港口流動機械能耗指標評價研究

李益琴

交通運輸部水運科學研究院

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港口流動機械能耗指標評價研究

李益琴

交通運輸部水運科學研究院

在對港口流動機械能耗測試的基礎上，研究了典型機型的主要節能影響因素，應用敏感性分析法和能源消耗利用效率法確定了各影響因素的重要性和敏感性，得出了影響港口流動機械的主要節能技術指標，提出了能耗分級評價方法。

港口流動機械； 能耗； 評價

1　前言

國家交通運輸部節能減排能力建設項目：港口生產能效和二氧化碳排放強度等級及評定方法研究(2014-JNJP-010-039)

加快轉變交通運輸發展方式、發展現代交通運輸業是交通運輸節能減排工作面臨的新要求。近年來，我國沿海主要港口的能源消耗中電力所占比例有所上升，汽油和煤炭消耗呈下降趨勢，但柴油消耗所占比例仍在40%左右，內河港口柴油消耗所占比例更高。因此以使用燃油為主的港口流動機械是港口節能減排工作的重點監控設備，做好港口流動機械的節能工作是港口節能的重中之重。

目前，國內外在港口機械能源消耗評價方面的研究還較少，相類似的研究僅有電梯的能效評價研究和相關地方標準制定[1]。本文在對我國港口流動機械能耗研究和檢測實驗的基礎上，結合相關的標準與節能規范，篩選和甄別影響港口流動機械能耗的主要因素，應用敏感性分析法和能源消耗利用效率法確定各影響因素的重要性和敏感性，建立了港口流動機械能源消耗指標體系，提出了能耗分級評價的方法。

2　港口流動機械的節能評價指標

2.1港口流動機械能耗的主要影響因素

影響港口流動機械節能減排工作的因素有很多，包括人、設備和企業管理等多個方面，通過統計和分析，港口設備對能耗影響的主要技術指標有：

(1)載重量對能耗的影響；

(2)起升速度和運行速度對能耗的影響；

(3)起升高度對能耗的影響；

(4)前伸距(跨距)對能耗的影響；

(5)電機容量對能耗的影響。

2.2現場檢測能耗數據的敏感性分析

采用敏感度分析方法[2]，對現場檢測數據確定能耗影響參數的重要程度。敏感度的計算方法如公式(1)所示：

(1)

式中：E為目標函數A對技術參數F的敏感度；ΔA為技術參數F發生ΔF變化時，目標函數A的變化量；ΔF為技術參數F的變化量。

在港口流動機械的能耗敏感性分析中，目標函數為能源消耗值，技術參數選擇對能耗值影響較大的運行速度、起動加速度和載重量等。

將現場檢測試驗的數據帶入公式(1)中，得出敏感度值，對港口機械檢測結果進行分析，得出不同技術參數的敏感度值見表1。

從表1可知：由起升速度變化引起的能耗變化的敏感度E1明顯高于小車運行速度變化的敏感度E2，這說明與小車運行速度相比，起升速度對能耗影響的敏感程度高，是能耗的重要影響參數。

表1　起升速度和運行速度對能耗影響的敏感性分析

2.3能耗指標的影響趨勢分析

由于流動機械的車輛類似于道路行駛車輛，根據類似的行駛經驗和試驗數據可知，流動車輛能耗的影響因素主要是運行速度和載重量。

根據現場檢測的試驗數據，分析能耗指標對能耗的影響趨勢，為港口流動機械能耗評價方法和評價指標的建立提供依據。速度參數和載重量參數分別如圖1和圖2所示。

圖1　牽引車速度-能耗試驗平均值散點圖

圖2　牽引車載重量-能耗試驗平均值散點圖

2.4能耗影響技術指標的影響程度

本文的能源消耗評價指標選用“每單位操作噸公里的耗能”來表示，它與汽車的“百公里油耗”、“噸公里油耗”類似。

結合現場檢測數據和2.2和2.3的研究結果，將影響參數等級確定為“重要”、 “一般”、“無影響或不重要”，分別采用 “◆◆”、“◆”、“/”表示，得到典型機型能耗影響技術指標及影響程度，見表2。

表2　典型機型能耗影響技術指標及影響程度

在進行能耗評價時，應優先考慮這些重要指標，在進行設備選型時應重點關注這些指標，以保證設備選型的合理性和節能環保性。

3　能耗分級及評價判定

3.1節能評價指標的權重分析

采用特爾斐法確定各參數的權重系數。特爾斐法是專家互不見面的情況下對某一項指標的重要性程度達成一致看法的方法，它是編評價方案中進行加權時常用的一種方法。

根據表2可以看出，影響典型機型的關鍵技術指標為起重量/載重量、起升/行駛速度。本文采用特爾斐法可確定關鍵技術指標的加權值。例如，額定載重量的25%、50%、75%、100%相對應的加權值見表3。

表3　不同載重量的加權系數

3.2能耗分級及評價判定

分別按港口流動機械額定起重量的25%、50%、75%、100%進行測量能耗[3]，最終的能耗測試值是能耗測試中間值與相應的加權系數乘積的加權值。

港口流動機械能耗測試值計算方法參考公式(2)。

δ=∑δ1W1

(2)

式中，δ為港口流動機械最終的能耗值；δ1為額定載重量的25%、50%、75%、100%測試的單位載重量的耗油量；W1為額定載重量的25%、50%、75%、100%相對應的加權值。

為了更好的表示港口流動機械的能耗情況，按照港口流動機械能耗高低的不同劃分為不同的能源消耗等級。含義如下：

等級1：表示產品耗能最低；

等級2：表示產品的能源消耗為我國市場的平均水平；

等級3：表示產品能源消耗情況差。

根據對流動機械的能耗檢測結果和計算分析，可以按照以下要求判定：

(1)能耗等級為3級的港口流動機械新產品不應出廠；

(2)能耗等級為3級的在用港口流動機械，檢測機構應當將檢測結果及有關情況報告上級部門，以便及時采取改造或節能監管措施。

4　結語

本文開展的港口流動機械能耗評價研究為港口流動機械的準入和退出機制的建立提供科學依據，為編制港口節能標準體系和制訂港口流動機械能源消耗評價國家標準提供切實可行的技術支持。

[1]孫立新. 關于電梯能效評價的探討[J]. 中國電梯， 2008,19(4):43-45.

[2]劉紅光，劉衛東，唐志鵬. 中國產業能源消費碳排放結構及其減排敏感性分析[J]. 地理科學進展， 2010(6): 670-676.

[3]李海波. 港口機械能耗監測和評價方法的探討[J].港口裝卸. 2014(4):46-49.

Evaluation of Energy Consumption of Mobile Port Machinery

Li Yiqin

Waterborne Transport Research Institute, Ministry of Transport, CHINA

Based on the energy consumption test of mobile port machinery, this paper studies the main energy saving factors of typical machinery and analyzed the importance and sensitivity of the influencing factors by utilizing both sensitivity analysis method and Energy consumption and utilization efficiency method. The main technical indexes of energy saving are determined, and classified evaluation methods of energy consumption are proposed.

mobile port machinery; energy consumption; evaluation

2016-05-24

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.04.021

李益琴： 100088， 北京市海淀區西土城路8號