神華集團燃煤發電機組能效評價方法及實踐

崔立明

（神華集團有限責任公司，北京市東城區，100011）

神華集團燃煤發電機組能效評價方法及實踐

崔立明

（神華集團有限責任公司，北京市東城區，100011）

在介紹國內外能效評價情況、我國能效評價方法和實踐的基礎上，對神華集團節能環保對標管理體系中的能效評價方法進行了詳細描述，提出分組直接評價程序及整體綜合評價計算模型，并結合實踐應用說明該方法能夠確切評價管理對象，符合企業開展對標工作的要求和目的。

發電機組 能效 評價方法 實踐

能源與碳排放已成為影響人類社會發展和全球政治經濟的重大戰略問題，是全世界關注的焦點。從 “十一五”以來，我國以約束性指標的方式，下達了節能減排工作任務，節能減排工作的完成情況主要以數據指標的形式進行體現。為此，神華集團公司建立了節能環保對標管理體系，采用對標管理的方法推進集團電力板塊節能環保指標優化，其中機組能效對標評價是體系的重要內容之一。

1 能效和節能

20世紀70年代世界能源危機后，開始使用“能源效率”來代替 “節能”一詞。《中華人民共和國節約能源法》（2007）對節能的定義是：加強用能管理，采取技術上合理以及環境和社會可以承受的措施，從能源生產到消費的各個環節，降低消耗、減少損失和污染物排放，制止浪費，有效合理地利用能源。從這個定義中可以看出，“節能”包括 “節約能源”和 “科學用能”兩方面內容。其中，“能源節約”是指減少不必要的能源消耗；“科學用能”是指采取一定的方式提高能源利用效率，并解決能源與環境的相容性問題。社會進步和經濟發展離不開能源消耗，提高能源利用效率是實現節能的重要手段。

2 境外開展的能效評價活動

2.1 美國的能效評價

美國工業行業“能源之星”項目是美國環保署于1992年提出的節能項目，隨后美國能源部也參與其中，是美國政府和工業部門合作的自愿項目。

美國環保署為加入能源之星的企業提供3個服務：（1）能源網絡化管理； （2）工業能源指導；（3）能源績效指標。具有能源之星認證標志的產品政府會有財政補貼給生產廠商和用戶，用戶對這些產品的認可度大。

“能源之星”項目采用隨機前沿分析法 （Stochastic Frontier Analysis，SFA）進行統計和評價。通過隨機前沿分析法構造的指標叫能源績效指標，美國環保署通過能源績效指標為企業打分，在打分系統中超過75%或者更高者可以獲得能源之星標識。

2.2 日本的能效評價

日本于1998年開始實施 “領跑者項目”，對終端用能產品進行能效評價。實施方法為首先對加入領跑者計劃的設備制定目標能效值，所有的設備制造商和進口商都必須在規定目標年份完成這個具有挑戰性的目標。對于完成目標的制造商進行獎勵，完不成的通報批評并下行政命令。該方法屬于簡單的指標對標法。

2.3 俄羅斯的能效評價

俄羅斯的能效評價也以能效指標對標法為主。2008年，俄羅斯聯邦889號總統令提出2020年單位GDP能效比2007年降低40%的目標。2009年，俄羅斯能源部主持成立了俄羅斯能源署進一步推進國家的能源有效利用及節能方面的工作。

2.4 中國臺灣的能效評價

中國臺灣地區的一位學者提出泰勒展開法（Taylor series expansion），主要針對工業生產廠的能效評價。基于其計算單位產品綜合能耗，可通過能效坐標圖的方式定性地給出能效所處的范圍水平。

3 我國開展的能效評價活動

3.1 國家層面開展的能效評價

我國各級政府為達到所設定的節能減排目標，采取了一系列措施，包括制定節能法律法規，開展能效項目，節能技術新機制的開發和推廣，以及節能教育、宣傳和培訓等。工業行業是能源消耗的大戶，國家相關部門先后開展了一系列的能效項目，如能源審計、能效對標、新上固定資產投資項目節能評審、能效之星、萬家企業節能低碳行動等。這些能效措施為我國工業行業節能減排事業做出了很大的貢獻。

3.2 電力行業開展的能效評價情況

電力行業參與的主要能效評價活動主要有如下幾項：

（1）國家發改委環資司、國家節能中心的 “萬家企業節能低碳行動”每年發布一次，統計對象是我國萬家重點耗能企業，屬于國家強制性項目；

（2）國家電監會電力可靠性管理中心每年發布一次 《發電機組年度可靠性報告》，統計對象是被統計的發電機組，屬于國家強制性項目；

（3）中國電力企業聯合會每年發布一次 《年度全國電力可靠性報告》、《金牌機組競賽》，統計對象是被統計的機組，屬于非強制性項目；

（4）中國電力企業聯合會每年發布一次 《全國火電機組能效對標及競賽》，統計對象是被統計的機組，屬于非強制性項目。

4 我國能效評價方法

我國目前針對工業行業的能效評價常用的方法有5種：（1）政策導向判斷法。根據國家的節能規劃，和當地的自然條件判斷用能方案是否合理。（2）標準規范對比法。判斷待評價單元是否符合國家強制性的標準 （如設備的能耗限額標準），以及是否采取了適當的節能措施。我國在能效衡量方面的標準規范有清潔生產標準體系，以及能耗限額標準等。（3）專家經驗判斷法。組織專家對項目用能方案是否科學合理進行判定。 （4）產品單耗對比法。通過用能單位 “單位產品綜合能耗”指標與同行業國內國際先進值，或準入值進行對比。（5）能量平衡分析法。從能量流的角度，對項目用能情況進行全面、系統地分析，給出生產過程的能量輸入，輸出及各處損失發生之處。以實現對各項目能效指標計算結果進行初步的核準，且據此明確項目能量利用效率，明確能量損失的大小、分布與損失發生的原因，以利于確定節能目標，尋找切實可行的節能措施。以上幾種評價方法大都基于能效指標的比對，因此可以說基于指標的能效評價方法是我國能效評價的主要方法。

5 開展燃煤發電機組能效評價的背景和必要性

神華集團電力板塊發展迅速，至2012年底，神華集團管理的運營電廠總裝機容量超過6000萬k W，火電裝機占總容量的95%，集團提出了 “創建具有國際競爭力的世界一流煤炭綜合能源企業”的目標。為促進提升節能環保管理水平，尤其是為提高機組發電能效，建設一流清潔電力，采用國內外先進的、普遍適用的能效評價的管理手段具有很大必要性。同時，神華集團作為能源企業，通過能效對標開展能效評價，科學管理對標過程，使對標過程更加符合企業特點，對標結果更加確切、可參考，既能夠不斷引導和規范各發電企業的節能管理方式，也能夠激勵企業開展機組結構優化和運行優化，加大技術改造和技術創新力度。因此，在借鑒國內外能效評價方法、充分分析本企業發電機組特點的基礎上，建立了一套神華集團燃煤發電機組能效評價、節能對標方法。

6 神華集團燃煤發電機組能效評價方法

神華集團能效評價、節能對標指標的選取綜合反映了機組能效水平，建立了神華集團、子 （分）公司和運營電廠一、二、三級對標指標體系模式。其中神華集團管控的一級指標為供電煤耗和發電綜合耗水率2項，每項指標的評價方法由分組直接評價和整體綜合評價兩個層次構成。以下以供電煤耗指標為例詳細說明評價方式和過程。

6.1 分組直接評價

采用簡單指標對比法，對供電煤耗指標分組進行評價。目的是通過對比各組供電煤耗完成值，產生各組供電煤耗指標集團標桿值，并找出與行業先進值的差距。供電煤耗分組直接評價按以下程序進行：

（1）根據機組的類型、容量和邊界條件，將集團運營機組按如下12類進行分組；

660～1000 MW超超臨界機組

600～660 MW超臨界純凝濕冷機組

500～800 MW俄制 （東歐）機組

500～700 MW亞臨界純凝濕冷機組

600 MW級超臨界空冷機組

600 MW級亞臨界空冷機組

300 MW級純凝濕冷機組

300 MW級供熱機組

110～299 MW純凝濕冷機組

110～299 MW供熱機組

亞臨界等級配CFB循環流化床機組

超高壓等級配CFB循環流化床機組

（2）根據評價期各機組實際供電煤耗完成值進行排名，形成各組別供電煤耗排序；

（3）選取各組別第一名作為該組別評價期供電煤耗集團標桿值，并形成評價期集團供電煤耗標桿值清單；

（4）將各組別機組的供電煤耗與該組別標桿值進行比較分析，找出各機組與標桿值的差距和不足之處，提出改進措施或工作建議；

（5）將中電聯公布的上一年度大機組競賽中，供電煤耗的前20%值作為行業先進值。

（6）將集團供電煤耗標桿值與行業先進值進行比較分析，查找與行業先進值的差距和不足之處，提出改進措施或工作建議。

6.2 整體綜合評價

為了將集團不同類型、不同地域、不同等級的所有燃煤火電機組供電煤耗指標進行整體評價，綜合體現機組在集團內的總體節能工作水平，特采用了綜合指標構造法 （Composite Indicator Construction），構造了加權數學模型。綜合指標構造法是對待評價耗能單元的子單元的能效指標進行綜合，在其基礎上構造出綜合能效指標，以實現對耗能單元的能耗水平評價。綜合指標構造法是在關鍵耗能環節的基礎上構造綜合指標的。

綜合指標構造法實施的主要步驟為：（1）選擇子指標；（2）數據搜集和預處理 （同向化和無量綱化）；（3）選取權重系數；（4）選取綜合模型進行

式中：Ii——綜合指標值；

ωj——第j個子指標的權重值；

rij——第i個待評價單元第j個子指標值。由式 （1）構造的供電煤耗整體評價公式如式（2）所示：加權運算得出綜合指標值。

加權法評價計算公式如式 （1）所示。

式中：Ii——供電煤耗指標整體評價得分值；

bgd-xj——供電煤耗行業先進值；

bgd-wc——統計期內供電煤耗實際完成值；

bgd-bg——供電煤耗集團標桿值 （集團內分組排名第一的供電煤耗值）；

bgd-jz——供電煤耗基準值；

bgd-xz——供電煤耗修正值 （供電煤耗按煤種、機組出力系數、循環冷卻方式等進行修正后的數值）；

bgd-sj——供電煤耗設計值 （發電機組原設計值）。

A、B、C、D——權重，其中A＝40，B＝30，C＝20，D＝10。

最后得出供電煤耗Ii得分。

由于純凝機組與供熱機組供電煤耗修正值bgd-xz的修正因子不同，所以整體評價分為純凝機組和供熱機組兩組，分別按得分由高到低順序排名。

7 應用情況

《神華集團節能環保對標管理體系》自2012年7月發布以來，已使用該能效評價辦法對電力板塊燃煤火電機組開展了3次評價，均取得了較好的效果，下面僅以2013年度供電煤耗指標舉例說明。

7.1 分組直接評價結果

表1為按照分組直接評價方法，660～1000 MW超超臨界機組分組的對比結果，該表直接反映了各臺機組的能效完成情況及與行業先進值的偏差。

表1 660～1000 MW超超臨界機組

2 整體綜合評價結果

表2和表3分別顯示了依據得分高低的純凝機組與供熱機組評價排名，采用本方法的排序結果符合日常管理中對機組運行狀況的評價，也與電力行業中機組競賽排名結果等基本一致，因此得到了集團各發電企業的認可和接受。

表2 純凝機組排名

8 結論

神華集團電力板塊節能環保對標管理體系中的能效指標評價，是在參考、優化和吸收國內外先進經驗的基礎上，融入了神華集團先進的管控理念和方法，采用指標對比法和綜合指標構造法等統計學中的公式和方法，自主創建的能效指標評價公式和評價程序。從對標評價結果和實踐應用看，該評價辦法使用簡單，統計分析結果可靠，能直接和客觀的反映機組能效狀況；該辦法能夠很好的滿足集團電力板塊的對標管理需求，與企業裝備特點聯系緊密，具有鮮明特色。

神華燃煤發電機組能效評價、節能對標方法的建立，規范了集團對發電企業和發電機組的管控，填補了集團管理空白。同時，推進了各發電企業積極實施能效改進措施，集團發電能效逐步提高。

表3 供熱機組排名

［1］中華人民共和國節約能源法.中華人民共和國第77號主席令.2007年修訂通過，2008年開始實施

［2］西安交通大學能源與動力學院.能效評價理論與方法研究報告 ［R］，2013

［3］佟立志.節能評估原則、方法與實踐探討 ［J］.中國工程咨詢.2010（5）

TM611

A

崔立明 （1973-），女，高級工程師，長期從事企業節能環保管理工作，現供職于神華集團環境保護部。

（責任編輯 張立寬）