节能技术范例

摘要:

随着网络规模的爆炸性增长，网络能耗问题日益突出，面向软件定义网络(SDN)的节能技术的相关研究已成为热点。这些研究主要以网络单元、服务器等为节能方法的切入点。基于总结的现有SDN网络节能技术，归纳出一种SDN网络节能方法的分类标准，讨论了不同分类下节能方法的实现原理。最后，分析了现有方法的不足，并对未来研究方向作出了展望。

关键词:

软件定义网络;节能;分类;降低

0引言

随着互联网的迅猛发展，不但网络规模呈现爆炸式增长，而且网络业务的创新和需求也是日新月异。尤其是视频语音、移动业务、云数据中心的迅速发展，传统网络的封闭式结构很难满足当今灵活多变的互联网趋势特点，如当今数据中心网络可能存在成百上千的网络设备需要配置及管理。传统的网络设备的内置协议是封闭的，这给科研人员或网络管理员部署新协议带来了很大的难题。起源于美国斯坦福大学实验室研究项目的软件定义网络(SDN)技术很好地解决了这一难题。2006年斯坦福的学生Casado和他的导师McKeown教授在其研究项目Ethane中试图通过一个集中式的控制器，让网络管理员可以方便地定义基于网络流的安全控制策略，并将这些安全策略应用到各种网络设备中，从而实现对整个网络通信的安全控制。随后McKeown教授进一步提出了SDN最早的概念［1］。SDN将传统网络设备的数据平面和控制平面两个模块分离，通过集中式的控制器，以标准化的接口对各网络设备进行管理，无须依赖底层设备(路由器、交换机等)。而且控制权是完全开放的，用户可以自定义任何想实现的网络路由和传输规则策略，因此更加灵活和智能。由于经济、环境保护和市场等原因，降低能耗近年来成为行业关心的重要问题。考虑到信息与通信技术在日常生活中的广泛应用，在发达国家，电信网络的能耗占据整个能耗的5%，而且正以每年10%的速度增长［2］。例如，在2007年美国国会的一个报告中，环境保护机构估计到2011年，美国每年的数据中心能耗会增加到1000亿千瓦时，花销74亿美元［3］。纽约时报发表了一篇文章，其中指出全世界范围内数据中心的能耗接近300亿瓦，这相当于30座核电站的能量消耗。而且，一个意大利的学者预言，2013年全球的互联网能耗将比2012年增长12%还要多［4］。因此，网络能耗问题绝对不能忽视。鉴于节能的重要性，怎么降低网络能耗便是十分有意义的问题，近年来大量的研究工作围绕网络节能提出了相应的解决措施。以数据中心为例，在数据中心能耗分布中，服务器是主要的能耗来源，占据70%。除此之外，数据中心其他30%的能耗由通信链路、交换和汇聚单元构成［5］。目前提出的节能措施主要围绕服务器、计算服务器、网络及冷却展开。通过虚拟化和动态合并工作负荷，服务器可以获得更好的利用率［6，7］。对于计算服务器，它的能量消耗与CPU利用率成比例，主要包括动态电压频率缩放［8～10］和动态能量管理［11～13］两种方法。目前由于服务器是能耗的主要部分，所以较少研究尝试去解决数据中心网络的能耗，其占数据中心能耗的30%。然而，未来随着数据中心服务器与工作负荷变得更加成能量比例，网络能耗的百分比甚至可能增长到50%［5］。众所周知，网络的能量消耗与它的工作负荷无关，主要取决于网路单元，如链路、交换机等。因此为了获得数据中心节能的目的，以上两者都必须考虑。当前文献中存在链路速率自适应和睡眠模型两种方法。链路自适应方法根据流量需求，动态地调整链路数据传输速率［14～16］，因为链路的能耗取决于它的负荷，而不是利用率。另一方面，睡眠模型策略通过关闭网络组件或者把一批空闲组件转入睡眠状态来实现网络节能［17～20］，但应保证激活状态的组件仍然能满足剩余的服务需求。冷却耗费的能量是数据中心另一个主要的能耗来源。为此，许多公司采取了预冷的措施，他们倾向于从自然冷却机制中受益，比如Facebook把他们的服务器部署在瑞典，那里有较寒冷和干燥的气候。因为SDN所呈现出的新特点，面向SDN的网络节能管理和性能优化是当前的研究热点，也是本文要探讨的主要问题。利用SDN的集中管控、灵活编程等特点，可以很好地执行流量管理、资源分配、路由决策等，进一步促进了网络节能技术的实现。其简单说明了数据中心主干网如何集中式地实现流量管理。SDN控制器统一协调应用的网络活动。流量管理周期性地运行，比如每3分钟。在每个周期的开始，带宽估计当前应用的带宽需求，并向SDN控制器报告流汇聚信息①。OpenFlow协议允许交换机向控制器报告网络事件和流量统计数据②，这使得控制器可以掌控整个网络的状态信息。基于收集的带宽需求和网络状态，SDN控制器为竞争资源的应用计算如何分配带宽③。这种集中控制方法可以灵活地实现各种流量管理目标。流量管理的结果由两部分组成:路由路径的建立及实施于每条路径的速率限制。为了获得较高的网络利用率，必须建立新的路径，并且必须抛弃一些存在的路径。这涉及到改变交换机的转发状态④。通过带宽，将分配给应用的带宽限速⑤。这样在合理的管理控制策略下，可以较好地满足网络的QoS需求。由此可看出，利用SDN技术可以方便、高效、合理地实现流量管理，这为基于流量管理的节能方法提供了有效手段。虽然目前已经存在大量的关于网络节能的文献，但SDN作为一门新兴技术，专门面向SDN的节能技术研究相对较少。本文旨在对现有的面向SDN的节能技术进行归纳总结，提出了一种分类标准，并对这些节能方法存在的问题及未来研究方向进行了探讨。

1SDN节能方法分类标准

摘要：我国经济不断发展的前提下，人民生活水平也不断提高，在这个过程中，人民对能源的需求也是越来越多，并且能源的消耗也在不断增加，在多种能源中，随着汽车数量的增加，石油资源的需求量也在不断增长。所以，在石油开采过程中，要扩展石油的生产，促进石油资源的有效开发。本文主要分析了我国油田采油技术，并且阐述了如何使用油田采油技术中节能技术的应用。

关键词：油田;采油技术;节能技术

目前，我国石油开采行业面临着越来越多的压力，所以在石油开采技术上做出了很大的创新，越来越多先进的技术开始应用于油田的开采中，采油技术也有了很大的提升，节能技术在我国油田开采中得到了广泛的应用，并且取得了较好的效果。就现在来说，油田采油的节能技术主要有三种，在实际开采中还包括其他种类的节能开采技术。现在我国节能采油技术都是以现场实践为主。

1油田采油节能技术概述和发展现状

1.1油田采油节能技术概述

油田开采机器数量比较多，但是油田开采的效率比较低，并且开采过程中能源的消耗比较大，这就是目前油田采油中存在的问题，油田采油中节能技术的使用具有重大的意义，它节能技术的使用可以降低资源的消耗，还可以提高油田采油的效率，还可以保护环境，发展低碳经济。油田采油系统的影响因素主要包括两个方面：第一，采油产量比较低，导致单机资源消耗量较大，这也是影响整体效率低的原因。第二，载荷利用率比较低，一般情况下，投入运行的时间比较长，目前使用的抽油机形状比较大，这就使得机器的功率比较大，导致能源的消耗较大。就单项措施节能方面来看，通过更换非节能机器或者改变节能的方式，就可以使全部机器应用节能技术；可以通过使用地面变频技术的使用来提高油田开采的经济运行效率；通过加大变频可以达到节能的目标。根据油田的实际情况，把高耗能的机器换成低耗能的机器，增加新节能技术的使用。

1.2油田采油节能技术发展现状

摘要：

当前，油田开采成本逐渐增加，使得石油生产和相关经营企业，必须重视包括油气储运过程的节能降耗，在学习发达国家先进的储运节能技术的基础上，注重自主创新，不断开发新的节能技术，完善较为实用的油气储运的节能降耗措施，使开采的能源得以最大限度的有效利用。本文系统分析了我国油气储运企业生产过程中，能源消耗居高不下的原因，提出了改进不足的具体技术措施，可操作性强，对正在发展的油气储运事业有很好的参考价值。

关键词：

油气企业;储运系统;节能技术

据不完全统计，我国油气储运在整个工作体系中消耗较大，几乎占储运能源总量的6%，与发达国家相比，技术落后造成的浪费巨大。无论是原油储运还是半成品油的储运以及燃料燃气和相关添加剂的储运技术，我国的石化企业相当大的一部分存在着明显的缺陷和能力不足，目前仅限于利用储运环境，通过低温热量，尽量减少能耗，没有从整个油气储运系统控制技术上达到最佳节能效果。

1油气储运亟需节能技术

从油气的开采、分流、炼制到成品销售，都是由若干储运环节连接起来的生产服务体系，随着社会进步和人们生产生活对能源需求的多样化，低碳化，从加油站建设到天然气入户工程，生产规模与日俱增，储运罐车的辆数增加和输出管道的里程增长的发展速度惊人，提高能源利用率，降低储运过程中的油气损耗的重要性越来越凸显。已铺设油气输出管道为例，我国的节能技术远远落后于发达国家，主要表现在高新技术管材的引进开发和应用不够，有效控制管材断裂引发的跑冒漏滴技术不高，油气输出管道缺陷的监测技术还达不到现代化、智能化水平。从长远来看，油气储运过程的能耗将是一个惊人的数字，因此，必须充分掌握油气储运的节能减耗技术，逐步赶上国际水平，最大限度地使来之不易的能源得到有效利用。

摘要：

建筑行业的欣欣向荣发展，同时也带动了市场对钢铁的需求量。每年轧钢的生产量也随之获得迅速提升。众所周知，轧钢生产耗能相当之大，不过相应的，其节能潜力也非常大。因此，推进轧钢技术迫在眉睫，并且也具有十分重要的现实意义。本文首先简要阐述了我国轧钢生产能耗的现状，然后就当前轧钢生产工序中影响到其能耗的因素进行了相应探究，最后介绍了轧钢生产的各项节能技术，以作参考。

关键词：

轧钢工序；节能技术；能耗因素

0前言

我国地大物博，能源众多，但是能源消耗速度也是非常之快，对于各行各业生产工艺的节能技术进行提高是眼下的当务之急。而轧钢的生产，很大程度上受到了轧钢节能技术的影响。随着科技的发展，在轧钢生产过程中，涌现出了很多的新工艺和新技术。在轧钢生产过程中，对各项工序系数节能效果的改变和调节，能在确保轧钢生产质量与性能的同时，最大限度的轧钢在生产过程中所产生的能源消耗。

1我国轧钢生产能耗的现状

摘要：为了应对航运市场低迷及降本增效，以船舶节油为重点来降低营运成本，在权衡各种节能技术措施的基础上，优选了船舶纵倾优化节能技术，具有实施容易、初始投资低、操作便利的优点。研究了船舶纵倾优化方法及实施方案，提出了船舶与岸基相配合实现船舶纵倾优化节能的重要性和对策。应用结果表明，船岸双方共同实现船舶最佳纵倾，每年可节省（1-2）%的燃油消耗。

关键词：船舶；节能减排；纵倾优化；降本增效

引言

随着航运市场竞争日益激烈，海洋环保、船舶节能减排等规范的实施，加之航运市场低迷，航运公司要保持较强的竞争力，需要良好的管理能力和高效地成本控制。船舶燃油费用为船队运营中最大的成本支出，是降低营运成本的重点。因此，降低燃油消耗，提高能效控制及管理水平，节约成本支出，是船舶节能减排的重要举措。船舶节油方法有主机降速航行、增压器封堵、VIT的适应调节、高效螺旋桨、防滑油漆等技术措施，实施困难且初始投资高，而船舶纵倾优化节能技术利用软件控制，实施容易、初始投资低、操作便利，越来越为航运业界所重视，因此，研究船舶纵倾优化节能技术具有重要意义。

一、船舶纵倾优化

船舶浮于静水的平衡状态有正浮、横倾、纵倾和横倾加纵倾4种情况，图1所示为船舶吃水d、横倾角θ、纵倾角φ或吃水差Δ等参数表示。船舶纵倾指船舶只在船尾方向或在船首方向倾斜而无横向倾斜的漂浮状态。因压载水、货物或燃料的装卸和移动，使船舶重心偏离船舶正浮时的浮心位置，产生纵倾力矩，从而引起船舶前后吃水的不同。船舶吃水差为首垂线吃水减去尾垂线吃水，船舶所产生的吃水和吃水差取决于货物及油、水等在船舶纵向上的配置。船舶首尾吃水差的大小直接影响推进器和舵叶的入水深度，对船舶航速、操纵性及阻力产生直接影响。通过合理的调整首尾吃水差，使船舶航行时既能保证推进器和舵叶入水深度，又能使船舶的阻力达到最小。合理的船舶纵倾调节达到控制燃油消耗，提高能效控制及管理水平的效果。

二、船舶纵倾优化的优点

摘要：本文结合燃气节能技术的燃烧原理与技术特点，根据燃气节能技术的具体应用情况，针对燃气使用开展有关节能技术研究，并就燃气节能使用进行有效管理，以促进工业生产和日常生活中燃气利用效率的提升，为有关实践和研究提供参考。

关键词：燃气节能技术；技术特点；管理探析

燃气作为一种重要的能源形式，有助于促进社会经济与环境保护实现平衡发展，而“绿色环保”与“节能减排”也逐渐成为现代社会的重要发展理念[1-3]。目前，我国以燃气作为主要能源的工业项目数量不断增加，导致燃气需求逐年增加[4]。因此，开展燃气节能技术与管理研究，其必要性和重要性更加突出。本文分析了燃气节能技术的燃烧原理和技术特点，结合燃气节能技术实际应用情况，探究提高燃气节能效益的有效管理方法，以为有关实践及研究提供参考。

1燃气节能技术的燃烧原理与技术特点

1.1燃气节能技术与燃烧原理

燃气节能技术是为促进燃气充分燃烧、提高燃气节能效益而提出的一种技术手段，它通过在天然气中添加相应的添加剂形成节能燃气，用于工业生产，在添加剂充分发挥作用的条件下，实现燃气节能效益的提升[5-7]。其中，节能燃气中使用的添加剂是一种可以促进化学反应的活化剂，它能够使天然气的燃烧速度加快，同时增强天然气中的分子亲和能力，确保燃烧反应更加完全，燃烧效果更加显著。值得注意的是，含有添加剂的节能燃气在燃烧过程中能够产生具有较大活性的分子，从而增加分子的氧化还原反应活性，在添加剂燃烧反应与天然气燃烧反应的共同作用下，实现较大的能量聚集，促进燃气燃烧效率提升，形成更大的燃烧能量释放，以达到更好的燃烧效果。此外，燃气使用期间，燃烧温度快速增加，天然气燃烧的清洁效果也能得到有效保障。在燃烧反应中，添加剂与天然气相遇后，其反应活性较好，能够有效控制燃烧反应的活化性能，使天然气中的活化分数量明显增加，从而有效提升燃烧温度，确保天然气燃烧火焰温度更高，以达到更好的燃烧效果。有关试验显示，燃气使用添加剂后，燃烧火焰温度能够达到3250℃，燃烧效率得到显著改善，具有较好的节能效益。

1.2燃气节能技术的优势

摘要：文章在阐述影响汽车驾驶油耗的基础上，从汽车发动机启动、起步、换挡、滑行控制等方面具体分析汽车驾驶节能技术策略，旨在实现汽车驾驶节能发展。

关键词：汽车驾驶；节能技术；策略

一、影响汽车驾驶节能的主要因素

（一）汽车本身的风阻系数。我国最早使用的汽车是桑塔纳汽车，该汽车在进入中国市场之后赢得了社会大众的喜爱。但是桑塔纳汽车的车型设计不够合理，不符合空气动力学的设计要求，方形的外观会使汽车在行驶的过程中受到较大的空气阻力，由此出现较大的消耗。

（二）汽车本身的重量。欧美国家的人喜欢体积比较大的汽车，汽车的体积大，在制作过程中所需要的钢筋材料也会相应的增加，伴随而来的是汽车重量的增加，由此产生的油耗也会增多[1]。

（三）汽车发动机。汽车的发动机深刻影响汽车质量，在社会经济和科技的不断发展下，人们对发动机技术提出了更高的要求。虽然我国汽车发动机技术吸收和借鉴了国外先进技术，但是和发达国家相比仍然存在比较大的差距，这和汽车节能减排发展不相符合。

二、汽车驾驶节能技术应用策略

【摘要】

近年来，我国的能源问题和环境问题日益突出，节能技术的应用与研究倍受社会关注。节能技术在机械制造行业的应用不仅可以提高机械的综合性能，同时也可以提高机械制造企业的综合实力。主要分析注塑机的结构以及能耗问题，并对节能技术进行研究。

【关键词】

注塑机；结构原理；能耗；节能技术

1引言

随着我国机械市场竞争的不断加剧，能源消耗和环境污染问题的日益突出，为了节约能源，避免因塑料加工和机器运转产生的污染问题，就应该在机械制造中广泛使用注塑机节能技术。注塑机又称注射机或注射成型机，粤语地区工人大多称其为啤机，啤机在运行过程中主要通过对热塑性塑料或热固性塑料加热或施加高压，使其达到熔融状态，从啤机内射出充满模具型腔。啤机在运行过程中都会产生能耗，只有了解啤机的各项结构参数和能耗情况，才能有针对性地实施节能技术，降低啤机运行的能耗，避免环境污染问题的发生。

2注塑机的结构组成