節能技措項目節能量計算方法探討

岳美榮

（中國海洋石油總公司節能減排監測中心天津300452）

1 前言

“十一五”期間，國家通過采取強化目標責任、調整產業結構、實施重點工程、推動技術進步、強化政策激勵、加強監督管理、開展全民行動等一系列強有力的政策措施，節能減排方面取得顯著成效。其中采取有效的節能技術措施是提高能源利用效率、節約能源的一個重要途徑，而如何衡量節能技措項目的效果，節能量的計算、確定尤為重要。因此選用科學、適用、準確的節能量計算方法具有非常重要的意義。

目前，我國國家標準《企業節能量計算方法》（GB/T 13234-2009）和國家發改委印發的《節能項目節能量審核指南》中節能技措項目節能量的計算方法主要推薦使用基準單耗法，此種方法主要與項目實施后項目范圍內產品產量、以及項目實施前后的單位產品（或工作量）能耗有關。行業標準《石油企業節能技措項目經濟效益評價方法》中推薦的方法除了基準單耗法外，還推薦了以效率提高計算節能量和以節能率計算節能量的方法，以效率提高計算節能量方法主要與項目實施后項目綜合能耗和項目實施前后的設備（或裝置）效率有關，以節能率計算節能量的方法使用較少。而目前歐盟國家通常采用統計學中的累計和法計算節能量，此種方法相對復雜，但相對準確。采用不同的節能量計算方法，計算結果會存在一定的差異。

2 節能量計算方法

2.1 基準單耗法

對于單耗降低類節能技措項目，節能量按公式（1）計算：

式中，ΔE為節能技措項目節能量；eh為節能技措項目實施后項目范圍內單位產品（或工作量）綜合能耗；eq為節能技措項目實施前的單位產品（或工作量）基準單耗；Ph為節能技措項目實施后項目范圍內產品產量（或工作量）。

此種方法是目前企業主要使用的計算方法，只需要計量統計出項目實施前后項目范圍內的綜合能源消費量和產品產量（或工作量），計算出單位產品（或工作量）能耗，就能計算出節能技措項目的節能量。此方法計算簡便，適用范圍寬。但如果節能技措項目實施前后產品產量變動較大，則計算的節能量會有一定的誤差。

2.2 效率提高法

對于效率提高類節能技措項目，節能量可按公式（2）計算：

式中，E h為技措項目實施后項目范圍內的綜合能耗；ηh為項目實施后的設備（或裝置）實際效率；ηq為項目實施前設備（或裝置）的基準效率。

此種方法需要計量統計出設備（或裝置）節能技措項目實施后的綜合能耗，測試出項目實施前后設備（或裝置）的效率，需要計量統計與現場測試相結合，相對復雜。此種方法適用范圍有局限性，主要適用于以提高耗能設備（或裝置）效率的節能技措項目。但如果節能技措項目實施前后設備（或裝置）負荷變化較大，則計算的節能量會造成一定的誤差。

2.3 累積和法

（1）方法原理

累計積法是統計方法中的一種，也稱CUSUM法。累積和法定義為若干個樣本與某個預設值之間的差值累積和，其數學表達式為：

將一系列連續的Sn值繪制在以取樣時間為橫軸的坐標圖上，便構成了CUSUM圖。由于Sn值是由累加所得，若干小的偏離在累加過程中不斷放大，通過CUSUM圖上點的分布趨勢，可以較為靈敏地監測生產過程中樣本值偏離預設值的情況。

（2）應用于節能量的計算

利用節能技措項目實施前的某固定時間間隔（如每月、每周或每天）內能源消耗量與產量數據，作出能源消耗量與產量的EP圖，用簡單的一元線性回歸模型，得到節能技措項目實施前綜合能源消耗量與產量的關系式：

式中，E為綜合能源消耗量；P為產品產量；m為每增加一單位量的產品所消耗的能源量；c為生產中的與產品產量無關的固定能源消耗量。

產品產量是決定能源消耗量的最重要因素，因此一元線性回歸模型能較真實反映E、P之間的關系。能源消耗量可分為依產量而變的可變能耗量和與產量無關的固定能耗量兩部分，固定能耗指設備的空載、散熱等能耗。其定義如下：

式中，Eyi為技術措施實施后相同固定時間間隔內的能源消耗預測量，即式（3）中的μ值；Psi為該固定時間間隔內的實際產品產量。則：

式中，ΔEi為該固定時間間隔內實際能源消耗量與預測能源消耗量之間的差值；Esi為節能技措項目實施后該固定時間間隔內的實際能源消耗量。則：

式中，Sn為節能技措項目實施所帶來的節能量。

此方法需要以項目實施前基準數據為樣本，利用回歸分析法得出能源消耗量與產品產量（工作量）之間的關系式，以及模擬出能耗預測數據、計算能耗實際數據與預測數據的差值、累加差值，統計計算相對復雜，但該方法適用范圍寬，較基準能耗法和效率提高法相對更準確一些，且能通過繪制CUSUM圖（累積節能量逐月變化趨勢圖），直觀反映能源消耗的趨勢性變化，以檢測節能技措項目發揮的效果。此方法也是國際上通用的計算方法。

3 節能量計算實例

以某企業熱介質爐節能改造項目為例，三種方法計算的結果不同。根據節能項目實施前2009年綜合能耗數據和產生的熱量，作出E-P圖，如圖1所示。采用最小二乘法對圖中數據點進行線性擬合得到下列方程式：

圖1基于2008年數據的E-P線性擬合圖

圖1 中E、P兩變量間判定系數R2=0.9931,表示直線回歸的相關性良好。

根據擬合方程式（9）和該項目2010年1月至12月的產熱量數據Psi，每月實際綜合能源消耗量Esi，計算出逐月預測的綜合能源消耗量Eyi和ΔEi，計算出節能量Sn值，具體見表1。

表1 數據計算結果表

根據表1的結果,可以得出采用累積和法計算出節能量約為345噸標煤。根據圖1中的數據，應用基準能耗法，計算得出2009年該設備單位綜合能耗為0.0407噸標煤，實施節能技術措施后，2010年該設備單位綜合能耗為0.0392噸標煤,產生的熱量為2.6×104MJ，根據式（1）計算得出節能量約為390噸標煤。按照效率提高法計算，節能措施實施前設備2009年效率約為83.7%，節能措施實施后，2010年效率約為87.1%，綜合能耗量為10198.3噸標煤，根據式（2）計算得出節能量約為414噸標煤。以上3種方法計算出的節能量最大相差69噸標煤。

4 節能量計算應注意的問題

影響節能量計算結果除了選擇不同方法的影響因素外，還有很多其它影響因素，我們在計算節能技措項目節能量時還應注意以下問題：

●在確定項目基準能耗時，應選擇正常工況下，至少一個統計周期；在確定基準效率時應選擇正常工況、正常負荷，選取有代表性的測試周期。這樣才具有代表性和參考性。

●確定好節能技措項目節能量的計算范圍，應是與此產品（工序）或設備（裝置）直接關聯的所有用能環節。

●節能技措項目實施后的節能量計算應選擇在項目正常穩定運行后，選取有代表性的周期，通常選取一年。

●要綜合考慮其他因素對項目能消耗的影響及項目實施對項目范圍以外的工序或裝置的影響，估算出能耗影響量（包括正面影響和負面影響），必要時加以修正。

5 結論

GB/T 13234-2009中推薦的基準單耗法是最基本的方法，適用性也最強。但在實際節能量計算中我們還應根據項目的實際情況，以及節能量計算準確性的要求，可以適當選擇效率提高法或累積和法，或者利用多種方法進行核算。同時在節能量計算中確定好計算范圍，選取好基準能耗（或基準效率），分析考慮節能量影響因素，必要時對節能量加以修正。對于合同能源管理項目節能量的計算，應在合同中約定節能量的計算方法，以免在計算項目節能量時產生分歧。

[1]GB/T13234—2009企業節能量計算方法.中國標準出版社，2009.

[2]SY/T 6473-2009石油企業節能技措項目經濟效益評價方法.石油工業出版社，2010.

[3]白尊亮，馮馴，梁辰等.CUSUM方法在企業能源審計中的應用.《節能技術》，2009，27(2):174-177.

[4]北京鑒衡認證中心.《節能量認證關鍵技術與應用》.中國質檢出版社，中國標準出版社，2011.

[5]William Navidi.《統計學：科學與工程應用》.北京：清華大學出版社，2007.