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1 概述
能耗管理系統(tǒng)是一種基于網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)的現(xiàn)代化能源管理工具和平臺(tái)。可對(duì)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理、統(tǒng)計(jì)、查詢和分析，提供企業(yè)能源消耗計(jì)劃、能耗核算及定額管理。對(duì)企業(yè)能源消耗進(jìn)行監(jiān)控、分析和診斷，實(shí)現(xiàn)節(jié)能績(jī)效的科學(xué)有效管理及能源效率的持續(xù)改進(jìn)。
隨著能源資源的日趨緊張和能源需求量的日益增加，能源成本在企業(yè)操作成本中的比例逐步加大，這也使得企業(yè)管理者和生產(chǎn)操作者不得不從降低企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本、提高企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力的角度出發(fā)，努力加強(qiáng)企業(yè)能源管理工作的力度。但是，如何根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃及時(shí)制定相應(yīng)的能源采購(gòu)和使用計(jì)劃，如何對(duì)各生產(chǎn)工藝中的能源消耗狀況進(jìn)行監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)分析，如何依照生產(chǎn)操作參數(shù)的變化及時(shí)對(duì)水、電、汽、燃料等進(jìn)行調(diào)度，如何實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理層對(duì)生產(chǎn)過(guò)程能源消耗趨勢(shì)和能源利用水平的合理分析及全面監(jiān)控，如何在能耗統(tǒng)計(jì)和監(jiān)控的基礎(chǔ)上尋找節(jié)能潛力、制定節(jié)能措施，依然是企業(yè)在提高能源管理水平和降低能源成本過(guò)程中面臨的突出問(wèn)題。因此，企業(yè)迫切需要獲得一種能源管控一體化的解決方案，而能源管理系統(tǒng)的日益成熟和廣泛應(yīng)用也為企業(yè)能源信息化管理和能效持續(xù)改進(jìn)提供了有效途徑。
2能耗現(xiàn)狀及能耗管理分析
據(jù)粗估計(jì)，目前鋼鐵冶金廠的能源消耗約占鋼鐵成本的20%～40%。不同的裝備水平，工藝流程，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和能源管理水平對(duì)能源消耗都會(huì)產(chǎn)生不同的影響。實(shí)用經(jīng)濟(jì)的節(jié)能技術(shù)、數(shù)字化的平衡輸配系統(tǒng)和基礎(chǔ)能源管理是現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的基礎(chǔ)技術(shù)措施。建設(shè)公司一體化的集中統(tǒng)一的能源管理系統(tǒng)是數(shù)字化能源管理的技術(shù)支持措施，也是大型鋼鐵企業(yè)提高節(jié)能效益的重大技術(shù)裝備措施，應(yīng)從企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度認(rèn)識(shí)建設(shè)企業(yè)能源管理系統(tǒng)的必要性和迫切性。
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)采集方式包括人工采集方式和自動(dòng)采集方式。通過(guò)人工采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑基本情況數(shù)據(jù)采集指標(biāo)和其它不能通過(guò)自動(dòng)方式采集的能耗數(shù)據(jù)，如建筑消耗的煤、液化石油、人工煤氣等能耗量。通過(guò)自動(dòng)采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)和分類能耗數(shù)據(jù)，由自動(dòng)計(jì)量裝置實(shí)時(shí)采集，通過(guò)自動(dòng)傳輸方式實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)中心。
3企業(yè)能源管理系統(tǒng)的解決方案
3.1項(xiàng)目概況
印度烏塔姆（Uttam）鋼公司在馬哈拉施特拉邦Wardha（Wardha地區(qū)有著豐富的煤炭和鐵礦石資源，交通便利，有公路和鐵路通過(guò)）建設(shè)年產(chǎn)量為50萬(wàn)噸的生鐵廠，配套項(xiàng)目包括一座燒結(jié)廠和一座50萬(wàn)噸焦化廠，整個(gè)項(xiàng)目預(yù)計(jì)投資110億盧比（2.28億美元）。
50萬(wàn)噸焦化廠建設(shè)內(nèi)容包括備煤車間、煉焦車間、煤氣凈化車間等生產(chǎn)設(shè)施以及配套的公用輔助設(shè)施；作為其他廠區(qū)的能源供應(yīng)區(qū)，配電安全方面顯得尤其重要，要求也更高，在電力操控方面必須要求安全、可靠、快捷，依靠人工現(xiàn)場(chǎng)操控已經(jīng)不能滿足該項(xiàng)目的實(shí)際要求。上海安科瑞電氣股份有限公司承上海德力西公司委托，至印度焦化廠現(xiàn)場(chǎng)施工調(diào)試能耗管理系統(tǒng)；主要完成對(duì)焦化廠內(nèi)的6.6KV配電系統(tǒng)和0.4KV配電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控，以及各生產(chǎn)系統(tǒng)間用水、氣等監(jiān)測(cè)管理，實(shí)現(xiàn)能源消耗集中監(jiān)控和管理的目的。
3.2組網(wǎng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、能效管理系統(tǒng)軟件三部分組成。
1、數(shù)據(jù)采集層：通過(guò)安裝在能耗監(jiān)測(cè)儀表箱（柜）中的帶數(shù)字接口的智能電力儀表，實(shí)施對(duì)負(fù)荷用電量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括：電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功無(wú)功電能、諧波、環(huán)境與開關(guān)狀態(tài)、事件記錄等用電參數(shù)。監(jiān)測(cè)對(duì)象包括：電力需求側(cè)中低壓饋線回路、主要耗能機(jī)電設(shè)備、廠房（生活區(qū)）其他耗能設(shè)施。同時(shí)也可以對(duì)用水量、用氣量、熱量、投料量、產(chǎn)量等，通過(guò)電子式流量表、電子式熱量表、電子皮帶秤、地秤等現(xiàn)場(chǎng)智能數(shù)據(jù)采集，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和系統(tǒng)應(yīng)用的要求，采集的數(shù)據(jù)也可以取自用戶的其他智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。
2、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：通過(guò)在能耗監(jiān)測(cè)儀表箱（柜）中安裝的能耗智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，實(shí)時(shí)采集能耗計(jì)量?jī)x表的數(shù)據(jù)，并且通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥芎谋O(jiān)控中心。無(wú)需遠(yuǎn)距離布線，施工簡(jiǎn)單可靠。瑞申智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供多種接入方式，目前支持RS-485/RS-232總線、光纖、工業(yè)以太網(wǎng)、433M無(wú)線、GSM/GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)榷喾N方式。
3、用電及能效管理系統(tǒng)軟件：完成數(shù)據(jù)采集、校驗(yàn)、分析、處理、輸出、系統(tǒng)維護(hù)、授權(quán)使用權(quán)限分級(jí)控制等；并可將現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的重要數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、故障信息等傳送到企業(yè)決策人員。
3.3 設(shè)備參數(shù)列表
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名稱
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型號(hào)、規(guī)格
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單位
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數(shù)量
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備注
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現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層
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電力儀表等
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DTSD1352
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三相I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cosΦ、四象限電能、RS485/Modbus、LED顯示
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只
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407
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安科瑞
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ACR320ELH
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三相I、U、kW、Kvar、KVA、kWh、Kvarh、Hz、cosΦ；THDu、THDi、2-31次各次諧波分量；四象限電能、RS485/Modbus、LCD顯示
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200
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站控管理層
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工作站主機(jī)
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RPC-610 Core2 2.8G/2G/500G +鍵鼠
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臺(tái)
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1
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華北工控
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顯示器
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19W"液晶顯示器
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臺(tái)
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1
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AOC
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UPS電源
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MT1000
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臺(tái)
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1
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SANTAK
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打印機(jī)
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A4幅面
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臺(tái)
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1
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操作臺(tái)
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鋼木結(jié)構(gòu)含一椅
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套
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1
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上海祥明
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能耗分析軟件
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系統(tǒng)組態(tài)軟件Acrel-5000
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套
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1
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安科瑞
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能耗分析軟件
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數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件Acrel-dbSQL
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套
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1
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安科瑞
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能耗分析軟件
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電能管理軟件Acrel-EnerSys
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套
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1
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安科瑞
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能耗分析軟件
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設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件Acrel-Driver
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套
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1
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安科瑞
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能耗分析軟件
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報(bào)表分析軟件
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套
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1
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安科瑞
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能耗分析軟件
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環(huán)境監(jiān)控軟件
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套
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1
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安科瑞
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網(wǎng)絡(luò)通訊層
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工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)
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D-LINK 8口
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臺(tái)
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1
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D-LINK
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工業(yè)串口服務(wù)器
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NPORT5630-16 RS485接口×16
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套
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2
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MOXA
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3.4系統(tǒng)功能
3.4.1系統(tǒng)能耗監(jiān)測(cè)由能源監(jiān)控平臺(tái)、交換機(jī)、多功能電表、通訊轉(zhuǎn)換器、遠(yuǎn)程水表等設(shè)備組成，本系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的功能為水，電耗的集抄。
3.4.2支持統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的電力、水等能源數(shù)據(jù)的采集和管理，能耗數(shù)據(jù)采集無(wú)需在多個(gè)不同系統(tǒng)中集成，能量監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)包含豐富的功能，能夠?qū)ㄖ锘蚪ㄖ褐懈黝惸茉?/span>(電、水)進(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)、統(tǒng)一管理并提供能耗數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、分析和挖掘、持續(xù)優(yōu)化。
3.4.3系統(tǒng)采集來(lái)自智能測(cè)控單元裝置送來(lái)的參數(shù)，包括每個(gè)用電回路的實(shí)時(shí)電能值和各種告警信息，各水表的用水量等，并實(shí)時(shí)顯示采集上來(lái)的各個(gè)參數(shù)。
3.4.4各能源管理組逐時(shí)、逐日、逐月、逐年能耗值報(bào)告，幫助用戶掌握自己的能源消耗情況，找出能源消耗異常值。
3.4.5系統(tǒng)支持基于Internet的遠(yuǎn)程瀏覽，不同的能源管理部門可在不同的地點(diǎn)同時(shí)查看所需能源的消耗情況。
3.5 系統(tǒng)功能及軟件界面
3.5.1分類、分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
系統(tǒng)具備歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警信息等的存儲(chǔ)功能，存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)保存時(shí)間大于三年。系統(tǒng)同時(shí)具備將分類、分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)按“需要發(fā)送至上級(jí)數(shù)據(jù)中心的能源數(shù)據(jù)”的要求發(fā)送至上級(jí)數(shù)據(jù)中心的功能。界面如圖1。
3.5.2能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)具備良好的開放性，可對(duì)用戶需求進(jìn)行功能擴(kuò)展，在基本分析功能的基礎(chǔ)上為用戶定制個(gè)性化報(bào)表和分析模板；系統(tǒng)具有報(bào)警管理功能，負(fù)責(zé)報(bào)警及事件的傳送、報(bào)警確認(rèn)及報(bào)警記錄功能以便告知用戶或供用戶查詢；系統(tǒng)具備權(quán)限管理、系統(tǒng)日志及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等功能。界面如圖2。
3.5.3用能情況的同、環(huán)比分析
對(duì)各分類、分項(xiàng)能耗（標(biāo)準(zhǔn)煤量或千瓦時(shí)）和單位面積能耗（標(biāo)準(zhǔn)煤量或千瓦時(shí)）進(jìn)行按月、年同比或環(huán)比分析。可預(yù)置、顯示、查詢和打印常用建筑能耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表。界面如圖3。
3.5.4建筑能耗數(shù)據(jù)分析
系統(tǒng)對(duì)分類、分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集匯總后，可生成各種數(shù)據(jù)圖表、餅圖、柱狀圖等，實(shí)時(shí)反映和對(duì)比各項(xiàng)采集數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)值、趨勢(shì)和分布情況。系統(tǒng)可按總能耗和單位面積能耗進(jìn)行逐日、逐月、逐年匯總，并以坐標(biāo)曲線等各形式顯示、查詢和打印。界面如圖4。
 
圖1 分類、分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 圖2 能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
 
圖3 用能情況的同、環(huán)比分析 圖4 建筑能耗數(shù)據(jù)分析
3.5.5 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)功能
系統(tǒng)以Web發(fā)布后可進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)。基于.Net平臺(tái)，使用ASP.Net、JQuery技術(shù)開發(fā)，可通過(guò)Internet訪問(wèn)，具有跨平臺(tái)的特性，用戶可通過(guò)各種移動(dòng)終端（筆記本、平板電腦、手機(jī)等）訪問(wèn)。界面如圖5。
圖5 跨平臺(tái)跨網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)
4結(jié)語(yǔ)
隨著社會(huì)的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，能耗管理分析系統(tǒng)已成為大型冶金企業(yè)必然選擇，本文介紹的電力儀表及Acrel-5000能耗管理分析系統(tǒng)在印度50噸焦化項(xiàng)目的應(yīng)用，可以將能源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和加工，能源調(diào)度人員和專業(yè)能源管理人員就能實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)狀態(tài)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的合理調(diào)整，確保系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)在信息分析基礎(chǔ)上的能源監(jiān)控和能源管理的流程優(yōu)化再造，滿足能源設(shè)備管理、運(yùn)行管理等的自動(dòng)化，建立客觀的以數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評(píng)價(jià)體系，向管理要效益。通過(guò)優(yōu)化能源調(diào)度和平衡指揮系統(tǒng)，節(jié)約能源和改善環(huán)境
印度作為我國(guó)南亞地區(qū)最大的貿(mào)易伙伴，是我國(guó)商品的重要出口國(guó)，更是我國(guó)原材料和軟件等重要產(chǎn)品的進(jìn)口國(guó)。印度在冶金領(lǐng)域通過(guò)焦化廠項(xiàng)目對(duì)我司能耗管理分析系統(tǒng)的應(yīng)用，推進(jìn)了我司在國(guó)外冶金工程方面能耗管理分析系統(tǒng)的發(fā)展，為公司在工程方面積累更多經(jīng)驗(yàn)。
【參考文獻(xiàn)】
［1］ 龍惟定.建筑節(jié)能與建筑能效管理.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005
［2］ 上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊(cè).2013.01.版
作者簡(jiǎn)介：
蔡舒韜，女，本科，上海安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電，
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