能效評估系統的應用研究

摘要：能源短缺已經成為全世界經濟發展的瓶頸，而節約能源是解決能源短缺的重要途徑。該文首先建立能效指標體系，并以某化工企業的能源數據為案例，運用層次分析法對考核指標進行綜合評估，對評估結果進行鉆取分析，查找節能潛力，并提出整改措施。

關鍵詞：能效評估；節能；層次分析法（AHP）

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)29-0260-03

The Application Research of Energy Efficiency Evaluating System

REN Hui， WANG Jian

(CIMS Research Center，Tongji University，Shanghai 201804，China)

Abstract: Energy shortage has become the bottleneck of global economic development， but energy conservation is an important way to solve energy shortage. This research first establish energy efficiency index system， using energy data of certain chemical company， synthetically evaluate check indexes by AHP method， and deeply analyze evaluating result， discover energy conservation and provide suggestions.

Key words: energy efficiency evaluating; energy conservation; AHP method

1 引言

發現節能潛力的方法有很多，傳統的方法是通過工藝的查定來查找節能潛力，這種方法缺乏有效的能效評估體系和手段，過分依賴于經驗，缺乏科學性和完整性。針對典型能耗企業能效評估手段的匱乏，以某化工公司為研究背景，從多角度和多層次建立指標體系，為企業高效使用能源提供了定量的分析與優化手段。

該公司主要耗能設備為各類泵、壓縮機、各類風機、冷凍機、高壓攪拌機、鍋爐、裂解爐；各類主要能耗設備總量97臺，除鍋爐和裂解爐外，總裝機容量31086KW。 消耗能源為原煤、C4、渣油、外購熱力、電解用電、動力用電、汽油、柴油；2005年共消耗各種能源折標煤828940噸。通過將系統應用于該公司，使得管理者或節能工作者對企業用能情況以及存在的能源浪費情況有一個全面而科學的認識和理解，為進一步提高企業能源利用效率提供了依據。

2 高能耗企業能效評估系統概述

高能耗企業能效評估系統主要模塊包括基礎信息設置、基礎數據輸入、指標計算、能效評估分析、鉆取分析、圖形和報表輸出。

從企業獲得的都是些雜亂無章的數據，必須首先通過基礎信息設置對這些數據進行分類整理，變成基礎數據后輸入系統；然后對系統中的基礎數據進行統計和歸一化后，把它們轉化成指標；接著運用層次分析法對建立起來的能效指標體系進行綜合評估，獲得企業綜合能效指標；然后通過對選取的綜合能效指標進行鉆取和篩選，得到具有統計特征的數據，并用圖形的形式表示出來；最后通過分析圖形特征發現節能潛力。

3 系統實施

該系統以高能耗企業能效評估指標體系為基礎，包括綜合評估過程和鉆取分析過程兩部分。

3.1 高能耗企業能效評估指標體系

為了對典型能耗企業準確地進行能效評估，最關鍵的一點就是要從多角度多層次建立典型能耗企業能效評估指標體系，并提供可量化的能效考核指標（見圖1）。

由圖1可以看出，高能耗企業能效指標體系分別從經濟、能源管理、技術以及環境四個角度對能源的利用和消耗進行考量，幾乎包含了企業中用到能源的所有方面；同時，該能效指標體系有著清晰的層次結構，共分為三層：最上層為目標層：企業綜合能效指標；第二層為準則層：四大類型的能效指標；第三層為指標層：與統計數據相關聯的具體能效指標。同一層的諸指標從屬于上一層的指標，同時又支配著下一層指標。

3.2 綜合評估過程

綜合評估的整個過程（見圖2）：

統計：從企業獲得的能源基礎數據都是某天某部門的某種能源用量，必須對這些基礎數據按時間或部門進行統計，把它們轉化為統計數據；以2006年數據為例，若選擇按季度進行統計，統計結果為2006年幾季度某部門的某種能源用量；除此之外，還可以按月份、年份和部門進行統計某種能源的用量。

歸一化：由于不同類型的統計數據計量標準不一樣，有些數據的單位是噸，而有些是個；因此統計數據必須先根據數據的不同類型進行分類；把它們變成一些沒有單位的0~1之間的小數，并統一體現在指標層的指標值中。指標層中那些具體指標的指標值就是與之相關的統計數據通過歸一化得到的。

歸一化的公式如下：

1) 首先建立兩兩比較矩陣。以圖1為例，指標層中有12個指標，假設指標1為部門產值能效指標，指標2為部門增加值能效指標，以此類推，指標12為環境質量指標，則兩兩比較矩陣大小為12*12。矩陣元素aij為指標i相對于指標j的相對重要度。

2) 由兩兩比較矩陣計算指標層中每個指標的權重。

①求兩兩比較矩陣每一列的總和；

②把兩兩比較矩陣的每一元素除以其相應列的總和，所得商所組成的新的矩陣稱之為標準兩兩比較矩陣；

③計算標準兩兩比較矩陣的每一行的平均值，這些平均值就是各指標的權重。

兩兩比較矩陣的元素是通過兩個指標兩兩比較得到的，而在這樣的比較中，往往可能得到一些不一致性的情況，一般情況下需要進行一致性檢驗，具體算法可以參見層次分析法的相關資料。

3) 按照步驟1)、2)，計算準則層和目標層各個指標的權重。

4) 準則層中的每個指標值為在指標層中與其有從屬關系的指標值（由公式（2）求得）與相應的權重相乘，然后求和；

5) 目標層的企業綜合能效指標值為準則層中四種類型指標的指標值與相應的權重相乘，然后求和。

通過上述統計、歸一化和層次分析法賦權三個過程，最終完成綜合能效評估過程，得到了企業綜合能效指標值。選擇不同部門或者不同時間段，可以得到不同的企業綜合能效指標值，體現不同時間段或者不同部門企業能源利用效率情況，同時也為鉆取分析提供依據。

3.3 鉆取分析過程

鉆取分析具體過程（見圖3）：

鉆取：通過綜合評估可以對不同時間段或不同部門的企業綜合能效指標進行從大到小排序，能效指標值越高，說明能源利用效率越高。下面以2006年按季度的綜合評估結果為例來說明：

從圖4中可知，2006年四個季度中1季度的能源利用效率最低，3季度的能源利用效率最高；選取1季度的綜合指標，往下層準則層指標鉆取得到準則層指標值情況，如下圖所示：

由圖5可以看出，2006年1季度的能源管理指標比其他季度明顯偏小，這個指標最小部分導致了2006年1季度的綜合指標最小。

依次類推，選出準則層中指標值最小或較小的指標，繼續向下找到對應的指標層的指標，比較找出同時間段指標層中哪個指標的指標值最小或較小。

篩選和表示：通過鉆取得出的指標層中最小或較小的指標分別是由不同的一個或多個統計數據歸一化得到的，從中選出重要的統計數據，并把這些統計數據在不同時間段或不同部門的數值用圖形表示出來。

分析：通過分析圖形，可以很直觀地分析出企業能源消耗的薄弱環節。

由圖3可以看出，通過鉆取分析查找具體的節能潛力點的過程是綜合評估的逆過程。

4 系統應用及節能建議

系統通過對該化工公司的能源基礎數據進行綜合評估和鉆取分析，得到的結果如下：

4.1 綜合評估結果

通過對企業用能的綜合評估，2005年企業的綜合能效指標比2004年企業的綜合能效指標大，說明2005年企業在一系列節能項目的推動下，能源的綜合利用效率有所提高。具體評估結果如下：

在能源利用效果方面，2005年公司萬元產值綜合能耗比2004年有所上升，但產品能源單耗總體上維持在2004年水平上，隔膜堿交流電單耗達到國內先進水平。

在主要能源消耗指標方面，其中占公司總能耗80%的四項產品（聚氯乙烯、隔膜堿、F1離子膜堿、F２離子膜堿）能源單耗為（見表2）：

與2004年相比，2005年公司除燒堿的動力電指標同比有所上升，其余幾項單耗指標同比均有不同程度下降。

4.2 鉆取分析結果

通過對單項指標的鉆取分析，發現能源利用狀況還有許多地方不如人意，存在如下一些問題：

一是部分用電設備能源利用率較低。從設備能耗數據中看出，水泵效率在40%左右，電機效率在90%左右；配電系統運行效率大部分在80%左右，部分在70%左右，甚至更低；配電二級變壓器中，有近一半為國家明令淘汰的機電設備，自身損耗大，效率低。

二是部分產品單耗偏高。從產品能耗數據中看出，2005年燒堿單耗與公司歷史平均先進水平及國際先進水平相比差距較大（見表3）。

三是能源的綜合利用存在差距。從能源進銷存數據中看出，電解產生的氫氣放空，未綜合利用；裂解爐煙氣余熱未利用；從能源輸送分配單元數據中看出，用汽設備蒸汽泄漏點較多，蒸汽處于常年泄露狀態；有少部分用汽裝置冷凝水未回收。

四是節能管理機制未完善。從計量器具完好率數據中看出，公司缺少能源計量管理制度，大部分裝置未開展能源利用率測算；從污染物排放數據中看出，煙氣排放時溫度和過剩空氣系數過高等。

4.3 節能建議

從系統應用的結果可以看出，雖然企業2005年的能源綜合利用效率有所提高，但是鉆取分析結果顯示企業在用能方面還有許多不足之處，建議采取一些技改措施來進一步提高企業的用能效率，如進行熱網保溫改造技術、裂解爐煙氣的余熱利用技術、冷凍機改造技術、冷凍系統水泵變頻節能改造技術、電解氫氣的回收和綜合利用技術。

5 結束語

在這個能源日益緊缺的時代，節能成為人人關注的話題。本文通過應用高能耗企業能效評估系統，對企業的能源利用效率進行定量評估和定性分析，并應用到某化工公司，取得的很好的效果，并為其他企業排查節能潛力提供了科學的依據。

參考文獻：

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