全球能源消耗进行了统计,结果显示全球共消耗一次能源约合175.3亿We,其中公共建筑能耗20.1亿。的数额占据了11.5%的比重。在公共建筑能耗中,办公建筑能耗所占的比重随着办公建筑的不断增加逐渐上升到了20%。
在我国,目前建筑能耗已经在全国总能耗中占据了举足轻重的地位。根据中国统计年鉴显示,建筑能耗从90年开始就在不断的增大。据统计,我国建筑能耗从2000年2010年,建筑总能耗从2.89亿We上涨到6.77亿We(不含生物质能),同时在全国总能耗中所占比重上升到20.9 %。随着城镇化进程的加快,现阶段城镇建筑能耗己经占全国商品能源的23%至26%,这一比例仅仅是建筑在投入运行之后所消耗的能源,并没有将在建筑建设时期所消耗的钢材等材料计算在内,专家预测,在未来的时间内,随着城镇化建设的发展,这一比例将逐步提升到现阶段发达国家的建筑能耗比例,即33%。
随着社会和经济的发展,我国公共建筑面积大大增加,公共建筑占据了相当大比例的建筑能耗。截止2012年底,全国公共建筑面积达到83.3亿m2公共建筑能耗(不包含北方采暖)由2006年的0.27亿上升到1.82亿.占全社会建筑总能耗的26.4%,其中电耗为4900亿kWh。相关部门负责人指出,在我国,虽然公共建筑的建筑面积只占到城镇建筑面积总和的4%,但是对应的公共建筑能耗却占到全国城镇建筑总能耗的22%。据统计,大型公共建筑单位面积年耗电量达到70一300 kWh,为普通居民住宅的10一2 0r倍,不仅如此,相比于农村和住宅用电来说,公共建筑的能耗非常集中,节能改造相对容易,因此具有很大的节能空间。办公建筑作为公共建筑的一部分,是指供机关、团体和企事业单位办理行政事务和从事业务活动的建筑物,存在能耗大、能效低的特点,因此一直是我国建筑节能工作的研究重点。
1.1.2建筑能耗模拟的必要性
建筑能耗模拟是通过使用能耗模拟软件来进行能耗预测的一项技术,它是新建建筑节能设计和既有建筑节能改造的有力分析工具,其准确度是建筑节能工作的基础。将建筑能耗模拟方法使用到新建建筑上面,可以对设计方案进行比较优化以及经济性分析,使其符合相关国家标准;将建筑能耗模拟方法应用到既有建筑上,可以计算基准能耗,并进一步算出在节能改造方案下节省的能耗和费用。在我国节能减排的号召下,建设绿色建筑和改造既有建筑已经成为一种趋势。通过计算机进行建筑能耗模拟不仅可以帮助我们进行绿色建筑设计和既有建筑改造的实施,而且这种方式己经成为建筑设计和能耗评价过程中必不可少的一部分。
在能耗模拟的过程中,即使所建立的建筑模型同实际的建筑系统具有非常高的匹配度,通常情况下模拟出来的能耗数据同实际的能耗数据相比总有一定的差距,这时分析人员经常将模型模拟输出的能耗数据同实际测量的能耗数据进行比较,在反复试验的基础上,通过手动或者自动调整使最终模拟结果和侧量结果趋于统一,这个调整的过程就是模型校正。
在大多数情况下,影响建筑物能耗的因素成千上万,需要输入的参数也非常多,在模拟过程中经常会进行一定程度的简化和假设,因此在模拟后进行校正,对于其能够更加准确地预测建筑物的能耗而言非常重要,同时这也能够为以后的建筑节能工作打下良好的基础。
1.2能耗模拟和校正研究现状
1.2.1建筑能耗模拟研究现状
建筑能耗模拟的建模方法通常可以分为正演模拟方法和逆向模拟方法(数据驱动方法)。正演模拟方法是建立在建筑物自身物理几何特性上,通过输入变量和系统结构特性来预测系统输出变量,也就是建筑物能耗。逆向模拟方法可以大致分为黑箱法、灰箱法和校正模拟法。校正模拟法建立在正演模拟方法的基础上,通过输入参数的调整来使模拟数据和实测数据趋于一致,从而达到模型校正的目的,获得更准确的建筑能耗模型。
自上世纪60年代以来,计算机技术得到了极大的普及与发展,计算机开始作为一个辅助工具帮助工程师实施工程项目和模拟仿真。对于建筑能耗分析工作,在建筑设计和运营阶段,由于天气条件的动态变化和其他变量的存在,这一工作通常十分复杂,因此通常需要使用计算机的帮助才能完成这项工作。在这样的需求下,诞生了许多建筑能耗模拟软件,例如EnergyPlus, BLAST,Ecotect, DOE-2, ESP-r, TRNSYS等。
在EnergyPlus诞生之前,DOE-2和BLAST一直被美国国防部和美国能源部资助长达二十多年。当时这两款软件都有各自的优缺点,他们的主要区别在于负荷计算方法,DOE一采用传递函数法,而BLAST采用热平衡法。在1996年,美国能源部决定开发一个全新的软件,也就是EnergyPlus。作为新一代建筑能耗分析工具,同之前的能耗分析工具相比,它具有很多优势,同时它非常适用于分析大型办公建筑。EnergyPlus能够模拟一个建筑中多个系统的合,并且它允许分析人员定义时间表。国内外也有很多研究学者利用EnergyPlus来开展建筑能耗模拟工作。Griffith等采用EnergyPlus来研究一些先进的建筑技术对建筑性能表现的影响。Ellis和Torcellini通过研究,证明了EnergyFlus模拟高层建筑物的精确度和可靠性。沈肠等借助EnergyPlus模拟我国三种典型气候区域的办公建筑,计算常见节能改造技术的投资回报期,为不同节能改造技术的推广应用提供了理论数据支持。金琦等利用EnergyPlus对上海办公建筑负荷进行模拟,分析了办公建筑采用不同机型时的经济效益,为冷热电三联供选型提供参考。
1.2.2模型校正研究现状
许多研究表明,建筑能耗初始模拟结果同实际测量的建筑能耗数据之间有着明显差距。为了让建筑能耗模型能够在实际生活中得到广泛应用,我们必须要保证能耗模拟的准确性,因此模型校正是十分必要的。
一般来说,根据测量数据对仿真模型进行调整的方法可以更广泛地分成手动和自动调整方法。两种方法都可以使用特定的分析工具或技术来帮助整个模型校正过程的实现,不同的是,自动校正方法采用数学或者统计技术来达到最后的模误差目标。
1)手动校正方法
下面介绍的技术可以认为是人为驱动的技术,这些技术也可以作为自动校正过程的一部分。
(1)特性描述技术
Waltz称,影响既有建筑计算模型发展的一个重要因素是对建筑模拟中物理特性的认知程度。现阶段有很多方法能够帮助我们对一栋特定建筑进行深入的了解,包括能源审计、短期能耗监测、人工干预测试和采集逐时能耗数据。
从19世纪80年代开始,英美等国家为了对既有建筑开展建筑节能改造的工作,开始普遍地对建筑能耗进行详细的调查和统计。这种通过能耗调查来分析建筑能源消耗和节能潜力的过程叫做能源审计。 Lyberg提供了一个能源审计程序的综合手册,并把审计过程定义为“通过将系统分割为小的组件,量化能源消耗,并对节能措施进行可行性和成本收益的分析,然后推荐合适的节能措施的一系列动作”。到现阶段为止,对不同行业和应用场合,己经提出了很多审计标准和能源评估规程,例如AudltAC. IEA Annex l 1, AS/NZS 3598:2000和ASHRAE商业建筑能源审计程序。
短期能耗监测是通过专业的软件或硬件工具,系统地收集分析短时间(通常是两周)内的能耗数据来对建筑能源系统,如空调系统、设备系统和照明系统,进行性能评估的过程。TRC在1984年对一栋办公建筑进行的校正模拟是距今可查的第一个通过短期能耗监测来提高模型输入准确性的研究。在此之后,Lunneberg等人的研究发现对建筑系统进行短期监测可以获得更加可靠的运行时间表和输入参数。同时人工干预测试和采集逐时能耗数据的方也都被研究学者证明能够有效提高模型模拟的准确性。
(2)图形化方法
图形化方法采用图形的形式表现能耗模拟数据和实测数据的差异。在过去,图形化方法仅限于简单的时间序列的情形。随着测量数据的可用性增强以及对这些测量数据的易理解程度要求的提高,研究人员在图形数据表示方面实施了大量的工作。可视化数据分析Visual Data Analysis)方法使分析人员能够迅速审查模拟结果并对模型进行迭代修改,有很多研究集中在发展这一方法上。
目前有很多图表种类,如3-D时间序列图,2-D(BWM)散点图和时间序列图,最常用的就是典型日24 h图示法、Bin图示法和三维表面图示法。Bou-Saada和Haberl提出了使用三维表面图示法和统计指标来对实测数据和模拟数据之间的差值提供全局的展示,用来分析时变模式下实测和模拟数据之间的差异。ASHRAE-14中对三种图表技术进行对比分析,并对每种图表的适用环境进行了分析说明。
虽然图示法可以直观地感受到模拟数据和实测数据之间的差异,但是图示法在校正结果判定中通常被当作一种辅助方法,不能作为校正结果是否满足标准的最终判断方法。
(3)对比分析
为了提高校正的精准度,一些对比分析方法也被引入到建筑能耗模型校正领域中,如宏观参数估计法、特征签名分析法等。
特征签名分析法是通过将某些主要输入参数,例如建筑面积、新风量、室内设定温度等,按照典型值输入,建立基准模型;然后,以一个小步长为变化幅度,将这些参数逐个进行变化,通过模拟结果计算能耗随室外温度及各输入参数变化的百分比,并绘制成图表,得到能耗特征签名。校正过程可分为两步进行,第一步校正模型的天气依赖性,即将模拟能耗的残差随室外温度的变化绘制成图,再与能耗特征签名比较,以确定造成主要差别的输入参数,进行适当调整;第二步,将某一天的测试数据与模拟能耗进行逐时比较,再依据经验进行参数调整。宏观参数估计法利用非介入式监测数据推算出集总参数,如墙体总传热系数U值等。
2)自动校正方法
以下这些技术是在自动校正过程有的,只要涉及到以下技术的校正过程,均称为自动校正过程。
(1)最优化技术
优化技术主要包括目标/罚函数和贝叶斯方法。其中贝叶斯模型校准是一种统计校准方法。对于使用复杂数学模型的系统来说,不确定性分析是很重要的一部分工作,而贝叶斯方法可以很自然的将校准过程同不确定性分析结合起来替代建模技术(人工神经网络技术)
神经网络是由一组相互关联的神经元组成的计算模型。神经网络主要是用来对输入和输出的复杂关系来建立模型,这种方法己经被提出用来作为建筑能耗的预测手段。Neto和Fiorelli分别使用人工神经网络替代建模技术和EnergyPlus仿真软件来对巴西圣保罗大学的行政大楼进行能耗模拟,并对结果进行了比较。通过对54天的测试结果进行对比,EnergyPlus的直接模拟结果误差范围在士13。而人工神经网络的预测值和实际值的平均误差为士10%。虽然人工神经网络需要的手工输入更少,但是这种方法存在一个很大的问题是,它只能预测基于过去表现的能耗,并且这种模型的建立需要大量的历史数据来做支撑。因此,对建筑的任何改进节能措施都会造成需要新的数据集进行重新训练的情况。即使这样,作者依然认为人工神经网络在对空调系统进行能耗评估方面有着进一步的研讨价值。
3)辅助手段
除此之外,还有一些手段能够在手动自动校正过程中显著提高校正准确性,如灵敏度分析和不确定性分析。
(1)灵敏度分析
灵敏度分析在各种研究中得到了广泛应用。典型的灵敏度分析方法可以总结为以下几个步骤:确定输入变量并创建建筑模型;运行模型并收集模拟数据;在此基础上进行灵敏度分析并展示灵敏度分析结果。不同领域之间灵敏度分析的实现方法和操作步骤相似度很高,其主要区别在于其输入参数的多样性和应用环境的不同。
在建筑能耗模型的校正研究中,灵敏度分析常用于研究模型输入参数对模拟输出结果影响力的大小。通过灵敏度分析,找出对能耗模拟输出结果影响较大的关键输入参数,以此作为校正过程中的重点,可以提高模型校正工作的效率。根据不同的需求,Saltelli对灵敏度分析普遍会用到的几种工技术进”行了详细的描述和分析。使用两种灵敏度分析技术来确定同ESP一预测相关的不确定性。微分灵敏度分析归SA)用来确定总体不确定性,也就是每个输入参数单项不确定度的根均方总和。蒙特卡洛灵敏度分析((MCSA)用来确定同时扰动所有输入参数时带来的不确定性。为了实现不确定性分析,这些灵敏度分析方法都纳入了ESP-r仿真软件中灵敏度概念可以分为两类,一类是个体灵敏度,是描述某一个输入参数变化对模拟结果的影响,另一类是全局灵敏度,是描述所有输入参数变化对模拟结果的影响。在Westphal和1.amberts对建筑面积达26264平方米的办公大楼的模型校正研究中,结合建筑能源审计,借助参数灵敏度分析技术,对影响力较大的关键参数进行手动的调整,其研究结果显示办公大楼用电量的预测值同实际测量值的误差范围达到1%左右。其他学者的研究结果也表明灵敏度分析对建筑能耗模拟准确度有很大的提升。
不止如此,国内外学者还对办公建筑能耗模拟输入参数中的主要影响因素做过详细的研究,正交试验法和方差分析法经常被用于分析影响因素之间的主次关系。根据之前的研究,建筑能耗影响因素可以大致分为围护结构、内部得热和空调系统三大部分。在本文的灵敏度分析工作中,将使用这种分类方山东大学硕士学位论文法,对模型输入参数进行分类。
(2)不确定性分析
Reddy指出,在建筑能耗模拟中,模型的不确定性主要有四个来源,分别是:
不正确的输入参数;
不恰当的模型假设;
缺乏准确高效的数值算法;
编写仿真代码时的错误。
分析人员通过不确定分析来进行误差诊断并分析误差来源,可以帮助提高
建筑能耗模拟的准确性。在总结比较各种校正方法的基础上,提出了一套系统的模型校正方法,步骤如下所示。
1)收集数据和检查能耗数据,需要收集的数据包括建筑围护结构特性参数、几何尺寸、实际能耗数据、空调系统和其他系统的铭牌数据、运行时间表、天气参数等,并构建输入参数集;
2)对输入参数集中的参数进行盲粗网格搜索;
3)进行精细网格搜索,模拟计算,确定满足误差范围的基准模型;
4)将节能改造措施ECM应用于基准模型,模拟计算,对ECM进行不确定性分析。
已经有研究学者运用此方法对实际办公建筑进行了模型校正工作,验证了该方法的可行性和有效性。
1.3存在问题
虽然最初建筑能耗模拟的主要关注点是建筑的设计阶段,但是现在模拟仿真同建筑的整个生命周期都息息相关。由于正演模拟方法是立足于建筑的物理结构特性而不是随意的数学或统计学公式,因此正演模拟方法允许分析人员在对建筑进行设计或者改造时,模拟监视这些改造对系统行为和性能的影响。而校正模拟不仅有正演模拟方法的优势,还可以通过很多的技术和工具来提高模型准确度,因此具有良好的发展空间和研究价值。现阶段,建筑能耗模拟仍然存在利用率不足的问题,主要原因可以分为以下两类:从建模方面,建立建筑物理结构以及HVAC系统所对应的模型,需要耗费很长的时间和大量的人力物力,而且也缺乏标准化方法的使用;从校正方面,校正过程不仅缺乏明确的校正标准,而且没有考虑到输入的不确定性和区域环境的差异等问题带来的影响,同时缺乏集成的工具能够自动实现校正过程。
经过以上分析,可以发现,虽然分析人员拥有比较健全的建筑能耗分析软件作为建筑能耗模拟的工具,但是人机界面不友好以及建模本身的复杂性,都可能导致模型本身不够精确。现阶段通常采用耗时耗力的手动校正方法,在这种情况下,自动实现模型校正就显得尤为重要。
1.4本文主要工作
针对建筑模拟存在的模型校正问题,本文将建立一套针对办公建筑的能耗模型自动校正方法,并利用EnergyPlus建模仿真软件,开发EnergyPlus-IDF模型自动校正软件,该方法可以有效提高模型的准确性和校正的效率。本文主要解决以下几个问题。
1)建筑能耗模型参数灵敏度分析
2)基于自适应粒子群优化算法的建筑能耗模型自动校正
3)实际案例分析
本文的章节内容分布如图1-2所示,具体细节如下。
第一章为绪论,首先介绍建筑能耗模拟以及模型校正的重要意义和国内外研究现状,并总结出模型校正当前存在的问题,最后确定本文的研究内容和技术路线。
第二章为建筑能耗模型可校正参数及灵敏度分析,首先介绍EnergyPlus的整体结构、理论基础和特点,然后在EnergyPlus中建立标准办公建筑的IM模型,并选择了13个参数进行灵敏度分析,为以后的自动寻优参数选择打下基础。
第三章为基于自适应粒子群优化算法的模型校正方法研究,主要简单介绍标准粒子群算法,引出了自适应粒子群算法的优势,在此基础上分析模型校正参数的选择和目标函数的选取,最终确定模型自动校正方法。
第四章为模型校正软件的设计与开发,基于以上章节的基础上,开发办公建筑能耗模型校正软件,本章中主要介绍所开发软件的系统结构,模型自动校正的方法。
论文关键词:企业,社会责任,可持续发展,海尔集团
引言[1]。其中,传统古典经济学家亚当·斯密、哈佛大学Adolf A.Bberle以及诺贝尔得主Milton Friedman等主流经济学家认为企业不应该承担社会责任或者企业的唯一社会责任就是尽可能高效率的使用资源,以增加利润为主要目的[2];Oliver Sheldon和E Merrick Dodd等人认为企业既有盈利功能,又要承担利润最大化以外的社会服务功能[3];在Freeman的利益相关者理论观点的影响下,企业社会责任应包括企业经济和社会公益二元企业目标[4];我国学者卢代富从法律角度认为,将企业社会责任简约化
1 基于可持续发展理念的企业社
20世纪70年代以来,随着可持续发展理念的推广,把可持续发展纳入企业社会责任领域已经成为一个共识[6]。1999年瑞士达沃斯世界经济论坛上,号召公司遵守的社会责任中,就包含了可持续发展的要求,主要包括:企业对环境挑战未雨绸缪;主动增加对环保所承担的责任;鼓励无害环境科技的发展与推广。基于可持续发展理念的企业社会责任主要是指企业把节约资源、保护环境、有益于消费者和公众身心健康的理念融入企业活动的全过程和各个方面,转变企业生产方式,实行清洁生
2 海尔集团概
海尔集团是世界白色家电第一品牌、中国最具价值品牌。截止2009年底,海尔在全球建立了29个制造基地企业文化论文,8个综合研发中心,19个海外贸易公司,全球员工总数超过6万人,已经发展为大规模的跨国集团企业。2005年底,海尔进入第四个战略阶段——全球化品牌战略阶段,全球市场占有率5.1%,海尔冰箱和洗衣机分别以10.4%和8.4%的全球市场占有率,在行业中排名第一。另外,海尔在智能家居集成、网络家电、数字化、大规模集成电路、新材料
3 海尔在推动可持续发展
3.1 加强生命周期全过程管理,
从物质流的角度分析,加强海尔家电生命周期的全过程管理,加大清洁生产力度,实现资源的节约、集约、再循环利用。家电生命周期全过程管理包括资源获取、生产领域、废旧产品的回收、再利用等,图1。通过物质流分析,对生产、经营活动的各个环节进行环境影响分析,把握物质消耗的状况,并在此基础上,对原材料及能源的采购、节约、循环利用等工作进行适当的调整,不断强化环境管理,降低各环
图1 海尔家电生命周期全
近年来,海尔集团一直致力于从产品的整个生命周期视角贯彻“绿色设计、绿色制造、绿色经营、绿色服务”的清洁生产思路,2008年国内40个事业部全部通过清洁生产审核,并向低碳模式转型,表1,海尔通过建立ISO14000清洁生产验收,环境管理体系提高了企业环境管理水平,
表1 近年来海尔清洁
时间
进展
2003-2004年
下属的能源动力公司和家用空调事业试点清洁生产
2005年
制定清洁生产工作方案,有质保公司牵头在全集团内全面推进清洁生产
2006年
海尔企业部29个事业部一次性通过清洁生产审核
2007年
海尔企业部34个事业部一次性通过清洁生产审核,通过优秀率达到90%
2008年
海尔国内40个事业部全部通过清洁生产审核
2009年
《环境信息公开办法(试行)》于 2008 年5 月1日正式实施。该办法鼓励企业自愿进行环境信息公开,并对公开内容、方式以及奖励方式等做了说明,为企业开展环境信息公开、接受公众监督提供了法律依据。海尔从2005年起连续五年《企业环境报告书》,从环境管理、环境目标、环境绩效、物质流分析等方面将相关的环境信息真实地传达给社会,同时也详细介绍了企业文化、产品质量管理等背景信息,环境报告的编
海尔主持或参与了152 项国家标准的编制修定企业文化论文,制定行业及其他标准 425 项。海尔是参与国际标准、国家标准、行业标准制定最多的家电企业中国。2008 年 12 月 31 日,《山东省企业环境报告书编制指南》由山东省环境保护局和质量技术监督局联合。2009 年 1月1 日实施,这是国内首次以地方标准的形式规范企业的环境信息公开行为。《指南》提出了编制企业
3.3不断加大自主创新力度,
企业技术创新能力是支持企业创新战略的一系列综合特征,包括企业的可利用资源及分配、对行业发展的理解能力、对技术发展的理解能力、战略管理能力结构和文化条件[11]。过去企业的高速发展,主要是靠技术引进、抓住市场机遇,自主创新所贡献的成分较小。现在,企业发展需要更多的是自主创新。没有自主创新,企业就不可能快速发展。目前海尔正在着手两个方面的自主创新:一是产品创新;二是管理创新。技术创新是环保、节能的重要手段,作为奥运史上唯一成套白电赞助商,海尔响应这一理念,在
3.4 逐年增加环保投资,优
环保资金的投入、使用、管理对于环境绩效的提高起着重要的作用[12],企业环保资金的投入对于企业提高可持续发展能力方面起到重要作用。2009年,海尔在环境管理方面投资 38 万元,在污染防治方面投资623 万元,在节能降耗方面投资 355万元,其中环保配套投资500万元,改善工艺设备资金350万元。环境管理投资主要是定期参加山东省和青岛市组织的各种环保培训,掌握最
综上所述,企业是工业污染的主要来源,同时也是节能减排、改善区域环境质量的微观主体。海尔集团向世界展示了其在节能减排、环境友好产品开发和降低产品全生命周期环境负荷等方面所做的努力,对于树立企业绿色形象,提升品牌价值和社会竞争力具有重要意义。强化企业环境责任,对企业不断加强环境管理,降低环境负荷有重要的意义。海尔在推进资源能源合理利用、污染物减排、环境友好产品开发和废旧家电回收利用等环境可持续发展方面起到了很好的示范作用。海尔集团是中国企业适应全球化浪潮的成功典范,其成功经验可为我国企业社会责任方面提供案例支撑。
新环保政策和环保动态;聘请专家对内部环保工作人员进行环保培训;督促员工学习政策法规和国际先进的环保技术,提高员工的环境意识和环境管理能力;污染防治主要包括大气污染防治、水污染防治、环保配套投资、日常监测费、废气排放费等。节能降耗方面投资主要是改善工艺设备,提高生产效率,减少能耗物耗、节能降耗宣传费用等。
化环保投资流向
产品设计、开发、生产等环节实现全流程“绿色”环保。在节能方面,南海意库项目的整体方案比同类建筑节能 70%,其中海尔磁悬浮中央空调为其贡献了40%的节能效果。与环境保护密切相关的管理创新主要是指环境管理创新,海尔较早的确立了提高环保意识,将环境保护理念贯穿于全体员工的环境管理方针企业文化论文,在积极推进 ISO14001 环境管理体系认证、清洁生产审核和能源审计、企业环境信息公开化基础上,开展绿色经营活动,全面打造绿色海尔,逐步推进环境保护制度化。
全面打造绿色海尔
环境报告书的原则、基本要点、工作流程、内容框架及指标等级,从企业概况、环境管理、企业环境保护活动等 6 个方面建立评价指标体系,全面反映了企业生产经营过程中的环境信息。海尔参与编制了山东省《企业环境报告书编制指南》,更好的推广企业环境报告制度,在企业环境报告制度方面起到了示范作用。
制,有助于公司的内部管理,也有助于社会公众对公司的监督,更为公司实现良好的发展打下坚实的基础[10],有利于完善政府积极引导、公众广泛参与和企业自主环保的三元环境管理机制,促进企业的绿色可持续发展。另外,利用广交会、国际消费电子博览会、北京国际科技电子博览会等一系列会展中,积极的展示绿色环保家电、节能家电等以增进与顾客环境信息交流。
关键词:智慧管理;云计算;大数据;物联网;能耗增值服务;智慧校园
一、引言
随着信息技术的飞速推进,已然进入一个互联网的时代。社会中,各方的发展也已是几何级速度的发展,在这个物联网、云计算和大数据推动社会前行的大潮中,对高校后勤集团能源管理也提出了更高的要求。节能管理由“绿色环保,打造节能型社会”作为一项国策写入“十二五”规划起进入了一个全新的时代。目前,科技创新管理的概念普遍被大众所认知。管理中有一个被一再提及的词语――量化,其归根结底是对数据的需求体现。即量化要求的结果是数据的产出,这里的数据既包括管理中表面的数据,如被管理对象的数量、状态等属性基础数据,也包括对基础数据通过管理模型分析后所得到的具有决策依据功能数据,数据是实现管理智慧化关键。
高校后勤集团能源管理智慧化即利用大数据、云计算、物联网等新一代信息通信技术,并通过这些技术变革原有的管理模式。[1]具体表现为,建立基于互联网的开放系统,通过云计算技术实现能耗大数据潜在价值的挖掘,随后,通过数字化和智能化技术应用决策数据进行实际的管理工作。这对高校后勤集团能源管理工作提出了更高的要求,以往的能源管理信息系统的设计已经远远不能适应发展的需要,其能力尚停留在能耗数据的采集、存储、统计以及初级的简单报警上,对于管理智慧化显得力不从心。为了适应高校后勤集团能源管理的需要,应以物联网、云计算技术、大数据分析技术为核心,以移动互联网为有益补充,建立具备对能源,特别是能对水电能源具有监控、预警、测算、系统联动和消费支付等管理决策及服务延伸能力的高校后勤集团能源管理智慧系统。这将是高校后勤集团能源管理由传统的信息化管理转型为能源管理智慧化的初期阶段,两种管理方法对于数据的处理及运用理念是截然不同的。
二、能源管理现状分析
随着教育的普及,学校需要不断地提高教学质量和管理水平,而学校后勤管理就是对在校后勤情况的全方位管理。[2]其中,能耗管理是工作的难点与重点,学校是否以资源的高效利用和循环利用为核心,以“减量化、再利用、资源化”为原则,以低消耗、低排放、高效率为基本特征,符合可持续发展理念的经济增长模式运行,[3]均与后勤集团能耗管理有着密不可分的关系。节约型校园概念的提出使得学校在办学及校园设施建设、运营管理中遵循科学发展观,充分体现节能、节水、节地、节材、环境保护建设及运营的管理思路和节约教育理念、形成良好节约型校园文化的校园。[3]目前,高校后勤集团能源管理主要依托于多年完善的管理制度,以及在这套制度上经过业务流程提炼后所开发的管理信息系统。
(1)管理制度化。各地高校后勤集团能源管理工作经过多年经验累计,在校园能耗统计、校园能源审计、校园能效公示、需求管理、分项计量等方面均建立了较为完善的管理制度,并做到了不同部门、单位间的有效协调。在管理模式上采用了根据学科门类、各单位性质、事业发展情况、使用水电需求,科学合理定量,将水、电能源消耗指标分配到各有关学院和部门,对运行情况进行跟踪分析,统筹协调,兼顾利益,量化管理,促进节约水电长效管理机制的形成。能耗管理制度的完善进一步推进了管理信息系统的建立与运行。
(2)管理信息化。随着计算机及通信技术的不断发展,结合自身管理的需要,高校后勤集团对于能源管理工作也做了业务的流程化定制,并依托物联网工程、通信工程、计算机工程、工业设计、环境工程等学科,自主创新、自主研发了数字化能源监管系统。数字化能源监管系统分为计量采集部分、数据传输网络、数据存储系统,以及用户交互系统等几个主要部分。完成了能耗数据的采集、传输、存储与展示,有效地数据处理方法提高管理中对于数据统计的需求。数字化能源监管系统的建立有效地提高了高校后勤集团能源管理水平,通过系统实现了能耗数据的实时性、完整性和准确性。即通过科技手段,实现高效管理,提高社会效益。
(3)存在的问题。如上,简述了高校后勤集团能源管理的两个主要方面,即制度与监管系统。制度与监管系统有效的提高了管理的水平与准确性,但在实际的工作中依然存在很多问题,如下列举最为表层的三种。第一,设备的改造优化。高校中诸如学生宿舍、教学楼、实验室等用能热点比比皆是,仅就采用何种照明器具一项,就存在不同的说法,但很大一部分取自于照明器具厂家的宣传与器具参数,没有一个科学有效的方法能够给出设备改造优化的决策方案。第二,消缺的即时高效。在能耗估计的过程中,由于设备和人为的因素会造成故障的出现,即时做出故障报警,迅速消除缺陷是节能的重中之重。举例而言,校园供水会存在水管爆裂故障、笼头节点故障、人为使用浪费等问题,这些问题单靠人员巡检和制度约束是无能为力的,只有采用更新的技术手段,才能做到有效的管控。第三,用能指标的制定。在上文中提及高校后勤集团能源管理模式是根据学科门类、各单位性质、事业发展情况、使用水电需求,科学合理定量,将水、电能源消耗指标分配到各有关学院和部门,超标自负。实际上这里所谓的科学合理定量并没有可靠的数据作为支撑,最常见的方法就是根据上一阶段的用能历史数据“大致”确定现阶段的用量,看似合理,但并不科学,缺少合理的指标定制模型。
二、管理系统的智慧化变革与应用
对于高校后勤集团能源管理而言,仅就目前的数字化能源监管系统已经不能满足发展的需要。高校后勤集团能源管理智慧化的设计目的是在与管理制度不断的交互完善中,利用大数据、云计算、物联网等新一代信息通信技术,并通过这些技术变革原有的管理模式,[1]这也包括原有数字化能源监管系统的功能,但绝不是简单的系统升级。所有的管理变革均以建立新的管理智慧化平台为基础,提供“能源管理+能源便利+校区通信”的高校能源管理云服务。
(1)信息系统的变革。第一,系统架构的改变。高校后勤集团能源管理所采用的传统C/S或B/S架构已经不能适应智慧化的需要。智慧化是建立在大数据分析的基础之上,通过海量的数据分析,提炼决策数据。传统的系统架构,能耗数据的采集密度对于分析工作远远不能满足。加之,高校的扩招、扩建,分校机构的设立都对高校后勤集团能源管理的信息化系统提出了改变需求。就目前发展而言,其系统架构应该包含:数据采集服务、数据存储服务、关系型数据库服务和模型计算服务等部分,以及任务调度、安全管理和资源管理等方面的底层支持。第二,存储方式的更新。系统架构的变革,为了适应更多的数据需求服务,这势必产出海量的能耗数据,随之而来的将是数据存储问题。以往的数据库服务器及热备方式很难适应海量数据的压力,建立或委托数据云存储业务将是最终的出路,有效的数据存储将是后期大数据分析的坚实基础。第三,大数据的分析,如上一、二小节所讲,系统架构的变革与存储方式的更新皆是为了海量的能耗管理数据而进行。对数据做了如此之多的支持最终为了什么?这些数据有何意义呢?答案就是大数据分析。例如,Google通过全美各地区搜索H1N1及流感相关关键字频率和分布,得出疫情暴发警报;对冲基金通过全球Twitter用户每天关于情绪的关键字进行以亿为单位的数据分析,用以为买入和抛售股票做参考依据;波士顿马拉松爆炸案,警方通过数据分析,第二天抓获嫌疑犯,制止再次作案;这些都是根据大数据分析的结果做出的决策。预测,是大数据的核心,准确的预测是最大的竞争力。高校后勤集团能源管理智慧化的核心就是对用能做出分析,根据结果做出科学的预测及决策。这也是智慧化与信息自动化的区别。
(2)应用功能的变革。目前,高校后勤集团能源管理的数字化能源监管系统具备实时监测用能情况的功能。智慧化依托于大数据分析及高效的分析模型为平台带来更多功能。能耗报警方面将不完全依附于计量终端的硬件功能,而是通过特定时段的用能数据分析,确定问题,并通过监控页面、短信等方式推送报警信息。例如,用水管线的查漏报警和超指标报警等。节能测算,为用能改造提供依据。通过对实验对象更换用能设备前后的数据对比分析,可以得出该改造方案及所采用的设备是否真正做到了节能。指标规划,高校能耗管理的终极目标之一是能耗定额管理。通过能耗历史数据的环比、同比,分析能耗大户用电趋势,结合人员设备总量,为能耗指标的合理分配提供支撑。系统联动,管理智慧化要求系统与其他系统的联动响应,如能耗监管系统与课表系统、宿管系统的联动数据共享,达到根据课程及生活作息数据,利用能耗模型控制重点部位大型仪器开启与关闭时间,通过能耗合理性分析,加强重点部位能耗监控。
(3)管理的最终蜕变。大数据分析带来决策与预测依据,可以对特定用户提供用能合理性分析服务;通过对线路负载数据的分析,判断线路负荷是否正常,做出警报预测,即时整改。多系统协作,将延伸能耗系统的增值服务,如用能消费的支付手段,可以结合第三方支付系统完成用能的缴费。这样,无论是实体充值点,或是移动支付,都能方便快捷完成支付动作。高校后勤集团能源管理智慧化带来高校能源工作由管控到服务的最终蜕变。
三、新技术驱动下的发展方向
高校后勤集团能源管理是智慧校园的数据核心区域,其发展中涉及的互联网(数据通讯)、移动互联网(支付)、物联网(采集传感器)、安全监控、电信(通话、短信)都在产生海量数据。半个世纪以来,随着计算机技术全面融入社会生活,信息爆炸已经积累到了一个开始引发变革的程度。它不仅使世界充斥着比以往更多的信息,而且其增长速度也在加快。信息爆炸的学科如天文学和基因学,创造出了“大数据”这个概念。再则,云计算已经成为当今信息技术领域中最重要的新概念,正在成为未来互联网和移动互联网结合的一种新型的计算模式。[4]
高校后勤集团能源管理将依托物联网、云计算、大数据等技术,变革原有的管理模式。最终形成能耗云平台,提供大数据分析服务,能源监管将以大数据分析的结果作为决策的依据,逐步演进为智慧化能源服务。
参考文献:
[1] 黄念根.雾霾锁城倒逼传统能源智慧变革[J].智慧城市,2014
(3):60.
[2] 谢珊.学校后勤管理信息系统的设计与应用[D].成都电子科
技大学工学硕士学位论文,2010.
[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国教育部.高
等学校节约型校园建设管理与技术导则(试行)[Z].2008.