胡錦濤總書記在黨的十七大報告的第五部份，促進國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展的第(四)點中，強調指出：“加強能源資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護，增強可持續(xù)發(fā)展能力。堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策，關系人民群眾切身利益和中華民族生存發(fā)展。必須把建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會放在工業(yè)化、現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略的突出位置，落實到每個單位、每個家庭。加強應對氣候變化能力建設，為保護全球氣候作出新貢獻。”

　　長期以來，中國政府高度重視資源環(huán)境問題，堅持實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，把節(jié)約資源、保護環(huán)境作為基本國策，努力建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。中國政府提出堅持以人為本，把發(fā)展切實轉入全面協(xié)調可持續(xù)的軌道；加快轉變經(jīng)濟增長方式；把資源節(jié)約作為基本國策，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，保護生態(tài)環(huán)境，加快建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會；顯著提高資源利用效率，到2010年使單位國內生產(chǎn)總值能源消耗比2005年降低20%左右。為了落實到人，政府更進一步把“節(jié)能降耗指標”數(shù)量化！

　　毫無疑問，構建“節(jié)約型社會”，是中央高層提出的最為引人注目、影響最為深遠的一個重大決策。“節(jié)約”、“和諧”、“創(chuàng)新”，無疑是中國2005年以來，媒體使用頻率最高、影響最為廣泛的三個關鍵詞。人們認為：當前國家高層領導強調構建“節(jié)約型社會”、“和諧社會”、呼吁“自主創(chuàng)新”，具有針對現(xiàn)實、撥正發(fā)展航向的意味。能源資源問題是關系我國經(jīng)濟社會發(fā)展全局的一個重大戰(zhàn)略問題；要從推動我國經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展和人民生活水平不斷提高的全局出發(fā)，全面分析能源資源形勢，深入研究能源資源問題，全面做好能源資源工作，促進形成可持續(xù)的生產(chǎn)方式和消費模式，建立資源節(jié)約型國民經(jīng)濟體系和資源節(jié)約型社會，為實現(xiàn)全面建設小康社會的宏偉目標和我國的長遠發(fā)展提供可靠的能源資源保證。

　　許多分析人士認為，這一重大決策并非空穴來風或領導人的心血來潮，而是基于中國國情對經(jīng)濟發(fā)展路線的一個主動戰(zhàn)略調整。面對著國家戰(zhàn)略的結構性調整，全國各行各業(yè)無不在認真思考自身的定位與建設，我們中國自動化科學技術界亦不例外，許多專家學者都在探索與思考。

    本文就《“節(jié)能降耗”與自動化技術的關系》這一重要命題展開論述，希望通過本文起到“拋磚引玉”的作用，引起廣大讀者朋友的共鳴。

　　一，我國經(jīng)濟發(fā)展面臨著“節(jié)能降耗”的重要歷史階段

　　中國是一個人口眾多，資源相對不足，生態(tài)先天脆弱的發(fā)展中大國，隨著經(jīng)濟快速增長和人口的不斷增加，努力緩解資源不足的矛盾，不斷改善生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展成為中國十分緊迫的任務。但是，我國經(jīng)濟發(fā)展的粗放型增長方式并沒有從根本上轉變，一方面經(jīng)濟增長在相當程度上仍然是主要依賴資源的高投入來實現(xiàn)的，能源、淡水、土地、礦產(chǎn)等資源不足的矛盾越來越突出。資源產(chǎn)出效率較低，節(jié)約潛力很大。鋼鐵、有色、電力、化工等8個高耗能行業(yè)單位產(chǎn)品能耗比世界先進水平的平均高40%以上，單位建筑面積暖能耗相當于氣候條件的相近發(fā)達國家的2-3倍，工業(yè)用水重復利用率比國外先進水平低15-25個百分點，礦產(chǎn)資源總回收率比國外先進水平低20個百分點。近年來，能源資源問題已經(jīng)成為中國近一步發(fā)展的瓶頸，中國資源消耗式發(fā)展模式必須得到改變，這已經(jīng)成為全社會共識。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國已經(jīng)成為世界第二大能源消費國，能源消費量約占世界的11%。石油對外依存度已經(jīng)超過40%，中國經(jīng)濟增長在相當程度上仍然主要依賴資源的高投入來實現(xiàn)，資源產(chǎn)出效率較低。目前，鋼鐵、有色、電力、化工等8個高耗能行業(yè)單位產(chǎn)品能耗比世界先進水平平均高40%以上。能源是人民生活水平提高的必要保證。如果我國走傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展道路，在能源消耗方面高投入、高消費、高排放，作為人口大國，如果讓13億中國人都過上有車、有房、生活電氣化的小康生活，那么即使2個地球也養(yǎng)活不了中國。

　　我國工業(yè)生產(chǎn)普遍存在的“三高”（高能耗、高消耗、高污染）現(xiàn)象仍然十分嚴重。我國1億美元GDP消耗能源約12萬噸標準煤，約為日本的6.58倍，德國的4.49倍，美國的3.65倍。我國單位GDP的鋼鐵、木材、水泥的消耗強度分別為發(fā)達國家的5～8倍、4～10倍、10～13倍。我國年排放二氧化硫近2000萬噸，酸雨面積已占國土面積的30%，空氣質量達標城市僅占1/3，流經(jīng)城市的河段70%受到不同程度污染。

　　因此，完全可以斷定：我國經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)進入“節(jié)能降耗”的重要歷史階段。建設節(jié)約型社會是我國各部門各行業(yè)的工作重點，國家加強能源領域的統(tǒng)一規(guī)劃迫在眉睫。觀察人士認為，中央力倡建設節(jié)約型社會意味著中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略進入實施階段。節(jié)能是我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的一項長遠戰(zhàn)略方針，也是當前一項極為緊迫的任務。為推動全社會開展節(jié)能降耗，緩解能源瓶頸制約，建設節(jié)能型社會，促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)全面建設小康社會的宏偉目標，國家發(fā)改委特別制定了《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》規(guī)劃；國務院也于近期專門下發(fā)通知，要求在生產(chǎn)、建設、流通、消費各領域節(jié)約資源，提高資源利用效率，減少損失浪費。力圖推進“節(jié)能降耗”工作。

　　二，應用自動化技術實現(xiàn)“節(jié)能降耗”的一些成功案例

　　在我國，已經(jīng)有一些著名的工業(yè)自動化企業(yè)通過他們的出色工作來努力實現(xiàn)“節(jié)能降耗”的目標。在這里，作者選擇了我國部份民企案例來加以介紹：

　　案例一：北京和利時公司的MACS系統(tǒng)在杭州綠能環(huán)保發(fā)電廠中的應用

    杭州綠能環(huán)保垃圾焚燒發(fā)電廠由杭州綠能環(huán)保發(fā)電有限公司負責籌建，一期工程已于2004 年10 月全部投運，共配置了3 臺150t/d 垃圾焚燒爐、3 臺15t/h 余熱鍋爐及3 套尾氣處理系統(tǒng)。并配置了1 套杭州汽輪機廠生產(chǎn)的7.5MW 凝汽式汽輪發(fā)電機組。垃圾焚燒爐采用了杭州鍋爐廠引進的日本三菱重工技術制造的馬丁式垃圾焚燒爐。

    以往的垃圾焚燒發(fā)電廠，通常都采用各家的PLC 來分別實現(xiàn)各個設備的控制要求的。而許多PLC是隨各個主設備廠配套而來的。因此，配套而來的各家PLC 之間，由于型號和品種的各不相同，往往是難以實現(xiàn)相互之間的通信和信息交換的；從而導致在整個垃圾焚燒發(fā)電廠的控制系統(tǒng)中，出現(xiàn)了一個個由各家不同的PLC 組成的“自動化孤島”。與此同時，許多廠家的PLC 往往難以實現(xiàn)復雜的模擬量控制，例如串級控制和前饋控制；特別是難以實現(xiàn)垃圾低熱值時的滑參數(shù)運行方式下的各種控制要求。因此，杭州綠能環(huán)保發(fā)電有限公司從一開始就果斷地決定，選擇用DCS 系統(tǒng)來實現(xiàn)“全廠一體化”的控制功能。整個杭州綠能環(huán)保發(fā)電廠“全廠一體化”控制的基本思想是：

　　由先進的、全面開放的DCS 系統(tǒng)作為全廠總的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)全廠機、爐、電和現(xiàn)場各輔機系統(tǒng)的一體化控制。采用全能值班員制度。

    經(jīng)過反復的分析比較和嚴格的考察，杭州綠能環(huán)保發(fā)電有限公司最終選擇了北京和利時公司提供的符合國際最新發(fā)展潮流的第四代DCS—MACS 系統(tǒng)。MACS 系統(tǒng)可以方便地采用以太網(wǎng)、Profibus-DP 現(xiàn)場總線或RS 485通訊接口和全廠的各個控制子系統(tǒng)（各種PLC 和505 調速器）連接和通訊。MACS 系統(tǒng)成功地實現(xiàn)了“全廠一體化”。

   目前，杭州綠能環(huán)保垃圾焚燒發(fā)電廠運行狀況良好，垃圾焚燒量超過了設計要求的450t/d，可以達到600t/d；發(fā)電量可以達到6.9—7.5MW；“全廠一體化”的控制功能通過和利時公司全面開放的MACS 系統(tǒng)已經(jīng)順利實現(xiàn)，各個控制子系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，操作靈活方便。

    這個項目既處理了垃圾，又轉化成了電能，很好地實現(xiàn)了“節(jié)能降耗”的目標。

　　案例二：北京三博中自科技有限公司在節(jié)能降耗、資源優(yōu)化方面的工作

　　中科院自動化所北京三博中自科技有限公司自從成立以來，逐步確立了以節(jié)能降耗、資源優(yōu)化為公司的發(fā)展戰(zhàn)略方向，為企業(yè)提供節(jié)能降耗控制、整體資源優(yōu)化、系統(tǒng)集成解決方案。為用戶提供具有國際水平的科技產(chǎn)品和技術服務。

　　目前，三博公司已成功開發(fā)出10多項具有自主知識產(chǎn)權的高技術含量的煉焦自動化技術產(chǎn)品，如：焦爐紅外測溫儀及測溫管理系統(tǒng)、焦爐加煤自動計量系統(tǒng)、焦爐四車聯(lián)鎖監(jiān)控管理系統(tǒng)、焦爐自動配煤控制系統(tǒng)、焦爐自動加熱優(yōu)化控制系統(tǒng)、焦爐集氣管壓力智能調節(jié)系統(tǒng)，等等。以上產(chǎn)品已開始獲得廣泛推廣應用，目前已有60多家焦化企業(yè)采用一項或多項以上煉焦自動化技術產(chǎn)品。其中，焦爐紅外測溫儀及測溫管理系統(tǒng)開發(fā)成功后，迅速進行市場推廣應用，目前已銷售近500套，市場占有率從0%提升到90%以上，基本取代了一直處在該行業(yè)壟斷地位的國外知名品牌愛康特紅外測溫儀，使焦化行業(yè)的企業(yè)大大降低了成本。由三博公司開發(fā)的焦爐自動加熱優(yōu)化控制系統(tǒng)為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益，如在江西某焦化廠實施了該系統(tǒng)，為該企業(yè)每年節(jié)省能源費用300多萬元，而該系統(tǒng)投入成本才30多萬元，目前正在焦化行業(yè)大力推廣應用該系統(tǒng),目前已多家焦化企業(yè)推廣應用了10多套該系統(tǒng)。這幾年來，三博公司在焦化行業(yè)也深受其益，針對焦化行業(yè)的直接銷售收入已達4000萬元以上，在焦化行業(yè)的工程業(yè)績已達100多個，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。在國家倡導的采用信息化自動化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，節(jié)能降耗、資源優(yōu)化領域，三博公司做出了應有的貢獻。

　　案例三：北京華邦天控科技公司北京科強公司在碳素焙燒控制技術上的工作

    在鋁用碳素生產(chǎn)過程中，焙燒工序是對能耗，環(huán)保，成品品質及壽命影響最大的，由于工藝過程復雜，現(xiàn)場環(huán)境惡劣，在1998年之前，該工藝過程幾乎沒有自動控制，能耗高，污染大，產(chǎn)品品質不穩(wěn)定。引進國外控制系統(tǒng)后，狀況明顯改善，但成本巨大，難以推廣。

    北京華邦天控科技發(fā)展有限公司與北京科強公司背靠航天科技的雄厚基礎。近年來在消化吸收國外先進技術基礎上，應用先進控制理論，于2000年成功推出國產(chǎn)化碳素焙燒控制系統(tǒng)，短短幾年中得到廣泛應用，完全替代了國外引進產(chǎn)品，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟，環(huán)保及社會效益。使用后相對過去手動控制，產(chǎn)品能耗降低50％，產(chǎn)品合格率從90％以下提高到98％以上。進入凈化系統(tǒng)之前，尾氣焦油含量降低40％以上，產(chǎn)品理化指標明顯提高，從而使電解鋁的電流效率和電解鋁槽壽命都得到了提高。以一個年產(chǎn)6萬噸碳素的標準爐型為例，每年節(jié)省燃料（100#重油）3000多噸，由此節(jié)約成本近千萬元，按全國產(chǎn)量計算，全年即可節(jié)省燃料成本7億多元，同時環(huán)保指標大大提高，產(chǎn)能及品質大幅提升。

    目前該產(chǎn)品在穩(wěn)固國內市場的同時（約占60%），正在成功地邁向國際市場，實現(xiàn)擁有自主知識產(chǎn)權先進技術產(chǎn)品的輸出。

　　案例四：浙大中自公司的“煤化工過程優(yōu)化控制技術實現(xiàn)節(jié)能降耗”

　　浙大中自公司依托浙江大學工業(yè)自動化國家工程研究中心、浙江大學工業(yè)控制技術國家重點實驗室、“控制理論與控制工程”和“檢測儀表及裝置”兩個國家重點學科、浙江大學現(xiàn)代控制工程研究所，秉承浙江大學求是創(chuàng)新的科研作風和廣博豐厚的技術源泉，在董事長孫優(yōu)賢院士的率領下，努力開拓“節(jié)約型”工業(yè)自動化技術。他們開展的“煤化工過程優(yōu)化控制技術實現(xiàn)節(jié)能降耗”工程，已經(jīng)取得了較好的成效。

　　煤炭能源消耗占中國能源消耗總量的70%，涉及化工、冶金、電力等諸多行業(yè)，以煤為能源的企業(yè)面臨著越來越大的壓力。如何利用好煤炭資源成為有關專家和工程技術人員多年研究的課題。對自動化系統(tǒng)工程人員來講，將先進控制與過程優(yōu)化技術應用于煤化工生產(chǎn)過程，實現(xiàn)節(jié)能降耗，是當前最緊迫的任務。煤化工生產(chǎn)過程優(yōu)化控制技術可以大大提高煤的利用率，既節(jié)約了大量資源，也降低了生產(chǎn)成本，因而在煤化工生產(chǎn)領域有著廣闊的市場前景。

　　煤炭的應用大致分為燃燒和氣化兩種形式，燃燒一般有工業(yè)鍋爐來實現(xiàn)，氣化又分為間歇式固定床煤氣化、連續(xù)式固定床煤氣化、粉煤氣化、水煤漿氣化、富氧氣化等，由于后三種氣化方式投資大技術還不成熟原因而很少采用，所以目前國內大多采用前兩種氣化方式。實踐證明，固定床間隙氣化工藝影響因素多，滯后時間長，在爐況穩(wěn)定時期，由于操作條件發(fā)生變化后，造成爐子蓄熱狀況變差，其潛熱損失的增加往往是潛熱損失從量變到質變的結果。當造氣爐蓄熱過量時，上、下行溫度升高，溫度速率增大，通過顯熱增加仍不能達到熱平衡時，氣化層將出現(xiàn)局部過熱結疤，如仍未及時調整工藝及操作，爐面將出現(xiàn)局部發(fā)紅、吹翻，帶出物增加。當加大排渣量后，即使大疤消除，但灰渣返炭增加，吹風效率降低，這樣潛熱損失必定增加。基于上述情況，間歇式固定床煤氣化過程優(yōu)化控制系統(tǒng)，采用浙大中自公司的SunyTDCS9200集散控制系統(tǒng)，把造氣爐當成一個蓄熱的容器，不再簡單的依賴氣化層的檢測狀況和信息，而是利用造氣爐的上、下行溫度這兩個最能反映造氣爐宏觀運行狀態(tài)的參數(shù)，運用模糊控制和優(yōu)化控制技術，分析上、下行溫度的動態(tài)變化過程所反映的造氣爐蓄熱狀況的變化，再運用工藝控制上的一些規(guī)律加以優(yōu)化控制參數(shù)，使氣化層逐步優(yōu)化，在條件優(yōu)化中，逐步使造氣爐達到單位時間內蓄熱能力最大，同時熱損失最小，且穩(wěn)定性最高的生產(chǎn)狀況，只要達到這個狀況，從能量守恒角度而言，則單爐產(chǎn)氣量最高、能源利用率最高，平均單爐發(fā)氣量提高10%以上，煤耗下降5-10%?？刂普{節(jié)包括：吹風時間的調節(jié)；上、下吹比例時間的調節(jié)；爐條機轉速的調節(jié)。

    由此可見，打破局部參數(shù)孤立控制操作的老習慣，建立起全裝置多參數(shù)綜合操作的概念，向著操作的精確性、安全性、穩(wěn)定性、預見性等方面發(fā)展。采用先進控制與過程優(yōu)化技術，進行煤化工生產(chǎn)過程優(yōu)化控制，實現(xiàn)節(jié)能降耗，是今后煤化工生產(chǎn)過程控制發(fā)展的方向。