石油化工節能減排智慧管理（簡體書）

《石油化工節能減排智能管理》結合石油化工行業的特點，從方法、算法、系統與實踐入手，就節能減排管理的兩個引擎——信息化與標準化進行了詳細分析與討論，為石油化工行業建立節能減排智能管理與決策支持體系提供標準化與低成本的體系化方法，為企業綜合考慮產量、質量、安全與能源的智能管理與優化操作提供良好的借鑒。《石油化工節能減排智能管理》可以作為石油化工企業的決策人員、各級技術管理人員和重點崗位操作人員能源管理的參考資料，也可以作為高等學校相關專業高年級本科生與研究生的參考書。

《石油化工節能減排智能管理》是由化學工業出版社出版的。

隨著中國啟動自主創新，能源對中國經濟發展的嚴重制約已成為政府與工業界必須傾全力解決的問題。能源是戰略性資源，與經濟之間的關系唇齒相依。節能減排已上升為國家戰略目標并將其作為約束經濟社會發展的指標，這既說明節能減排已迫在眉睫，也說明中國能源效率有很大的提升空間，能源效率從未像現在這樣引起全球的關注。實現能源的集約與智能管理，提高能源使用的效率已勢在必行。
石油和化學工業約占全國工業增加值的13%、工業總利潤的20%，是我國國民經濟的基礎性和支柱性產業。在信息技術的驅動下，石油化工行業正由傳統工業向高度集約化、高度知識化、高度技術化轉變。信息化已滲入石油化工企業運營的各個層面，如原油采購、煉油與石化產品排產、設備檢維修及運行，但在廣度、深度方面有待提高。
企業節能減排主要有兩大途徑：一是技術節能，采用新材料、新設備、新工藝等技術，加強資源綜合利用，提高能源節約利用水平；二是管理節能，優化企業能源管理模式，推行精細化生產運營與清潔生產管理。清潔生產的核心是節能、降耗、減污、增效。國外在節能環保與清潔生產方面運用了很多信息化技術，大大優化了流程與操作，提高了生產效率。將信息化融合進清潔生產過程中，可以有效促進企業節能降耗、減排治污，發展高端制造等服務性產品。為此有必要依靠標準化引領節能減排與信息化的融合，以低成本的方式推進節能減排與信息化的融合，依賴信息技術支撐，充分發揮協調效應的范圍經濟模式是石油化工行業在信息化時代追求經濟效益的有效模式之一。
節能減排的標準化首先要解決量化能效與節能減排項目成果計量的標準化方法。建立在長期持續改進與不同行業測量與驗證（measurement and verification，簡稱M&V）從業者貢獻的基礎上，2007年國際能效評價組織（efficiency valuation organization，簡稱EVO）提供了實用的開發和推廣能效成果的量化工具--國際績效測量與驗證規程IPMVP（international performance measurement and valuation practice）。但是能效投資的“產出”（節能量）往往無法直接測量，因此IPMVP提供了靈活的M&V方案框架，允許使用者根據IPMVP，結合自身實際應用的情況設計適用的M&V計劃，以增加受益者的信心。清晰的術語定義和強調一致性與透明性的可供選擇的多種方法是IPMVP的核心理念。
國際標準化組織已經編制完成了能源管理體系ISO 50001，預計于2011年正式成為國際標準。全國能源基礎與管理標準化技術委員會（TC20）也正在編制能源管理體系相關的中國標準，這些能源管理體系標準是節能減排標準化的第二個方面，高效的能源管理體系標準必將對節能減排的信息化工作產生巨大的推動與促進作用。
21世紀，現代化的石油化工工業仍然處于基礎與核心地位。研究面向石化工業的節能減排管理及其與信息化融合的智能管理系統，并科學系統地找出指導節能降耗的管理方法、控制方法與操作方法，將有利于分解落實量化的節能目標，進一步推進石油化工生產過程中資源的循環綜合利用，優化原料、燃料、水、電、汽“五個平衡”，降低原料的加工損失，加強全廠及廠際間的整體能量優化，充分考慮公用工程的優化改造并使之與主體生產系統相匹配，努力消除因蒸汽不平衡、燃料不平衡等引起的蒸汽放空和火炬放空現象。注重水資源的系統優化，開展水平衡分析，全面優化循環水系統運行，可以不斷提高企業能源和水資源的梯級優化利用和循環利用水平。
《石油化工節能減排智能管理》結合石油化工行業的特點，從方法、算法以及系統與實踐幾方面入手，就節能減排管理的兩個引擎--信息化與標準化進行了詳細分析與討論，為石油化工行業建立節能減排智能管理與決策支持體系提供了標準化與低成本的體系化方法，為石油化工企業綜合考慮產量、質量、安全與能源的智能管理與優化操作提供了良好的借鑒，可以作為石油化工企業的決策人員、各級技術管理人員和重點崗位操作人員能源管理的參考資料，以使石油化工企業各級崗位人員的節能業務能力得到切實提高。期望本書對石油化工行業建立科學化與系統化的節能減排管理和決策支持體系產生一定的推動作用。
編者
2011年5月

第一章 節能減排管理的引擎——標準化與信息化1
第一節 標準化是節能減排管理的第一個引擎2
第二節 石油化工節能減排管理有關法規要求3
一、固定資產投資的節能評估和審查3
二、能源審計4
三、節能規劃6
四、清潔生產審核8
第三節 能源管理體系9
一、能源管理體系國家標準制定背景10
二、能源管理體系核心思想、構架分析及關鍵要素12
三、能源管理體系標準化建設給企業帶來的價值14
第四節 能效對標15
一、能效對標的步驟15
二、能效對標指標體系的構建與應用16
第五節 節能減排服務21
一、合同能源管理22
二、節能減排服務24
第六節 節能減排服務的壁壘及應對措施28
一、ESCO公司在中國發展的壁壘28
二、消除壁壘促進ESCO發展的方法31
三、有效的節能減排管理方法32
第七節 清潔生產的管理與評價33
一、節能原理和方法34
二、影響清潔生產的主要因素35
三、精對二甲苯(PTA)清潔生產管理評價示例36
第八節 信息化必將成為節能減排管理的引擎之一39
第九節 以低成本推動清潔生產管理與信息化融合40
一、推進低成本的清潔生產模式41
二、在清潔生產管理中融合信息化的作用42
三、低成本推進信息化43
第十節 以標準化引領清潔生產管理與信息化融合44
一、建立中國低碳技術的標準平臺45
二、加強標準化引領兩化融合47
三、數據標準化47

第二章 節能量的測量與驗證51
第一節 國際能效測量和驗證規程簡介51
一、IPMVP的目的和適用范圍51
二、使用IPMVP的益處51
三、IPMVP與其它M&V指南的關系52
四、IPMVP的用戶52
第二節 M&V的定義和用途56
一、M&V的定義56
二、M&V的用途56
第三節 M&V的原則57
第四節 IPMVP框架和選項方法57
一、概述57
二、能源、水和需求負荷的術語58
三、M&V設計和報告程序58
四、測量邊界59
五、測量期的選擇59
六、調整量基礎60
七、IPMVP選項方法概述62
八、選項A方法和B方法：隔離改造部分63
九、選項C方法：耗能裝置整體68
十、選項D方法：經校正的模擬70
十一、方案選擇指南74
第五節 M&V計劃內容74
第六節 M&V報告76
第七節 IPMVP的符合性77
第八節 M&V的其它常見問題77
一、采用的能源價格77
二、基準線調整（非常規）78
三、不確定性（精度）的影響79
四、成本80
五、不確定性和成本的平衡81
六、獨立核查員的驗證82
七、排放貿易數據82
八、最低的操作條件83
九、天氣數據83
十、最低能源標準83
十一、測量問題83
第九節 定義85
第十節 案例分析88
一、水泵和電動機效率改進——選項A方法88
二、照明運行控制——選項A方法89
三、壓縮空氣泄漏管理——選項B方法90
四、渦輪機/發電機組改進——選項B方法91
五、鍋爐效率改進——選項A方法92
六、用儀表測定基準線的多節能措施——選項C方法93
七、比建筑標準要求更好的新建筑——選項D方法95

第三章 節能減排分析的不確定性及解決方法97
第一節 節能減排的不確定性97
一、節能減排不確定性的來源97
二、不確定性的表示103
三、可接受的不確定性水平103
四、統計術語定義103
五、不確定性的傳播105
第二節 建模106
一、建模誤差106
二、評估回歸模型107
第三節 抽樣109
第四節 測量111
第五節 合并各部分的不確定度111
一、評估多個組成部分不確定性之間的相互影響112
二、建立量化節能量不確定度的目標114
第六節 不確定分析案例114

第四章 基于蒙特卡羅模擬節能量的不確定性分析116
第一節 蒙特卡羅模擬用于節能分析的注意事項116
一、指定清單輸入的概率分布117
二、節能減排輸入不確定性特性118
三、選擇模擬方法和模擬樣本大小119
四、清單輸入之間的相關119
五、相關是否重要119
六、處理相關的一些方法119
七、指定清單輸入的相關120
八、分析清單輸出120
第二節 概率分布的特征及構成條件120
一、選擇正確的概率分布120
二、最常用的分布120
第三節 概率分布的比較與截斷131
一、概率分布的比較131
二、概率分布的截斷131
第四節 蒙特卡羅模擬采樣方法及有關統計概念132
一、采樣方法132
二、置信區間（CI）133
三、平均值、中位數和眾數133
四、偏態134
五、峰度134
六、方差135
七、相關系數135
八、確定性136
九、百分位數136
第五節 蒙特卡羅模擬節能量分析中概率分布函數的選擇與確定137
一、節能相關變量是否可以作為隨機變量處理137
二、選用連續概率分布還是離散的概率分布137
三、基于歷史數據的概率分布的確定137
四、基于專家經驗主觀確定概率分布的方法138
第六節 蒙特卡羅模擬節能量分析中相關模型的建立138
一、相關性存在的原因138
二、相關矩陣一致性的檢驗139
三、基于歷史數據的相關系數的計算139
四、相關系數的主觀確定方法140
五、相關矩陣的可行性驗證與調整140
第七節 節能減排的蒙特卡羅模擬分析141
第八節 節能減排趨勢的不確定性143

第五章 企業能源智能管理信息系統145
第一節 基于模型的全流程優化控制能效管理145
一、工業過程綜合自動化技術145
二、全流程運行控制與運行優化147
三、具有安全性、協同性、易用性的全流程優化控制系統148
四、用于能效管理的先進控制150
五、ERP系統151
六、MES優化流程152
第二節 企業能源智能管理信息系統概念與結構153
一、系統概述153
二、能源管理信息系統的要素161
三、不同情況的解決辦法162
第三節 能源管理信息系統的要素163
一、影響成功的要素163
二、實時數據167
三、改善能效措施的有效性167
四、設計有效的能源管理信息系統170
五、有效的能源報告174
六、計量與測量178
七、有效的能源管理信息系統的檢查表179
第四節 能源智能管理信息系統181
一、能源智能管理信息系統的設計181
二、系統網拓撲圖183
第五節 智能管理信息系統所用技術186
一、OPC技術及數據處理186
二、數據倉庫技術190
三、實時數據庫技術191
四、數據分析與挖掘技術192
五、數據/信息融合技術203
六、組態軟件207

第六章 基于數據驅動的智能優化管理常用算法219
一、數據處理常用算法219
二、數據挖掘常用算法223
三、數據融合常用算法236
四、智能優化常用算法248

第七章 泵系統節能優化應用實例251
第一節 泵系統優化節能方案253
一、泵系統的水力學計算與模擬技術253
二、泵系統節能潛力分析模型技術255
第二節 泵系統節能優化控制軟件256
一、泵系統軟件登錄256
二、泵系統軟件工程師功能257
三、泵系統軟件設計師功能257
四、工程師多泵計算功能263
五、泵系統軟件工況模擬及節能優化控制功能263
第三節 基于模糊控制的泵變頻調速節能控制263
一、輸入變量的模糊化264
二、模糊規則形成和推理264
三、解模糊化方法和過程264
四、基于模糊控制的泵系統節能應用265

第八章 乙烯行業節能減排智能管理信息系統應用示例274
第一節 乙烯行業能耗指標體系274
第二節 乙烯流程能耗指標提取277
第三節 乙烯裝置能效價值應用實例279
第四節 基于層次分析法的能源時序數據分析方法及應用282

第九章 乙烯流程能耗指標體系能效管理平臺287
第一節 乙烯流程能耗指標體系能效管理平臺功能結構287
第二節 乙烯流程能耗指標體系能效管理平臺功能簡介288
一、系統主頁面288
二、數據處理模塊288
三、數據融合模塊290
四、模型融合——同類企業乙烯能耗定標分析291
五、乙烯流程能耗指標體系294
參考文獻297

四、清潔生產審核
1996年，聯合國環境署關于清潔生產的定義為：清潔生產是一種新的創造性的思想，該思想將整體預防的環境戰略持續應用于生產過程、產品和服務中，以增加生態效率和減少人類及環境的風險：?對生產過程，要求節約原材料和能源，淘汰有毒原材料，減少降低所有廢棄物的數量和毒性；?對產品，要求減少從原材料提煉到產品最終處置的全生命周期的不利影響；?對服務，要求將環境因素納入設計和所提供的服務中。
2004年10月1日起實施的《清潔生產暫行辦法》（國家發展和改革委員會、國家環保總局16號令）稱清潔生產審核，是指按照一定程序，對生產和服務過程進行調查和診斷，找出能耗高、物耗高、污染重的原因，提出減少有毒有害物料的使用、產生，降低能耗、物耗以及廢物產生的方案，進而選定技術經濟及環境可行的清潔生產方案的過程。清潔生產審核是一種對組織污染來源、廢物產生原因及其整體解決方案的系統化的分析和實施過程，其目的旨在通過實行預防污染分析和評估，尋找盡可能高效率利用的資源（如原輔材料、能源、水等）、減少或消除廢物的產生和排放的方法，是組織實行清潔生產的重要前提，也是組織實施清潔生產的關鍵和核心。持續的清潔生產審核活動會不斷產生各種的清潔生產方案，有利于組織在生產和服務過程中逐步的實施，從而使其環境績效實現持續改進。
對于企業，通過實施清潔生產審核，可以實現以下目的：確定企業有關單元操作、原材料、產品、用水、能源和廢棄物的資料；確定企業廢棄物的來源、數量以及類型，確定廢棄物削減目標，制定經濟有效的削減廢棄物產生的對策；提高企業對由削減廢棄物獲得環境和經濟效益的認識和知識；判定企業效率低下的瓶頸部位和管理不善的地方；提高企業的管理水平、產品和服務質量；幫助企業環境達標，減少環境風險，加強社會責任感。根據開展清潔生產審核的意愿，可分為自愿性和強制性審核：?自愿性清潔生產審核污染物排放達到國家或者地方排放標準的企業，可以自愿組織實施清潔生產審核，提出進一步節約資源、削減污染物排放量的目標，清潔生產審核以企業自行開展組織為主，不具備獨立開展清潔生產審核能力的企業，可以委托行業協會、清潔生產中心、工程咨詢單位等咨詢服務機構協助組織開展清潔生產審核；?強制性清潔生產審核《中華人民共和國清潔生產促進法》第二十八條第二款規定：“污染物排放超過國家和地方規定的排放標準或者超過經有關地方人民政府核定的污染物排放總量控制指標的企業，應當實施清潔生產審核”；第三款規定：“使用有毒、有害原料進行生產或者在生產中排放有毒、有害物質的企業，應當定期實施清潔生產審核，并將審核結果報告所在地的縣級以上地方人民政府環境保護行政主管部門和經濟貿易行政主管部門”。根據上述要求，以下三類企業必須實施清潔生產審核：?污染物排放超過國家和地方規定的排放標準或者超過經有關地方人民政府核定的污染物排放總量控制指標的企業，即超標排污企業；?使用有毒、有害原料進行生產的企業；?在生產中排放有毒、有害物質的企業。