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   導(dǎo)讀：傳統(tǒng)的自動(dòng)化較少關(guān)注節(jié)能與環(huán)保問題，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，綠色電廠、綠色樓宇以及綠色化工等與節(jié)能環(huán)保相關(guān)概念被提出，節(jié)能能源、減少原材料消耗以及綠色環(huán)保等新的約束對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出了更高的要求。在現(xiàn)代企業(yè)中，先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)對(duì)于企業(yè)的節(jié)能減排、高效運(yùn)行起著十分重要的作用，具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)。因此得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。“節(jié)能降耗”需要從自動(dòng)化等高新技術(shù)中尋求出路。先進(jìn)控制技術(shù)完全可以在“節(jié)能降耗”領(lǐng)域里建功立業(yè)！

孫柏林先生

   節(jié)能減排是“十二五”期間國(guó)民經(jīng)濟(jì)能夠繼續(xù)保持可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性問題之一，是當(dāng)前對(duì)于各行各業(yè)都極其重要的任務(wù)。先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)正是“節(jié)能減排”的有力武器，這種技術(shù)在制造業(yè)中正是先進(jìn)的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)。如何加快裝備制造業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，增強(qiáng)工業(yè)控制系統(tǒng)的功能和效率，以及更好地應(yīng)用先進(jìn)的控制技術(shù)來(lái)幫助制造企業(yè)降低成本、提高效率、改善質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)低碳化與“節(jié)能減排”的目標(biāo)，是當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)面臨的十分緊迫的問題。

　　目前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)仍普遍存在“三高”（高能耗、高消耗、高污染）的問題。鋼鐵、有色、電力、化工等高耗能行業(yè)單位產(chǎn)品能耗比世界先進(jìn)水平高40%以上。因而，我們應(yīng)努力奮斗，盡早縮短這一差距，按照科學(xué)發(fā)展觀和加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的要求，建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。

　　節(jié)能減排、建設(shè)“兩型”社會(huì)是科學(xué)發(fā)展觀的內(nèi)在要求，當(dāng)然也是應(yīng)對(duì)氣候變化的一個(gè)有效手段。

　　“十二五”節(jié)能減排的主要目標(biāo)與基本思路

　　《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》總體目標(biāo)包括：到2015年，萬(wàn)元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降到0.869t標(biāo)準(zhǔn)煤，比2010年的1.034t標(biāo)準(zhǔn)煤下降16％，總實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源6.7億t標(biāo)準(zhǔn)煤。2015年，全國(guó)化學(xué)需氧量和SO2排放總量分別控制在2347.6萬(wàn)t、2086.4萬(wàn)t，比2010年的2551.7萬(wàn)t、2267.8萬(wàn)t分別下降8%；全國(guó)氨氮和氮氧化物排放總量分別控制在238.0萬(wàn)t、2046.2萬(wàn)t，比2010年的264.4萬(wàn)t、2273.6萬(wàn)t分別下降10%。

　　“堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、立足國(guó)內(nèi)、多元發(fā)展、保護(hù)環(huán)境，加強(qiáng)國(guó)際互利合作，調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，構(gòu)建安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系”是推動(dòng)能源生產(chǎn)和利用方式變革的新思路。

　　為此，專家學(xué)者提出：“節(jié)能改變世界 智能創(chuàng)造未來(lái)”，“十二五”期間工業(yè)節(jié)能減排工作要以科技創(chuàng)新為支撐，大力推進(jìn)工業(yè)節(jié)能降耗。圍繞工業(yè)生產(chǎn)源頭、過(guò)程和產(chǎn)品三個(gè)重點(diǎn)，組織實(shí)施余熱余壓回收利用工程、工業(yè)鍋爐窯爐改造工程、內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程、電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造工程、熱電聯(lián)產(chǎn)工程、工業(yè)副產(chǎn)煤氣回收利用工程、高效節(jié)能機(jī)電產(chǎn)品推廣工程、企業(yè)能源管控中心建設(shè)工程、綠色通信推廣工程、節(jié)能產(chǎn)業(yè)培育工程等十大重點(diǎn)節(jié)能工程，提升工業(yè)能源利用效率，促進(jìn)行業(yè)節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品裝備、企業(yè)節(jié)能管理水平再上新臺(tái)階。

　　充分認(rèn)識(shí)“十二五”節(jié)能減排壓力及難度將會(huì)更大

　　隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快和消費(fèi)結(jié)構(gòu)持續(xù)升級(jí)，我國(guó)能源需求呈剛性增長(zhǎng)，受國(guó)內(nèi)資源保障能力和環(huán)境容量制約以及全球性能源安全和應(yīng)對(duì)氣候變化影響，資源環(huán)境約束日趨強(qiáng)化，“十二五”時(shí)期節(jié)能減排形勢(shì)仍然十分嚴(yán)峻，任務(wù)十分艱巨。16％這一目標(biāo)和“十一五”期間“19.1%”的實(shí)際節(jié)能幅度相比雖然稍有下降，但仍是一塊“難啃的硬骨頭”。

　　這是由于：一是節(jié)能減排的約束性指標(biāo)增多了，“十二五”規(guī)劃綱要草案除了繼續(xù)要求化學(xué)需氧量排放量和SO2排放量分別下降8％，還新增要求氨氮和氮氧化物分別減排10％；二是“十二五”將大幅抑制能源消耗；三是行業(yè)節(jié)能減排的空間趨小、難度加大；四是我國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)的重點(diǎn)耗能產(chǎn)品，能耗與國(guó)際先進(jìn)水平的差距還很大；五是減排的這四項(xiàng)指標(biāo)是約束性的，是一定要完成的，嚴(yán)峻的“節(jié)能”形勢(shì)之外，“減排”重任的完成也不容樂觀；六是部分高耗能產(chǎn)品生產(chǎn)增長(zhǎng)較快，一些過(guò)去停工減產(chǎn)的又在恢復(fù)生產(chǎn)，產(chǎn)能大量釋放，局部地區(qū)電力供需偏緊，節(jié)能減排任務(wù)非常嚴(yán)峻。專家學(xué)者形象地說(shuō)：這次提出的目標(biāo)是屬于“踮起腳來(lái)才夠得著”的目標(biāo)。

　　“十二五”節(jié)能減排要求工業(yè)發(fā)展低碳化

　　“十二五”時(shí)期，我國(guó)科技發(fā)展仍處于可以大有作為的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期。世界科技保持快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，學(xué)科交叉和技術(shù)融合加快，創(chuàng)新要素和創(chuàng)新資源在全球范圍內(nèi)流動(dòng)加速，科學(xué)技術(shù)正孕育著新的突破。網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)加速滲透和深度應(yīng)用，將引發(fā)以智能、泛在、融合和普適為特征的新一輪信息產(chǎn)業(yè)變革。新型節(jié)能環(huán)保技術(shù)、新能源技術(shù)等加速突破，將推動(dòng)世界進(jìn)入綠色、清潔、低碳發(fā)展的新階段。

　　未來(lái)五年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)將面臨重大轉(zhuǎn)變，能源消費(fèi)增長(zhǎng)也要有重大變化，“十二五”要繼續(xù)制定積極的節(jié)能降耗定量目標(biāo)，并試行能源消費(fèi)總量控制目標(biāo)，加強(qiáng)節(jié)能降耗考核，完善經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展考核內(nèi)容，以進(jìn)一步統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，用節(jié)能降耗實(shí)踐科學(xué)發(fā)展，推動(dòng)科學(xué)發(fā)展；防止盲目擴(kuò)大投資，避免單純追求GDP增長(zhǎng)速度；加快低碳技術(shù)開發(fā)和推廣應(yīng)用；組織開展節(jié)能減碳共性、關(guān)鍵和前沿技術(shù)攻關(guān)。

　　先進(jìn)控制技術(shù)在節(jié)能降耗中的促進(jìn)作用

　　“十二五”科技發(fā)展的總體目標(biāo)是：自主創(chuàng)新能力大幅提升，科技競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際影響力顯著增強(qiáng)，重點(diǎn)領(lǐng)域核心關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破，為加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變提供有力支撐；基本建成功能明確、結(jié)構(gòu)合理、良性互動(dòng)、運(yùn)行高效的創(chuàng)新體系。

　　傳統(tǒng)的自動(dòng)化較少關(guān)注節(jié)能與環(huán)保問題，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，綠色電廠、綠色樓宇以及綠色化工等與節(jié)能環(huán)保相關(guān)概念被提出，節(jié)能能源、減少原材料消耗以及綠色環(huán)保等新的約束對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出了更高的要求。

　　當(dāng)前的節(jié)能已不是簡(jiǎn)單意義的節(jié)約和少用能源，而是要靠使用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，先進(jìn)管理理念等來(lái)提高能源的利用效率。在當(dāng)今世界性市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中，工業(yè)企業(yè)必須應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)科學(xué)來(lái)保證產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和數(shù)量的優(yōu)勢(shì)。特別是在用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面，自動(dòng)化科學(xué)在工業(yè)企業(yè)的運(yùn)行與發(fā)展中起到非常重要的作用。在現(xiàn)代企業(yè)中，先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)對(duì)于企業(yè)的節(jié)能減排、高效運(yùn)行起著十分重要的作用，具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)。因此得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。“節(jié)能降耗”需要從自動(dòng)化等高新技術(shù)中尋求出路。先進(jìn)控制技術(shù)完全可以在“節(jié)能降耗”領(lǐng)域里建功立業(yè)！

　　先進(jìn)控制技術(shù)在化工自動(dòng)化的應(yīng)用

　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展及其在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛和深入的應(yīng)用，工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展體現(xiàn)著兩個(gè)明顯的特征，一是生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大，二是生產(chǎn)技術(shù)水平越來(lái)越高。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)化學(xué)工業(yè)技術(shù)水平較低、能耗很高。要改變這種局面，根本的出路就是走科技進(jìn)步的道路，采用先進(jìn)實(shí)用的技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。隨著化學(xué)工業(yè)日益朝著集成化、大型化方向發(fā)展，系統(tǒng)的復(fù)雜性不斷增加，表現(xiàn)為過(guò)程具有強(qiáng)耦合性、不確定性、非線性、信息不完全性和大純滯后性等特征，并存在著苛刻的約束條件，控制目標(biāo)多元化，變量數(shù)目增多且相關(guān)性增強(qiáng)。在這種情況下，傳統(tǒng)的控制策略已不能完全滿足要求，必須應(yīng)用先進(jìn)控制。近年來(lái)，先進(jìn)控制在工業(yè)上的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越多。從工業(yè)應(yīng)用的角度看，先進(jìn)控制應(yīng)用成功與否的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)者對(duì)被控過(guò)程的準(zhǔn)確把握與否，能否正確應(yīng)用各種控制策略。

　　就自動(dòng)化水平而言，主要包含自動(dòng)化系統(tǒng)及儀器儀表產(chǎn)品和控制技術(shù)兩個(gè)方面。前者僅是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)條件。而后者決定目標(biāo)控制的好壞。能耗的下降有兩種方式：一種是把高耗能產(chǎn)業(yè)合理轉(zhuǎn)移出去，提高產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；另一種是降低單位增加值能耗，提高能源使用效率。

　　現(xiàn)代工業(yè)過(guò)程正向復(fù)雜化、高速化、大型化方向發(fā)展，節(jié)能、降耗、安全、環(huán)保是自動(dòng)化的首要目標(biāo)，而工業(yè)過(guò)程通常都有多種約束條件、多變量、強(qiáng)耦合、非線性、大時(shí)滯、不確定性、多控制目標(biāo)等問題，給先進(jìn)控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)很大困難，主要因?yàn)榭刂颇繕?biāo)帶有多種約束條件、多變量、強(qiáng)耦合、非線性、大時(shí)滯及不確定性；加之對(duì)象研究不夠、控制方案不夠合理等因素造成的。而這些回路恰恰是影響生產(chǎn)效率，降低能耗的關(guān)鍵點(diǎn)。如何實(shí)現(xiàn)降低單位增加值能耗，提高能源使用效率呢?本文主要想從市場(chǎng)需求、自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗的基礎(chǔ)條件、節(jié)能降耗與先進(jìn)控制的關(guān)系、目前存在的問題和今后努力的方向等幾個(gè)方面來(lái)討論。

　　近年來(lái)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)建模與控制、非線性控制系統(tǒng)理論、離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)、混雜系統(tǒng)理論、大系統(tǒng)理論、隨機(jī)系統(tǒng)濾波與控制、分布參數(shù)系統(tǒng)控制、自適應(yīng)控制、魯棒控制、智能控制、最優(yōu)控制、系統(tǒng)辨識(shí)與建模等各種控制理論的研究較多。針對(duì)復(fù)雜工業(yè)過(guò)程所具有的多變量、強(qiáng)耦合、強(qiáng)非線性、不確定性、生產(chǎn)邊界條件變化大等綜合復(fù)雜性，將控制理論與方法和智能方法（模糊推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、知識(shí)挖掘、專家系統(tǒng)等）相結(jié)合，開展了智能建模技術(shù)、軟測(cè)量技術(shù)、智能控制技術(shù)、多變量智能解耦控制技術(shù)以及基于綜合生產(chǎn)指標(biāo)的優(yōu)化控制技術(shù)的研究。自動(dòng)控制是節(jié)能降耗的手段之一。對(duì)工廠而言，僅靠自動(dòng)化技術(shù)是不能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的，只有當(dāng)流程工業(yè)企業(yè)通過(guò)結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)才能達(dá)到高效節(jié)能的目的。在自動(dòng)化系統(tǒng)及儀表使用正常的條件下，先進(jìn)控制的應(yīng)用使得節(jié)能降耗的效果可達(dá)5％～7％。即便生產(chǎn)工藝的改造、升級(jí)和創(chuàng)新，各種機(jī)械、電氣等設(shè)備的效率提高的條件下，自控投運(yùn)率太低，同樣對(duì)節(jié)能降耗有影響。國(guó)內(nèi)一些石化公司如茂名、揚(yáng)子、濟(jì)南等煉油廠已經(jīng)應(yīng)用了先進(jìn)技術(shù)，并且?guī)?lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。