企業能源計量中的能量平衡模型分析

胡 妍

（宜賓學院，四川 宜賓 644000）

1 能量平衡理論模型分析

能量平衡，就是分析一個系統（設備、車間、企業）的輸入能量、有效利用能量和損失能量之間的平衡關系。通過能量平衡，提高能量的利用水平，分析用能過程中各個環節的影響因素，找出能量損失的原因和節能潛力與途徑，從而有針對性地制訂出切合實際的技術改造措施，以提高系統的能量利用率。能量平衡按種類可分類熱平衡、電平衡、汽平衡、水平衡等；按生產對象可分為設備能量平衡、企業能量平衡。本文以熱平衡為例建立企業能量平衡模型。

1.1 能量平衡模型

能量平衡是能量的數量方面的平衡。能量平衡是在設備處于能量穩定的情下進行的，此時系統本身貯存的能量不再變化，則有：

輸入系統的能量=由系統輸出的能量=有效利用能量+損失能量

1.2 能量利用效率模型及測量

能量利用效率是指能源中所具有的能量被有效利用的程度。能量利用效率模型可表示為：η=×100%=（1）×100%

計算能量利用效率的對象不同時，方法也不完全相同，一般有以下三種測量方法：

（1）按產品能耗測量

利用企業中的主要耗能產品，按單位產品的有效利用能量和總能耗量加權平均，即可求得企業總的能量利用效率：

其中：Q為某項產品的產量；e1為產品的有效利用能量；e2為產品的總能耗量。

(2)按能源使用的用途測量

能源的使用的用途大到有二類：一類直接燃燒；另一類轉換為二次能源后在再使用。因此按用途測量時可分為：發電、鍋爐、爐窯、蒸汽動力、內燃動力等，先求得某項用途的有效利用能量，然后在將各種用途的有效利用能量相加，最后比上各種用途的總能耗量（w用+w損）。

（3）按能量從加工到利用測量

把能源從進入企業加工、轉換、運輸到最終使用，分為四個過程，分別計算出各個過程的效率，然后相求得總的能量利用效率。

η總=η加×η轉×η運×η用×100%

2 企業能源計量投入的經濟評價

2.1 企業節能量的測算

節能量就是節約能源的數量，這是在生產條件的一定條件可比條件下，采取了計量措施以后所獲得的節約能源消費的數量指標。測算企業節能量的模型方法有二種：

（1）以產品產量單位耗能測算節能量。一般以上年同期的實際單位產品產量耗能量為基數測算節能量，低于上年同期消耗的為節約，高于上年同期消耗的為浪費。企業一般是生產多種產品，各種產品的單位能耗不同，所以企業節能量就是各種產品的節能量之和，其測算模型為：Cyi。式中：ΔQ為企業當年的節能量；n為產品數量；qxi為第i種產品上年的單位能耗；qyi為第i種產品當年的單位能耗；Cyi為第i種產品當年的產量。

（2）按產品的產值測算節能量。企業有些生產部門由于產品的規格較多，難以按每項產品來測算能量消耗，因而采用部門產值來測算，其測算模型為：ΔQ=)W。式中：ΔQ為部門按當年產值測算的節能量為部門上年的單位產值能耗為部門當年的單位產值能耗；W為部門當年的產值。

2.2 能源計量技術的經濟評價

隨著科學技術的進步，節能技術和方法逐漸趨于完善。但是我們要清楚地知道，無論哪一種方法，不僅受熱力學基本定律的制約，還要受經濟性的限制。企業不可能只追求效率，而不考慮經濟效果。節能本身不是最終的目標，不能為節能而節能，節能的最終目的是為了取得最佳的經濟效益。因此，企業在采取一項能源計量技術時，要對其進行經濟評價。經濟評價包括二方面的問題：一為是否符合國家規定；二為方案選擇。

節能技術的評價模型為：E=V/C

其中：E為經濟效果；V為有用價值；C為總耗費價值。

2.2.1 評價標準

全面地評價經濟效果是很困難的，不可能用一個指標去衡量，必須結合實際，運用一系列指標，通過綜合比較和分析才能得出符合現實的結論。目前，常用的指標有以下幾種：

投資指標：投資是指實現某一節能方案所需要的支出資金，包括固定資金和流動資金。

式中：M為設備的投資額；Ki為第i種設備的數量；Si為第i種設備的價格；Pi為第i種設備的運輸費和安裝費等。

其它的評價指標有成本指標——生產過程中所消耗的以貨幣形式表現出來的工資原材料耗費維護管理費的固定資產折舊等費用的總額；盈利指標——主要指單位投資的盈利和成本利潤留成指標；建設速度和發揮效益時間指標——主要指施工期和服務年限；資源消耗指標——節約單位能源民消耗的原料材料等；能源節約率和能源利用率指標——指節能實施后，能源利用合理性和技術水平的提高程度。

2.2.2 經濟效果的計算方法

（1）投資回收年限法

這種方法主要考慮節能技術投資和收益兩方面的因素。投資回收年限就是用每年由于實施節能措施所得到的凈利潤來回收總投資所需要的的年數。用公式表示為:

n=W/w其中：W為總投資；w為每年由于實施節能措施所得到的凈利潤。

若n小于或等于國家規定的標準償還年限,則認為該節能措施在經濟上是合理的。

在本方法中把資金利息的因素考慮進去,就可以算出投資的精確回收年限,計算式為:

W=w*(1+i)n-1/i(1+i)n式中:i為銀行貨款利率；n為投資回收年限。

由上式可以得出投資的精確回收年限n的計算式為:

（2）服務期限內內部收益率的計算方法

內部收益率表示在整個服務期內收益的比例,其值越大,效益越好，但不能低于國家規定的標準。內部收益率的計算式為:

式中:C為費用;b為收益;FIRR為內部收益率;t為年序。

由上式無法直接解出內部收益率，必須采用逐步試測法。因為在建設和運行開始時費用C較大，b較小，隨運行時間的增加，b增加，而C減小，所以當上式為負值時，減小內部收益率，反之則增大。最后，分別計算出凈收益之和接近于零的一個正值貼現率和凈收益之和接近于零的一個負值貼現率，然后代入內插公式，得:

式中:i1，i2為凈收益為正負值時的貼現率；PN為貼現率為i1時的凈收益絕對值；NV為貼現率為i2時的凈收益絕對值，ir為內部收益率。

3 討論與建議

本文主要從企業實際對能量平衡理論模型和企業能源計量投入的經濟評價進行分析，注重理論在實踐中的運用，為企業能源計量提供了一個簡單實用的評價方法。這是本文的創新點，具體來說包含以下兩點：

（1）能量平衡表是目前我國企業進行能量平衡分析的主要工具，其優點是采用表格形式將能源系統內屬于一次能源和二次能源數據進行分門別類和整合，把各種能源在能源系統中的所有轉化環節和流程關系在同一表中表示出來。目前我國統計部門已編制了各行業、各類型的能源平衡表并在廣泛應用。但是本文認為，作為一個實際運行企業，需要有一個切實可行且操作性較強的能源平衡模型來對企業的能源消耗進行測度，而不宜采用大量理論性強的模型對企業能源運行進行計量。同時，隨著能源產業越來越被重視，提高能源計量分析頻率是勢在必行的，所以有一套較為簡單實用的評價方法是必須的。

（2）在工業工程領域，較為普遍的方法是將生產流程進行分解，對每個環節的能源利用率和消耗運用專業計量工具進行測量，然后進行匯總、整理、分析。本文認為：能源消耗可視為一項實物性的投資，本質上可以納入投資經濟分析框架中，所以本文結合財務管理、投資經濟分析等知識，運用項目投資評價中的投資回收年限法和內部收益率法建立能源計量技術的經濟評價模型。

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