節能技術范例

摘要:

隨著網絡規模的爆炸性增長，網絡能耗問題日益突出，面向軟件定義網絡(SDN)的節能技術的相關研究已成為熱點。這些研究主要以網絡單元、服務器等為節能方法的切入點。基于總結的現有SDN網絡節能技術，歸納出一種SDN網絡節能方法的分類標準，討論了不同分類下節能方法的實現原理。最后，分析了現有方法的不足，并對未來研究方向作出了展望。

關鍵詞:

軟件定義網絡;節能;分類;降低

0引言

隨著互聯網的迅猛發展，不但網絡規模呈現爆炸式增長，而且網絡業務的創新和需求也是日新月異。尤其是視頻語音、移動業務、云數據中心的迅速發展，傳統網絡的封閉式結構很難滿足當今靈活多變的互聯網趨勢特點，如當今數據中心網絡可能存在成百上千的網絡設備需要配置及管理。傳統的網絡設備的內置協議是封閉的，這給科研人員或網絡管理員部署新協議帶來了很大的難題。起源于美國斯坦福大學實驗室研究項目的軟件定義網絡(SDN)技術很好地解決了這一難題。2006年斯坦福的學生Casado和他的導師McKeown教授在其研究項目Ethane中試圖通過一個集中式的控制器，讓網絡管理員可以方便地定義基于網絡流的安全控制策略，并將這些安全策略應用到各種網絡設備中，從而實現對整個網絡通信的安全控制。隨后McKeown教授進一步提出了SDN最早的概念［1］。SDN將傳統網絡設備的數據平面和控制平面兩個模塊分離，通過集中式的控制器，以標準化的接口對各網絡設備進行管理，無須依賴底層設備(路由器、交換機等)。而且控制權是完全開放的，用戶可以自定義任何想實現的網絡路由和傳輸規則策略，因此更加靈活和智能。由于經濟、環境保護和市場等原因，降低能耗近年來成為行業關心的重要問題?？紤]到信息與通信技術在日常生活中的廣泛應用，在發達國家，電信網絡的能耗占據整個能耗的5%，而且正以每年10%的速度增長［2］。例如，在2007年美國國會的一個報告中，環境保護機構估計到2011年，美國每年的數據中心能耗會增加到1000億千瓦時，花銷74億美元［3］。紐約時報發表了一篇文章，其中指出全世界范圍內數據中心的能耗接近300億瓦，這相當于30座核電站的能量消耗。而且，一個意大利的學者預言，2013年全球的互聯網能耗將比2012年增長12%還要多［4］。因此，網絡能耗問題絕對不能忽視。鑒于節能的重要性，怎么降低網絡能耗便是十分有意義的問題，近年來大量的研究工作圍繞網絡節能提出了相應的解決措施。以數據中心為例，在數據中心能耗分布中，服務器是主要的能耗來源，占據70%。除此之外，數據中心其他30%的能耗由通信鏈路、交換和匯聚單元構成［5］。目前提出的節能措施主要圍繞服務器、計算服務器、網絡及冷卻展開。通過虛擬化和動態合并工作負荷，服務器可以獲得更好的利用率［6，7］。對于計算服務器，它的能量消耗與CPU利用率成比例，主要包括動態電壓頻率縮放［8～10］和動態能量管理［11～13］兩種方法。目前由于服務器是能耗的主要部分，所以較少研究嘗試去解決數據中心網絡的能耗，其占數據中心能耗的30%。然而，未來隨著數據中心服務器與工作負荷變得更加成能量比例，網絡能耗的百分比甚至可能增長到50%［5］。眾所周知，網絡的能量消耗與它的工作負荷無關，主要取決于網路單元，如鏈路、交換機等。因此為了獲得數據中心節能的目的，以上兩者都必須考慮。當前文獻中存在鏈路速率自適應和睡眠模型兩種方法。鏈路自適應方法根據流量需求，動態地調整鏈路數據傳輸速率［14～16］，因為鏈路的能耗取決于它的負荷，而不是利用率。另一方面，睡眠模型策略通過關閉網絡組件或者把一批空閑組件轉入睡眠狀態來實現網絡節能［17～20］，但應保證激活狀態的組件仍然能滿足剩余的服務需求。冷卻耗費的能量是數據中心另一個主要的能耗來源。為此，許多公司采取了預冷的措施，他們傾向于從自然冷卻機制中受益，比如Facebook把他們的服務器部署在瑞典，那里有較寒冷和干燥的氣候。因為SDN所呈現出的新特點，面向SDN的網絡節能管理和性能優化是當前的研究熱點，也是本文要探討的主要問題。利用SDN的集中管控、靈活編程等特點，可以很好地執行流量管理、資源分配、路由決策等，進一步促進了網絡節能技術的實現。其簡單說明了數據中心主干網如何集中式地實現流量管理。SDN控制器統一協調應用的網絡活動。流量管理周期性地運行，比如每3分鐘。在每個周期的開始，帶寬估計當前應用的帶寬需求，并向SDN控制器報告流匯聚信息①。OpenFlow協議允許交換機向控制器報告網絡事件和流量統計數據②，這使得控制器可以掌控整個網絡的狀態信息。基于收集的帶寬需求和網絡狀態，SDN控制器為競爭資源的應用計算如何分配帶寬③。這種集中控制方法可以靈活地實現各種流量管理目標。流量管理的結果由兩部分組成:路由路徑的建立及實施于每條路徑的速率限制。為了獲得較高的網絡利用率，必須建立新的路徑，并且必須拋棄一些存在的路徑。這涉及到改變交換機的轉發狀態④。通過帶寬，將分配給應用的帶寬限速⑤。這樣在合理的管理控制策略下，可以較好地滿足網絡的QoS需求。由此可看出，利用SDN技術可以方便、高效、合理地實現流量管理，這為基于流量管理的節能方法提供了有效手段。雖然目前已經存在大量的關于網絡節能的文獻，但SDN作為一門新興技術，專門面向SDN的節能技術研究相對較少。本文旨在對現有的面向SDN的節能技術進行歸納總結，提出了一種分類標準，并對這些節能方法存在的問題及未來研究方向進行了探討。

1SDN節能方法分類標準

摘要：我國經濟不斷發展的前提下，人民生活水平也不斷提高，在這個過程中，人民對能源的需求也是越來越多，并且能源的消耗也在不斷增加，在多種能源中，隨著汽車數量的增加，石油資源的需求量也在不斷增長。所以，在石油開采過程中，要擴展石油的生產，促進石油資源的有效開發。本文主要分析了我國油田采油技術，并且闡述了如何使用油田采油技術中節能技術的應用。

關鍵詞：油田;采油技術;節能技術

目前，我國石油開采行業面臨著越來越多的壓力，所以在石油開采技術上做出了很大的創新，越來越多先進的技術開始應用于油田的開采中，采油技術也有了很大的提升，節能技術在我國油田開采中得到了廣泛的應用，并且取得了較好的效果。就現在來說，油田采油的節能技術主要有三種，在實際開采中還包括其他種類的節能開采技術?，F在我國節能采油技術都是以現場實踐為主。

1油田采油節能技術概述和發展現狀

1.1油田采油節能技術概述

油田開采機器數量比較多，但是油田開采的效率比較低，并且開采過程中能源的消耗比較大，這就是目前油田采油中存在的問題，油田采油中節能技術的使用具有重大的意義，它節能技術的使用可以降低資源的消耗，還可以提高油田采油的效率，還可以保護環境，發展低碳經濟。油田采油系統的影響因素主要包括兩個方面：第一，采油產量比較低，導致單機資源消耗量較大，這也是影響整體效率低的原因。第二，載荷利用率比較低，一般情況下，投入運行的時間比較長，目前使用的抽油機形狀比較大，這就使得機器的功率比較大，導致能源的消耗較大。就單項措施節能方面來看，通過更換非節能機器或者改變節能的方式，就可以使全部機器應用節能技術；可以通過使用地面變頻技術的使用來提高油田開采的經濟運行效率；通過加大變頻可以達到節能的目標。根據油田的實際情況，把高耗能的機器換成低耗能的機器，增加新節能技術的使用。

1.2油田采油節能技術發展現狀

摘要：

當前，油田開采成本逐漸增加，使得石油生產和相關經營企業，必須重視包括油氣儲運過程的節能降耗，在學習發達國家先進的儲運節能技術的基礎上，注重自主創新，不斷開發新的節能技術，完善較為實用的油氣儲運的節能降耗措施，使開采的能源得以最大限度的有效利用。本文系統分析了我國油氣儲運企業生產過程中，能源消耗居高不下的原因，提出了改進不足的具體技術措施，可操作性強，對正在發展的油氣儲運事業有很好的參考價值。

關鍵詞：

油氣企業;儲運系統;節能技術

據不完全統計，我國油氣儲運在整個工作體系中消耗較大，幾乎占儲運能源總量的6%，與發達國家相比，技術落后造成的浪費巨大。無論是原油儲運還是半成品油的儲運以及燃料燃氣和相關添加劑的儲運技術，我國的石化企業相當大的一部分存在著明顯的缺陷和能力不足，目前僅限于利用儲運環境，通過低溫熱量，盡量減少能耗，沒有從整個油氣儲運系統控制技術上達到最佳節能效果。

1油氣儲運亟需節能技術

從油氣的開采、分流、煉制到成品銷售，都是由若干儲運環節連接起來的生產服務體系，隨著社會進步和人們生產生活對能源需求的多樣化，低碳化，從加油站建設到天然氣入戶工程，生產規模與日俱增，儲運罐車的輛數增加和輸出管道的里程增長的發展速度驚人，提高能源利用率，降低儲運過程中的油氣損耗的重要性越來越凸顯。已鋪設油氣輸出管道為例，我國的節能技術遠遠落后于發達國家，主要表現在高新技術管材的引進開發和應用不夠，有效控制管材斷裂引發的跑冒漏滴技術不高，油氣輸出管道缺陷的監測技術還達不到現代化、智能化水平。從長遠來看，油氣儲運過程的能耗將是一個驚人的數字，因此，必須充分掌握油氣儲運的節能減耗技術，逐步趕上國際水平，最大限度地使來之不易的能源得到有效利用。

摘要：

建筑行業的欣欣向榮發展，同時也帶動了市場對鋼鐵的需求量。每年軋鋼的生產量也隨之獲得迅速提升。眾所周知，軋鋼生產耗能相當之大，不過相應的，其節能潛力也非常大。因此，推進軋鋼技術迫在眉睫，并且也具有十分重要的現實意義。本文首先簡要闡述了我國軋鋼生產能耗的現狀，然后就當前軋鋼生產工序中影響到其能耗的因素進行了相應探究，最后介紹了軋鋼生產的各項節能技術，以作參考。

關鍵詞：

軋鋼工序；節能技術；能耗因素

0前言

我國地大物博，能源眾多，但是能源消耗速度也是非常之快，對于各行各業生產工藝的節能技術進行提高是眼下的當務之急。而軋鋼的生產，很大程度上受到了軋鋼節能技術的影響。隨著科技的發展，在軋鋼生產過程中，涌現出了很多的新工藝和新技術。在軋鋼生產過程中，對各項工序系數節能效果的改變和調節，能在確保軋鋼生產質量與性能的同時，最大限度的軋鋼在生產過程中所產生的能源消耗。

1我國軋鋼生產能耗的現狀

摘要：為了應對航運市場低迷及降本增效，以船舶節油為重點來降低營運成本，在權衡各種節能技術措施的基礎上，優選了船舶縱傾優化節能技術，具有實施容易、初始投資低、操作便利的優點。研究了船舶縱傾優化方法及實施方案，提出了船舶與岸基相配合實現船舶縱傾優化節能的重要性和對策。應用結果表明，船岸雙方共同實現船舶最佳縱傾，每年可節?。?-2）%的燃油消耗。

關鍵詞：船舶；節能減排；縱傾優化；降本增效

引言

隨著航運市場競爭日益激烈，海洋環保、船舶節能減排等規范的實施，加之航運市場低迷，航運公司要保持較強的競爭力，需要良好的管理能力和高效地成本控制。船舶燃油費用為船隊運營中最大的成本支出，是降低營運成本的重點。因此，降低燃油消耗，提高能效控制及管理水平，節約成本支出，是船舶節能減排的重要舉措。船舶節油方法有主機降速航行、增壓器封堵、VIT的適應調節、高效螺旋槳、防滑油漆等技術措施，實施困難且初始投資高，而船舶縱傾優化節能技術利用軟件控制，實施容易、初始投資低、操作便利，越來越為航運業界所重視，因此，研究船舶縱傾優化節能技術具有重要意義。

一、船舶縱傾優化

船舶浮于靜水的平衡狀態有正浮、橫傾、縱傾和橫傾加縱傾4種情況，圖1所示為船舶吃水d、橫傾角θ、縱傾角φ或吃水差Δ等參數表示。船舶縱傾指船舶只在船尾方向或在船首方向傾斜而無橫向傾斜的漂浮狀態。因壓載水、貨物或燃料的裝卸和移動，使船舶重心偏離船舶正浮時的浮心位置，產生縱傾力矩，從而引起船舶前后吃水的不同。船舶吃水差為首垂線吃水減去尾垂線吃水，船舶所產生的吃水和吃水差取決于貨物及油、水等在船舶縱向上的配置。船舶首尾吃水差的大小直接影響推進器和舵葉的入水深度，對船舶航速、操縱性及阻力產生直接影響。通過合理的調整首尾吃水差，使船舶航行時既能保證推進器和舵葉入水深度，又能使船舶的阻力達到最小。合理的船舶縱傾調節達到控制燃油消耗，提高能效控制及管理水平的效果。

二、船舶縱傾優化的優點

摘要：本文結合燃氣節能技術的燃燒原理與技術特點，根據燃氣節能技術的具體應用情況，針對燃氣使用開展有關節能技術研究，并就燃氣節能使用進行有效管理，以促進工業生產和日常生活中燃氣利用效率的提升，為有關實踐和研究提供參考。

關鍵詞：燃氣節能技術；技術特點；管理探析

燃氣作為一種重要的能源形式，有助于促進社會經濟與環境保護實現平衡發展，而“綠色環保”與“節能減排”也逐漸成為現代社會的重要發展理念[1-3]。目前，我國以燃氣作為主要能源的工業項目數量不斷增加，導致燃氣需求逐年增加[4]。因此，開展燃氣節能技術與管理研究，其必要性和重要性更加突出。本文分析了燃氣節能技術的燃燒原理和技術特點，結合燃氣節能技術實際應用情況，探究提高燃氣節能效益的有效管理方法，以為有關實踐及研究提供參考。

1燃氣節能技術的燃燒原理與技術特點

1.1燃氣節能技術與燃燒原理

燃氣節能技術是為促進燃氣充分燃燒、提高燃氣節能效益而提出的一種技術手段，它通過在天然氣中添加相應的添加劑形成節能燃氣，用于工業生產，在添加劑充分發揮作用的條件下，實現燃氣節能效益的提升[5-7]。其中，節能燃氣中使用的添加劑是一種可以促進化學反應的活化劑，它能夠使天然氣的燃燒速度加快，同時增強天然氣中的分子親和能力，確保燃燒反應更加完全，燃燒效果更加顯著。值得注意的是，含有添加劑的節能燃氣在燃燒過程中能夠產生具有較大活性的分子，從而增加分子的氧化還原反應活性，在添加劑燃燒反應與天然氣燃燒反應的共同作用下，實現較大的能量聚集，促進燃氣燃燒效率提升，形成更大的燃燒能量釋放，以達到更好的燃燒效果。此外，燃氣使用期間，燃燒溫度快速增加，天然氣燃燒的清潔效果也能得到有效保障。在燃燒反應中，添加劑與天然氣相遇后，其反應活性較好，能夠有效控制燃燒反應的活化性能，使天然氣中的活化分數量明顯增加，從而有效提升燃燒溫度，確保天然氣燃燒火焰溫度更高，以達到更好的燃燒效果。有關試驗顯示，燃氣使用添加劑后，燃燒火焰溫度能夠達到3250℃，燃燒效率得到顯著改善，具有較好的節能效益。

1.2燃氣節能技術的優勢

摘要：文章在闡述影響汽車駕駛油耗的基礎上，從汽車發動機啟動、起步、換擋、滑行控制等方面具體分析汽車駕駛節能技術策略，旨在實現汽車駕駛節能發展。

關鍵詞：汽車駕駛；節能技術；策略

一、影響汽車駕駛節能的主要因素

（一）汽車本身的風阻系數。我國最早使用的汽車是桑塔納汽車，該汽車在進入中國市場之后贏得了社會大眾的喜愛。但是桑塔納汽車的車型設計不夠合理，不符合空氣動力學的設計要求，方形的外觀會使汽車在行駛的過程中受到較大的空氣阻力，由此出現較大的消耗。

（二）汽車本身的重量。歐美國家的人喜歡體積比較大的汽車，汽車的體積大，在制作過程中所需要的鋼筋材料也會相應的增加，伴隨而來的是汽車重量的增加，由此產生的油耗也會增多[1]。

（三）汽車發動機。汽車的發動機深刻影響汽車質量，在社會經濟和科技的不斷發展下，人們對發動機技術提出了更高的要求。雖然我國汽車發動機技術吸收和借鑒了國外先進技術，但是和發達國家相比仍然存在比較大的差距，這和汽車節能減排發展不相符合。

二、汽車駕駛節能技術應用策略

【摘要】

近年來，我國的能源問題和環境問題日益突出，節能技術的應用與研究倍受社會關注。節能技術在機械制造行業的應用不僅可以提高機械的綜合性能，同時也可以提高機械制造企業的綜合實力。主要分析注塑機的結構以及能耗問題，并對節能技術進行研究。

【關鍵詞】

注塑機；結構原理；能耗；節能技術

1引言

隨著我國機械市場競爭的不斷加劇，能源消耗和環境污染問題的日益突出，為了節約能源，避免因塑料加工和機器運轉產生的污染問題，就應該在機械制造中廣泛使用注塑機節能技術。注塑機又稱注射機或注射成型機，粵語地區工人大多稱其為啤機，啤機在運行過程中主要通過對熱塑性塑料或熱固性塑料加熱或施加高壓，使其達到熔融狀態，從啤機內射出充滿模具型腔。啤機在運行過程中都會產生能耗，只有了解啤機的各項結構參數和能耗情況，才能有針對性地實施節能技術，降低啤機運行的能耗，避免環境污染問題的發生。

2注塑機的結構組成