工業企業能效評估方法研究

向家虎

寧夏睿信科技咨詢有限公司

工業企業能效評估方法研究

向家虎

寧夏睿信科技咨詢有限公司

文章通過工業鍋爐蒸汽系統效率計算模型改進算法研究，電機系統能效評估建模，高效照明系統能效評估建模，暖通空調系統能效評估建模四方面來研究。

工業企業；節能； 能效評估

在工業企業中，中小型企業數量大，覆蓋的行業廣，并且由于規模相對較小，所以技術水平和能耗水平參差不齊，更加需要節能降耗，提高能源的利用效率，以提高企業自身的競爭力。企業通過能效評估， 可以全面了解生產的整體用能狀況，主要能耗問題及節能潛力， 最終達到降低能耗， 提高經濟效益。

一、工業鍋爐蒸汽系統效率計算模型改進算法研究

一般燃煤鍋爐反平衡效率計算都需要進行燃料的元素分析， 因為燃料元素的組成直接影響著理論空氣量和理論煙氣量的數值， 所以在得到燃料元素接收基百分比后， 再測出煙氣出口過量空氣系數、排煙溫度和冷空氣溫度以及接收基低位發熱量， 就可以算出排煙熱損失q2。但是， 在進行鍋爐現場測試能效評估時， 一般不對燃料做元素分析， 因此， 我們提出了一種燃煤鍋爐反平衡效率計算的改進算法，即根據燃料接收基低位發熱量推算出該燃料的理論空氣量和理論煙氣量， 從而計算出燃煤鍋爐的q2損失。

二、電機系統能效評估建模

1、 根據負載優化電機功率節能計算方法

功率大小不同的電機在其額定負載下運行時其效率也不相同。大多數電機的效率峰值在額定負載75%左右取得， 當外界負載低于額定負載的40%時，其效率將明顯下降。因此， 應該根據實際負荷的大小來確定電機的功率， 使電機運行在其額定負載的75%左右。采用更小、更高效的電機可以減少能量的浪費， 但卻沒有固定的法則去判斷哪些電機需要更換。一般來說， 那些總工作在40%額定負荷以下的電機是非常有必要進行置換的， 如果負荷處于額定負荷的50%～100%之間， 則要進一步根據實際情況來判斷是否需要更換電機， 因為大功率的高效電機在50% 額定負荷以上時， 其效率曲線隨外界負荷的變化非常平緩。在確定是否要降低電機功率的時候一定要充分考慮到電機的長期運行負荷以及最大負荷。一般來說， 大的電機效率要比小的電機高一點。在優化電機功率節能計算模型中， 輸入某種類型電機的數量、目前電機的功率及平均負載系數、年運行總小時數、電機帶有負載的時間占運行總時間的比重、優化后電機的功率及其負載系數， 模型將自動計算出目前電機效率和優化后電機效率， 再根據效率的提高計算出年節約用電量。

2、 交流變頻調速改造與節能

變頻調速技術具有使普通異步電動機實現無級調速、啟動電流小、啟動平滑、減少機械的沖擊力保護機械設備、節電效果顯著等優點， 是一種較為成熟的電機系統節能技術， 也是國家“十一五”十大重點節能工程之一。水泵、風機和暖通空調中的電機， 其在大部分工作時間內的效率為50～80%， 采用變頻技術可以對電機實行無級調速， 從而降低功耗， 使用電單耗平均下降6～7%。與標準驅動的電動機能量消耗的相比， 經過變頻調速改造的設備( 安裝變頻率驅動器)其耗能情況并不完全遵守相似性原理。

3、空氣壓縮機的節能方法及其計算

在需要使用壓力較低的壓縮空氣時， 采用小型螺桿式壓縮機不僅能更好的滿足外界對氣體品質的要求， 還可以節省能源和費用。如果目前正在使用的螺桿式壓縮機的功率對當前狀況來說太大了， 即運行時出現“大馬拉小車”的現象， 為滿足外界對氣體品質的要求， 就要通過關小進氣閥或者使部分排氣閥始終保持全開等辦法來實現， 此時， 消耗的功率是滿載時的40%～85%， 且其中的大部分功率是用于克服節流損失或加熱壓縮空氣。如果采用小功率的壓縮機， 使其在絕大多數的時間里處于滿載狀態， 就能夠節省大量的電能。

三、高效照明系統能效評估建模

照明用電是工廠企業最為基本的電力需求， 照明質量的好壞對生產安全、勞動生產率、產品質量和勞動衛生都有直接關系。目前， 照明用電占全國用電量的12%左右。采用高效節能燈替代普通白熾燈可節電60～80%， 節電潛力巨大， 常用的高效節能燈包括熒光燈、緊湊型熒光燈、LED( 半導體) 燈、鹵素燈、高壓鹵素燈、鈉燈等。這些高效節能燈與普通白熾燈和日光燈、汞燈相比， 具有高發光效率、高壽命、高顯色性等優點， 但是其昂貴的價格也是影響高效照明設備推廣應用的主要障礙， 在高效照明系統的節能效果計算模型中我們結合了高效照明系統的價格因素， 只要輸入經過改造前后的照明設備的功率、數目、年運行時間、照明設備的總用電量等參數就可以直接計算出了經過改造后每年的節省的能源開支， 能源開支的節省由運行費用的節省， 變壓器容量費用的節省和用電量的節省三個部分組。

四、暖通空調系統能效評估建模

目前， 暖通空調的能耗占總能耗的20% 左右。暖通空調系統(HVAC) 的主要作用就是增加或者移除環境的熱量、控制環境濕度、同時除去空氣雜質，給在區域內工作和生活的人員提供一個舒適的環境。在不影響工作人員舒適性的前提下， 如果條件許可， 通過程序控制等方法優化空調系統的工作狀態可以使其能耗大幅減少。空調系統優化運行可以通過在區域內有人員負荷時運行程序控制的溫控器、定時器或者通過手動調節控制器中溫度設定值以及合二為一的方法使空調的運行狀態達到最優，這些程序控制器可以在供暖季節無人員負荷時段可調低供熱溫度， 同時在夏季無人員負荷時段關閉空調系統。一般來說， 程序控制器在早上都會用兩個小時的對整個工作區域進行預熱/ 預冷， 其節能效果的具體計算模型， 只要輸入少量的必須參數就能直接計算出其節省的電能。

通過能效評估， 可以幫助企業和政府更好的了解整體用能狀況、主要能耗問題以及節能潛力， 為今后持續開展節能降耗工作積累了大量寶貴的經驗和方法。企業也可以根據能效評估的結果， 結合實際情況， 為以后有序地開展和推進節能降耗工作奠定基礎， 以被評估的企業為點， 以企業所在的行業為線， 以點線帶面推進工業企業的節能降耗工作， 并通過宣傳對全社會節能起到積極的推動作用。

[1]王維新.鋼鐵工業能耗現狀和節能潛力分析[J].中國鋼鐵業，2011(4)：19-22.

[2]范從振.鍋爐原理，中國電力出版社， 2004.