机械制造行业能源管理体系与节能技术(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：付志坚 主编

出版社：化学工业出版社

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机械制造行业能源管理体系与节能技术试读：

感谢中国机械工程学会宋天虎监事长（原机械科学研究总院院长、机械部科技与质量监督司司长、中国机械工程学会常务副理事长兼秘书长，教授级高级工程师）为本书题词。《机械制造行业能源管理体系与节能技术》编写人员名单

主　编：付志坚

副主编：曹仲京　周育清

编写人：（按姓氏笔画排序）

王一帆　方　辉　付志坚　任少锋　刘青林

米　兰　孙　飞　李冠群　张天宇　张　森

张群雄　陈宏仁　陈炜明　周育清　尚建珊

曹仲京　龚　雨　谭建凯

主　审：房贵如　田秀敏　熊大田序

在我国进入全面建成小康社会决胜阶段的“十三五”开局之年，中联认证中心集体编著的《机械制造行业能源管理体系与节能技术》即将出版，特作此序以表祝贺与祝福。

作为装备制造业主体的机械制造行业，是我国国民经济的支柱产业、经济增长的发动机。“十五”及“十一五”期间其产业规模持续快速增长，“十二五”期间在产业及技术结构不断优化的同时，仍然保持较快增长，并逐步进入稳定增长新常态。目前，机械工业总产值已占全国GDP总量近10%，占全国工业GDP比重达1/5；近十几年来，我国机械产品销售额先后超过德国、日本和美国，成为全球第一机械制造大国；发电设备、数控机床、轿车、高铁及城轨车辆、远洋船舶等高端机械产品产值亦相继跃居世界首位。

我国虽然已成为机械制造大国，但远远不是强国，某些高端机械产品对外依存度依然很高（高达70%～90%，个别产品接近100%），特别是全行业整体仍处于粗放、外延式发展阶段，与制造业强国相比，能源资源利用效率低下，单位产品、产值的综合能耗及污染物排放总量仍然很高，实现节能减排绿色制造任务十分艰巨。

国家《十三五规划纲要》依据“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念，为实现“经济结构优化、发展动力转换、发展方式转变”的战略任务，明确提出“今后五年，单位国内生产总值能耗、用水量、二氧化碳排放值分别下降15%、23%、18%，能源资源开发利用效率大幅提高、生态环境质量总体改善”等绿化发展约束性目标。企业特别是制造业企业是国民经济发展的主战场，是承担节能减排、安全生产、为社会提供优质高效产品等社会责任的主体。实践证明，企业实现优质高效/节能减排/健康安全生产，一靠技术，二靠管理，实施QMS/EMS/OHSMS/EnMS是制造业企业具体落实“十三五”战略任务和具体目标，创建优质高效/节能减排/健康安全型现代企业的有效手段和途径。

机械科学研究总院成立于1956年，是隶属国资委的大型科技型企业，为机械行业提供设计、制造工艺及设备、专用材料、自动控制等共性基础技术及工厂设计、系统集成、质量标准、检验认证、发展战略等技术服务是我院应承担的社会责任。中联认证中心是我院专门为机械企业提供管理体系认证服务的有生力量，从1994年成立伊始，就依托总院及所属研究所的技术实力，注重结合机械行业特点开展实用认证技术研究及服务。本书是该中心奉献给认证界的第五本专著。本书具有如下两个突出特点：

1.内容丰富系统、翔实具体，文字精练、深入浅出，可读性强

全书内容丰富，叙述通俗易懂，图文表并茂，体现了能源管理体系基础知识与实际应用技巧、能源管理与节能技术、普及与提高效果的有机结合。在反映并吸取国内外最新研究与应用水平的基础上有诸多创新观点与新颖的实用案例；既适用于初学者“入门”，也有助于专业人员入门后的持续提高与“精通”。

2.紧密结合机械制造行业用能特点，“量身定做”、专业实用

本书在详细介绍能源及能源绩效、管理体系及能源管理体系标准、能源法律法规、节能基本原理等基础知识的基础上，紧密结合机械行业的用能特点，重点介绍机械制造企业实施EnMS的方法、技巧、具体案例及可供采用的各类节能技术，专业实用，是国内第一部指导机械工厂实施EnMS、采用节能技术及审核员精通业务的实用工具书。

愿本书能对广大机械制造企业有效实施能源管理体系、积极采用先进适用的节能技术、持续提高能源绩效有所指导与帮助。机械科学研究总院院长兼党委书记中国机械工程学会副理事长　王德成前言

进入新世纪以来，为规范企业能源管理，我国及多个国家相继制定了能源管理体系（EnMS）标准，随着ISO 50001：2011和GB/T 23331—2012《能源管理体系要求》（等同转化自ISO 50001:2011）标准的发布，EnMS已成为继QMS、EMS、OHSMS之后，国内外第四个适用于各种类型组织的通用管理体系。

EnMS具有与QMS、EMS、OHSMS相同的 “过程方法”“PDCA运行模式”等本质特征，但也独具如下特点：①重视能源评审及数据量化管理（标准有独特的“能源评审、能源基准、能源绩效参数”三个条款）；②强调节能技术的应用（标准突出“能源管理实施方案”的作用）；③要求结合不同行业的用能特点提出实施与认证的细化要求（我国认监委为此专门制定了不同行业的RB/T标准）。

中联认证中心在EnMS标准发布后，在学习国内外相关能源法律法规标准和文献的基础上，针对EnMS的特点，依托中心多年来重点服务机械制造企业的优势，立项开展了“机械制造行业EnMS认证要求、实施方法及相关节能技术的研究”，研究成果相继用于制定RB/T 119—2015《能源管理体系 机械制造企业认证要求》标准及为百余家机械企业提供标准宣贯、内审员培训、认证审核等技术服务中。本书是中联认证中心近年来该项研究成果及技术服务经验的总结。

全书共分八章，按读者系统学习一门专业知识的逻辑思维次序和企业实施EnMS的实际需要排序。

第一章为“能源基础知识和能源管理体系概述”。下设两节，“第一节 能源与能源利用绩效的基础知识”讲解了能源的定义、分类、对人类文明及社会经济发展的作用、从加工转换到终端利用的能源形式变化以及能源绩效评价指标等能源基础知识；“第二节 企业能源管理体系的基本概念”从讲解ISO最新提出的管理体系高层条款结构入手，对比了QMS/EMS/OHSMS/EnMS四项通用管理体系的七项共同本质特征及四者之间的兼容性和差异性，介绍了能源管理体系认证标准（ISO 50001）的产生发展历程及其独特的特点。通过第一章讲解，利于初学者获得理解并掌握全书内容的入门钥匙。

第二章为“机械制造行业的用能特点和实施EnMS的必要性”。下设五节，在介绍机械制造行业构成、产品、制造工艺、技术经济特点及未来发展趋势的基础上，详细分析了机械行业能源消耗及管理特点，以及三大生产用能系统、五大共性制造工艺系统、十类典型用能工艺、三种典型机械产品的工艺流程、用能特点和重点耗能工序/设备，最后分析指出机械企业实施EnMS的迫切性和必要性。本章是本书的特有章节，为机械企业实施EnMS提供了系统全面的行业技术知识，既可用于行业外读者入门，也利于专业技术人员精通与提高。

第三章为“能源管理体系标准的理解与实施要点”。下设四节，系统全面地对机械企业实施与认证EnMS依据的 GB/T 23331—2012（通用认证要求）、RB/T 119—2015（机械企业细化认证要求）、GB/T 29456—2012(实施指南)三个标准的结构、术语定义、标准条款的内容要点和理解与实施中应注意的问题进行了逐条讲解，并分析了各条款之间如何通过相互关联与相互作用构成“PDCA模式”的有机整体——能源管理体系；最后依据“管理体系通用条款结构”提出修订ISO 50001标准的未来设想。本章地位十分重要，是机械企业实施EnMS并通过认证的标准基础和主要依据。

第四章为“能源法律法规标准及能源管理基础”。下设五节，前三节分别介绍机械制造企业应遵守的（包括至2016年年初最新发布的）100多项能源法律、法规规章政策及节能标准的体系构成、分类、适用性及内容要点。第四、第五节对构成企业能源管理基础及提高能源管理水平基础工具的20多项重要节能法规和标准如何具体应用作了详细介绍。本章地位也十分重要，是机械企业实施EnMS并通过认证的另一重要基础和依据。

第五章为“节能原理及机械制造企业先进节能技术”。下设七节，分四个单元：第一单元（第一、第二节）系统讲解节能原理和节能潜力，在介绍节能和节能技术的基本概念基础上，依据热力学第一和第二定律，分析节能基本原理及节能的不同层次及其实现途径，最后总结提出机械制造企业各类节能潜力（包括直接和间接节能潜力）；第二单元（第三、第四节）分别介绍“合理用能的基本原则和企业合理用热用电的技术导则”及“法规限制及淘汰的落后工艺技术及高耗能机电设备”；第三单元（第五、第六节）分别介绍了机械企业主要生产系统（铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、涂装、电镀、机加工和装配）及辅助生产系统（电机、工业锅炉、空压机、照明）共132项先进节能技术的技术原理、主要内容、使用效果及其适用范围；第四单元（第七节）介绍了铸造、焊接、热处理、变配电及电机系统、工业锅炉五个重点用能过程的系统节能思路框架及设计、工艺、设备、材料、控制、管理等各环节的系统节能要点。本章是全书章节、图文表最多，可独立成书的一章，地位也十分重要，是机械企业实施EnMS并持续提高绩效的技术基础知识。“第六章 初始能源评审”“第七章 能源管理体系的建立与试运行”和“第八章 能源管理体系内部审核的方法和技巧”建议读者对照学习理解（特别是第六、第七两章），因为它们都是综合应用前五章学到的能源、认证标准、法律法规、节能原理及节能技术等基础知识用于建立实施、检验改进EnMS的具体方法和实用技巧。建立EnMS共分六大步骤，即：领导决策与准备、初始能源评审、体系策划与设计、编制体系文件、体系试运行、首次内部审核和管理评审。初始能源评审和内部审核分别是第二步和第六步的工作，因十分重要且技术性很强，故独立成章。

第六章为“初始能源评审”。下设四节，分别详细讲述了其地位作用和总体流程、确定评审范围和基本用能单元、用能状况分析和能源管理现状评价、识别“能源使用”及确定“主要能源使用”、识别改进能源绩效的机会和排序等各项重点工作的方法、技巧和结果示例，通过初始能源评审才能明确EnMS的重点控制对象（主要能源使用）及持续改进的方向,为体系的策划和设计提供技术依据。

第七章为“能源管理体系的建立与试运行”。下设五节，在概述体系建立的原则及六大步骤之间的关系及时间安排后，详细讲解了（初始能源评审及内审除外）各步骤的工作内容和要求、方法和技巧；介绍了机械工厂各类能源方针、基准、绩效参数、目标、指标、管理实施方案、管理手册、程序文件、作业文件、如何组织管理评审的具体实例；最后提出提高EnMS试运行有效性的五大关键及通过EnMS有效运行构建企业节能管理长效机制、自觉履行节能减排社会责任的应达目标。

第八章为“能源管理体系内部审核的方法和技巧”，也是十分重要的一章。下设五节，分别介绍了审核和内审的基本知识；能源管理体系内审的目的和特点、范围和准则、方式和方法、流程和证据等基本概念；并详细讲解了机械工厂审核计划和现场审核检查表的编制方法、技巧及各类案例；内部审核的实施流程及审核技巧；不符合项的判定原则及纠正方法；并给出机械工厂可能出现的不符合案例108项供读者练习；最后讲解EnMS与QMS、EMS等各类多体系结合审核的审核要点及现场审核检查表的实例。

全书内容及实例紧密结合机械制造企业的用能特点，也注重对能源管理体系基本概念、通用原则和方法的介绍，适合其他行业特别是其他制造业企业参照应用。

中联认证中心在立项开展“机械制造行业EnMS认证要求、实施方法及相关节能技术的研究”及为企业进行EnMS技术服务工作中，得到机械科学研究总院院长兼党委书记王德成研究员、副院长单忠德研究员及中机生产力促进中心主任李勤研究员等各级领导的悉心指导；并得到中车集团有限公司安技环保部王志刚部长、东风汽车有限公司安技环保部李沈敏部长、东风商用车公司安技环保部李必强部长等大型机械制造企业相关领导的大力支持；成书过程中编审人员参阅了大量国内外相关标准及论著（详见参考文献），在此对所有对我们研究、技术服务及成书提供过各种帮助的单位和个人表示衷心感谢。

由于编者水平有限，书中疏漏与不足之处在所难免，敬请读者批评指正。2016年　编者于北京第一章　能源基础知识和能源管理体系概述第一节　能源与能源利用绩效的基础知识一、能源的各类定义及分类方法（一）能源的不同定义

关于能源的定义，目前有20多种，选择有一定特色的定义，举例如下。

1. 各类百科全书中能源的定义（1）《科学技术百科全书》“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”。（2）《大英百科全书》“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”。（3）我国《能源百科全书》“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源”。

2. 相关国际/国家标准的定义（1）GB/T 29870—2013《能源分类与代码》“可以直接或通过能量转换方式从原材料、自然资源及技术系统中提取或回收能量的资源”。（2）GB/T 23331—2012《能源管理体系要求》“电、燃料、蒸汽、热力、压缩空气及其他类似介质”。

由上述定义可见，能源是一种呈多种形式，且可相互转换的能量的源泉。确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源，是人类活动的物质基础。

3. 适合机械行业用能特点的定义“是能够转换成机械能、热能、光能、电磁能、化学能等各种能量的资源”。（二）能源的本质特征

1. 反映“能源本质特征”的定义“能源是指提供某种形式能量的物质或物质的运动”。

2. 能源是能量的来源或载体——能源的本质特征

根据上述定义，能源是能量的来源或载体。此定义反映了能源的本质特征，即能源的能量要么来源于物质（如煤炭、石油、天然气等），要么来源于物质的运动（如电力、风流、水流、压缩空气、核裂变或核聚变等）。

3. 依其本质特征能源的不同形式及示例（1）自然界提供能量的天然物质

1）天然矿物燃料（煤炭、石油、天然气和铀等）。

2）生物质能（薪柴、秸秆、动物干粪等）。（2）自然界提供能量的物质运动

包括水力、地热、风力、太阳能、潮汐能、波浪能等各种天然能。（3）上述能源的一次或多次加工转换制品

1）焦炭、各种石油制品、煤气、电石、乙炔、沼气、蒸汽等能源物质。

2）电力、压缩空气等提供能量的物质运动。（三）“能源”的不同分类方法

能源种类繁多，而且经过人类不断的开发与研究，更多新型能源不断出现并开始能够满足人类需求。根据不同的划分方法，同一能源也可划入不同类别。主要有以下8种分类方法。

1. 按来源分类（按来自地球外部或自身划分）（1）来自地球外部天体的能源

主要是太阳能，它为风能、水能、生物能和化石能源等多种能源的产生提供了源头。人类所需能量绝大部分直接或间接来自太阳。植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物继而在动物体内储存，煤炭、石油、天然气等化石燃料由深埋地下的动植物经漫长年代形成。它们是古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也皆由太阳能转换形成。（2）地球本身蕴藏的能量

通常指与地球内部热能有关和与原子核反应有关的能源，如原子核能、地热能等。地球表层为厚度几千米至70千米不等的地壳。地壳下为主要由熔融岩浆组成的地幔，厚度约2900千米，火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球心部为温度更高的地核，其中心温度高达2000℃。由此可见，地球本身蕴藏的能量相当可观，是天然大热库。（3）地球和月球等其他天体相互作用而产生的能量，如潮汐能

2. 按产生途径分类（按形成条件及有无加工转换划分）（1）一次能源

即天然能源。是从自然界直接取得，且没有改变其基本形态的能源，如煤炭、石油、天然气、水力、核能、太阳能、生物质能、海洋能、风能、地热能等。化石能源的成分为碳氢化合物或其衍生物，由古代生物的化石沉积而来，是一次能源的主体。化石能源主要有煤炭、石油和天然气。（2）二次能源

即加工转换能源。是一次能源经直接或间接的加工转换而生成的其他种类和形式的能源，主要有电力、焦炭、煤气、蒸汽、热水以及汽油、柴油、煤油等石油制品。在生产过程中排出的余能、余热，如高温烟气、可燃气、蒸汽、热水、有压流体等也属于二次能源。一次能源无论经过几次转换所得到的能源，均称为二次能源。人类直接使用的大多为二次能源，耗能工质及载能工质亦均为二次能源。

3. 按能源性质分类（按使用性质划分）（1）燃料型能源

天然矿物燃料（化石燃料、核燃料）及其制品（焦炭、煤气、石油制品等）。（2）非燃料型能源

水能、风能、地热能、海洋能及电力等（机械工厂应用的主要为电力）。

人类利用最早的能源是从钻木取火开始的，由最早的薪柴，到之后的各种化石燃料，均属燃料型能源，当前全球化石燃料消耗量仍然很大。由于地球上化石燃料储量有限，为解决化石燃料的短缺，人类正在加紧研究如何更有效地利用核能、太阳能、地热能、风能、潮汐能等新能源，一旦核聚变临界控制技术得到解决，未来铀、钍及氘、氚等核燃料将提供世界所需的大部分能量。

4. 按污染程度分类（按使用中对环境影响划分）（1）非清洁能源

煤炭、石油的初级加工产品等。原煤是典型的“非清洁能源”。（2）清洁能源

水力、电力、太阳能、风能以及核能、天然气等。电力是目前直接用量最大的“清洁能源”，其次是天然气。

5. 按再生特征分类（一次能源按其是否能够“再生”划分）

凡是在人类时间尺度中可以自然补充的用之不竭的一次能源称为可再生能源，反之，亿万年形成、短期无法再生的一次能源称为不可再生能源。（1）可再生能源

主要有水力、太阳能、生物质能、风能、各种海洋能、地热能、氢能等。（2）不可再生能源

主要有煤炭、石油、天然气、核燃料等矿物燃料。

6. 按使用成熟度分类（按利用技术水平成熟度划分）（1）常规能源（传统能源）

即当前技术成熟，被广泛利用的能源。煤炭、石油、天然气及电力为应用最广泛的四大常规能源。此外，水力发电、核裂变发电因技术已较成熟，一般亦归为常规能源。（2）新能源（非常规能源、替代能源）

近年来开始被人类利用或过去已被利用现在又有新的利用方式的能源，但目前尚未被大规模利用、正在积极研发、有待推广的一次能源，如太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能、核聚变能等。

7. 按交易特征分类（按能否进入能源市场销售划分）（1）商品能源

凡进入能源市场作为商品销售的如煤、石油、天然气和电等均为商品能源。国际上的统计数字均限于商品能源。（2）非商品能源

非商品能源主要指薪柴、农作物残余（秸秆等）和动物干粪等。非商品能源在发展中国家农村地区占有很大比重。2005年我国农村居民生活能源有53.9%是非商品能源。但近年来《中国能源统计年鉴》能源平衡表中数据均未包括非商品能源数据。

8. 按能源的“物理性质”和“可加工形式”划分（GB/T 29870—2013）

①煤炭及煤制品；②泥炭及泥炭产物；③油页岩/油砂；④天然气；⑤石油及石油制品；⑥生物质能；⑦废料能；⑧电能；⑨热能；⑩核能；⑪氢能；⑫其他。（四）新能源是一个相对于常规能源的概念

1. 常规能源

常规能源是指已经大规模生产和广泛利用的能源，包括煤炭、石油、天然气等一次能源，电力等二次能源及水力、核裂变能等能源形式。

2. 新能源

新能源又称非常规能源或替代能源，指刚开始开发利用或正在积极研发、有待推广的能源，包括可再生能源中的太阳能、风能、地热、生物质能、海洋能（潮汐、波浪、温差能量等）、氢能等和不可再生能源中的核聚变能、页岩气、煤层气、油砂矿、油页岩、天然气水合物等。

新能源是以新技术和新材料为基础，经过研发，可以取代资源有限且对环境有污染的化石能源的能源。“常规”与“新”是一个相对的概念，随着科学技术的进步，它们的内涵将不断发生变化。

由于新能源普遍能量密度较小，或品位较低，或有间歇性，按目前已有的技术条件转换利用的经济性尚差，还处于研究、发展阶段，所以只能因地制宜地开发和利用。但新能源大多数都是可再生能源，储量丰富，分布广阔，是具有发展潜力的能源。

3. 一次能源中的常规能源、新能源与能否再生之间的关系（表1-1）

除水能外，可再生能源一般属于新能源范畴；除核聚变能外，不可再生能源一般均为常规能源。表1-1　一次能源中常规能源、新能源与能否再生之间的关系类别常规能源新能源一次可再生能太阳能、海洋能、风能、地热能、生物质能、水力能能源源氢能一次不可再生煤炭、石油、天然气、核核聚变能能源能源裂变能注：二次能源无可否再生的概念，只有一次能源有此概念。（五）“耗能工质”及“载能工质”的概念

在二次能源中，还存在“耗能工质”及“载能工质”的概念，消耗这些物质也直接或间接地消耗了能源。

所以外购的耗能工质及载能工质也作为能源的一种形式计入综合能耗(GB/T 2589—2008《综合能耗计算通则》）。

1. 耗能工质

在生产过程中所消耗的不作为原料使用、也不进入产品，在生产或制取时需要直接消耗能源的物质，如新鲜水、软化水、氧气、二氧化碳气、氮气、压缩空气、乙炔等。

2. 载能工质

载能工质是指由于本身状态参数变化而能够吸收或放出能量的介质，即介质是能量的载体。蒸气、压缩空气、乙炔等均属于载能工质。

3. 耗能工质与载能工质的区别与联系

载能工质同时也是耗能工质，但耗能工质不一定是载能工质。如乙炔、压缩空气等既是耗能工质，同时也是载能工质。其他的耗能工质多不是载能工质。二、能源对人类文明及社会经济发展的重要作用及影响（一）能源利用水平决定人类文明不同发展阶段

1. 人类文明的不同发展阶段（按技术经济发展水平划分）（1）原始文明

古代先民必须依赖集体力量才能生存，生产活动主要靠简单的采集渔猎及石器火种，为时上百万年。（2）农耕文明

火法冶金及金属器具的出现使人类生产能力产生质的飞跃，为时约几千年至一万年。（3）早期工业文明（工业1.0）

18世纪英国工业革命开启了人类初步现代化，机器开始代替手工劳动，人类进入蒸汽时代。（4）中后期工业文明（工业2.0）

电力及石油制品的应用引发了二次工业革命，人类进入了“电气及机电结合时代”。（5）现代工业文明（工业3.0）

以微电子及计算机、原子能、空间技术和生物技术的发明和应用为主要标志，人类进入“工业化+信息化”的现代工业文明阶段。（6）生态文明（工业4.0）

即“工业4.0及后工业化时代”。生态文明是以人与自然、人与人、人与社会和谐共存、良性循环、全面发展、持续繁荣为基本宗旨的社会形态。

2. 能源利用水平与人类文明不同发展阶段的关系（表1-2）表1-2　能源利用水平与人类文明不同发展阶段的关系序人类文明不年代能源利用水平号同阶段一万年至百1原始文明钻木取火的薪柴时期万年前一万年前延2农耕文明续至18世纪中薪柴+畜力+水能、风能、太阳能的初级应用叶早期工业文18世纪中叶明3煤炭及蒸汽机的应用至19世纪中叶（工业1.0）中后期工业19世纪中叶文明4电力及石油制品（电机、内燃机及燃气轮机）的应用至20世纪中叶（工业2.0）现代工业文20世纪50年电力电子技术、自动化技术、信息技术、生物技术、原子能技术明5代至21世纪初及空间技术的应用（工业3.0）生态文明21世纪初开清洁能源、高效可再生能源及余热余压利用循环经济，以及“互6始联网+”技术，在生产、生活中逐步广泛应用（工业4.0）（二）推动产业发展、技术进步、人民生活改善的物质基础

1. 能源消费与生产活动

能源是人类生产活动得以进行和发展的动力，是所有设备设施运行的“粮食”。

能源利用和发展对人类社会经济发展有巨大推动作用。能源消费人均占有量是衡量一个国家经济发展和生活水平的重要标志，一般来讲人均能耗越多，国民生产总值就越大，社会也就越富裕。能源消费强度变化与工业化进程密切相关，在工业化初、中期能源消费一般缓慢上升，进入后工业化阶段后，经济增长方式发生重大改变，能源消费强度开始下降。

2006年，世界人均能源消费量为2.4吨标准煤，而德国、日本和美国分别为5.7吨标准煤、5.8吨标准煤和11.1吨标准煤，中国的人均能源消费量与发达国家相比还很低。

虽然发达国家的人均能源消费量远高于中国，但其消费增速却远低于中国，近年来世界新增能源消费主要在中国。中国能源消费量增长高居榜首，占全球新增能源消费的71%。

能源消费增长与各国的经济增长密切相关。国际货币基金组织（IMF）的统计资料显示：全世界按汇率计算的生产总值（GDP）在2000～2010年的年增长率为6.92%，相比之下，美国、欧盟和日本均低于世界均值，分别为3.95%、6.70%和1.58%，中国和印度却明显高于世界均值，分别为17.24%和12.35%。同期中、印两国的能源消费总量增长也明显高于世界平均水平，特别是美国、欧盟和日本。

2. 能源消费与衣食住行

现代社会的所有生产活动与人民的衣食住行，均离不开能源消费。一部手机、一辆汽车，从制造、运输、使用到回收，中间每一个环节都使用能源；一栋建筑物，从开挖地基到建成、入住，每时每刻都离不开能源。可以试想，没有电、热等能源的一天会是什么样子。通过能源消费才能提高人类生活水平，不断推动人类文明前进的车轮。

3. 科技进步与经济发展的“先行官”

人类目前所知的能源资源储量，仅仅反映现有科技及经济发展水平，自然界赋予人类的财富，远远不是现在所知道的这些。随着科技发展和地质勘探水平提高，特别是新能源开发及应用技术的突破，必将打开一片能源利用的新天地。

能源是人类生存的重要条件。自然界能源资源能否满足人类社会发展需求？这是全人类共同关心的问题。我们坚信：只要人类社会齐心协力发展经济，提高科技水平，合理有效开发利用能源资源，科技进步将为人类提供更多更好的能源，人类社会能源前景将会更加美好。（三）能源的过度或不合理使用引发的环境与安全危机

1. 近年爆发的两次全球环境危机（1）世界八大环境公害事件有五起因能源不清洁燃烧引起

20世纪的30～60年代，震惊世界的环境污染事件频发，使众多人群非正常死亡、残废、患病的公害事件不断出现，其中最严重的有八起污染事件，全部发生在西欧、北美、日本等早期工业化国家，人们称之为“八大环境公害事件”，其中有五起因燃煤、燃油等能源的不清洁燃烧引起。

1）比利时马斯河谷烟雾事件。1930年12月1～5日，比利时的马斯河谷工业区，因工业燃煤外排大量二氧化硫和烟尘造成一周内有几千居民中毒发病，近60人死亡，家畜的死亡率也大大增高。

2）美国洛杉矶烟雾事件。1943年5～10月，美国洛杉矶市因大量汽车尾气排放后在紫外线作用下产生光化学烟雾，造成大多数居民患眼睛红肿、呼吸道疾患等疾病，65岁以上老人死亡400多人。

3）美国多诺拉烟雾事件。1948年10月26～30日，美国宾夕法尼亚洲多诺拉镇大气中的二氧化硫与大气烟尘共同作用，生成硫酸烟雾，使大气严重污染，4天内42％的居民（约6000人）患病，17人死亡。

4）英国伦敦烟雾事件。1952年12月5～8日，英国伦敦由于冬季燃煤引起的煤烟形成烟雾，导致5天时间内4000多人死亡，一冬共有12000多人死亡，是最知名的燃煤引起的环境公害事件。

5）日本四日市哮喘病事件。1955～1961年，日本的四日市由于石油冶炼和工业燃油产生的废气严重污染大气，引起居民呼吸道疾患骤增，尤其是使哮喘病的发病率大大提高（患者500多人，36人死亡）。（2）全球性八大环境问题有五项与能源的过度与不当使用相关

进入20世纪80年代以来，随着全球范围内工业化、城市化进程的加快，环境问题的影响日益加剧，从区域、陆地、局部向全球、海洋、世界范围扩展并相继出现八大全球性环境问题。其中下述五大环境问题与能源（含水资源）的过度与不当使用直接相关。

1）温室效应与全球变暖。能源过度消耗产生的二氧化碳、氧化亚氮、氟利昂等气体都属温室气体，温室气体在大气中的比例增加加剧了大气的温室效应，从而引起全球气候变暖，直接的后果是生态系统的破坏和海平面的上升。这种趋势至今未得到遏制，对全人类生存条件仍然构成威胁。联合国多次召开会议商讨对策，终于在2016年4月22日签署了《巴黎协定》，通过合理有效用能抑制温室效应已成为全人类共识。

2）臭氧层破坏和损耗。空调等现代生活大量使用的化学物质氟利昂部分进入大气的平流层，在紫外线作用下分解产生的原子氯通过连锁反应破坏臭氧层，由臭氧层破坏导致的照射到地面的太阳光紫外线增强将直接影响人和各种生物，使患皮肤癌及白内障的患者大大增加。

3）酸雨污染。化石燃料大量使用产生的硫氧化物和氮氧化物和水的结合会产生酸雨。酸雨对森林、土壤、湖泊及各种建筑物的影响和侵蚀已得到公认。由于酸性气体可能远距离传送越境转移，因而“酸雨”正日益受到全世界的关注。

4）淡水资源短缺与水污染。淡水资源本来分布不均，更由于城镇化及工业发展，且人类节水意识薄弱，造成河流、湖泊水量大量减少直至干涸，地下水位持续下降；大量污染物排入水体更加剧了水资源的短缺。

5）海洋资源破坏和污染。海洋污染绝非危言耸听。常见的海洋污染主要有原油污染、漂浮物污染和有机化合物污染及其引起的赤潮、黑潮，造成大量海洋生物死亡甚至灭绝。

2. 两次石油危机引发的能源安全问题成为新的国际冲突根源（1）第一次石油危机

1973年10月第四次中东战争爆发，石油输出国组织中的阿拉伯成员国当年12月宣布收回原油标价权，并将其基准原油价格从每桶3.011美元提高到10.651美元，从而触发了二战之后最严重的全球经济危机。在这场危机中，美国的工业生产下降14%，日本工业生产下降20%以上，所有工业化国家的经济发展速度都明显下降。（2）第二次石油危机

1978年年底，世界第二大石油出口国伊朗的政局发生剧烈变化，石油产量受到严重影响，从每天580万桶骤降到100万桶以下，打破了当时全球原油供求关系的脆弱平衡。油价在1979年开始暴涨，从每桶13美元猛增至34美元，引发了第二次石油危机，此次危机成为20世纪70年代末西方全面经济衰退的主要诱因。

3. 能源使用与全球环境及能源安全危机的关系（表1-3）表1-3　能源使用与全球环境及能源安全危机的关系序环境与能源安全产生年代与能源使用的关系号危机世界八大环境公20世纪中叶出1五大环境公害事件与化石燃料的不清洁使用直接相关害事件现全球性八大环境20世纪末期形五大环境问题与能源（含水资源）的过度及不当使用直2问题成接相关1973～1974年；1979～19803两次石油危机工业文明对化石燃料的过度依赖年三、能源形式和能源的加工转换及终端使用（一）能源的不同形式及其直接利用的难易程度

按直接利用的难易程度不同能源形式可划分为如下类别。

1. 自然界存在的一次能源（1）天然矿物燃料

1）天然气：可直接用于终端使用。

2）煤炭、石油、核燃料：一般均应通过一次加工转换才能使用。

①煤炭：加工转换为洗精煤、焦炭、煤气等。

②石油：加工转换为汽油、煤油、柴油、液化石油气等。

③核燃料：加工提纯为发电或军事用核燃料。（2）天然动植物废弃物燃料（生物质能）

1）初级使用：直接燃烧用于取暖、烧饭等生活用能。

2）经一级加工转换成电能后终端使用。（3）其他自然能（一般经一级加工转换成电能后终端使用）

主要有水力能、风能、太阳能、氢能、潮汐能、地热能等，某些自然能（如太阳能、风能、水力能）也可直接初级应用于简单的生产或生活。

2. 可直接终端使用的热能、电能和机械能（1）三种能源形式的共同特点

1）均可直接用于终端使用，是可直接利用的三种最主要能源形式。

2）三种形式可以相互转换，转换过程将会伴随能量损失，应注意将损失降至最低。

3）均不易存储，存储性远不及一次能源的前两类燃料性能源。（2）三种能源形式质的差别

1）电能和机械能为有序能，质量较高。

2）热能为无序能，质量较低。

3）电能是最重要的能源形式，不仅能方便地转变为机械能和热能，还能转变为其他多种可供终端使用的能源形式。

3. 其他可供终端使用的能源形式

主要有化学能、光能、电磁能、激光能、电子束能、声能等，均由电能加工转换产生。（二）能源的加工转换及终端使用

1. 能源加工转换的必要性

如上所述，自然界的一次能源，除少量可直接利用外，绝大多数都要先经加工转换（一次或多次转换）为人类生产和生活所需要的能量形式加以利用。对于全社会，承担一次能源加工转换任务的就是能源行业部门，如发电厂、炼油厂、焦化厂。而在机械工厂内部，也要设立动力部门通过变压站、锅炉房、空压站、天然气调压站、制冷站等将采购的能源进一步加工转换成终端使用部门适用的能源形式进行生产和管理活动。所以无论对于全社会还是企业内部，能源的加工转换均是必不可少的环节。

2. 企业六大能源流转环节的基本概念

在机械制造企业能源管理工作中，要覆盖以下6个能源流转环节。（1）能源设计环节

这是能源管理工作的源头，要综合考虑经济性、质量、环境影响和可获得性，优化能源结构，合理设计工厂及车间布局、制造工艺及其路线与工艺装备。（2）购入存储环节

重点控制能源采购质量，减少存储损耗。（3）加工转换环节

对于机械工厂，既是能源消耗（终端使用）部门，也是能源加工转换与最终供给部门，如变配电站、锅炉房、空压站、可燃气调压站、制冷站等。要关注加工转换效率。（4）输送分配环节

主要为企业内部各种能源及动力输送管道、线路，重在合理调度，优化分配，适时调整，减少损耗。（5）终端使用环节

对于机械工厂是能源管理最复杂的环节，也是节能潜力最大的环节，应覆盖所有用能部门。（6）余能回收利用环节

尽量回收利用以上各个环节（特别是加工转换及终端使用）产生的余热余压。

3. 能源加工转换至机械工厂终端使用流程及相互关系（图1-1）。图1-1　能源加工转换至机械工厂终端使用流程及相互关系图注：一次能源；终端使用能源形式；加工转换及终端使用设备。（三）能源加工转换过程的数量与质量的变化和分析

1. 能量平衡——能源加工转换等流转环节的数量变化与分析

根据热力学第一定律（能量守恒定律），进、出系统的总能量始终保持平衡。据此，针对能源购入储存、加工转换、输送分配、终端使用、余能利用等不同环节及重点用能设备，即可计算能源收入支出平衡、消耗与有效利用及损失之间的平衡关系，并可进一步分析能源利用率、热效率等能效水平。我国对能量平衡颁布了两个标准，分别是GB/T 3484—2009《企业能量平衡通则》和GB/T 2587—2009《用能设备能量平衡通则》。应用这两个标准，可以进行能源流转环节的数量变化分析（详见本书第四章第四节）。

2. 能量贬值——能源加工转换过程的质量变化与分析

根据热力学第二定律（能量贬值定律），热与功相互转换中，功可以无条件地转化为热，而热不可能全部转化为功；热总是自发地由高温物体向低温物体传递，反之则必须投入额外的功，这种过程的不可逆性，说明不同的能源形式不仅有上述数量关系，而且有质量上的差别（详见本书第五章第二节）。四、能源的评价与计算指标（一）能源的数量指标

1. 能源的绝对储量指标（1）地质储量

按照能源储藏形成与分布规律，进行地质推算而得出的储量数据。（2）探明储量

经实地勘探后，经分析计算获得的储量数据。（3）可采储量

在探明储量中，按当前技术经济条件可以开采的储量数据。

2. 能源的相对储量指标（1）采收率

可采储量与地质储量的比值百分数，即：采收率=×100%（2）储产比

可采储量与年产量之比，即：储产比 =

此数值表明该能源按目前开采生产水平，可供开采多少年。（二）能源的质量指标

1. 能源形式的品位及直接利用程度

在前述三种可直接终端使用的能源形式中，按品位高低排序为：电能＞机械能＞热能（＞均表示前者优于后者，以下均同）。（1）电能的品位及直接利用程度最高

通过能源的当量值和转换效率分析，电能品位最高，其平均低位发热量达到3600kJ/［kW·h］，电能除在电网和变压器端有少量损耗外，几乎全部可直接利用。（2）机械能的品位及直接利用程度居中

机械能通常由电能转换得来，根据热力学第二定律可知，其品位低于电能；在利用时，还会产生大量热能损耗，所以其直接利用程度亦低于电能。（3）热能为品位最低的无序能

一是在获取热能的转换过程中，由于受设备效率影响，转换效率较低；二是在应用热能时，还会再次产生损耗，所以利用程度亦最低。

2. 能源的能流密度

能源的能流密度是在一定空间或面积范围内，从某种能源实际所得到的能量或功率。此数值表示不同能源利用的投资与收益比。一般常规能源的能流密度较大，应用技术比较成熟，这是常规能源应用广泛的第一个原因。

3. 存储的可能性与供给的连续性

此项指标反映能源供应的稳定性和利用的便捷性。一般来讲，常规能源显著优于非常规能源，这是其应用广泛的第二个原因。

常规能源中，固体燃料（原煤、焦炭）＞液体燃料（石油制品）＞气体燃料（天然气、煤气）＞电力。

在电力中，火电＞水电＞光伏电力＞风电。

4. 燃料性能源的发热量（当量值）

根据GB/T 2589—2008《综合能耗计算通则》，在燃料性能源中，石油制品热值最高，其次是天然气，焦炭是由原煤转换得到的精品，所以焦炭热值大于原煤热值，原煤的热值最低。（三）能源的环境及安全风险指标

1. 生产及使用中温室气体及有害气体（SO、NO）排放量（越2x低越好）（1）常规能源中，电力＞天然气＞石油制品＞焦炭＞原煤

表1- 4列出几种主要燃料燃烧时排出的主要温室气体CO量值比2较。表1-4主要燃料燃烧时排出的主要温室气体CO量值2排出量/kg燃料以天然气作为100时的指数产生10000kcal热时的CO2天然气2.11100液化气2.43115煤油1332.81重油2.95140原煤3.98189注：1kcal=4.186kJ。

但应注意，用电加热产生的温室气体虽然少，但在我国当前发电以火电为主的条件下，大量用电加热总体上反而会增加温室气体排放。（2）电力生产采用不同能源的优劣比较

1）清洁能源发电（核电、水电、风电、光伏电）＞火电。

2）在火电生产中，天然气发电＞石油制品发电＞煤发电。

2. 生产及使用中突发事故的风险程度

1）核电生产应降低核泄漏灾害突发风险。

2）水电生产应降低地质灾害突发风险。（四）能源消耗（能耗）计算的折算指标——“折标准煤系数”

在计算能耗时，应将各种能源消耗量按“折标准煤系数”统一折算为“标准煤量”（简称“标煤”）的总和。在我国，存在两种“折标准煤系数”——“当量值”和“等价值”。

1. “当量值”和“等价值”的区别及应用原则（1）当量值

单位能源本身所具有的热量。以该种能源低（位）发热量等于29307千焦（kJ）的量值定为1千克标准煤（1kgce）。此数值是恒定不变的。（2）等价值

生产一个单位的某种能源产品所消耗的另外一种能源产品的热量。此量值随着生产该种能源的技术水平和转换效率提高将不断降低，所以不同时期、不同地区的量值是不同的。

2. 机械制造行业常用的能源及耗能工质的折标准煤系数（表1-5和表1-6）表1-5　机械制造行业常用能源折标准煤参考系数能源名平均低位发热折标准煤系数称量20908kJ/0.7143kgce/kg原煤kg（5000kcal/kg）28435kJ/0.9714kgce/kg焦炭kg（6800kcal/kg）42652kJ/kg（10200kcal/1.4571kgce/kg柴油kg）43070kJ/汽油、kg（10300kcal/1.4714kgce/kg煤油kg）50179kJ/液化石kg（12000kcal/1.7143kgce/kg油气kg）35544kJ/3天然气1.3300kgce/mkg（8500kcal/kg）热力　0.03412kgce/MJ（当量值）3600kJ{kW·电力h[860kcal/（kW·0.1229kgce/［kW·h］（当量h）]}值）0.404kgce/kW·h（2006年前）0.3771kgce/kW·h（2010年）电力按当年火电发0.34kgce/kW·h（2012年）（等价电标准煤耗计算值）0.321kgce/kW·h（2013年）0.318kgce/kW·h（2014年）3763MJ/蒸汽0.1286kgce/kgt（900Mcal/t）（低压）表1-6　机械制造行业常用耗能工质能源等价值（折标准煤系数）品种单位耗能工质能量折标准煤系数2.51MJ/t（600kcal/t）0.0857kgce/t新水0.4857kgce/t14.23MJ/t（3400kcal/t）软水333压缩空气（280kcal/m）0.0400kgce/m1.17MJ/m333鼓风（210kcal/m）0.0300kgce/m0.88MJ/m333氮气（2800kcal/m）0.400kgce/m11.73MJ/m　3氩气0.360kgce/m333氧气（2800kcal/m）0.400kgce/m11.72MJ/m333二氧化碳气（1500kcal/m）0.2143kgce/m6.28MJ/m33乙炔8.3143kgce/m243.67MJ/m五、评价能源绩效的重要指标（一）社会（国家、地区）能源绩效指标（1）能源消费系数能源消费系数 =（2）综合能效综合能效 =（二）评价企业能源绩效的重要指标

1. 综合能耗指标

有如下4类综合能耗指标。（1）综合能耗

机械制造企业在统计报告期内实际消耗的各种能源实物量，分别折算成“标准煤量”后的总和。其度量单位为1kgce或1tce。（2）单位产值综合能耗

统计报告期内，综合能耗与期内机械制造企业总产值或工业增加值的比值。用“kgce/万元产值”或“kgce/万元工业增加值”作为度量单位。（3）产品单位产量综合能耗

统计报告期内，机械制造企业生产某种产品或提供某种服务的综合能耗与同期该合格产品或服务产量（工作量、服务量）的比值，简称单位产品综合能耗。机械企业常用 kgce/台（辆、套、架、艘）或 2kgce/t 件（铸造、锻造、热处理等）、kgce/m（电镀、涂装等）作为度量单位。（4）产品单位产量可比综合能耗

为在同行业中实现相同最终产品能耗可比，对影响产品能耗的各种因素加以修正所计算出来的产品单位产量综合能耗。

该项指标对机械制造企业有很大的实际意义。以铸造企业为例，对不同类型（铸件材料、铸造工艺、机械化自动化水平、污染物治理水平、旧砂再生回用水平不同）的企业进行横向对比时要对影响能耗的各种因素加以修正。

2. 单项能耗指标（示例）

1）感应电炉或电阻炉熔炼电耗（千瓦•小时/吨金属液）。

2）箱式电阻炉铸钢件正火电耗（千瓦•小时/吨铸钢件）。

3. 能源效率指标（1）企业综合能效企业综合能效 =（2）能量利用率能量利用率 =%。

具体示例如：

1）全厂和用电设备的功率因数（%）；

2）冲天炉热效率（%）、感应电炉热效率（%）、热处理炉热效率（%）等；

3）电焊机电能利用率（%）、电动机效率（%）。（3）余能余热余压回收利用率（%）。

4. 机械制造企业特有的能源绩效指标（示例）

1）材料利用率（%）。

2）铸件工艺出品率（%）。

3）旧砂再生回用率（%）。

4）涂装、电镀用水重复利用率（%）。

5）工件（毛坯件、加工件）成品率及一次检验合格率（%）。（三）能源利用率与能量利用率的区别与联系

1. 能源利用率与能量利用率的不同概念（1）能源利用率

是某种能源在整个能源流转过程（开采、储运、加工转换、分配传输、终端使用）能量的总体利用效率，其计量考核对象是某种能源从开采到终端使用整个生命周期的能量利用率。（2）能量利用率

是某种能源在加工转换或终端使用的某个用能过程（工序/设备）能源利用的效率。

2. 能源利用率与能量利用率的区别与联系（1）应用对象不同

能源利用率通常用于宏观层面比较，如发达国家与发展中国家之间对比、国与国之间对比、省际之间对比、不同行业之间对比等；能量利用率一般用于微观层面比较，如用于分析某个企业或用能工序/设备的能量平衡。（2）应用范围大小和计算方法不同

传统的矿物能源，如煤炭、石油、天然气等可燃矿物燃料，通常都要经历采选、加工转换、储运和终端使用过程，其能源利用率与开采、加工转换、储运和终端使用四个层次的能量损耗均有关，其能源利用率是四个过程能量利用率的叠加结果。

而能量利用率与能源利用率不同，它更多的只针对加工转换及终端利用过程的做功角度出发进行分析与计算，能量利用率是能源利用率的重要组成部分。

3. 能源利用率与能量利用率区别与联系的实例

以我国煤炭火力发电为例，根据GB/T 2589—2008《综合能耗计算通则》，1kW·h电力具备3600kJ能量，根据国家统计局数据，2014年电力等价值为0.318kgce/kW·h。通过计算，0.318kgce平均低位发热量等于9304.06kJ。将1kW·h电力具备的能量除以所需消耗原煤具备的发热量，目前我国煤炭火力发电企业加工转换过程的平均能量利用率为38.7%。

而煤炭的能源利用率要从煤炭开采到终端利用过程整体进行分析计算，原煤在采选、储运过程中都会有部分煤炭损失；煤炭发电过程平均能量利用率为38.7%，还要考虑上述其他过程煤炭的损失，将所有过程的能量利用率相乘才能真正得出煤炭的能源利用率。

4. 在实际应用中应避免两者混淆不清

能源利用率和能量利用率是两个不同的概念，但在实际应用中，经常发生混为一谈的现象。某些论著认为我国的能源利用率比工业发达国家要低很多，实际上这个结论是数据分析对比不当造成的，前者使用的是能源利用率，而后者使用的是能量利用率。第二节　企业能源管理体系的基本概念一、管理体系和管理体系认证的基本知识（一）自愿性认证的作用及我国认证领域的划分

1. 第三方自愿性认证的作用

通过第三方认证帮助各类组织（企业）运用现代管理基本原则和方法，自觉遵守相关法律法规要求，满足各类利益相关方要求，承担保护消费者和员工权益、节能环保、绿色低碳与社会责任，持续提高组织整体绩效，实现自身并促进全社会可持续发展。

2. 我国第三方自愿性认证领域的划分及示例（1）产品认证

如：机械设备及零部件认证、金属材料及金属制品认证、节能环保汽车认证、环境标志产品认证、无公害农产品认证等。（2）服务认证

如：无形资产和土地认证、建筑工程和建筑物服务认证、软件过程能力及成熟度评估认证等。（3）管理体系认证（详见本节下述内容）（二）管理体系认证及管理体系认证标准

1. 管理体系的定义及与管理体系认证标准的关系（1）管理体系的定义（引自GB/T 19000—2008/ISO 9000:2015）

组织建立方针和目标以及实现这些目标的过程的相互关联或相互作用的一组要素。

注1：一个管理体系可以针对单一的领域或几个领域，如质量管理、环境管理或能源管理。

注2：管理体系要素规定了组织的结构、岗位和职责、策划、运行、方针、惯例、规则、理念、目标，以及实现这些目标的过程。（2）管理体系认证标准是建立、实施、评价管理体系的依据

1）组织依据管理体系认证标的通用要求，结合自身特点及内外环境与风险机遇，建立、实施相关管理体系。

2）管理体系的符合性和有效性需要通过管理体系认证进行评价，其目的在于通过审核、评定和事后监督等评价活动来证明企业的管理体系符合标准要求。管理体系认证标准是进行评价的依据。

2. 管理体系类别及我国主要管理体系与其认证标准

依管理体系的适用性不同，可将其分为通用和专用两大类别，参见表1-7。表1-7　管理体系类别及在我国实施的主要管理体系与其认证标准现行有效认证标准代号我国实施的类适用性别主要管理体系国际（外）中国标标准准GB/T ISO 9001：质量管理体系19001—20152016GB/T ISO 24001—环境管理体系14001：20152016GB/T 通适用于各种类型、不同规模和提供不同产品职业健康安全管OHSAS 28001—用和服务的组织理体系18001：20072011GB/T ISO 23331—能源管理体系50001：20112012GB/T 信息安全管理体ISO/IEC 22080—系27001：20132014

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