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出版社： 科学出版社
ISBN：9787030577016
商品编码：29869835228
包装：平装
开本：16
出版时间：2018-06-01
页数：152
字数：202000
具体描述
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内容介绍
本书以通信基站的能耗控制为例，进行能耗控制的策略研究。通信基站是整个通信网络设备运行与维护中的能耗大户。通信基站的能耗主要是指由机房空调引起的数额巨大的耗电量。空调的热环境是不确定的环境，在这种环境下，空调的频繁启停形成大量的能耗，造成高额的运行成本，降低基站能耗已成为有关部门及企业重点关注的内容。本书研究空调的节能，提出节能降耗问题及对策；考虑到空调的热环境具有不确定性，采用模糊、模糊随机等技术，研究不确定环境下的能耗控制理论与方法；提出一系列通信机房空调节能降耗的温度控制方法。本书能够对通信基站能耗管理的智能化起到一定的推动作用，为节能化的研究指出一个新的方法。本书在管理理论上，丰富不确定环境下的能耗决策问题的理论；在管理实际中，为能耗控制问题提供科学的定量分析模型。 目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景、内容及意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究内容及研究方法 4
1.1.3 研究意义 9
1.2 国内外研究现状 10
第2章 低碳环保视域下的节能降耗问题及对策 15
2.1 低碳节能的行动与节能途经 15
2.2 我国在低碳节能方面所做的下作及存在的问题 16
2.3 我国低碳节能方面的对策 19
2.4 本书的研究 21
第3章 理论基础 25
3.1 不确定理论及相关方法 25
3.1.1 随机变量 25
3.1.2 模糊变量 26
3.1.3 模糊随机变量 29
3.1.4 模糊随机规划模型 29
3.2 控制及优化方法 31
3.2.1 模糊控制 31
3.2.2 神经网络控制 32
3.2.3 模糊神经网络控制 35
3.2.4 遗传算法 36
3.2.5 灰色理论 40
第4章 不确定环境下的节能 45
4.1 节能管理信息结构 45
4.1.1 节能的硬件 47
4.1.2 节能的软件 49
4.2 耗电量的影响因素分析 51
4.3 节能控制装置及控制规则 53
4.3.1 新风/空调的控制规则 53
4.3.2 控制逻辑分析 56
4.4 节能控制过程 60
4.4.1 不确定化处理及输入量确定 61
4.4.2 建立耗电量的优化模型 61
4.4.3 运用混合智能算法搜索*优解 64
4.4.4 模型的修正 64
第5章 通信基站空调的热环境 66
5.1 通信基站热环境影响因素 66
5.2 热环境评价各因素隶属度函数的建立及其权重的确定 68
5.2.1 各因素隶属度函数 68
5.2.2 热环境评价指标权重 68
5.3 通信基站热环境设计 70
第6章 空调的自适应温度控制方法 73
6.1 通信机房的环境要求及温度控制原理 73
6.2 节能降耗的自适应温度控制过程 74
6.3 空调启动温度的定量决策 75
6.4 应用情况 77
第7章 模糊神经网络温度控制方法 78
7.1 温度控制原理 78
7.2 模糊神经网络控制器的设计 80
7.3 模糊神经网络的学习方法 82
7.4 实验结论 82
第8章 基于灰色预测的模糊神经网络温度控制方法 85
8.1 基于灰色预测的模糊神经网络控制结构 85
8.2 灰色预测模型的建立 86
8.2.1 灰色预测算法 87
8.2.2 等维新信息滚动预测算法 88
8.3 空调房间温度模糊神经网络控制及实现 89
8.4 仿真研究 91
第9章 模糊随机气温变量的温度控制模型 93
9.1 耗电量的影响因素分析 93
9.2 模糊随机气温变量及其数学描述 94
9.2.1 模糊随机室内温度的数学描述 94
9.2.2 模糊随机室外温度变化率的数学描述 95
9.3 模型的建立 96
9.4 简单模型的求解及企业实例分析 98
9.5 复杂模型的求解及企业实例分析 1oo
第10章 节能方案的选择 104
10.1 节能方案的形成 104
10.2 节能方案选择的模糊线性规划模型 106
10.3 模糊线性规划模型的求解 107
10.4 节能方案选择的实例 11o
第11章 空调节能技术在其他领域中的应用 113
11.1 冷链物流的低碳节能问题 114
11.2 冷链物流的设备与技术 118
11.3 低碳供应链中的温控技术 122
11.4 冷链物流中的节能管理 126
参考文献 130
附录A 社会应对气候变化问题制度构建重要历程 137
附录B 我国节能方面的有关政策文件 139
附录C 基站现场照片 141 在线试读
第1章 绪论
低碳环保不仅关系到人类的生存和发展，还关系到的可持续发展。节能降耗是世界各国都普遍关注的问题，也是我国发展低碳经济的战略重点，是落实科学发展观、全面建设小康社会的重大问题。本书在低碳环保视域下，以通信基站的空调电能耗控制为例，研究能耗控制的方法及策略，以利于行业减少自身能耗。这些能耗控制的方法及策略也可用于探索其他领域的节能减排，研究的节能技术也可应用于其他产业。
1.1 研究背景、内容及意义
环境不断恶化、能源供应日趋紧张，节能减排已经影响各国经济的发展，世界各国纷纷出台制度、政策加强能源节约。在能源紧缺的背景下，节约能源资源、提高能源效率不仅关系到我国的产业升级、经济增长方式转变的进程，还关系到国家的能源安全和经济持续增长，更关系到我国生态环境的保护和社会的可持续性发展。实现减排、建立低碳社会是经济发展的必然趋势，也是中国落实科学观、实现社会经济可持续发展的必然选择。党和政府对低碳环保、节能减排下作高度重视，将节约资源、低碳环保纳入了我国的基本国策。提出“节能减排”、“建设资源节约型、环境友好型社会”、“加强应对气候变化能力建设，为保护气候做出新贡献”、“連设美丽中国”及“绿色低碳”、“降低能耗”、“落实减排承诺”的科学发展决策，明确提出了建设生态文明，形成节约能源、资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式的要求，将节能减排作为我国走可持续发展道路的重要战略。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》（简称“十一五”规划《纲要》）和《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》（简称“十二五”规划《纲要》）要求单位工业增加值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%。针对碳排放带来的****的生存环境恶化，以及大气污染严重等问题，我国出台了一系列关于环境保护、能源消耗的政策法规，要求控制污染。
1.1.1 研究背景
近年来，我国经济快速发展，成就显著。目前，经济正处在高速发展的阶段，随着能源需求的不断增加，能源消耗量增长很快，碳排放量不断增加，我国已成为世界*大的碳排放国。我国不仅能源消耗量高、能源消耗量增长很快，而且能源消耗强度高、利用效率低。在能源结构方面，基本以煤炭为主、多种能源互补，一次能源生产和消费的65%左右为煤炭，而且在未来相当长的时间内仍将以煤炭为主要一次能源。根据国家统计局统计数据，我国的能源消耗量连续多年持续增长。2013年全年能源消费总量41.7亿吨标准煤。2014年全年能源消费总量42.6亿吨标准煤，占能源消费总量中的20%左右。2015年全年能源消费总量43.o亿吨标准煤，比2014年增长0.9%。2016年全年能源消费总量43.6亿吨标准煤，比2015年增长1.4%。
经济发展和社会生活的各个方面都离不开电，电的消耗所面临的减排压力将越来越大。根据国家统计局统计数据，2013年全年能源消费总量中的电力消费量同比增长7.5%，2015年全年电力消费量同比增长0.5%，2016年全年电力消费量同比增长5%。以空调用电为例，我国空调制冷机等用电量占比重较大。目前中国电机的用电量约占全国用电量的60%，其中风机、机泵、压缩机和空调制冷机的周电量分别占全国用电量的10.4%、20.9%、9.4%和6%，电机产品效率比国外先进水平低2%~3%。每年7月下旬到8月中旬，在全国持续出现大面积高温天气时，空调负荷达到*大值，占全社会*大用电负荷的1/4左右，北京、上海等中心城市超过40%，并且每年居高不下。据统计，公共建筑空调能耗在城市夏季用电中所占一般达到40%左右。以北京市为例，北京市盛夏天气空调电负荷约为350万kW，约占北京市*大供电负荷的40%。公共建筑空调耗电量按单机平均每天使用10h计算，夏季用电量(208万kW×90天×10h)达到18.7亿kW·h，约为北京市总用电量的5.4%。
用电量的增长带来了煤炭能源消耗的增加，因为煤是发电的主要资源，并且煤炭是发电的主要一次能源。在未来相当长的时间内水电占比只有20%左右，火电占比高达77%。由于大部分发电依靠火力，而煤的碳密集程度比其他化石燃料高得多，单位能源燃煤释放的二氧化碳是天然气的近两倍。因此，耗电与碳排放具有很大关系。目前我国约80%的碳排放量来源于煤炭消费，20%左右来源于石油消费，而仅有少量的碳排放量来源于天然气。我国85%的二氧化碳都是燃煤排放的，大气污染中仅二氧化碳造成的经济损失就占国内生产总值(gross domestic product，GDP)的2.2%。在1992年的联合国环境与发展大会(the United Nations Conference on Environment and Deve10pment，UNCED)上，《里约热内卢环境与发展宣言》（简称《里约宣言》）就指出，随着经济的发展，能源强度越来越大，消耗的煤炭越来越多。耗电量大，碳排放量大，对环境造成的危害就大。近几年，随着科技的进步，我国能源利用效率有所提高，但与世界先进水平还有很大差距。
节约资源、环境保护是世界各国关注的问题，也是我国的基本国策[2-4]。我国对低碳及环境保护的重视程度越来越高，不仅将注意力放在传统的高耗能产业上，而且对如通信等新兴产业的碳排放及环境保护也非常重视。近几年，通信行业用电量大幅度增加，我国整个通信行业年耗电量超过300亿kW·h。通信行业成为减排的重要领域。国务院国有资产监督管理委员会2010年3月发布了《企业节能减排监督管理暂行办法》（第23号），将电信运营企业从节能一般企业提升到关注企业，对电信运营商节能工作实行更加严厉的考核。
电信运营企业的能耗主要包括日常运作用电和通信网络用电两部分，其中，通信网络用电占主要部分。以通信基站为例，我国移动通信基站数量很多，根据2017年10月统计数据，国内三大移动通信运营商基站总数达600余万。随着第四代(4G)移动通信网建设的启动，国内还将建设数以万计的4G基站。随着通信企业的运营网络与用户的不断扩大，通信运营商的基站数量逐年增多。通信基站机房内有大量交换设备和传输核心设备，这些设备常年运行，发热量高，通信基站机房对于温湿度和空气洁净度等指标都有强制性要术。机房内电源设备、传输设备、交换设备和数据设备等都是发热体，要保持机房内一定的下作环境温度，这些基站内都设有空调及控制，在无人值守状态下，一年四季根据外界气候情况，使室内保持相对稳定的机器适宜温度，以提高电信设备的运行效率和使用寿命。由于大量使用空调，耗电量居高不下。目前，通信运营业节能形势严峻。
基站通信机房能耗主要包括空调能耗、风机能耗以及不可预测的其他能耗。其中空调能耗在整个能耗中所占的比例*大。在为数众多的局（站）（机房/模块局/接入网站点/一体化机房）中，空调用电基本上占其企业用电的45%左右。根据调查了解，在精密空调机房中，仅精密空调运行耗电就占其耗电总量的40%以上。国家对电信运营商节能工作实行严格的考核，为此，各电信运营商都面临着在提高基站设备运行效率的同时，降低空调耗电量的问题。
物流行业也存在耗电量高的问题。随着我国城乡居民的消费能力和消费水平不断提高，居民对农产品的新鲜度、营养价值、销售价格等多方面提出新要求，对食品安全的要求也越来越高。研究和实践表明，低温可以有效延长生鲜农产品的保质期。适当低温环境可以一般的腐败菌和病原菌的发育，生鲜农产品的呼昅作用和蒸腾作用，减少营养成分的消耗和水分蒸发，变质过程。为保障农民增收和居民的消费需求，装备有空调的农产品冷链物流设备在我国得到了广泛应用。近年来，政府大力推动冷链物流，因此冷链物流也成为企业大力发展的领域。
将生鲜农产品，即新鲜的禽、蛋、肉、水产品、水果、蔬菜等从产地获得后，依靠低温物流链（低温加工、低温运输、低温装卸、低温存储、低温销售等）实现从田间到餐桌的生产和消费的全程对接，建立全程的产品品质追溯，在产品的采收、储藏、加工、运输、分销、零售等环节，保证产品品质及质量安全，并减少损耗、防止污染，这种特殊的供应链就要依靠空调。农产品在在储存过程中的温度控制成为一个重要问题，而低温控制需要消耗大量的能量，如何减少能量消耗也是一个需要关注的重要问题。
1.1.2 研究内容及研究方法
节能降耗是企业的社会责任，也是企业可持续发展的重要条件。本书在低碳环保视域下，以通信基站为例，研究空调的节能。从能源管理的角度，进行变风量空调能源管理（以下简称节能）的分析与设计。在运行管理阶段采取科学合理的方法与策略，针对传统控制过程中存在的难于建立的数学模型、模型修正数据获取效率低等问题，进行实验研究和建模研究。根据长期实践的经验、的节能技术知识以及人的思维过程，提出新的控制方法；建立控制温度决策模型；解决模型选择、自适应修正等关键技术，使模型能够进行自适应和自学习；在大量样本基础土，得出*优控制策略。量化节能效果，实现空调节能。对空调节能的研究，一方面着眼于减少行业自身能耗，另一方面强调节能技术在其他产业中的应用。
1．研究内容
空调环境的耗电量控制路线如图1.1所示。
图1.1 空调环境的耗电量控制路线
本书研究空调节能降耗问题及对策，以及能耗控制的方法与技术。内容涉及节能降耗问题及对策、不确定环境下的节能、通信基站空调的热环境、空调的自适应温度控制方法、模糊神经网络温度控制方法、基于灰色预测的模糊神经网络温度控制方法、模糊随机气温变量的温度控制模型、节电方案的选择、空调节能技术在其他领域中的应用等。研究的总体框架如图1.2所示。
图1.2 研究框架
第l章为绪论，主要说明研究背景、内容、意义及国内外研究现状。另外，介绍主要发达国家空调节能的做法及启示。
第2章为低碳环保视域下的节能降耗问题及对策。对国内外节能降耗问题进行文献综述，指出低碳节能的行动与节能途径。说明我国在应对气候变化、低碳节能方面所做工作的现状，提出低碳经济与低碳环保的理念，指出存在的能源消耗量越来越大、减排技术能力薄弱、发展低碳经济任重道远等问题。提出尽快出台相关制度和标准，进行节能降耗方面的实践，提高能源利用效率，研究低碳节能技术等对策。
第3章介绍本书研究所依据的理论，主要包括随机变量、模糊变量、模糊随机变量、模糊随机规划模型等不确定理论及相关方法，还包括模糊控制、神经网络控制、模糊神经网络控制、遗传算法、灰色理论等控制及优化方法。
第4章构建不确定环境下的节能，包括节能管理信息结构、节能控制装置及控制规则、节能控制过程等。目前在通信基站机房环境不变和保障原有服务前提下，降低空调能耗是*为直接有效的节能手段。设计对环境、用能设备的用能时间、用能状况进行集中监控的信息。在对节能控制科学诊断、量化评测、统一管理的基础上，进行不确定化推理，建立有关耗电量的优化模型，决策冷源设备的行为。
第5章分析通信基站空调的热环境。针对通信机房的环境要求，提出通信基站热环境影响因素，构建通信基站热环境评价指标的隶属度函数，并采用层次分析法对评价指标的重要程度及其算法进行分析，以确定基站环境的评价等级。同时，设计热环境评价软件。
第6章提出空调的自适应温度控制方法。由于主要依靠空调，在无人值守环境下，传统核心机房的单一空调温湿度控制需要消耗大量电能。为节能减排，针对通信基站的要求，设计通信机房空调的自适应温度控制方法和过程，提出空调启动温度的定量决策方法。在使用时，通过传感器对温度等指标进行监测，将需要的参数在智能控制主机面板窗口上设置完毕后，就不需要再进行其他操作，控制能完全自控整个温控的运行。一年四季根据外界气候情况，自动控制室内温度，解决使室内在无人状态下保持机器适宜温度的问题。这种方法适用于通信基站当室外温度较高和室外湿度合适的场合时利用空调来降低室内温度的情形，也适用于各类通信枢纽、中心交换周等大型机房。
第7章研究模糊神经网络温度控制方法。许多控制方法都需要建立具有一定精度的被控过程的数学模型，没有被控过程的模型，就无法进行相应的控制，或是控制的效果不够满意。因此，建立反映空调环境的可靠数学模型是必要的。通信基站环境存在着非线性和不确定性，对内环境的建模是相当复杂的。针对无法取得数学模型的温度控制的节能控制问题，引入模糊神经控制网络，提出温度控制的模糊神经网络控制方法。结合神经网络自学习能力强的特点，将模糊控制与神经网络相结合，对压缩机进行控制，通过智能控制空调设置温度的方式实现节能。
然而，对节能来说，仅研究空调的控制温度的设置是不够的。如果能预测耗电量，就能更好地进行耗电量的分析与控制。第8章针对变风量空调使用常规控制模糊算法控制精度不高的问题，提出一种基于灰色预测的模糊神经网络控制策略，并应用于通信基站空调房间的温度控制中。基于灰色预测模糊神经网络的空调房间温度控制方法将模糊神经网络控制与预测控制技术相结合，建立模糊神经网络与预测控制结合的复合控制器模型。结果表明，运用灰色预测技术对基站环境参数进行预测，方便后续控制，而模糊神经网络控制过程的动态特性，保证基站环境参数的和稳定控制。
第9章为模糊随机气温变量的温度控制模型。环境温度经常发生变化，常常
| 低碳环保视域下的能耗控制策略研究 | ||
| 曾用价 | 88.00 | |
| 出版社 | 科学出版社 | |
| 版次 | 1 | |
| 出版时间 | 2018年06月 | |
| 开本 | 16 | |
| 作者 | 李丽 | |
| 装帧 | 平装 | |
| 页数 | 152 | |
| 字数 | 202000 | |
| ISBN编码 | 9787030577016 | |
本书以通信基站的能耗控制为例，进行能耗控制的策略研究。通信基站是整个通信网络设备运行与维护中的能耗大户。通信基站的能耗主要是指由机房空调引起的数额巨大的耗电量。空调的热环境是不确定的环境，在这种环境下，空调的频繁启停形成大量的能耗，造成高额的运行成本，降低基站能耗已成为有关部门及企业重点关注的内容。本书研究空调的节能，提出节能降耗问题及对策；考虑到空调的热环境具有不确定性，采用模糊、模糊随机等技术，研究不确定环境下的能耗控制理论与方法；提出一系列通信机房空调节能降耗的温度控制方法。本书能够对通信基站能耗管理的智能化起到一定的推动作用，为节能化的研究指出一个新的方法。本书在管理理论上，丰富不确定环境下的能耗决策问题的理论；在管理实际中，为能耗控制问题提供科学的定量分析模型。 目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景、内容及意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究内容及研究方法 4
1.1.3 研究意义 9
1.2 国内外研究现状 10
第2章 低碳环保视域下的节能降耗问题及对策 15
2.1 低碳节能的行动与节能途经 15
2.2 我国在低碳节能方面所做的下作及存在的问题 16
2.3 我国低碳节能方面的对策 19
2.4 本书的研究 21
第3章 理论基础 25
3.1 不确定理论及相关方法 25
3.1.1 随机变量 25
3.1.2 模糊变量 26
3.1.3 模糊随机变量 29
3.1.4 模糊随机规划模型 29
3.2 控制及优化方法 31
3.2.1 模糊控制 31
3.2.2 神经网络控制 32
3.2.3 模糊神经网络控制 35
3.2.4 遗传算法 36
3.2.5 灰色理论 40
第4章 不确定环境下的节能 45
4.1 节能管理信息结构 45
4.1.1 节能的硬件 47
4.1.2 节能的软件 49
4.2 耗电量的影响因素分析 51
4.3 节能控制装置及控制规则 53
4.3.1 新风/空调的控制规则 53
4.3.2 控制逻辑分析 56
4.4 节能控制过程 60
4.4.1 不确定化处理及输入量确定 61
4.4.2 建立耗电量的优化模型 61
4.4.3 运用混合智能算法搜索*优解 64
4.4.4 模型的修正 64
第5章 通信基站空调的热环境 66
5.1 通信基站热环境影响因素 66
5.2 热环境评价各因素隶属度函数的建立及其权重的确定 68
5.2.1 各因素隶属度函数 68
5.2.2 热环境评价指标权重 68
5.3 通信基站热环境设计 70
第6章 空调的自适应温度控制方法 73
6.1 通信机房的环境要求及温度控制原理 73
6.2 节能降耗的自适应温度控制过程 74
6.3 空调启动温度的定量决策 75
6.4 应用情况 77
第7章 模糊神经网络温度控制方法 78
7.1 温度控制原理 78
7.2 模糊神经网络控制器的设计 80
7.3 模糊神经网络的学习方法 82
7.4 实验结论 82
第8章 基于灰色预测的模糊神经网络温度控制方法 85
8.1 基于灰色预测的模糊神经网络控制结构 85
8.2 灰色预测模型的建立 86
8.2.1 灰色预测算法 87
8.2.2 等维新信息滚动预测算法 88
8.3 空调房间温度模糊神经网络控制及实现 89
8.4 仿真研究 91
第9章 模糊随机气温变量的温度控制模型 93
9.1 耗电量的影响因素分析 93
9.2 模糊随机气温变量及其数学描述 94
9.2.1 模糊随机室内温度的数学描述 94
9.2.2 模糊随机室外温度变化率的数学描述 95
9.3 模型的建立 96
9.4 简单模型的求解及企业实例分析 98
9.5 复杂模型的求解及企业实例分析 1oo
第10章 节能方案的选择 104
10.1 节能方案的形成 104
10.2 节能方案选择的模糊线性规划模型 106
10.3 模糊线性规划模型的求解 107
10.4 节能方案选择的实例 11o
第11章 空调节能技术在其他领域中的应用 113
11.1 冷链物流的低碳节能问题 114
11.2 冷链物流的设备与技术 118
11.3 低碳供应链中的温控技术 122
11.4 冷链物流中的节能管理 126
参考文献 130
附录A 社会应对气候变化问题制度构建重要历程 137
附录B 我国节能方面的有关政策文件 139
附录C 基站现场照片 141 在线试读
第1章 绪论
低碳环保不仅关系到人类的生存和发展，还关系到的可持续发展。节能降耗是世界各国都普遍关注的问题，也是我国发展低碳经济的战略重点，是落实科学发展观、全面建设小康社会的重大问题。本书在低碳环保视域下，以通信基站的空调电能耗控制为例，研究能耗控制的方法及策略，以利于行业减少自身能耗。这些能耗控制的方法及策略也可用于探索其他领域的节能减排，研究的节能技术也可应用于其他产业。
1.1 研究背景、内容及意义
环境不断恶化、能源供应日趋紧张，节能减排已经影响各国经济的发展，世界各国纷纷出台制度、政策加强能源节约。在能源紧缺的背景下，节约能源资源、提高能源效率不仅关系到我国的产业升级、经济增长方式转变的进程，还关系到国家的能源安全和经济持续增长，更关系到我国生态环境的保护和社会的可持续性发展。实现减排、建立低碳社会是经济发展的必然趋势，也是中国落实科学观、实现社会经济可持续发展的必然选择。党和政府对低碳环保、节能减排下作高度重视，将节约资源、低碳环保纳入了我国的基本国策。提出“节能减排”、“建设资源节约型、环境友好型社会”、“加强应对气候变化能力建设，为保护气候做出新贡献”、“連设美丽中国”及“绿色低碳”、“降低能耗”、“落实减排承诺”的科学发展决策，明确提出了建设生态文明，形成节约能源、资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式的要求，将节能减排作为我国走可持续发展道路的重要战略。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》（简称“十一五”规划《纲要》）和《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》（简称“十二五”规划《纲要》）要求单位工业增加值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%。针对碳排放带来的****的生存环境恶化，以及大气污染严重等问题，我国出台了一系列关于环境保护、能源消耗的政策法规，要求控制污染。
1.1.1 研究背景
近年来，我国经济快速发展，成就显著。目前，经济正处在高速发展的阶段，随着能源需求的不断增加，能源消耗量增长很快，碳排放量不断增加，我国已成为世界*大的碳排放国。我国不仅能源消耗量高、能源消耗量增长很快，而且能源消耗强度高、利用效率低。在能源结构方面，基本以煤炭为主、多种能源互补，一次能源生产和消费的65%左右为煤炭，而且在未来相当长的时间内仍将以煤炭为主要一次能源。根据国家统计局统计数据，我国的能源消耗量连续多年持续增长。2013年全年能源消费总量41.7亿吨标准煤。2014年全年能源消费总量42.6亿吨标准煤，占能源消费总量中的20%左右。2015年全年能源消费总量43.o亿吨标准煤，比2014年增长0.9%。2016年全年能源消费总量43.6亿吨标准煤，比2015年增长1.4%。
经济发展和社会生活的各个方面都离不开电，电的消耗所面临的减排压力将越来越大。根据国家统计局统计数据，2013年全年能源消费总量中的电力消费量同比增长7.5%，2015年全年电力消费量同比增长0.5%，2016年全年电力消费量同比增长5%。以空调用电为例，我国空调制冷机等用电量占比重较大。目前中国电机的用电量约占全国用电量的60%，其中风机、机泵、压缩机和空调制冷机的周电量分别占全国用电量的10.4%、20.9%、9.4%和6%，电机产品效率比国外先进水平低2%~3%。每年7月下旬到8月中旬，在全国持续出现大面积高温天气时，空调负荷达到*大值，占全社会*大用电负荷的1/4左右，北京、上海等中心城市超过40%，并且每年居高不下。据统计，公共建筑空调能耗在城市夏季用电中所占一般达到40%左右。以北京市为例，北京市盛夏天气空调电负荷约为350万kW，约占北京市*大供电负荷的40%。公共建筑空调耗电量按单机平均每天使用10h计算，夏季用电量(208万kW×90天×10h)达到18.7亿kW·h，约为北京市总用电量的5.4%。
用电量的增长带来了煤炭能源消耗的增加，因为煤是发电的主要资源，并且煤炭是发电的主要一次能源。在未来相当长的时间内水电占比只有20%左右，火电占比高达77%。由于大部分发电依靠火力，而煤的碳密集程度比其他化石燃料高得多，单位能源燃煤释放的二氧化碳是天然气的近两倍。因此，耗电与碳排放具有很大关系。目前我国约80%的碳排放量来源于煤炭消费，20%左右来源于石油消费，而仅有少量的碳排放量来源于天然气。我国85%的二氧化碳都是燃煤排放的，大气污染中仅二氧化碳造成的经济损失就占国内生产总值(gross domestic product，GDP)的2.2%。在1992年的联合国环境与发展大会(the United Nations Conference on Environment and Deve10pment，UNCED)上，《里约热内卢环境与发展宣言》（简称《里约宣言》）就指出，随着经济的发展，能源强度越来越大，消耗的煤炭越来越多。耗电量大，碳排放量大，对环境造成的危害就大。近几年，随着科技的进步，我国能源利用效率有所提高，但与世界先进水平还有很大差距。
节约资源、环境保护是世界各国关注的问题，也是我国的基本国策[2-4]。我国对低碳及环境保护的重视程度越来越高，不仅将注意力放在传统的高耗能产业上，而且对如通信等新兴产业的碳排放及环境保护也非常重视。近几年，通信行业用电量大幅度增加，我国整个通信行业年耗电量超过300亿kW·h。通信行业成为减排的重要领域。国务院国有资产监督管理委员会2010年3月发布了《企业节能减排监督管理暂行办法》（第23号），将电信运营企业从节能一般企业提升到关注企业，对电信运营商节能工作实行更加严厉的考核。
电信运营企业的能耗主要包括日常运作用电和通信网络用电两部分，其中，通信网络用电占主要部分。以通信基站为例，我国移动通信基站数量很多，根据2017年10月统计数据，国内三大移动通信运营商基站总数达600余万。随着第四代(4G)移动通信网建设的启动，国内还将建设数以万计的4G基站。随着通信企业的运营网络与用户的不断扩大，通信运营商的基站数量逐年增多。通信基站机房内有大量交换设备和传输核心设备，这些设备常年运行，发热量高，通信基站机房对于温湿度和空气洁净度等指标都有强制性要术。机房内电源设备、传输设备、交换设备和数据设备等都是发热体，要保持机房内一定的下作环境温度，这些基站内都设有空调及控制，在无人值守状态下，一年四季根据外界气候情况，使室内保持相对稳定的机器适宜温度，以提高电信设备的运行效率和使用寿命。由于大量使用空调，耗电量居高不下。目前，通信运营业节能形势严峻。
基站通信机房能耗主要包括空调能耗、风机能耗以及不可预测的其他能耗。其中空调能耗在整个能耗中所占的比例*大。在为数众多的局（站）（机房/模块局/接入网站点/一体化机房）中，空调用电基本上占其企业用电的45%左右。根据调查了解，在精密空调机房中，仅精密空调运行耗电就占其耗电总量的40%以上。国家对电信运营商节能工作实行严格的考核，为此，各电信运营商都面临着在提高基站设备运行效率的同时，降低空调耗电量的问题。
物流行业也存在耗电量高的问题。随着我国城乡居民的消费能力和消费水平不断提高，居民对农产品的新鲜度、营养价值、销售价格等多方面提出新要求，对食品安全的要求也越来越高。研究和实践表明，低温可以有效延长生鲜农产品的保质期。适当低温环境可以一般的腐败菌和病原菌的发育，生鲜农产品的呼昅作用和蒸腾作用，减少营养成分的消耗和水分蒸发，变质过程。为保障农民增收和居民的消费需求，装备有空调的农产品冷链物流设备在我国得到了广泛应用。近年来，政府大力推动冷链物流，因此冷链物流也成为企业大力发展的领域。
将生鲜农产品，即新鲜的禽、蛋、肉、水产品、水果、蔬菜等从产地获得后，依靠低温物流链（低温加工、低温运输、低温装卸、低温存储、低温销售等）实现从田间到餐桌的生产和消费的全程对接，建立全程的产品品质追溯，在产品的采收、储藏、加工、运输、分销、零售等环节，保证产品品质及质量安全，并减少损耗、防止污染，这种特殊的供应链就要依靠空调。农产品在在储存过程中的温度控制成为一个重要问题，而低温控制需要消耗大量的能量，如何减少能量消耗也是一个需要关注的重要问题。
1.1.2 研究内容及研究方法
节能降耗是企业的社会责任，也是企业可持续发展的重要条件。本书在低碳环保视域下，以通信基站为例，研究空调的节能。从能源管理的角度，进行变风量空调能源管理（以下简称节能）的分析与设计。在运行管理阶段采取科学合理的方法与策略，针对传统控制过程中存在的难于建立的数学模型、模型修正数据获取效率低等问题，进行实验研究和建模研究。根据长期实践的经验、的节能技术知识以及人的思维过程，提出新的控制方法；建立控制温度决策模型；解决模型选择、自适应修正等关键技术，使模型能够进行自适应和自学习；在大量样本基础土，得出*优控制策略。量化节能效果，实现空调节能。对空调节能的研究，一方面着眼于减少行业自身能耗，另一方面强调节能技术在其他产业中的应用。
1．研究内容
空调环境的耗电量控制路线如图1.1所示。
图1.1 空调环境的耗电量控制路线
本书研究空调节能降耗问题及对策，以及能耗控制的方法与技术。内容涉及节能降耗问题及对策、不确定环境下的节能、通信基站空调的热环境、空调的自适应温度控制方法、模糊神经网络温度控制方法、基于灰色预测的模糊神经网络温度控制方法、模糊随机气温变量的温度控制模型、节电方案的选择、空调节能技术在其他领域中的应用等。研究的总体框架如图1.2所示。
图1.2 研究框架
第l章为绪论，主要说明研究背景、内容、意义及国内外研究现状。另外，介绍主要发达国家空调节能的做法及启示。
第2章为低碳环保视域下的节能降耗问题及对策。对国内外节能降耗问题进行文献综述，指出低碳节能的行动与节能途径。说明我国在应对气候变化、低碳节能方面所做工作的现状，提出低碳经济与低碳环保的理念，指出存在的能源消耗量越来越大、减排技术能力薄弱、发展低碳经济任重道远等问题。提出尽快出台相关制度和标准，进行节能降耗方面的实践，提高能源利用效率，研究低碳节能技术等对策。
第3章介绍本书研究所依据的理论，主要包括随机变量、模糊变量、模糊随机变量、模糊随机规划模型等不确定理论及相关方法，还包括模糊控制、神经网络控制、模糊神经网络控制、遗传算法、灰色理论等控制及优化方法。
第4章构建不确定环境下的节能，包括节能管理信息结构、节能控制装置及控制规则、节能控制过程等。目前在通信基站机房环境不变和保障原有服务前提下，降低空调能耗是*为直接有效的节能手段。设计对环境、用能设备的用能时间、用能状况进行集中监控的信息。在对节能控制科学诊断、量化评测、统一管理的基础上，进行不确定化推理，建立有关耗电量的优化模型，决策冷源设备的行为。
第5章分析通信基站空调的热环境。针对通信机房的环境要求，提出通信基站热环境影响因素，构建通信基站热环境评价指标的隶属度函数，并采用层次分析法对评价指标的重要程度及其算法进行分析，以确定基站环境的评价等级。同时，设计热环境评价软件。
第6章提出空调的自适应温度控制方法。由于主要依靠空调，在无人值守环境下，传统核心机房的单一空调温湿度控制需要消耗大量电能。为节能减排，针对通信基站的要求，设计通信机房空调的自适应温度控制方法和过程，提出空调启动温度的定量决策方法。在使用时，通过传感器对温度等指标进行监测，将需要的参数在智能控制主机面板窗口上设置完毕后，就不需要再进行其他操作，控制能完全自控整个温控的运行。一年四季根据外界气候情况，自动控制室内温度，解决使室内在无人状态下保持机器适宜温度的问题。这种方法适用于通信基站当室外温度较高和室外湿度合适的场合时利用空调来降低室内温度的情形，也适用于各类通信枢纽、中心交换周等大型机房。
第7章研究模糊神经网络温度控制方法。许多控制方法都需要建立具有一定精度的被控过程的数学模型，没有被控过程的模型，就无法进行相应的控制，或是控制的效果不够满意。因此，建立反映空调环境的可靠数学模型是必要的。通信基站环境存在着非线性和不确定性，对内环境的建模是相当复杂的。针对无法取得数学模型的温度控制的节能控制问题，引入模糊神经控制网络，提出温度控制的模糊神经网络控制方法。结合神经网络自学习能力强的特点，将模糊控制与神经网络相结合，对压缩机进行控制，通过智能控制空调设置温度的方式实现节能。
然而，对节能来说，仅研究空调的控制温度的设置是不够的。如果能预测耗电量，就能更好地进行耗电量的分析与控制。第8章针对变风量空调使用常规控制模糊算法控制精度不高的问题，提出一种基于灰色预测的模糊神经网络控制策略，并应用于通信基站空调房间的温度控制中。基于灰色预测模糊神经网络的空调房间温度控制方法将模糊神经网络控制与预测控制技术相结合，建立模糊神经网络与预测控制结合的复合控制器模型。结果表明，运用灰色预测技术对基站环境参数进行预测，方便后续控制，而模糊神经网络控制过程的动态特性，保证基站环境参数的和稳定控制。
第9章为模糊随机气温变量的温度控制模型。环境温度经常发生变化，常常
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