数字能效管理范文

数字能效管理范文第1篇

关键词：低碳建筑；设计初期；实现方法；

1. “低碳”建筑

我国是建筑业大国，每年有大量的资源、能源的消耗。为改善对资源、能源的大量损耗和对环境的破坏，提出设计“低碳城市”的理念。低碳建筑，指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内, 减少化石能源的使用, 提高能效, 最终降低二氧化碳排放量。也就是提出了建筑物的“可持续发展”，提高建筑物能效，较弱对环境的破坏程度。

我国的“低碳”建筑认识尚浅，存在部分错误的认识。由于只看到眼前利益，忽略长远利益，导致部分人认为高成本的“低碳”建筑不利于经济的发展。“低碳”建筑可能在短期内收效不明显，其有成本较高、一次投入资金较大、投资回报时间长的特点，还有可能造成短期内房价上涨。但鉴于这几年环境破坏程度相当严重，我们国家需要加强对环境的保护，具体措施就体现在对建筑物的节能减排上，通过建筑设计上更利于提高能效的方法，将设计重心放到节能减排上来，是实现“低碳建筑”的根本。由于建筑设计上，未能有标准化的建筑节能评估体系，给“低碳”建筑的设计制造障碍。2009年我国正式了《中国栗色低碳住区减碳技术评估框架体系》，该体系的推出有利于对“低碳”建筑设计作出正确的评断，对“低碳”建筑的发展有一定的推动作用。

2. “低碳”建筑的设计初期存在的问题

有关研究表明，大多设计环节的失策处于设计的初期阶段，成为“低碳”建筑评估的重点评估内容。建筑设计基于CAD制图操作软件，其中的大量能效计算在设计的后期完成，而后期计算对已经成图的设计意义不大，只能作为判断标准的参照。而且，设计阶段全部由设计师人工完成，其工作量大，耗时长，设计质量也难以保障。现代设计技术常采用计算机操作，评估设计的能耗损失，常通过相关能耗模拟软件来实现。

计算机建筑能效模拟分析技术已在国外取得较为先进的发展成果，基于节能标准的分析软件应运而生，如美国的DOE2、Energy Plus，日本的HASP，我国的DeST操作软件等。通过能效模拟软件，提高了工作的精确度和高效性，优化了建筑设计，完善了“低碳”建筑，在低碳设计中得到广泛采用。以往低碳评估分析在设计中后期才开始使用，不利于“低碳”建筑的设计效果。所以，实践证明了低碳建筑设计的设计初期应用是实现建筑节能减排目的的最佳手段。

为了使建筑能效模拟分析真正提高“低碳”建筑质量，必须在方案设计初期就引入，实现：1. 设计全过程实现快速的能量分析，帮助改善设计方案。2. 模拟效果较好的帮助了科学的设计决策。3. 建筑能效模拟的操作软件快捷、简易，能被广泛利用于设计过程。

3. “低碳”建筑设计的实现方法

（1）BIM技术介绍。BIM 即建筑信息模型（Building Information Modeling），BIM技术广泛用于低碳建筑的设计。其原理基于对象的建模技术。该虚拟建模包含了建筑材料和构件的特征信息，为一个综合的数据库管理。其在设计上应用广泛，可用于结构设计、设备管理、工程统计、成本计算、物业管理等相关建筑工程管理。BIM技术有效的利用了3D CAD技术，成功的解决了2D图纸无法反映的建筑空间信息问题。并且，通过导入相关的能量分析软件，实现了对建筑能效的分析结果。统计结果包括建筑热性能指标、月、年能耗量、自然采光水平等。总而言之，BIM技术通过智能化的平台能正确、有效的对“低碳”建筑性能进行评估。

BIM软件包括大量的建筑信息，如建筑材料、建筑构件，是准确虚拟建筑模型，能有效是实现设计阶段的快速能量分析，对碳足迹、能耗、能量平衡问题进行正确分析和评估。较以往设计人员耗时完成的分析过程，通过计算机技术智能化水平缩短完成时间。并且，BIM软件操作简便，易于使用，通过建模得到的数据结果，直观有效，很好的完成“低碳建筑”的设计目的。

BIM技术实现了能效模拟结果的反馈，在建筑设计阶段，通过虚拟建模对能效的快速分析，并直观的图标表示，不仅让设计人员及时了解建筑物的能效信息，更有利于信息结果的交流和进一步优化节能设计。

（2）其它数字化技术的应用。将数字化技术的相关软件应用于低碳设计过程。如Green Studio Building软件，可以测算和模拟建筑物的排碳量，通过计算机操作实现几分钟内的测算。同时，利用数字化技术(如Autodesk Ecotect Anlysis)软件，在建筑物设计上实现参数化的设计，通过分析声、光、热以及是室内空气质量等，实现数字化的精确调控。并有将数字技术与环境科学结合分析对建筑物的碳排放指标、低碳效应等问题进行测算。

低碳设计的数字控制技术。在借鉴和利用当前的生物技术、防污染技术、再循环和资源替代技术等环境保护技术上，建立了建筑物和周边环境共生、改善碳排放量的建筑节能技术体系。

低碳设计的现代综合技术应用。在低碳建筑设计上借助各种数字操作软件，实行设计与管理上的统一，将数字管理系统、排水系统、配电系统、照明系统等结合分析，形成了综合的分析系统，在建筑设计上实现所有机电设备、能源设备、电讯设备统一，将建筑物中的各子系统合理、高效、协调运行。其中，数字化技术的应用就如同电脑CPU，决定和控制着各个部分，从而达到了“低碳”建筑的设计要求。

（3）网络在低碳设计中的应用。通过网络，能在建筑物设计上通过数据采集和实现管理监控。并将信息集成系统作为平台，通过分项能耗计量系统，适应各种类型建筑物的设计要求。如能准确计算建筑物各部分的能耗量、对建筑物周边环境进行监测、监控建筑物各设备的运行情况等，实现了有效的监督。

（4）低碳设计中的仿生学原理。根据建筑设计的仿生学应用，提出了低碳设计策略“建筑腔体”。即为建筑物在空间体形上的确定、各种技术措施的应用，能够较好的分配和利用了可再生资源，能够通过这种手段，实现低碳排放高舒适度的建筑设计。通过分析建筑场地的气候因素，环境在物理意义上的形态造成的微气候，具体能量流特征等等。在设计整合中，将具体技术要素，转化为腔体类型进而发挥其生态效应。这是通过对模拟建筑物周围生态环境的变化，进行对“低碳”建筑设计的改良、调整。

4. 结语

数字能效管理范文第2篇

苏波在致辞中指出，近年来我国工业、通信业快速发展，整体素质明显改善，工业化和信息化融合不断深化，信息通信技术广泛渗透到经济社会生活的各个领域。工业和信息化部积极推进ICT技术发展，大力推动两化融合，通过推进企业能源管控中心示范工程建设、开展工业能耗在线监测试点、推进ICT节能减排技术应用等措施促进低碳经济发展。实践证明，信息通信技术的应用有效推动了节能降耗，对实现工业绿色低碳发展作用显著。他强调，为进一步推进ICT促进绿色低碳发展，工业和信息化部将重点推进以下四方面的工作：

一是加快实施绿色IT战略。贯彻落实《工业和信息化部关于进一步加强通信业节能减排工作的指导意见》，制定电子信息制造业节能减排指导意见，制订“绿色IT推进计划”，加强行业指导；发展低耗能CPU、节能电源、高能效计算机，统筹部署绿色数据中心建设，推进绿色节能通信网络中心建设，推动老旧高耗能设备退网，实施通信行业合同能源管理，支持通信基站节能改造，实施通信营运企业、设备制造企业自愿减排，签署节能自愿协议。

二是实施“数字能源”计划。组织开发高耗能行业“数字能源解决方案”，推进钢铁、水泥等重点行业能源系统在线仿真技术应用，继续支持重点耗能企业建设能源管控中心，实行企业数字能源分级管理，推进工业能耗在线监测区域试点，建立地区、行业、重点企业三位一体的工业能耗监测和预测预警体系，实现能源管理的数字化、可视化、智能化。

三是推进电子信息制造业节能降耗。支持电子信息制造业实施节能降耗技术改造，实施电子炉窑改造工程，支持专业机构开展企业能效诊断服务，主要标杆指标和标杆企业，推进能效对标达标。推动建立一批电子工业节能技术中心，节能技术和产品设备指导目录，支持太阳能光伏、CLED等节能降耗技术创新。实施“0.5W”待机功耗项目，强制推行0.5W待机功耗，开展电子信息产品绿色制造和生态设计试点。

四是实施高效节能电子信息产品推广政策。完善平板电脑、计算机、打印机等电子信息产品能耗标准，加强能效标识认证，开展平板电视等产品“能效之星”评价；实施节能产品惠民工程，推动将复印机、打印机、笔记本电脑及高效照明等节能产品纳入政策支持范围，利用政策支持加大节能产品推广力度。

数字能效管理范文第3篇

关键词：电源半导体；能效等级；电源设计；节能

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.11.001

大家都在谈绿色低碳，谈节能减排，谈保护环境，在清洁能源与可再生能源价格依然居高不下，以及其应用总是受各种制约的前提下，最直接的实现节能降耗又不影响消费者用户体验的办法还是提升电源的能源转换效率。

从输电网络的交流电，到用电终端的各种直流驱动设备工作，随着消费电子产品逐渐取代工业产品成为能源消耗的主力，提升消费电子的能源转换效率，以此尽可能降低不必要的能源转换效率，是最直接有效，也是最简单的节能降耗的办法。

政府一向是推进电源效率要求的规则制定者，金牌电源由美国80PLUS政府机构定义和认证,只有达到该认正标准的才能在美国销售。其中金牌的标准要求PFC+PWM的效率>90%，银牌要求>88%，铜牌要>85%，而至少>80%才能算合格的电源。现在更新的电源标准已经出台，分别是>92%的白金牌电源和更为苛刻的>94%的钛金牌电源标准。

白金牌电源标准的要求具体包括：AC-DC 从PFC到DC输出转换效率达到92%；待机功耗低于0.15W；高的功率密度，小的体积（300W/立方英寸）；以及高的可靠性，平均无故障工作时间〉5000小时。钛金牌电源具体要求是：AC-DC从PFC到DC输出转换效率达到94%； 待机功耗低于50mW, 即低于0.05W；更高的功率密度，更小的体积；更高的可靠性，平均无故障工作时间要达到一万小时。

从节约能源及环境保护的要求，必须设计、制造最高效率的开关电源变换器。对于AC-DC，其效率要达到金牌标准，就必须达到90%以上。对于DC-DC，其效率要达到金牌标准，就必须达到95%以上。而绿色电源的定义，空载功率损耗

新能效提出新挑战

对于白金和钛金牌系统，会有两个“较新”的要求：(1)在现有负载点(20%、50%和100%)下具有更高的效率标准；(2)新的10%负载点下最低工作效率要求。为了满足这些标准的要求，必需考虑电源控制技术以及半导体元件。

要获得更高的效率，便必需考虑结合LLC谐振半桥等谐振模式控制技术，以及次级端同步整流技术。在负载范围内不同控制技术的效率曲线也不相同。例如：双管反激式解决方案的平均效率高于LLC谐振半桥方案(后者在满负载条件下具有出色的效率)。更高的平均效率意味着在所有负载点下更容易满足最小值标准要求。此外，必需考虑使用超级结MOSFET等具有低导通阻抗的半导体元件来降低开关损耗。最后，仍然需要使用开关电源(SMPS)专有技术，最大限度地提高给定设计的效率。

面对越来越严格的能效等级，电源半导体产品面临着全新的技术需求挑战，未来几年，面对越来越严格的能效等级，新能源、照明、电信、智能电网、智能家电等市场都具有巨大的增长空间，智能化电源将会受到越来越多的青睐。另外，严格的能效等级也会促进电源管理产品向高效、节能、环保的方向发展。如何提高系统电源的效率是市场所关心的问题之一，注重满载效率的同时，轻载效率，静态功耗也成为设计人员的关注点。

安森美半导体电源市场全球销售及营销高级总监郑兆雄总结电源半导体产品的主体发展趋势体现在以下方面。

1 高能效：提高从满负载到待机(空载)等完整负载范围内的能效，且要提升散热性能。

2 减小尺寸及提升功率密度：利用优化的开关拓扑结构设计更小电源、提高集成度、降低物料单(BOM)元件数量及成本。

3 全球法规及能效标准更趋严格：要确保方案符合规范要求，配合功率因数校正(PFC)及待机能耗要求。

电源管理与功率半导体是改善能效中非常重要的两个部分。在日常生活中，功率半导体应用于从移动通信到航天电子的广泛电子应用之中。最普遍的功率应用是转换、管理和分配。这些应用的基本子系统包括ACDC、DC-DC和DC-AC，所有三种子系统的主要发展推动力量是采用性能更高的开关和控制电路。发展趋势是在系统加入更多的功率电子内容，以便提供各种功能如更便捷的显示(用于消费电子产品的LED显示)、通信(联网)，以及系统监控和保护。为了迎合系统发展趋势，功率半导体供应商正在推出具有高能效水平、高集成度和多电源轨的器件。

在功率分立器件方面，MOSFET正在从平面技术转向Super Junction(电荷平衡)技术，以期改善导通状态电阻率(Rds(on))并实现快速开关。至于IGBT技术，则应用沟槽技术来减小片上横向隔离结构的尺寸，有助于减小芯片面积，同时保持性能。据报道，功率分立器件供应商几乎达到了基底材料，硅材料的极限。因而，新材料半导体器件预计将会替代传统的硅半导体器件。宽能带隙(WBG)半导体器件如SiC和GaN开关正在涌现，这些器件采用高成本效益的工艺技术来达到规模经济效益，从而保障大批量生产率。大规模推出WBG半导体的速度取决于市场的需求。市场对高效率、高密度和高温度应用器件的需求不断增长，推动功率半导体供应商以较预期更快的速度投入WBG半导体产品的竞争之中。

即便市场需要更高效的产品，功率半导体客户也仍然需要提升价值。例如，进一步改进大多数广泛使用的硅器件，比如IGBT需要降低Vceon的来减少功率损耗，缩小芯片面积来降低成本，以及利用创新的芯片贴装技术来扩大温度范围并提高可靠性，这些都是今天的市场所需要的。美高森美功率产品部门战略业务发展总监Keith Westrum介绍，他们和客户正在探索使用更高的工作频率来减少实物的尺寸和降低其产品的总体成本。

飞兆半导体中国区销售总监王剑介绍，功率管理IC用于多种消费产品和计算应用的各种功率转换和分配电路中，包括手机、汽车电子和工业等应用。近期，人们将功率管理IC嵌入在超便携设备、手机和膝上型电脑的智能功率管理IC中，这项集成是通过改进制造工艺和设计技术来实现的。功率管理IC的另一项功能是照明管理。最近推出的高效率白光LED为消费产品、计算产品和手机提供了新型照明单元，可以实现从简单的功率管理到调光、智能驱动、接口和保护功能的多种功能(如OTP、OVP、OCP、反向电池电流保护等)。

谈及挑战，国际整流器公司亚太区销售副总裁潘大伟看到，受气候变化、能源安全与成本、全球经济发展和人口增长等问题的影响，大众关心的焦点转移到了能效上。尤其是在家用电器市场内，新法规、标签计划和对更高性能的需求促使制造商利用永磁变速驱动器取代采用AC感应或者有刷DC电机的机电驱动系统。然而，电子控制单元的设计很复杂，并且涉及3个方面 - 数字、模拟和功率级。同时，设计者必须以较低的成本为大批量电器市场实现高性能。

注重系统级的电源设计

从市场角度来看，消费者期望更高的系统效率。这意味着对整机轻载和待机功耗的关注度越来越高，也更加注重系统级电源管理。Maxim战略市场应用经理Jon Day表示，在现有半导体技术基础上，芯片本身的效率仍在增长，但增幅较缓。而对效率的大幅提升需要依靠电源子系统的远端控制。使得用户可以针对整体的系统负载进行优化，设计出尺寸越来越小、效率越来越高的电源。

ADI公司电源管理部门市场工程师张洁萍补充了另外一些变化，电源管理技术供应商已不仅仅局限在电源技术本身，同时更多地关注系统信号链的把握和系统的应用。在系统的角度，通过器件带有的特性提升整体工作效率。比如,电源器件通过检测系统的工作状态，如动态的调节输出电压来达到效率优化的目的。另外，随着系统容量的不断扩充及空间的考量，电源的通道数有所增加，电源器件通过检测输出功率，调节输出通道的开通与关断来达到提升系统效率的目的。从工艺角度来看，功率器件工艺的改进是提高效率的关键。

电源产品制造商面临的两大挑战也许是：在产品寿命期内降低系统的总体拥有成本；就功耗而言使系统更经济，即提高工作效率以使系统更“绿色”。 凌力尔特电源产品部产品市场总监Tony Armstrong介绍，尽管电源管理对新式电子系统的可靠工作至关重要，但是在今天的系统中，稳压器也许是仍然存在的最后“盲点”之一，人们没有办法直接配置或监视关键电源系统工作参数。因此，电源设计师一直被迫使用一大堆混在在一起的排序器、微控制器和电压监察器，以设定基本稳压器的启动和安全功能。数字可编程 DC/DC 转换器已经上市很多年了，特别是具备 VID输出电压控制的 VRM 内核电源。不过，直接从稳压器监视工作状态信息的能力一直缺失，尤其是直接监视实时电流的能力。

使用标准串行数字总线 (例如I2C) 可与数字 DC/DC 转换器实现简单和高效率的通信，PMBus 等新出现的标准方便了组件互操作性的实现。重要的稳压器参数 (包括启动特性和定时、输出电压和电流限制、裕度调节规格、以及过压和欠压监控限制)都能以数字方式直接设定，而不用电阻器和耗费空间的排序及监视产品来设定。此外，诸如温度以及输入和输出电压及电流等关键工作参数可以得到常规监视，并用来优化系统性能和可靠性。

Tony Armstrong特别强调，系统设计师需要克服的一个重大障碍是，器件处于低功率或备用模式时的功耗，因为这时仍然从电池或电源插座吸取电流。因此，自上世纪 90 年代早期开始，凌力尔特一直生产同时具备高效率转换和低静态电流的电源管理 IC。通过采用新的设计方法，以在电源管理和转换 IC 中，在负载电流很大时实现高效率转换，我们可以应对这一挑战。同时，当这些 IC 置于备用或停机模式时，很多新的电源转换产品也具备了较低的静态电流，以便设计师能非常容易地发现合适的产品，以使其最终系统能更加环保。

便携电源设计挑战

便携产品本来就是对电源管理非常苛刻的行业，随着便携设备越来越普及，对便携设备的电源设计能效要求也越来越强烈，并成为电源设计的主战场。

便携式产品集成的功能越来越多，集功能娱乐于一体。对于便携电源产品，由于空间的限制，要求芯片级产品具有更小的体积，更高的集成度，更少的器件。这就意味着电源管理IC要应对电池使用时间、高集成性、可靠性、外形因子以及成本等方面的挑战。而目前，张洁萍认为便携式移动设备的电源管理系统还是存在一些技术上的难题，主要体现在：

1. 电源管理系统中最根本的问题：如何提高电源效率。

2. 平衡效率与尺寸：提高频率可以使用较小的电感，这样可以有效的减少PCB面积。但提高频率的同时，也会降低系统的效率，所以在工作频率和PCB面积间需要找到一个合理的平衡点。

3. RF和音频线路则要求电源管理系统具有更低的噪音和更高的隔离。

就便携式产品的设计而言，除了上面所列的存在很多系统设计师必须克服的关键问题。Tony Armstrong认为还有一个最重要的问题是怎样让热量从设备中散发出来，因为这类设备没有风扇用来实现冷却。因此，这类产品内部使用的电源转换 IC 必须是热效率非常高的，因为电源转换效率欠佳会产生热量。这种热量是在能量传递过程中于稳压器中损失的功率产生的。此外，在很多便携式设备内部，用于实现冷却的空气流动有限，散热器也受到限制，因为这类产品本身的尺寸和可用空间有限。这导致在小型、紧凑的外形中，装入的是密集排列的印刷电路板。因此，将热量排出产品的途径有限。这种热量就等于工作环境温度的上升，这又可能对产品的可靠性产生不利影响。

DC/DC 转换器的转换效率可以按照输出功率除以输入功率计算，或者换一种方式，按照负载功率除以输入功率计算。在电源转换过程中产生热量所导致的结果是，系统设计师必须仔细考虑应该使用什么类型的稳压器。因此，在很多制造商中出现的一种常见的趋势是，采用开关稳压器而不是更简单的线性低压差稳压器，因为开关稳压器可以更高的效率工作。

在几乎任何类型的电池供电便携式设备中都需要多个电压轨，这种情况非常常见。这些轨包括多个微处理器轨和大量特别功能电压轨。因此，对提供必要功率的电池需求已经极大地增加了。不过，电池的外形尺寸一直保持相对较小，而且功率密度仅实现了适度增加。结果，在几乎任何手持便携式设备中，电池运行时间和良好的热量管理都成为了非常重要的卖点。这导致需要非常紧凑和高效率的多输出同步降压型转换器。

同步降压型转换器与传统线性稳压器相比，已经在电池运行时间上有了极大改进。此外，这类转换器提供 96% 左右的效率，几乎无需任何散热器。因此，就电源转换 IC 而言，Tony Armstrong看到的一个日益增强的趋势是，提供多输出器件，例如 6 到 8 个通道，而且所有通道都是同步降压型转换器，以在很宽的电流范围内实现高效率转换，同时以高于2MHz 的开关频率工作，以保持尽可能小的外部组件尺寸和解决方案占板面积。

便携设备集成的功能越来越多，功耗也越来越高，而电池容量及技术的进展仍然缓慢。郑兆雄强调，便携设备设计人员必须适应这种结合许多功能的高集成度趋势，提供足够长的电池使用时间，同时配合消费者对纤薄外形的需求。为了应对这些挑战，可行策略是在选择集成多种功能的主芯片组，同时选用高集成度的电源管理集成电路 (PMIC)，帮助简化设计，使控制电源所需的资源减至最少，并将外形因子保持在可控范围之内。虽然高集成度PMIC的应用日益增多，但随着便携产品功能不断增多，集成度相对较低的电源转换IC的需求也增加了，以此配合增加新功能。

新的竞争需求

电源半导体是个技术发展相对平稳的行业，新技术的出现并不多，但是在更高能效需求驱动下，如何帮助客户应用新技术更快更高效进行电源设计，就成为电源半导体厂商竞争的焦点。

绿色、环保、节能一直是这几年电源动力系统技术创新的重点。随着绿色技术在各行业的不断渗透，新的行业标准也在推动产品升级。照明、电信、智能电网、智能家电等领域同样具有巨大的增长空间，也是电源厂商重点关注的方向。节能主要体现在电源产品本身的节能和整体机房节能，而“绿色”主要体现在提高整机效率、减少对电网的干扰以及节省空间、节约成本等方面。另外，模块化电源、网络化电源等也是目前的关注焦点。模块化电源，除了能提高电源供应的可靠性，企业自身还可根据用电负载选配模块。因此，厂商们如果想要在激烈的市场竞争中保持甚至提高市场占有率，持续技术和产品创新是重中之重。

面对这个问题，郑兆雄认为，电源设计相关的新技术包括两方面，一方面，可以采用创新的电源架构来优化电源在完整负载范围内的能效；另一方面，可以细致分析电源各个可能的功率损耗来源，采取针对性的措施来减小功率损耗，进而提升能效，并配合减小尺寸及提升功率密度。例如，当今的电源设计人员不仅要提供更高的满载及典型负载工作能效，也要优化电源在轻载条件下的能效，从而在完整负载范围内均能提供优异的高能效性能。

王剑介绍，飞兆半导体的业务重点仍然是能效及移动连接性的主要应用和市场。一直是追求功率密度领导地位，Dual Cool新型功率专用封装技术，以满足电子产品设计对更高效热管理的不断攀升的严苛要求。该技术通过在封装顶部增加一个散热块，在垂直MOSFET裸片结构的漏极和源极形成一条直接散热路径。利用这种结构，除了到印制电路板的直接传导路径之外，还能利用一个散热系统在封装顶部实现额外的冷却。

最近，为了提升效率和控制性能，许多马达控制应用已经采用了逆变器解决方案。即便在家用电器领域，BLDC逆变器解决方案正在普及。不过，关键问题是如何提高这些解决方案的成本效益和可靠性，许多功率器件供应商针对这一市场推出分立器件或模块解决方案。制造商喜好使用模块解决方案，因为相比分立解决方案，模块解决方案具有数项优势。首先，模块方案有助于提高系统的可靠性和效率。许多成套设备开发人员在设计功率部件和栅极驱动电路时遇到了困难，因其布局周边是非常敏感的。而模块解决方案在设计中考虑了这些因素，以期减小杂散电阻/电感并优化开关特性，这可以通过优化硅晶片安排及缩短引线粘接长度来实现。

近年来，由于越来越需要高能效应用，所以电源管理迅速提到设计日程上来，成了工程师需要解决的首要问题。由于希望系统能够提供更多功能，所以多种终端设备的功率电平和电源密度要求在不断提高。这就要求电源管理解决方案能够以更小的解决方案尺寸提供更高的电和热效率，同时还要满足严格的法规要求和终端用户对更高能效的需求。潘大伟介绍，IR采取的战略包括构建更高效的功率半导体技术和产品与新封装解决方案，让用户无需提高成本即可提高应用效率。我们还提供用户轻松、快速评估和实现这些新电源管理技术所需的工具和工程支持。随着设计者和技术人员逐渐接近芯片的物理极限，进一步提升性能就变得越来越复杂，并且需要付出高昂的代价方可实现。某些情况下，为了提高系统的电源密度和减少能源浪费，同时缩小系统尺寸，降低复杂度和削减成本，需要新技术来构建元件，而其它情况下，则需要新材料。除了努力提高现有硅基电源器件的效率和集成度，IR还将重点开发GaN基解决方案。

目前在电源管理领域有很多热点技术，而新技术的一个典型例子是来自可替代能源领域。显然，任何专注于应对这一领域的电源管理产品都将有极大的增长潜力。

对环境能源进行非常少量的收集和管理，可以借用该能源能用来执行各种功能，以达到部分节能与提高能效的目的，例如监视大楼中的 HVAC系统，从而使能源利用效率更高。在我们周围存在着许许多多的环境能量，能量收集的传统方法一直是借助太阳能电池板和风力发电机。不过，新的收集手段允许我们利用各种各样的环境能量源来产生电能。此外，重要之处并非电路的能量转换效率，而是更多地在于可为其供电的“平均收集”能量值。例如：热电发生器可将热量转换为电力、压电元件可转换机械振动、光伏元件用于转换阳光 (或任何光子源)、而流电元件则可从湿气实现能量转换。这使得能够给远程传感器供电或对电能存储器件 (例如：电容器或薄膜电池) 进行充电，从而可为微处理器或发送器实施远程供电，而无需使用本地电源。Tony Armstrong认为，这反过来又为将凌力尔特的能量收集产品用作潜在的解决方案带来了机会。

可替代能源带来了很多机会，其中一个非常典型的例子是太阳能供电的电子设备市场。随着各公司不断寻求降低能耗的方式，该市场也在持续增长。例如智能电表，这类电表用在智能电网上，希望由环境能源供电，以降低工作所需的能源成本。一个可行和充足的能源是太阳能。不过，因为太阳能是易变和不可靠的，几乎所有太阳能供电的设备都具备可再充电电池。因此，一个重要的目标是，抽取尽可能多的太阳能以给这些电池快速充电，并保持它们的充电状态，以在没有太阳可用时将电池用作能源。

数字模拟的博弈

模拟电源和数字电源经过几年的博弈，目前进入相对平衡的一个阶段，比较而言数字电源和模拟电源各有优势。如数字电源更灵活，但在响应速度、成本及占位面积方面，相比模拟电源仍有不少差距。总的来看，模拟电源仍占据主导地位，特别是在不需要额外数字控制功能的应用中，模拟电源及电源管理芯片毫无疑问是首选。安森美的郑兆雄直言，领先的高性能、高能效电源方案供应商在模拟电源领域也不断创新，包括以创新的电源架构来配合提升电源能效，应对更加严格的能效要求，使模拟电源在未来仍有极广阔的发展空间。MAXIM的Jon Day则表示，目前对于数字和模拟控制方案的对比大多集中在性能方面，但应该看到模拟方案在成本上仍然有一定的优势。不过随着数字电路转向更小的尺寸，这种情况将会发生逆转。数字方案的主要优势在于远端控制的灵活性以及简洁的控制架构——无论在用户级还是系统管理级。

当然，作为新技术出现的数字电源，必然有其自身的优势才具有了挑战模拟电源的可能。以数据中心为例，如果数字电源设计正确，就可以降低数据中心能耗、加快产品上市、具备卓越的稳定性和瞬态响应、并在诸如网络设备中提高系统总体可靠性。网络设备的系统设计师需要提高系统的数据吞吐量和性能，并增加功能。同时，还有一种压力，就是降低系统总体功耗。数据中心面临的挑战是，通过重新安排工作流程，并将作业转移到未得到充分利用的服务器上以使其他服务器能停机，来降低总体功耗。为了满足这些要求，有必要知道最终用户设备的功耗。恰当设计的数字电源管理系统可向用户提供功耗数据，允许做出智能能源管理决策。

Tony Armstrong的观点中，数字电源系统管理的一个主要好处是，设计成本降低，且产品能更快上市。采用一种具直观图形用户界面 (GUI) 的综合开发环境可高效地开发复杂的多电源轨系统。另外，此类系统还可通过该 GUI 实现变更 (取代了“白线”安装焊接法)，从而简化了线路内测试 (ICT) 和电路板调试。另一个好处是，由于有实时遥测数据可用，所以有可能预测电源系统故障，并采取预防措施。也许最重要的是，具备数字管理功能的 DC/DC 转换器使设计师能开发“绿色”电源系统，在负载点、电路板、支架甚至安装阶段，以最低限度的能源使用量，达到目标性能 (计算速度、数据传输速率等)，从而在产品的寿命期内，降低基础设施成本和总体拥有成本。

数字能效管理范文第4篇

关键词：物联网；节能减排；能耗监测；能源信息采集

0 引言

能源、资源是经济社会可持续发展的重要物质基础，加强能源、资源管理，促进节能降耗，是提高我国经济运行质量、改善环境和增强企业市场竞争力的重要措施，也是缓解当前经济社会发展所面临的能源约束矛盾，建设资源节约型社会、环境友好型社会，实现经济社会可持续发展的根本保障。

目前我国高能耗设备运行状况普遍不理想，能耗高、污染大，迫切需要一种新的技术手段与方法来解决上述问题，提高能效监测的效率，以进一步达到节能减排工作的目标。

1 存在问题

1.1 难以监控、分析、管理

目前城市能耗数据来源全部来自企业自行上报的数据，不能保证数据的真实性和准确性：

监控困难：各能耗企业的现场数据，未与政府部门建立实时数据交换，企业上报的各类数据不可靠性，数据监管困难；

分析困难：各耗能企业的耗能数据、基础数据、支撑数据等，尚未形成统一的系统，未建立数据中心，无统一的数据存储管理，数据分析困难。

管理困难：政府部门缺乏统一的业务监管调度平台，问题处理依赖人工及企业上报，政府与企业间协作？率偏低，联动性不足，管理困难。

1.2 水、电、油、煤、气（汽）能源物质管理困难

很多企业对能源计量工作的重要性认识不足，企业能源计量工作的基础十分薄弱，普遍存在忽视能源计量管理、能源计量器具的配备不符合国家计量要求、能源计量管理体系不完善、能源计量数据不真实准确及能源计量管理机构不健全等问题，为了推进重点用能企业节能减排工作的开展，必须重视并加强企业水、电、油、煤、气（汽）计量数据实时在线采集工作，有效发挥能源计量工作在节能减排中的基础保障作用。

1.3 工业锅炉运行状况普遍不理想，能耗高、污染大

工业锅炉是现在工业生产中必不可少的一个关键设备，同时也是重点耗能特种设备，目前我国工业锅炉运行状况普遍不理想，能耗高、污染大。我国工业燃煤锅炉设计的效率应为72%～80%，燃油（气）锅炉设计效率应为80～90%。但燃煤锅炉实际运行效率平均在60%～70%，甚至还有的在50%以下运行；燃油（气）锅炉热效率平均在75%～85%，也低于设计效率。

2 需求分析

城市中涉及的能源包括六类能源物质（水、电、油、煤、气、汽），每类能源所涉及的计量器具近百种；重点耗能设备几万台；工业锅炉几千台。

2.1 政府职能部门管理需求

为实现职能部门对产业化管理与能源使用的需求，需要建立和完善节能减排指标体系、监测体系和考核体系。对耗能单位、高耗能设备和污染源进行调查摸底。建立重点能耗企业与公共机构、高耗能设备的能源使用及利用效率的统计指标体系和调查体系，实施能耗指标季度核算制度。对重点能耗企业数据网上直报，加强能源统计巡查，对能源统计数据进行监测与分析。

通过公正的能源监测、能效分析系统，建立能源使用以及能效利用的数据采集及统计，从而协助职能部门进一步规范重点耗能企业、公共机构行为，制定行业标准，推进高耗能设备的技术改造，推进全社会节能减排进程。

2.2 重点能耗企业与高耗能设备的监管需求

通过规范化、标准化的能耗监测系统与企业上报，获取企业实时、非实时（上报）能耗数据，并进一步规范企业自身行为，加快企业信息化整体进程，加强对企业能耗利用的规范与管理。

2.3 能耗、能效监测管理需求

建立整体监管运营平台，通过能耗企业自行上报能耗数据、监测企业能耗实时数据，分析设备运行数据并进行能效技术、分析，全面掌握终端的企业业务运行状态中的能源消耗，以及高耗能设备的能效利用数据，对数据进行规范化、标准化，可以及时利用数据分析，形成统计分析决策数据、报表数据、上报数据，提供统一化信息展示，提供节能减排支撑性数据和决策依据。

3 系统建设方案

建设以重点能耗企业、公共机构、重点耗能设备等为主体的能源数据监管、考核管理系统，形成能耗监测体系，建立节能减排指标体系、考核体系，实现企业能耗比较分析，促进产业结构优化调整。3.1 基本信息管理

作为基础信息管理服务，实现对能耗监测企业（重点耗能企业和公共机构）的基本信息以及企业计量器具基本信息、高耗能设备（包括设备类型、设备参数、设备属性、地址、周边环境信息等）的录入、维护与管理。

3.2 能源计量数据采集与能耗监测管理

主要包括在线监测设备的数据共享与远程管理，包括对水、电、油、煤、气、汽、锅炉在线监测、数据采集，以及监测数据和实时运行数据的实时采集、校验、传输与存档管理。

利用物联网将现场仪表和设备采集数据连接到集中器、并接收中心站的命令对现场设备进行控制和调节；集中器通过无线传输接收现场设备的数据传输给计算机并传送计算机下达的控制命令，并通过强大的内部运算进行自动调节。

3.3 能效分析管理

通过对高耗能设备的实时运行数据采集，采集燃料、锅炉给水量、烟气各个成分、测量炉膛温度、锅炉排烟温度、给水温度、现场环境温度、主蒸汽压力、锅炉系统辅机耗电且、炉膛负压表、炉排伺服电机的转速、锅炉燃煤、炉渣、飞灰、漏煤等物质的可燃物元素含量等数据。

依据各个锅炉运行参数的同时可以把各个参数自动输入到锅炉效率计算模型里实时显示出锅炉实际运行效率。系统可以直观显示所有关键参数，从而可以远程观察到锅炉燃烧参数，及时发现锅炉运行的异常情况。

3.4 数据综合分析和能耗监管

对区域内的用能状况进行统计分析，作为政府区域经济管理与决策支持的基础数据，主要包括：

（1）能源消耗网络。

（2）能源消费结构统计分析。

（3）能耗成本结构统计分析。

（4）能源消耗量统计分析。

（5）能源产出、回收利用情况进行统计分析。

（6）能源消耗走势的统计分析。

（7）各区域、行业、企业单位自身的能耗对标分析。

（8）各区域间、同行业间、同类型企业间能耗对标分析。

（9）各区域行业、企业单位与先进指标进行能耗对标分析。

（10）能效计算分析、横向对标分析。

（11）综合能耗分析。

（12）能耗指标完成情况、能源节约量统计。

4 数字化采集物联网

系统实现需要通过能源物质计量器具（水、电、油、煤、气、汽）和锅炉（含电、油、煤、气、汽多种能源物质）的设备数字化采集设备，建立物联网，实现数据实时采集。

4.1 锅炉数字化采集终端

对锅炉的数字化采集终端至少包括水、电、煤、汽等数字化采集终端，还应包括温度、压力等感应器进行温度、压力的数字化采集，需要对多种能源物质进行采集，包括：

（1）进水流量、温度、压力。

（2）蒸汽流量、温度、压力。

（3）进煤量。

（4）耗电量。

4.2 能源物质计量器具数字化采集

现场能源计量设备包括油、气、汽这3类能源基本都使用了流量计作为计量器具，按照目前最流行、最广泛的分类法，可分为：电磁流量计、涡街流量计、浮子流量计、超声波流量计。对于流量计的设备配备选型方案，根据不同的现场环境，必须对流量计做出不同的配备情况，根据运载能源介质管道的管径大小而定。

4.3 数据集中器

各采集终端在各企业或公共机构集中，通过数据集中器实现统一的数据上传，至系统的数据中心。

5 结语

能耗数据采集管理中心的建立，将把对重点能耗企业从计量器具的配备及管理、能源资源使用统计数据以及公共机构的能源资源使用统计数据统一到同一数据平台，在为重点能耗企业及公共机构提供比较分析服务的同时，为政府主管部门能更加全面地对重点能耗企业及公共机构进行监控管理提供平台和监测手段。

数字能效管理范文第5篇

中国3C领域（家电、计算机、通讯），素来是“是非之地”。

2005年，原材料涨价在继续，反倾销诉讼在继续，电荒在继续……，在更加恶劣环境的背景下，没有底气的企业露出了真面目。2005年，我国家电行业多家经营滑坡，人员更换，通讯行业47家重点企业全面亏损。这种下滑让人触目惊心。相反，那些苦练内功、稳健经营的企业则站在了潮头。

纵览2005年中国3C领域发展趋势：数字化产业日趋成熟，3C融合步伐加快。只有把握住行业发展的脉象才能不掉队。因此，“自主创新、技术兴企”，这对中国3C企业显得尤为重要。

笔者通过对2005年中国3C领域进行梳理和盘点，清晰地呈现出2005年中国3C领域发展的脉象，为中国3C企业2006年的发展提供参照。

1. “国芯”横空出世

7月2日，海信迎来梦幻时刻。

分布在青岛、辽宁、贵阳、淄博和临沂的五大海信彩电生产基地同时下线装上了“信芯”的彩电，国产彩电正式有了一颗热情跳动的“中国芯”。

“信芯”这个名字颇耐人寻味，这是海信自主研发生产的中国音视频领域第一块产业化的数字电视处理芯片，其主要技术指标完全达到国际先进水平，能够应用到数字高清彩电上，并完全替代国外同类产品，是我国彩电核心技术的重大突破。中国年产7500万台彩电全部使用外国芯片的历史终于结束。

媒体认为，“7月2日，中国彩电业找到了一样缺失已久的东西”。

2. 盛大2.3亿美金造阶梯

有传言说，两个月前“2.3亿美金成为新浪第一大股东”所引起的震撼效应连陈天桥自己都始料未及。因为在他看来，这不过是他通往中国人客厅计划中的一级小阶梯。

4月20日，陈天桥表示，他现在所有心思都花在了电视机顶盒上，正与英特尔联手向数字产业进军，将推出基于英特尔芯片架构的电脑、电视机顶盒和手机等。

2004年底，陈天桥第一次对外界描绘盛大“打开中国人客厅”的5年周密计划。陈天桥的构想是：Intel出芯片、微软设计操作系统、海信和长虹制造捆绑到电视机上销售的机顶盒、盛大提供数字娱乐服务、广电提供电影和VOD点播服务、新浪提供新闻资讯和广告平台，再把这一切都通过一个小小的盒子整合到盛大庞大而严密的销售平台系统中去。

3. 英特尔下山摘桃

数字化产业已趋于成熟，英特尔现在要下山摘桃了。

1月8日，英特尔在拉斯维加斯消费电子博览会上推出数字电视芯片，投入2亿美元设立“数字家庭基金”，剑指1000亿美元的家电市场，给整个数字电视产业制造了一个大悬念。

在北京，3月3日，英特尔展示了公司为实现数字家庭内部简单高效的协作而开发的种类繁多的电脑、家电（CE）产品，以及移动平台和技术方面的工作。十月份，在上海召开的英特尔信息技术峰会上，英特尔正式端出“数字家庭项目”；今年7月，海信与英特尔已经推出了“百千万D-HOME”计划。除与盛大达成合作外，英特尔逐渐形成完整的产业链：上游供应商微软、硬件制造商是海信、方正科技、TCL、清华同方以及内容提供商搜狐、东方宽频、联众世界。

4. “平板转折年”成就新格局

在高端市场上，中国彩电业从未笑得如此开怀。

城市市场，平板电视在产销上超过传统CRT彩电，已占据彩电销售总量的60％以上。今年已成为名副其实的“平板转折年”。而国产品牌平板电视则全面超过洋品牌，销量已经占到市场80%以上。

只不过，站立在潮头的是海信等彩电企业，海信以高达15%以上的市场占有率连续13个月超越所有品牌。而TCL、创维、康佳等曾称霸CRT彩电时代的霸主则日渐势微。

中国彩电市场呈现出新的竞争格局。

关键时刻，为了迎头赶上，中国彩电业在年底上演换将大戏：长虹王凤朝离开公司；TCL老将胡秋生出任TTE执行董事长；康佳匡宇斌离开康佳到了另一家彩电企业；创维迎回旧将杨东文；TTE全球四大区域高层也开始调整。

5. 3C加快融合趋势

专家和媒体从未停止对3C融合的质疑，各厂家却自顾大步流星向前赶。

2005年1月10日,中国电信和四川长虹签署合作备忘录,双方将在3C领域展开从终端到渠道的全方位合作,此举也标志着中国3C融合从概念形成到产业推进迈出了实质性一步。

惠普、戴尔、联想等PC巨头纷纷进入数字电视领域；在青岛家电博览会上，TCL高端产品全线亮相，尽显3C融合；随着海信高端智能手机出炉及与英特尔的合作，海信在3C融合方面也进入实质性阶段，在青博会上用实际的产品充分展示了未来网络家庭梦想。

6. 海信要与海尔试比高

韬光养晦30多年的海信一反低调作风，9亿天价快速“抢”下科龙，大跌业界眼镜。

此举有“一石四鸟”之效：第一，让海信横跨“黑”“白”两道，进而问鼎“白电霸主”。海尔称雄空调、冰箱市场，科龙冰箱产能与海尔不相上下，空调去年也排在行业前五，此次收购完成后国内冰箱、空调市场将出现海信、海尔两大寡头争霸局面；第二，贯通南北市场，优化产业布局。海信的生产基地和市场份额都集中在北方，科龙在南方有多处基地，收购后海信不仅可以增强南方市场份额和生产实力，更可借助顺德家电产业带的配套优势加大在整个行业中的话语权；第三，拓展海外市场。科龙掌握OEM的海外销售渠道,这特别为海信所看中；第四，资本运作。一旦科龙能够盘活,海信集团就有了海信电器、科龙电器两个融资窗口。

此次收购，不仅将改变中国白电的市场格局，对中国整个家电业市场也将影响深远。

7. 能效标识未成大限

要买真正高能效的产品，还得看消费者自己是否长一双慧眼，指望能效标识做救世主是不现实的。

3月1日，《能源效率标识管理办法》正式实施，所有中国生产、销售、进口的家用空调和冰箱都要贴上带有“中国能效标识”字样的标识，以注明该产品的能源效率等级，没有标识的一律不准销售。库存产品的执行时间预计可以推迟半年至9月1日。

9月1日被业界称为白电企业的大限，市场对此也是一片叫好声。

但该能效标识并没有告诉消费者一个不能购买的能效比的底线，国家空调节能标准也没有就违规企业和产品的处罚作出详细的规定，更没有制订与之相配套的节能空调强制推广措施。目前能效标识还是厂家自制自贴，由各地技术监督局进行后期监督。不过，目前各地市场的后期市场监督几乎一片空白。

这就极易给推销违规产品的违规企业钻空子，能效比低的产品照样在市场上销售，只不过卖得便宜一些。在中国，只要便宜，总还是会有购买者的。

8. 国际化旗帜迎来亏损年

2005年，打着国际并购大旗一路高歌猛进的TCL集团迎来了亏损年。应该说，这“毫无悬念”。

据称，美林集团中国区主席刘二飞曾公开质疑：“TCL国际化走得太快，成功几率不大。”

2005年半年报显示， TCL集团今年上半年在销售收入同比增长65.39%的情况下，却亏损6.9亿元，TTE(TCL-汤姆逊电子有限公司)欧美业务、T&A(TCL-阿尔卡特手机有限公司)和TCL移动是主要亏损源，仅TCL欧洲业务亏损就达3.4亿元。2005年9月，TCL集团前三季度已累计亏损近11.39亿元，并了年报预亏公告。公告显示，TCL集团前三季度各项成本及三费(营业、管理、财务)大幅上升，导致盈利水平大幅下降，利润被吞噬。其中仅财务费用就同比增长425%，管理费用也增加了93%，达到24亿元。业内人士认为，国际并购是导致公司管理费用快速上升的主要原因。

李东生感叹:“我们有些乐观了，整合效应并没有发挥， TCL基本处于失控状态。”

9. 通讯行业47家重点企业全面亏损

当诺基亚、摩托罗拉、三星正畅饮香槟庆贺时，中国通讯行业却面临全行业亏损。

9月底，海尔电器悄然半年业绩公告，由于受手机业务的影响，截至2005年6月30日，海尔亏损高达3.97亿港元，而去年同期，海尔尚盈利4500万港元。此前，TCL、波导、夏新、康佳、东信、科健等主流国产手机企业相继上半年财报，无一例外均出现亏损。

国资委的统计显示，尽管今年前8个月汽车、建材、纺织行业国有重点企业实现利润下降幅度都较大，但是，电子行业下降幅度最大，同比下降75.8％；尤其是47户电子行业国有重点企业8月份竟亏损2.8亿元，降幅比1～7月扩大9.3个百分点。47家重点企业加起来的利润还不如去年某些企业一家的年利润。

10. 中国商标“国际第一案”戏剧了结

在声势浩大的“中国商标海外维权运动”前，西门子和博西意识到事态的严重性。

1999年1月11日，博世－西门子公司在德国注册了“Hisence”商标。2004年2月19日，博西正式要求海信支付转让价4000万欧元。这个价格遭到了海信拒绝。随后，双方在德国提起法律诉讼。中国政府、媒体以至普通消费者均表示出对海信的巨大同情和对西门子的反感。西门子品牌将受到致命伤害，而博西家电全面进入中国市场的计划可能会成为泡影。

数字能效管理范文第6篇

关键词：数字化；抽油机；自动；智能；远程

一、第三代数字化抽油机功能及结构特点

（一）功能特点

1、油井参数、电参数采集和传输。采集电动机电流、电压、功率、频率、功率因数等电参数，采集井口载荷，采集抽油机的冲次、冲程、平衡度等参数，并对采集的参数数据实现本地读取、计算，将站控系统所需参数和示功图进行通讯传输。

2、抽油机平衡度自动判定及调节。自动监测并实时显示抽油机的平衡状况通过对采集的数据进行分析和计算，将抽油机调整到最佳的平衡状况，保持减速器扭矩运行在允许范围内，同时达到节能的效果。

3、工作冲次的判定及调整。自动监测并实时显示抽油机的冲次。

4、多种控制方式。抽油机具有本地自动、本地手动和远程三种控制方式。启停操作能够通过本地手动和远程控制两种方式实现。冲次、平衡调节操作可通过本地自动、本地手动和远程三种控制方式实现。

5、两种控制回路。抽油机具备工频和变频两种控制电路。变频启动能够实现“软”启动，降低了启动电流，对电机进行有效保护，减小了对电网的冲击。

6、超载和超限保护。抽油机控制系统具有超载、失载、缺相、过流、短路、超速、防雷击、防闪断等保护功能。

7、语音提示/报警。按照上位机指令，进行语音提示和报警。

（二）结构特点

第三代数字化抽油机又称游梁平衡无基础抽油机，它是在游梁式抽油机上融合了信息技术、嵌入了传感器、集成电路、软件和其他元件，集成了油井功图和电参数的采集和传输，具有冲次、平衡等参数随工况自动调节的抽油机。

（三）控制系统

数字化智能控制柜是第三代数字化抽油机用以实现上述功能的关键位，其中控制面板由工频和变频转换旋钮、启动和停止按钮、复位按钮、冲次调节旋钮、平衡调节旋钮、数字显示模块组成，用于实现抽油机控制以及调整操作选择。控制模块：实现本机站控系统上位机数据通信、逻辑运算的控制单元，主要包括RTU、三相电参模块、语音模块和数据通信模块。变频器：是实现油井冲次自动调节、电机启动和智能保护的控制电器，主要包括变频器、制动单元和制动电阻。工频和变频回路：是继电器、开关等电器元件组成，变频器发生故障时，系统可自动切换到工频状态。也可人工进行工频、变频的相互切换。具有电机过载保护、电流限幅、输入缺相检测、输出缺相检测、加速过流减速过流、恒速过流、接地故障检测、散热器过载、变频器过载、负载短路等多项保护功能。

二、第三代数字化抽油机现场应用效果评价

1、节能效果显著。以山平4-4井为例，在保证工作制度的情况下，对比常规抽油机和第三代数字化抽油机，节能效果见表1：

由此可见数字化抽油机在同样参数的情况下节能效果非常显著节能效果在40.5%以上。

2、平衡、冲次调节智能、方便、有效。第三代数字化抽油机从可以依靠自动调节功能以及手动调节功能对抽油机的平衡以及冲次进行方便的调节。

3、远程控制可实现无人值守

4、两重控制回路选择以及系统保护

三、存在问题

1、第三代数字化抽油机使用适用于西北黄土高原野外环境，体积较常规抽油机小，且不同型号可满足不同的安装需求，无基础，安装快，投入小。但是正是由于该抽油机无基础，除了对抽油机地基的制作合格外，另外一个较为重要的是地基周围的排水系统是否通畅，否则地基将会发生同程度的软化有坍塌的危险。

2、第三代数字化抽油机控制系统较复杂，模块较多，控制电路元件较多，对于控制柜内元件防尘有更高的要求，要求开关箱密封效果更好。

四、结论与认识

数字能效管理范文第7篇

关键词：智能；电源管理；智能电网；功率半导体

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.2.001

一切智能化之时，能源管理是否也应该走向智能化？

当人们再谈论各种节能减排，可再生能源、绿色电子技术之时，很容易忽略掉的是，如何通过更好的规划电源使用的不同场景，进行有针对性的调整，以达到更高的电源利用效率，这其实也是一种卓有成效的环保策略。更重要的是，在确保用户体验不受影响的前提下，再谈节能环保才有实际商业的意义，而这种根据工作状态进行运行状态调整的智能管理，前提就是不仅不影响用户体验，反而能满足用户对更高体验的追求的解决方案，而从成本角度上看，虽然前期在硬件和软件方面的支出，并需要更多的维护运营成本，但通过节省了能源消耗和提升系统工作效率与主系统的工作时间角度考量，整体的使用成本其实是有所下降的。所以，智能化能源管理，是未来重要的节能趋势。

大到智能电网，普遍到各种电源控制与模式调整，细微到元器件内部的智能PMU，智能化电源管理正在人们的生活中变得越来越普遍。据Gartner分析，在各种半导体改变能源效率的应用中，智能化能源管理是增加用户体验最行之有效的方式，并且会在未来3-5年内逐渐成为节能降耗最主要的技术趋势。而在智能化电源管理过程中，半导体产品的应用量将是以每年20%的数量递增。

广泛意义上的智能电源管理，是一个完整的软件与硬件相结合的复杂系统，智能电源管理未来发展的重要主题就是高能效。首先要有能够对电源系统进行控制管理以及采集各种工作信息参数的硬件设备，然后通过智能电源系统里面的管理软件，检测各个设备单元的当前参数，如电压、电流、温度、负载变化情况等，然后根据获取的各单元运行参数通过各种通信协议传输，汇总到处理单元进行调度管理，以实现电源系统各单元的有选择性、高能效、高可靠的运行。

随着3G技术的迅猛发展，金融、电信网络的新一代基站和数据中心的建设，也对电源动力系统提出了更高的要求。与此同时，3G技术通信网络大规模普及，集中度越来越高，数据量传输量越来越大，这就要求电源厂商必须加大对创新技术的投入，提高产品的高效节能性能，并通过推出高附加值的产品或解决方案来为用户节约投资成本，同时保障运行的稳定性和高效性，才能充分保障用户体验。系统应用对电源用电量的增加给电源提出了更高的挑战，可靠性、稳定性都需要达到更高的要求。

绿色、模块化、智能化一直是这几年电源动力系统技术创新的重点。绿色要求电源系统以高效率、高功率因数运行，不会对电网造成谐波污染，不对其他设备产生电磁干扰；模块化要求电源提升系统的可靠性；智能化要求电源实现了灵活的故障诊断与保护，确保可靠运行。

在本文中，我们很难关注涉及整个智能电源管理的整个系统，我们仅从半导体产品的角度去探讨智能电源管理系统对半导体产品的需求以及带来的改变。

智能化趋势的挑战

智能化逐渐成为电源管理市场的新趋势，面对智能化的能源和电源管理趋势，电源半导体产品的面临着全新的需求与技术上的挑战。

智能电源日渐盛行，NXP大中华区资深产品营销经理张锡亮认为，这为数字控制系统和数字通信带来诸多机会，包括无线和有线方式。由于系统可以准确知道所需电量并要求供应相应电量，因此智能电源可以节省更多用电。它还带来了组合发展机遇，例如在电源线上进行数据通信。对发电厂而言，更容易获知电源负载 （或需求），从而更易于准备充足的电量。而对于个人和家庭而言，有更多的电源可供智能分配，如太阳能、风力发电和发电厂供电。一些趋势推动着智能电源不断发展：“越来越多的检测和通信方式 （有线及无线） 耗用更低的电量，例如电源上的数据、Zigbee、WIFI等”。

TI中国区业务发展经理程文涛将电源半导体产品在智能化电源系统中应用分为两个方面，一是增加电源和控制系统之间的通讯的智能，这一点以目前服务器电源的发展为代表；二是电源自身优化控制的智能，这一点以TI的UCD3K为代表。当然TI的UCD3K系列产品也包含了与控制系统之间通讯的智能。目前，在网络及通讯领域，对电源本身的监控、调节、保护，以及增加电源的智能以保护昂贵的主芯片等方面的要求越来越普遍，市场需求越来越大。在不增加总体成本的前提下如果要达到这些要求，数字控制的电源，或模拟控制带数字接口的电源成为必需。这已经成为高端电源产品发展的一个共同方向。

智能电源管理技术供应商已不仅仅局限在电源技术本身，同时更多地关注系统信号链的把握和系统的应用。在器件设计角度来看，通过器件带有的特性提升整体工作效率。比如，电源器件通过检测系统的工作状态，如动态调节输出电压来达到效率优化的目的。从工艺角度来看，功率器件工艺的改进是提高效率的关键。ADI公司电源管理部门市场工程师张洁萍的视角比较关注通信接口方面，她认为，智能化电源管理需要对用电设备进行即时监控，包括电流、电压等数值的读取、分析，进而可以对用电设备的关断电、重启进行远程操作，实现用电的科学管理，实现综合节能。因此，在智能化电源领域，PMbus接口已逐步成为电源领域通用的接口方式之一，同时电源产品与主控机之间的通信及监控等功能的集成化也日益增多。高效、节能、环保仍是不变的方向发展，产品小型化，高功率密度也是设计新一代产品的关注点。

在设计挑战方面，创新的技术同样应运而生。提升能效是电源半导体产品持之以恒的要求和趋势。一方面，可以采用创新的电源架构来优化电源在完整负载范围内的能效。另一方面，可以细致分析电源各个可能的功率损耗来源，采取针对性的措施来减小功率损耗，进而提升能效，并配合减小尺寸及提升功率密度。而随着半导体制造工艺及封装技术的进步，智能功率IC及智能功率模块也将是电源半导体产品的重要发展趋势。

例如，安森美半导体电源市场全球销售及营销高级总监郑兆雄介绍了结合型双极/CMOS/DMOS（BCD）技术的出现，使模拟、数字及电源方面的系统设计能够整合在单片衬底上，这就导致智能功率IC诞生。后续的BCD工艺改善了高压隔离、数字特征尺寸（提供更高模拟精度、逻辑速度、密度等）及功率处理能力。现代工艺能够整合数字处理器、RAM/ ROM内存、内嵌式内存及电源驱动器。早期的功率模块在单个封装中整合多个闸流体/整流器，从而提供更高的额定功率。过去三十年来已经获得重大突破。当今的模块将功率半导体与感测、驱动、保护及控制功能结合在一起。它们可分为智能功率模块（IPM）或功率整合模块（PIM）。IPM通常是功率1 kW至30 kW的器件，由功率晶体管/整流器、预驱动器，可能还有控制器组成；PIM并列几个IGBT/整流器，覆盖10 kW到1 MW的额定功率，如图1。

数字电源的契机

数字电源和模拟电源，一直是现在市场上既竞争又合作的两种技术，虽然传统的模拟电源在效率和成本甚至某些性能方面有不可比拟的优势，但是在智能化能源管理系统中，数字电源的可控可编程性显得更适合智能化的电源管理系统。

数字电源是目前电源管理发展的主流方向，主要面向服务器、电信系统、有线/无线数据通讯等工业与医疗设备应用。数字电源具有一定的灵活性，可以针对不同应用方便的调节所需参数，如输出电压、过流点、频率等，对所需的信号实现采集及监控等功能。数字电源将向高集成化、易于调节等方面而努力。对于模拟电源技术，存在一些固有的缺点，比如灵活性、监控性能欠佳，电压精度不及数字电源好等特点，在智能化需求较高的应用场合已逐步被数字电源所取代。张锡亮认为，数字电源和模拟电源将同时并存，但对于大功率应用（如服务器电源） 来说，由于瓦特数更高，目前已开始采用数字电源，其带来更多的益处，有利于数字电源的普及。美高森美公司功率产品部门战略业务发展总监Keith Westrum表明态度，由于数字系统可计算的功率持续增加且成本减少，数字电源管理将会占据主流。

Maxim战略市场应用经理Jon Day认为，先进的数字调制技术具有自动补偿和改善瞬态性能的优势，这从几个方面简化了设计：更高精度的稳压输出、减少元件数量（提高集成密度和可靠性）、降低寄生干扰（包括提高元件容限）。模拟方案在元件成本方面仍然占有一定优势，尽管数字与模拟之间的成本差距日渐缩小。过去，模拟方案（尤指电源控制器）具有更高的可靠性（由于具有更为成熟的设计工艺），现在这一差距已经微乎其微。软件或特定固件（以及相关的设计GUI）对于数字控制架构的开发和应用十分重要。数字架构的自动补偿和预测性负载补偿需要采用更加复杂的算法。此类架构的开发及实施将是区分众多电源管理厂商技术优势的主要依据。

智能化的数字电源，在网络、通信，及中大功率的逆变、调速等复杂系统中，在物料清单、设计灵活性、多模式控制及实现复杂控制理论等方面有着模拟电源无法比拟的优势。因此，这类应用将是数字电源目前需求最旺盛的。而传统的模拟电源，以其已于设计及相对较低的成本，在消费类以的应用 - 例如充电器，适配器，机顶盒，电视等， 以及中小功率的基础设备、工业控制等领域将会被继续采用，并随着市场的增长而增长。智能化的电源管理不仅要求电源本身性能方面的提升，也要求在易用性方面接近模拟电源。因此，程文涛表示，电源半导体厂商设计的电源必须提供易于使用，功能齐全的图形用户界面（GUI）来帮助客户尽快的熟悉电源方案，并将电源半导体的潜力发挥出来。TI为此发展出了Fusion Digital Power Designer，使用户由接触到上手的过程变得非常简洁高效，同时对客户使用中的调试，诊断也提供了极大的便利。这套工具与UCD系列的产品构成了一套完善而先进的功率转换解决方案。

智能电网

智能电网，是智能电源管理的宏观展现，智能电网无论从控制到电表，都需要半导体技术的支持。

Maxim战略市场应用经理David Andeen更关注智能电网中的需求，他指出特别是智能电表设计中，电源器件所面临的挑战是从电力充沛的电源中取电的同时，还要确保高效地利用电能。这就好像住在一条洁净、水源充裕的大河旁，还要时时考虑节水问题。从现阶段看，我们需要并即将看到越来越多的创新技术引入电池供电表计（如：水表和气表），通过高效的能量收集方案替代电池或者仅将电池作为辅助能源，从而极大地延长电池使用寿命。最终，利用超低功耗微控制器实现电能测量和智能表计，将这种简单的传感器嵌入电力线上，仅从电力线上收集非常低的电流即可支持供电。

智能电网的“智能化能源管理”必将对大众化用电人群产生深远影响。从提高效率入手对能源进行管控，积极应对上述挑战，例如：降低高峰用电量、提高配电效率（优化电压/VAR、降低电压跌落），以及采用LED照明等重大革新技术达到节能的目的。同时，电源技术的发展也将持续带动电池供电移动设备的节能变革。那么，两者的结合点在哪里？当两个应用领域的成本、功耗达到相同水平时，即为两者的结合点。这是由市场而非技术驱动的。

对于智能电网应用，高效率AC-DC和高效率DC-AC都是实现理想目标的关键。无论用户安装太阳能发电系统，还是类似于LED灯这样的简单设备，都会用到上述两种转换器。在大规模配电系统中，我们可能会在交流系统中看到微型直流配电站，这在高压大规模电力传输系统以及低压LED家用或建筑照明系统中比较常见。两种情况下，能源的高效转换、电压精度和有源监控都是保证系统可靠性和安全性的关键。

郑兆雄从智能电表的角度来看，如果是三相电表的话，就要求智能电表电源支持更宽的交流电压范围，如从46 V左右到480 V左右，从而提高安全性。此外的一个新要求就是降低智能电表的待机能耗，如将智能电表在未抄表的普通状态下的能耗降到低于2 W。安森美半导体基于NCP1251B电流模式PWM控制器及2SK4177 1，500 V、2 A、13 Ω单N沟道功率MOSFET的低功率智能电表设计就符合这些应用要求，不仅支持70至520 Vac的超宽电压范围，还支持隔离，且待机能耗极低。