能耗數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用

陳 輝

（天津市捷威動(dòng)力工業(yè)有限公司 天津 300380）

引言

選題背景。目前，我國(guó)生產(chǎn)型企業(yè)占比較大，生產(chǎn)成本中能源成本的管控日漸重要，通過(guò)能耗數(shù)據(jù)分析可以找到有效降低單位產(chǎn)品能耗的方法。

選題意義。針對(duì)《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》進(jìn)行深度解讀，明確企業(yè)能源計(jì)量器具的配備標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)單位產(chǎn)品能耗的計(jì)算公式進(jìn)行解析，明確單位產(chǎn)品能耗的重要影響因素，指明降低單位產(chǎn)品能耗的有效方式。

1 能源計(jì)量器具配備

1.1 能源計(jì)量器具配備的要求

企業(yè)內(nèi)部的能耗數(shù)據(jù)分析具體是指將現(xiàn)有數(shù)據(jù)相對(duì)歷史數(shù)據(jù)的差異（同比或環(huán)比）進(jìn)行原因的明確。能耗數(shù)據(jù)分析的前提條件是本企業(yè)前期要有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累，即能耗分析的基準(zhǔn)，由于各個(gè)企業(yè)的廠房建設(shè)、設(shè)備、生產(chǎn)工序或多或少均存在差異，所以能耗數(shù)據(jù)擁有唯一性?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的累積主要取決于能源計(jì)量器具的配備是否齊全且有效，這一點(diǎn)在《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》中進(jìn)行了明確。

1.2 主要次級(jí)用能單位能源消耗量（或功率）限定值

用能量（產(chǎn)能量或輸運(yùn)能量）大于或等于主要次級(jí)用能單位能源消耗量（或功率）限定值中一種或多種能源消耗量限定值的次級(jí)用能單位為主要次級(jí)用能單位[1]。

其中蒸汽、熱水的限定值為5000 GJ/a（2926 GJ=100 tce），由于現(xiàn)場(chǎng)所裝蒸汽計(jì)量表的計(jì)量單位大多為立方米或千克，所以針對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)換算：

蒸汽的折標(biāo)系數(shù)為0.1286kgce/kg

170881.7/0.1286=1328785 kg=1328.785 t/a

一年按照365 天，每天按照24 小時(shí)計(jì)算：

1328.785/（365×24）=0.151688 t/h=151.6878 kg/h

以0.4 MPa 的蒸汽為例：

密度為2.668 kg/m3，151.6878/2.668=56.8545 m3/h

即主要次級(jí)用能單位的蒸汽消耗量限定值為151.6878 kg/h 或56.8545 m3/h

1.3 主要用能設(shè)備能源消耗量（或功率）限定值

單臺(tái)設(shè)備能源消耗量大于或等于主要用能設(shè)備能源消耗量（或功率）限定值中的一種或多種能源消耗量限定值的為主要用能設(shè)備[1]。

其中蒸汽、熱水的限定值為7MW，由于現(xiàn)場(chǎng)所裝蒸汽計(jì)量表的計(jì)量單位大多為立方米或者千克，所以針對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)換算：

蒸汽的平均低位發(fā)熱量3763 MJ/t（900 Mcal/t）[2]

25200/3763=6.69678448 t=6696.7845 kg/h

以0.4 MPa 的蒸汽為例：密度為2.668 kg/m3，6696.7845/2.668=2510.0392 m3/h

即主要用能設(shè)備的蒸汽消耗量限定值為6696.7845 kg/h 或2510.0392 m3/h。

對(duì)于可單獨(dú)進(jìn)行能源計(jì)量考核的用能單元（裝置、系統(tǒng)、工序、工段等）；如果用能單元已配備了能源計(jì)量器具，用能單元中的主要用能設(shè)備可以不再單獨(dú)配備能源計(jì)量器具。

對(duì)于集中管理同類用能設(shè)備的用能單元（鍋爐房、泵房等），如果用能單元已配備了能源計(jì)量器具，用能單元中的主要用能設(shè)備可以不再單獨(dú)配備能源計(jì)量器具。

1.4 能源計(jì)量器具配備率

能源計(jì)量器具配備率應(yīng)符合 《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》 中表3 能源計(jì)量器具配備率要求[1]。

針對(duì)進(jìn)出用能單位的季節(jié)性供暖用蒸汽（熱水）的要求不是很嚴(yán)格，非必須采用直接計(jì)量載能工質(zhì)流量的計(jì)量表，滿足用能單位結(jié)算即可，如熱量表。

進(jìn)出主要次級(jí)用能單位的季節(jié)性供暖用蒸汽（熱水）可以不配備能源計(jì)量器具。

在主要用能設(shè)備上作為輔助能源使用的電力和蒸汽、水等載能工質(zhì)，其耗能量很?。ǖ陀谥饕媚茉O(shè)備能源消耗量（或功率）限定值的要求）可以不配備能源計(jì)量器具。

2 能耗數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用

2.1 單位產(chǎn)品能耗的重要影響因素

從單位產(chǎn)品能耗的計(jì)算公式中不難看出，企業(yè)總的能耗量與產(chǎn)量的共同體為設(shè)備，即設(shè)備消耗能源的同時(shí)產(chǎn)出產(chǎn)品，設(shè)備耗能與產(chǎn)出共同需要時(shí)間。

（1）單位時(shí)間耗能量可以大致理解為設(shè)備功率，一般在設(shè)備選型購(gòu)買時(shí)，設(shè)備功率基本已經(jīng)明確，在短期內(nèi)設(shè)備開(kāi)啟情況、運(yùn)行參數(shù)以及外界環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的前提下，單位時(shí)間的耗能量相對(duì)穩(wěn)定，即設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間直接影響企業(yè)總能耗量；

（2）單臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)出效率基本在構(gòu)建產(chǎn)線時(shí)也已經(jīng)明確，整個(gè)企業(yè)很可能不只一條產(chǎn)線，且每條產(chǎn)線又由若干個(gè)生產(chǎn)單元（工序）組成，所以對(duì)于整個(gè)企業(yè)來(lái)講，成品產(chǎn)量受各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的綜合影響，主要為設(shè)備無(wú)效運(yùn)行時(shí)間，即設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)但無(wú)產(chǎn)品產(chǎn)出所消耗的時(shí)間，這將直接影響企業(yè)的成品產(chǎn)量。

綜上，設(shè)備在無(wú)效運(yùn)行時(shí)間內(nèi)消耗能源但無(wú)產(chǎn)品產(chǎn)出，故影響單位產(chǎn)品能耗的重要因素為無(wú)效運(yùn)行時(shí)間所占運(yùn)行時(shí)間的比重，比重越大單位產(chǎn)品能耗就越高，反之單位產(chǎn)品能耗越理想。

2.2 能耗數(shù)據(jù)分析

我們把企業(yè)的設(shè)備大致分為能源公輔設(shè)備和直接生產(chǎn)設(shè)備兩種，公式演變?nèi)缦拢?/p>

能源公輔設(shè)備屬于間接輔助生產(chǎn)的設(shè)備，如制冷機(jī)、空壓機(jī)、組合式空調(diào)機(jī)組等，且設(shè)備功率較大，單位時(shí)間的能耗量較高，為設(shè)備能耗量的主要影響部分。

直接生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)出效率，即單位時(shí)間的產(chǎn)品產(chǎn)量，為設(shè)備產(chǎn)出量的主要影響因素。

2.2.1 能源公輔設(shè)備分析

制冷機(jī)分為水冷和風(fēng)冷兩種，降溫介質(zhì)均為冷媒，水冷機(jī)的冷媒在冷凝器中通過(guò)冷卻塔對(duì)流蒸發(fā)降溫后的冷卻水循環(huán)帶走熱量，風(fēng)冷機(jī)的冷媒則通過(guò)外界循環(huán)風(fēng)帶走熱量。不難明確兩者的降溫方式均與外界環(huán)境溫度直接相關(guān)，即外界環(huán)境溫度的高低直接影響制冷機(jī)的效率，季節(jié)因素直接影響制冷機(jī)的能耗量（水冷機(jī)的耗電量及配套冷卻塔的耗水量、風(fēng)冷機(jī)的耗電量）。

為生產(chǎn)設(shè)備提供循環(huán)冷凍水降溫的制冷機(jī)能耗量除了與外界環(huán)境溫度有關(guān)外，還與車間所需循環(huán)冷凍水降溫的直接生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部循環(huán)水溫度有關(guān)，即所需循環(huán)冷凍水降溫的直接生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)量及時(shí)間有關(guān)，主要源于排產(chǎn)計(jì)劃。

組合式空調(diào)機(jī)組夏季通過(guò)制冷機(jī)提供冷凍水在表冷器中循環(huán)已達(dá)到降溫的目的，冬季通過(guò)燃燒器燃燒天然氣給混合風(fēng)（新風(fēng)+回風(fēng)）加熱已達(dá)到升溫的目的。如組合式空調(diào)機(jī)組為變頻自動(dòng)控制，則夏季影響組合式空調(diào)機(jī)組耗電量的主要為生產(chǎn)車間內(nèi)部環(huán)境溫度，生產(chǎn)車間內(nèi)部環(huán)境溫度取決于車間直接生產(chǎn)設(shè)備的散熱量，即車間直接生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)量及時(shí)間，主要源于排產(chǎn)計(jì)劃；冬季影響組合式空調(diào)機(jī)組燃?xì)狻㈦娤牧康某松鲜鏊f(shuō)車間內(nèi)部環(huán)境溫度外，還受外界環(huán)境溫度的影響。如組合式空調(diào)機(jī)組為定頻，則無(wú)論夏季與冬季影響組合式空調(diào)機(jī)組能耗量的主要因素為運(yùn)行時(shí)間。

空壓機(jī)分為定頻、變頻兩種，空壓機(jī)的耗電量主要取決于壓縮空氣的需求量，變頻空壓機(jī)基本無(wú)卸載，耗電量取決于車間需要壓縮空氣的直接生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)量及時(shí)間；定頻空壓機(jī)根據(jù)車間用氣量進(jìn)行加卸載切換，在卸載時(shí)空壓機(jī)也有一定的電量消耗，直至卸載導(dǎo)致停機(jī)。

2.2.2 直接生產(chǎn)設(shè)備分析

直接生產(chǎn)設(shè)備的能耗量主要取決于設(shè)備的運(yùn)行數(shù)量及時(shí)間，主要源于排產(chǎn)計(jì)劃。

針對(duì)整個(gè)產(chǎn)線的成品產(chǎn)量取決于各用能單元的產(chǎn)出量，用能單元的產(chǎn)出量又源于各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備是否滿載運(yùn)轉(zhuǎn)，即各臺(tái)設(shè)備在相同時(shí)段內(nèi)的產(chǎn)出量達(dá)到起初設(shè)計(jì)的額定標(biāo)準(zhǔn)。

在生產(chǎn)過(guò)程中如果有一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了無(wú)效運(yùn)行時(shí)間，如：設(shè)備故障停機(jī)調(diào)試，造成用能單元不能按時(shí)交付產(chǎn)品，則會(huì)間接影響整個(gè)產(chǎn)線的成品產(chǎn)量。一般情況下為了彌補(bǔ)未達(dá)成的排產(chǎn)計(jì)劃會(huì)延長(zhǎng)我們的生產(chǎn)時(shí)間，最終導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)線的實(shí)際單位時(shí)間產(chǎn)出量未達(dá)到起初設(shè)計(jì)的額定標(biāo)準(zhǔn)。

在停機(jī)調(diào)試時(shí)間段內(nèi)我們的直接生產(chǎn)設(shè)備會(huì)間斷運(yùn)行消耗能源，我們的能源公輔設(shè)備也處于正常運(yùn)行狀態(tài)，也在消耗能源；為了彌補(bǔ)未達(dá)成的排產(chǎn)計(jì)劃所延長(zhǎng)的生產(chǎn)時(shí)間，即能源公輔設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間也隨之延長(zhǎng)，最終導(dǎo)致單位產(chǎn)品能耗升高。

2.3 能耗分析的應(yīng)用

能耗分析的目的主要服務(wù)于單位產(chǎn)品能耗的降低，由單位產(chǎn)品能耗的演變公式不難看出，降低單位產(chǎn)品能耗的主要有效方式為減少無(wú)效運(yùn)行時(shí)間。減少無(wú)效運(yùn)行時(shí)間的同時(shí)不僅提高了單位時(shí)間產(chǎn)量，還有效降低了能源公輔設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，即降低設(shè)備能耗量。減少無(wú)效運(yùn)行時(shí)間和降低能源公輔設(shè)備能耗量為降低單位產(chǎn)品能耗的主要方向。

2.3.1 減少無(wú)效運(yùn)行時(shí)間

（1）進(jìn)行必要的設(shè)備改善，提升設(shè)備穩(wěn)定性，減少故障停機(jī)時(shí)長(zhǎng)。（2）減少設(shè)備換型所需時(shí)長(zhǎng)。（3）減少待料時(shí)間。

2.3.2 降低能源公輔設(shè)備能耗量

（1）生產(chǎn)車間與能源公輔部門聯(lián)動(dòng)在非必要時(shí)段關(guān)?？照{(diào)機(jī)組。

（2）依據(jù)車間環(huán)境溫度定時(shí)啟?？照{(diào)機(jī)組。

（3）每臺(tái)制冷機(jī)一般由2 個(gè)壓機(jī)（1 大1 ?。┙M成，假設(shè)我們的制冷系統(tǒng)共開(kāi)啟2 臺(tái)制冷機(jī)（共4 個(gè)機(jī)頭），我們每日統(tǒng)計(jì)每臺(tái)制冷機(jī)的每個(gè)壓機(jī)的運(yùn)行時(shí)間數(shù)據(jù)，通過(guò)運(yùn)行時(shí)間判定如何節(jié)能運(yùn)行。

制冷機(jī)動(dòng)態(tài)控制節(jié)能準(zhǔn)則：①當(dāng)制冷機(jī)機(jī)頭總的運(yùn)行時(shí)間小于48 小時(shí)，但運(yùn)行中機(jī)頭為2 大，此時(shí)我們將制冷機(jī)的設(shè)定溫度在需求范圍內(nèi)取較高值進(jìn)行調(diào)整，如機(jī)頭運(yùn)行情況發(fā)生變化為1 大1 小，判定1 臺(tái)制冷機(jī)即可滿足冷量需求，即可關(guān)閉其中1臺(tái)制冷機(jī)，從而節(jié)省制冷系統(tǒng)的電能消耗。②當(dāng)我們未調(diào)整制冷機(jī)設(shè)定溫度之前發(fā)現(xiàn)制冷機(jī)機(jī)頭總的運(yùn)行時(shí)間小于48 小時(shí)，且運(yùn)行中機(jī)頭為1 大1 小時(shí)，此時(shí)即可判定1 臺(tái)制冷機(jī)即可滿足冷量需求，即可關(guān)閉其中1 臺(tái)制冷機(jī)，此時(shí)所關(guān)閉的這臺(tái)制冷機(jī)所附屬的循環(huán)水泵和冷卻塔可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)停，從而節(jié)省制冷系統(tǒng)的電能消耗。

（4）假設(shè)我們的空壓系統(tǒng)共開(kāi)啟2 臺(tái)空壓機(jī)（一主一次），我們每日統(tǒng)計(jì)空壓機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和加載時(shí)間數(shù)據(jù)，通過(guò)加載率（加載時(shí)間/運(yùn)行時(shí)間）判定如何節(jié)能運(yùn)行。

空壓機(jī)動(dòng)態(tài)控制節(jié)能準(zhǔn)則：

①當(dāng)主要空壓機(jī)加載率小于100%但次要空壓機(jī)存在加載時(shí)間時(shí)，首先將主要空壓機(jī)的上限設(shè)定值向上調(diào)整，將次要空壓機(jī)的上下限設(shè)定值均向下調(diào)整，期盼達(dá)到主要空壓機(jī)加載率到達(dá)100%且次要空壓機(jī)停機(jī)時(shí)間變長(zhǎng)的結(jié)果，從而節(jié)省電能消耗。②當(dāng)主要空壓機(jī)加載率小于100%且次要空壓機(jī)加載率為“0”時(shí)，首先將主要空壓機(jī)上下限設(shè)定值均向上調(diào)整，并及時(shí)關(guān)停次要空壓機(jī)，期盼達(dá)到次要空壓機(jī)的空載運(yùn)行時(shí)間降為0 的效果，從而節(jié)省電能消耗。

2.3.3 節(jié)能技術(shù)引進(jìn)

（1）利用閑置屋頂建設(shè)分布式光伏。

（2）變頻空壓機(jī)引進(jìn)。

結(jié)語(yǔ)

主要次級(jí)用能單位的蒸汽消耗量限定值為151.6878 kg/h 或56.8545 m3/h。主要用能設(shè)備的蒸汽消耗量限定值為6696.7845 kg/h 或2510.0392 m3/h。企業(yè)總的能耗量與產(chǎn)量的共同體為設(shè)備，即設(shè)備消耗能源的同時(shí)產(chǎn)出產(chǎn)品，設(shè)備耗能與產(chǎn)出共同需要時(shí)間。影響單位產(chǎn)品能耗的重要因素為無(wú)效運(yùn)行時(shí)間，設(shè)備在無(wú)效運(yùn)行時(shí)間內(nèi)消耗能源但無(wú)產(chǎn)品產(chǎn)出，故其所占運(yùn)行時(shí)間的比重越大單位產(chǎn)品能耗就越高，反之單位產(chǎn)品能耗越理想。降低單位產(chǎn)品能耗的主要有效方式為減少無(wú)效運(yùn)行時(shí)間。提升單位時(shí)間產(chǎn)品產(chǎn)量和降低能源公輔設(shè)備能耗量為降低單位產(chǎn)品能耗的主要方向。