魏玉劍 上海市能效中心
過(guò)去10年,中國(guó)創(chuàng)新的制度設(shè)計(jì)基本上采用了“成果轉(zhuǎn)化”的路徑模式,政府集中財(cái)力在創(chuàng)新鏈的上游布局,并試圖通過(guò)各種“成果轉(zhuǎn)化”的制度安排和政策激勵(lì)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室成果的產(chǎn)業(yè)化。但實(shí)踐的結(jié)果卻并非滿(mǎn)意,目前國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的科技企業(yè)群體沒(méi)有幾家是通過(guò)“成果轉(zhuǎn)化”的路徑模式走向成功的,反倒是沒(méi)有被納入官方創(chuàng)新制度框架的“需求拉動(dòng)”模式成為了大多數(shù)企業(yè)選擇的實(shí)踐路徑。
根據(jù)聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署(UNDP)關(guān)于人類(lèi)發(fā)展指數(shù)( Human Development Index, HDI)的研究理論,對(duì)于任何一種發(fā)展水平來(lái)說(shuō),人們都有三方面基本需求,即獲得健康生活水平的需求、獲得文化知識(shí)的需求以及提高生活品質(zhì)的需求。當(dāng)前,伴隨著第三次產(chǎn)業(yè)革命的快速發(fā)展,人們的物質(zhì)生活不斷提高、精神生活不斷豐富,人們的需求似乎變得越來(lái)越少了,但發(fā)展所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題及能源危機(jī)反過(guò)來(lái)又損害了人們的健康生活水平和生活品質(zhì),轉(zhuǎn)變發(fā)展方式成為當(dāng)前社會(huì)的最大需求,從而使“綠色產(chǎn)業(yè)革命”成為當(dāng)前的第四次產(chǎn)業(yè)革命。
綠色發(fā)展是以效率、和諧、持續(xù)為目標(biāo)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展方式。從內(nèi)涵看,綠色發(fā)展是在傳統(tǒng)發(fā)展基礎(chǔ)上的一種模式創(chuàng)新,是建立在生態(tài)環(huán)境容量和資源承載力的約束條件下實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一種新型發(fā)展模式。就工業(yè)文明發(fā)展所帶來(lái)的副作用看,歸根結(jié)底是大量消耗化石能源造成的。要做到由“灰色發(fā)展”向“綠色發(fā)展”轉(zhuǎn)變,只能有3條路徑,一是提高非化石能源的供應(yīng)量替代化石能源(可再生能源利用技術(shù)創(chuàng)新),二是減少發(fā)展過(guò)程中對(duì)能源的需求(節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新);三是治理好能源消耗后的排放物(環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新)。
(1)對(duì)于可再生能源應(yīng)用的技術(shù)創(chuàng)新,近幾年來(lái)受到各國(guó)政府的高度重視,許多國(guó)家將可再生能源的發(fā)展作為能源戰(zhàn)略的重要組成部分,也投入了大量的科研力量進(jìn)行可再生能源的研究。因此光伏、風(fēng)能、太陽(yáng)能等發(fā)電技術(shù)得以迅速發(fā)展。就我國(guó)為例,統(tǒng)計(jì)到2014年,我國(guó)各類(lèi)能源發(fā)電裝機(jī)容量及發(fā)電量占比見(jiàn)圖1??梢?jiàn)可再生能源發(fā)展的迅猛。但是,伴隨著各類(lèi)光伏發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電企業(yè)快速發(fā)展的同時(shí),也存在一些不足。就目前的發(fā)展水平來(lái)看,風(fēng)電和光電還依賴(lài)政府補(bǔ)貼,再加上自身的不穩(wěn)定性以及利用率低等弊端,致使棄風(fēng)棄光現(xiàn)象也非常突出,短時(shí)間內(nèi)很難替代傳統(tǒng)能源。
(2)對(duì)于環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新,主要是在水、大氣、土壤等的治理,各類(lèi)科研院所及相關(guān)企業(yè)都有明確的主攻方向,都在根據(jù)國(guó)家的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行針對(duì)性深度研究,產(chǎn)業(yè)發(fā)展直接依賴(lài)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格程度和環(huán)保執(zhí)法的嚴(yán)厲程度。環(huán)保產(chǎn)業(yè)屬于末端治理產(chǎn)業(yè),是純投入型產(chǎn)業(yè),依賴(lài)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和國(guó)家政策。同時(shí)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展往往會(huì)帶來(lái)新的排放,造成末端治理的成本巨大。
(3)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)當(dāng)是綠色發(fā)展的最關(guān)鍵內(nèi)容之一,節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新的目的是減少能源需求,在目前可再生能源供應(yīng)不足,成本較高的情況下,節(jié)能是減少化石能源消耗的重要手段,也是減少各類(lèi)污染排放物的有效手段。
圖1 2014年全國(guó)各類(lèi)能源發(fā)電裝機(jī)容量及發(fā)電量占比圖
當(dāng)前,節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新的困惑主要有以下幾個(gè)方面:一是節(jié)能行業(yè)是鑲嵌在其它各行各業(yè)之中,沒(méi)有一個(gè)明確的節(jié)能行業(yè)統(tǒng)計(jì)口徑;二是傳統(tǒng)耗能產(chǎn)品效率評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法僅關(guān)注了靜態(tài)效率,以此為導(dǎo)向的技術(shù)創(chuàng)新所能帶來(lái)的節(jié)能潛力空間變?。蝗怯媚墉h(huán)節(jié)的節(jié)能需求同節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)之間不能有效對(duì)接;四是信息化技術(shù)同傳統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的融合還不明顯。
因此,企業(yè)亟需一種行之有效的節(jié)能診斷和節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新方法。TERR分析法應(yīng)運(yùn)而生。
“十一五”及“十二五”期間,我國(guó)在節(jié)能減排方面的力度是前所未有的,也出臺(tái)了全面的財(cái)稅政策支持節(jié)能改造和節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用,幫助企業(yè)開(kāi)展能源審計(jì)及節(jié)能診斷工作,尋找節(jié)能潛力,很多企業(yè)也被節(jié)能減排市場(chǎng)所吸引,節(jié)能服務(wù)公司也都紛紛成立。但從事這個(gè)行業(yè)的人員感覺(jué)到,全面為企業(yè)進(jìn)行“體檢”并挖掘節(jié)能潛力并不容易,涉及的專(zhuān)業(yè)太多,各企業(yè)的情況又不盡相同。
TERR方法(特耳方法)是通過(guò)借鑒國(guó)內(nèi)外節(jié)能診斷方法提煉總結(jié)出來(lái)的。它不但能夠指導(dǎo)節(jié)能工作者對(duì)用能企業(yè)開(kāi)展節(jié)能診斷,挖掘節(jié)能需求;還可以指導(dǎo)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新者對(duì)耗能產(chǎn)品進(jìn)行綜合分析,看看是否已經(jīng)融合了這4個(gè)方面的內(nèi)容,從而指導(dǎo)跨界融合各類(lèi)技術(shù),打造出智能高效的新產(chǎn)品。
TERR是英文Timing sequence control(時(shí)序控制)、Energy ef fi ciency grade(能效等級(jí))、Requirement analysis(需求分析)和Recycle waste energy(廢能再利用)的首字母組合。代表節(jié)能診斷要從4個(gè)方面對(duì)用能設(shè)備及系統(tǒng)進(jìn)行分析。
(1)Timing(時(shí)序控制)
以用能設(shè)備(系統(tǒng))的運(yùn)行時(shí)間為坐標(biāo)軸,分析設(shè)備(系統(tǒng))的運(yùn)行是否合適,要按照正確的時(shí)間去開(kāi)關(guān)設(shè)備,用信息化自動(dòng)控制技術(shù)去替代管理制度。表示的是對(duì)于耗能設(shè)備的實(shí)際使用時(shí)間的測(cè)定及管理。因?yàn)樵趯?shí)際的生產(chǎn)及生活中,能源消耗有很多時(shí)間是不必要的。如工廠(chǎng)中的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)完成生產(chǎn)或休息時(shí)間時(shí),就需及時(shí)關(guān)閉,不應(yīng)使其空轉(zhuǎn),繼續(xù)耗能;又如辦公室中的空調(diào),當(dāng)人員離開(kāi)時(shí),應(yīng)當(dāng)關(guān)閉空調(diào)。許多人認(rèn)為這些能源可以通過(guò)宣傳及提高人的意識(shí)或搞個(gè)管理制度就能夠辦到,實(shí)踐證明是做不到的,我們要做的是利用信息化自動(dòng)控制技術(shù)去實(shí)現(xiàn)智能管理。
(2)Efficiency(能效等級(jí))
檢查是否有更高能效等級(jí)的設(shè)備(產(chǎn)品)替代原設(shè)備(產(chǎn)品)。盡管傳統(tǒng)耗能產(chǎn)品效率評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法僅關(guān)注了靜態(tài)效率,但這是最基本的節(jié)能手段,可通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新,完成對(duì)設(shè)備的更新?lián)Q代,進(jìn)一步提高能源的利用率。
(3)Requirement(需求分析)
需求分析是一項(xiàng)重要的工作,也是最困難的工作,這方面的研究也很多,這些方法也可以用于節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新之中。但節(jié)能領(lǐng)域的需求并不復(fù)雜,使用耗能設(shè)備的目的是非常明確的。如使用照明產(chǎn)品的目的就是獲得合適的亮度,運(yùn)行空調(diào)系統(tǒng)的目的就是控制環(huán)境溫度使人們能夠適應(yīng)環(huán)境。但這些需求并不是一成不變的,是動(dòng)態(tài)化的需求。要經(jīng)常監(jiān)測(cè)設(shè)備所產(chǎn)生的效果是否是用戶(hù)當(dāng)前所需要的,要大膽按照當(dāng)前實(shí)際需求去改變?cè)O(shè)計(jì),要對(duì)需求的動(dòng)態(tài)變化及時(shí)掌握,并相應(yīng)改變耗能設(shè)備的運(yùn)行。如在項(xiàng)目的最初設(shè)計(jì)當(dāng)中,由于設(shè)計(jì)師對(duì)未來(lái)的變化無(wú)法預(yù)測(cè),項(xiàng)目完成投運(yùn)后的實(shí)際需求必然會(huì)同設(shè)計(jì)工況有較大差異,這就是節(jié)能潛力之所在。
(4)Recycle(廢能再利用)
判斷設(shè)備所消耗的能源是否可以回收再利用,回收一切可以回收的“廢能”,變廢為寶。從能量守恒角度來(lái)講,消耗的能量并沒(méi)有消失,而僅是由高品位轉(zhuǎn)化為低品位。隨著技術(shù)的進(jìn)步,原來(lái)認(rèn)為不能回收的低品位“廢能”變成了可以回收利用的資源。要對(duì)每個(gè)能耗設(shè)備(系統(tǒng))進(jìn)行研究,分析消耗的能量能否再利用。如熱電冷三聯(lián)供技術(shù)、空壓機(jī)余熱回收技術(shù)等,就是在實(shí)現(xiàn)發(fā)電、生產(chǎn)壓縮空氣的基本需求的同時(shí),將隨之產(chǎn)生的熱量利用起來(lái),如此提高了能源的利用率,減少了能耗,還清潔了環(huán)境。
節(jié)能診斷的方法也可以歸納為T(mén).E.R.R“四診”。
(1)T:企業(yè)開(kāi)關(guān)照明燈具的規(guī)定是什么?是否可以減少照明時(shí)間?是否安裝了計(jì)時(shí)器和控制傳感器?在那些間歇使用照明的房間里安裝有效傳感器以自動(dòng)關(guān)燈,安裝光電控制器來(lái)關(guān)閉或打開(kāi)那些依靠日光大小來(lái)決定是否投入使用的電燈,采用更加智能的信息化手段進(jìn)行改造,使照明管理智能化。
(2)E:正在使用何種類(lèi)型的照明裝置?是否可以用更高效的照明替代?包括“出口”標(biāo)志用的燈在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)照明燈是不是已經(jīng)被更高效的節(jié)能燈所代替?用電子鎮(zhèn)流器T-5燈或LED代替電感鎮(zhèn)流器和T-8日光燈,用最新的高效節(jié)能燈替換現(xiàn)存的照明裝置。
(3)R:照明的亮度等級(jí)是否與工序匹配?燈光的顏色是否嚴(yán)格按照生產(chǎn)對(duì)照明條件的要求?是否可以減少照明強(qiáng)度?現(xiàn)場(chǎng)是否還有其它的節(jié)能措施?在車(chē)庫(kù)和倉(cāng)庫(kù)等對(duì)燈光顏色要求不高的地方使用高效冷色節(jié)能燈,重新布置照明設(shè)施的位置以使照明的效果最大化,在照明要求低的倉(cāng)庫(kù)廠(chǎng)房里安裝天窗。
(4)R:照明所產(chǎn)生的熱對(duì)環(huán)境有什么影響?是否可以再回收利用?照明產(chǎn)生的熱量會(huì)增加空調(diào)的能耗,應(yīng)該合理排出,這些熱量還可以干燥環(huán)境甚至用于引導(dǎo)自然通風(fēng)。
(1)T:是否可以減少空調(diào)運(yùn)行時(shí)間(如中央空調(diào)節(jié)能自動(dòng)控制系統(tǒng));
(2)E:是否可以采用COP或SEER更高的主機(jī)(如采用二氧化碳熱泵產(chǎn)品);
(3)R:能否適應(yīng)需求(負(fù)荷)的變化(如變頻措施等);
(4)R:空調(diào)系統(tǒng)余熱(冷凝熱)是否可以回收(如中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)等)。
TERR(特耳)方法在節(jié)能診斷中應(yīng)該是一個(gè)普遍適用的方法,它能夠指導(dǎo)我們快速、系統(tǒng)、全面、準(zhǔn)確地查找到用能單位的節(jié)能潛力,為節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新提供需求導(dǎo)向。
TERR(特耳)方法還可以直接用來(lái)指導(dǎo)開(kāi)發(fā)出智能高效的用能產(chǎn)品,是常規(guī)用能產(chǎn)品升級(jí)換代的的主要技術(shù)創(chuàng)新路徑,最近網(wǎng)上熱議的大批游客到日本搶購(gòu)價(jià)格高出國(guó)內(nèi)幾十倍的電飯煲就是一個(gè)很好的例子。
據(jù)介紹日本產(chǎn)電飯煲采用了諸多高科技技術(shù),如多種烹飪模式、智能模塊技術(shù)、IH技術(shù)、精準(zhǔn)控制技術(shù)、壓力可變技術(shù)、研磨成型技術(shù)、密封蒸汽技術(shù)、真空隔熱技術(shù)等,但仔細(xì)研究一下,這些技術(shù)的應(yīng)用大都遵循了TERR(特耳)方法,因?yàn)殡婏堨沂堑湫偷挠媚墚a(chǎn)品。表1是日本電飯煲創(chuàng)新技術(shù)與TERR(特耳)方法的對(duì)應(yīng)分析表,以佐證TERR(特耳)方法在節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新方面的應(yīng)用。
2015年兩會(huì)上,總理在政府工作報(bào)告中指出要把“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”打造成推動(dòng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)繼續(xù)前行的“雙引擎”之一。近日,國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于發(fā)展眾創(chuàng)空間推進(jìn)大眾創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》,部署推進(jìn)大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新工作,指明了推進(jìn)大眾創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的方向和方法,明確了重點(diǎn)任務(wù),要求各地區(qū)、各部門(mén)要高度重視推進(jìn)大眾創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作,積極落實(shí)促進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的各項(xiàng)政策措施,切實(shí)加大資金投入、政策支持和條件保障力度,在有條件的地區(qū)開(kāi)展創(chuàng)業(yè)示范工程,鼓勵(lì)各地積極探索新機(jī)制、新政策,營(yíng)造良好創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)境。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者“黃金年代”已經(jīng)來(lái)臨,節(jié)能領(lǐng)域也一定會(huì)成為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的最主要戰(zhàn)場(chǎng)之一。
本文介紹的TERR方法僅僅是作者多年節(jié)能工作的歸納和提煉,雖然有些節(jié)能服務(wù)公司已開(kāi)始用于指導(dǎo)開(kāi)展節(jié)能診斷并取得了一定效果,但還未得到廣泛應(yīng)用,是否能夠?yàn)樯虾=ㄔO(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心助力,還有待于實(shí)踐驗(yàn)證。
表1 電飯煲創(chuàng)新技術(shù)與TERR(特耳)方法的對(duì)應(yīng)分析表