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   導讀：傳統的自動化較少關注節能與環保問題，隨著社會和經濟的發展，綠色電廠、綠色樓宇以及綠色化工等與節能環保相關概念被提出，節能能源、減少原材料消耗以及綠色環保等新的約束對自動化技術提出了更高的要求。在現代企業中，先進控制與優化技術對于企業的節能減排、高效運行起著十分重要的作用，具有許多顯著的優點。因此得到了廣泛的推廣和應用。“節能降耗”需要從自動化等高新技術中尋求出路。先進控制技術完全可以在“節能降耗”領域里建功立業！

孫柏林先生

   節能減排是“十二五”期間國民經濟能夠繼續保持可持續發展的戰略性問題之一，是當前對于各行各業都極其重要的任務。先進的科學技術正是“節能減排”的有力武器，這種技術在制造業中正是先進的工業自動化技術。如何加快裝備制造業的發展和技術進步，增強工業控制系統的功能和效率，以及更好地應用先進的控制技術來幫助制造企業降低成本、提高效率、改善質量、實現低碳化與“節能減排”的目標，是當前工業自動化行業面臨的十分緊迫的問題。

　　目前，我國工業生產仍普遍存在“三高”（高能耗、高消耗、高污染）的問題。鋼鐵、有色、電力、化工等高耗能行業單位產品能耗比世界先進水平高40%以上。因而，我們應努力奮斗，盡早縮短這一差距，按照科學發展觀和加快轉變經濟發展方式的要求，建立資源節約型、環境友好型社會。

　　節能減排、建設“兩型”社會是科學發展觀的內在要求，當然也是應對氣候變化的一個有效手段。

　　“十二五”節能減排的主要目標與基本思路

　　《“十二五”節能減排綜合性工作方案》總體目標包括：到2015年，萬元國內生產總值能耗下降到0.869t標準煤，比2010年的1.034t標準煤下降16％，總實現節約能源6.7億t標準煤。2015年，全國化學需氧量和SO2排放總量分別控制在2347.6萬t、2086.4萬t，比2010年的2551.7萬t、2267.8萬t分別下降8%；全國氨氮和氮氧化物排放總量分別控制在238.0萬t、2046.2萬t，比2010年的264.4萬t、2273.6萬t分別下降10%。

　　“堅持節約優先、立足國內、多元發展、保護環境，加強國際互利合作，調整優化能源結構，構建安全、穩定、經濟、清潔的現代能源產業體系”是推動能源生產和利用方式變革的新思路。

　　為此，專家學者提出：“節能改變世界 智能創造未來”，“十二五”期間工業節能減排工作要以科技創新為支撐，大力推進工業節能降耗。圍繞工業生產源頭、過程和產品三個重點，組織實施余熱余壓回收利用工程、工業鍋爐窯爐改造工程、內燃機系統節能工程、電機系統節能改造工程、熱電聯產工程、工業副產煤氣回收利用工程、高效節能機電產品推廣工程、企業能源管控中心建設工程、綠色通信推廣工程、節能產業培育工程等十大重點節能工程，提升工業能源利用效率，促進行業節能技術產品裝備、企業節能管理水平再上新臺階。

　　充分認識“十二五”節能減排壓力及難度將會更大

　　隨著工業化、城鎮化進程加快和消費結構持續升級，我國能源需求呈剛性增長，受國內資源保障能力和環境容量制約以及全球性能源安全和應對氣候變化影響，資源環境約束日趨強化，“十二五”時期節能減排形勢仍然十分嚴峻，任務十分艱巨。16％這一目標和“十一五”期間“19.1%”的實際節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：一是節能減排的約束性指標增多了，“十二五”規劃綱要草案除了繼續要求化學需氧量排放量和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；三是行業節能減排的空間趨小、難度加大；四是我國石油和化學工業的重點耗能產品，能耗與國際先進水平的差距還很大；五是減排的這四項指標是約束性的，是一定要完成的，嚴峻的“節能”形勢之外，“減排”重任的完成也不容樂觀；六是部分高耗能產品生產增長較快，一些過去停工減產的又在恢復生產，產能大量釋放，局部地區電力供需偏緊，節能減排任務非常嚴峻。專家學者形象地說：這次提出的目標是屬于“踮起腳來才夠得著”的目標。

　　“十二五”節能減排要求工業發展低碳化

　　“十二五”時期，我國科技發展仍處于可以大有作為的重要戰略機遇期。世界科技保持快速發展態勢，學科交叉和技術融合加快，創新要素和創新資源在全球范圍內流動加速，科學技術正孕育著新的突破。網絡和信息技術加速滲透和深度應用，將引發以智能、泛在、融合和普適為特征的新一輪信息產業變革。新型節能環保技術、新能源技術等加速突破，將推動世界進入綠色、清潔、低碳發展的新階段。

　　未來五年，我國經濟將面臨重大轉變，能源消費增長也要有重大變化，“十二五”要繼續制定積極的節能降耗定量目標，并試行能源消費總量控制目標，加強節能降耗考核，完善經濟社會發展考核內容，以進一步統一認識，用節能降耗實踐科學發展，推動科學發展；防止盲目擴大投資，避免單純追求GDP增長速度；加快低碳技術開發和推廣應用；組織開展節能減碳共性、關鍵和前沿技術攻關。

　　先進控制技術在節能降耗中的促進作用

　　“十二五”科技發展的總體目標是：自主創新能力大幅提升，科技競爭力和國際影響力顯著增強，重點領域核心關鍵技術取得重大突破，為加快經濟發展方式轉變提供有力支撐；基本建成功能明確、結構合理、良性互動、運行高效的創新體系。

　　傳統的自動化較少關注節能與環保問題，隨著社會和經濟的發展，綠色電廠、綠色樓宇以及綠色化工等與節能環保相關概念被提出，節能能源、減少原材料消耗以及綠色環保等新的約束對自動化技術提出了更高的要求。

　　當前的節能已不是簡單意義的節約和少用能源，而是要靠使用先進科學技術，先進管理理念等來提高能源的利用效率。在當今世界性市場經濟的激烈競爭中，工業企業必須應用自動化技術科學來保證產品的質量、成本和數量的優勢。特別是在用高新技術改造傳統產業方面，自動化科學在工業企業的運行與發展中起到非常重要的作用。在現代企業中，先進控制與優化技術對于企業的節能減排、高效運行起著十分重要的作用，具有許多顯著的優點。因此得到了廣泛的推廣和應用。“節能降耗”需要從自動化等高新技術中尋求出路。先進控制技術完全可以在“節能降耗”領域里建功立業！

　　先進控制技術在化工自動化的應用

　　隨著科學技術的飛速發展及其在工業生產中廣泛和深入的應用，工業生產的發展體現著兩個明顯的特征，一是生產規模越來越大，二是生產技術水平越來越高。長期以來，我國化學工業技術水平較低、能耗很高。要改變這種局面，根本的出路就是走科技進步的道路，采用先進實用的技術改造傳統產業。隨著化學工業日益朝著集成化、大型化方向發展，系統的復雜性不斷增加，表現為過程具有強耦合性、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，控制目標多元化，變量數目增多且相關性增強。在這種情況下，傳統的控制策略已不能完全滿足要求，必須應用先進控制。近年來，先進控制在工業上的應用已經越來越多。從工業應用的角度看，先進控制應用成功與否的關鍵在于設計者對被控過程的準確把握與否，能否正確應用各種控制策略。

　　就自動化水平而言，主要包含自動化系統及儀器儀表產品和控制技術兩個方面。前者僅是實現自動化的基礎條件。而后者決定目標控制的好壞。能耗的下降有兩種方式：一種是把高耗能產業合理轉移出去，提高產業結構；另一種是降低單位增加值能耗，提高能源使用效率。

　　現代工業過程正向復雜化、高速化、大型化方向發展，節能、降耗、安全、環保是自動化的首要目標，而工業過程通常都有多種約束條件、多變量、強耦合、非線性、大時滯、不確定性、多控制目標等問題，給先進控制技術的實現帶來很大困難，主要因為控制目標帶有多種約束條件、多變量、強耦合、非線性、大時滯及不確定性；加之對象研究不夠、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效率，降低能耗的關鍵點。如何實現降低單位增加值能耗，提高能源使用效率呢?本文主要想從市場需求、自動化領域實現節能降耗的基礎條件、節能降耗與先進控制的關系、目前存在的問題和今后努力的方向等幾個方面來討論。

　　近年來對復雜系統建模與控制、非線性控制系統理論、離散事件動態系統、混雜系統理論、大系統理論、隨機系統濾波與控制、分布參數系統控制、自適應控制、魯棒控制、智能控制、最優控制、系統辨識與建模等各種控制理論的研究較多。針對復雜工業過程所具有的多變量、強耦合、強非線性、不確定性、生產邊界條件變化大等綜合復雜性，將控制理論與方法和智能方法（模糊推理、神經網絡、知識挖掘、專家系統等）相結合，開展了智能建模技術、軟測量技術、智能控制技術、多變量智能解耦控制技術以及基于綜合生產指標的優化控制技術的研究。自動控制是節能降耗的手段之一。對工廠而言，僅靠自動化技術是不能實現節能降耗的，只有當流程工業企業通過結合自動化技術才能達到高效節能的目的。在自動化系統及儀表使用正常的條件下，先進控制的應用使得節能降耗的效果可達5％～7％。即便生產工藝的改造、升級和創新，各種機械、電氣等設備的效率提高的條件下，自控投運率太低，同樣對節能降耗有影響。國內一些石化公司如茂名、揚子、濟南等煉油廠已經應用了先進技術，并且帶來了可觀的經濟效益。