能耗數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用

陳 輝

（天津市捷威動力工業(yè)有限公司 天津 300380）

引言

選題背景。目前，我國生產(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《用能單位能源計量器具配備和管理通則》進(jìn)行深度解讀，明確企業(yè)能源計量器具的配備標(biāo)準(zhǔn)。針對單位產(chǎn)品能耗的計算公式進(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 能源計量器具配備

1.1 能源計量器具配備的要求

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。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的累積主要取決于能源計量器具的配備是否齊全且有效，這一點在《用能單位能源計量器具配備和管理通則》中進(jìn)行了明確。

1.2 主要次級用能單位能源消耗量（或功率）限定值

用能量（產(chǎn)能量或輸運能量）大于或等于主要次級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用能單位為主要次級用能單位[1]。

其中蒸汽、熱水的限定值為5000 GJ/a（2926 GJ=100 tce），由于現(xiàn)場所裝蒸汽計量表的計量單位大多為立方米或千克，所以針對這個數(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 小時計算：

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)場所裝蒸汽計量表的計量單位大多為立方米或者千克，所以針對這個數(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。

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

對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量器具，用能單元中的主要用能設(shè)備可以不再單獨配備能源計量器具。

1.4 能源計量器具配備率

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

針對進(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，非必須采用直接計量載能工質(zhì)流量的計量表，滿足用能單位結(jié)算即可，如熱量表。

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

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)，其耗能量很小（低于主要用能設(shè)備能源消耗量（或功率）限定值的要求）可以不配備能源計量器具。

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)備消耗能源的同時產(chǎn)出產(chǎn)品，設(shè)備耗能與產(chǎn)出共同需要時間。

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

（2）單臺生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)出效率基本在構(gòu)建產(chǎn)線時也已經(jīng)明確，整個企業(yè)很可能不只一條產(chǎn)線，且每條產(chǎn)線又由若干個生產(chǎn)單元（工序）組成，所以對于整個企業(yè)來講，成品產(chǎn)量受各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的綜合影響，主要為設(shè)備無效運行時間，即設(shè)備運轉(zhuǎn)但無產(chǎn)品產(chǎn)出所消耗的時間，這將直接影響企業(yè)的成品產(chǎn)量。

綜上，設(shè)備在無效運行時間內(nèi)消耗能源但無產(chǎn)品產(chǎn)出，故影響單位產(chǎn)品能耗的重要因素為無效運行時間所占運行時間的比重，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冷卻塔對流蒸發(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)備的運行數(shù)量及時間有關(guān)，主要源于排產(chǎn)計劃。

組合式空調(diào)機(jī)組夏季通過制冷機(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)備的運行數(shù)量及時間，主要源于排產(chǎn)計劃；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行時間。

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)備的運行數(shù)量及時間；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)備的運行數(shù)量及時間，主要源于排產(chǎn)計劃。

針對整個產(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)出量又源于各個生產(chǎn)設(shè)備是否滿載運轉(zhuǎn)，即各臺設(shè)備在相同時段內(nèi)的產(chǎn)出量達(dá)到起初設(shè)計的額定標(biāo)準(zhǔn)。

在生產(chǎn)過程中如果有一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了無效運行時間，如：設(shè)備故障停機(jī)調(diào)試，造成用能單元不能按時交付產(chǎn)品，則會間接影響整個產(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)計劃會延長我們的生產(chǎn)時間，最終導(dǎo)致整個產(chǎn)線的實際單位時間產(chǎn)出量未達(dá)到起初設(shè)計的額定標(biāo)準(zhǔn)。

在停機(jī)調(diào)試時間段內(nèi)我們的直接生產(chǎn)設(shè)備會間斷運行消耗能源，我們的能源公輔設(shè)備也處于正常運行狀態(tài)，也在消耗能源；為了彌補(bǔ)未達(dá)成的排產(chǎn)計劃所延長的生產(chǎn)時間，即能源公輔設(shè)備的運行時間也隨之延長，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效運行時間。減少無效運行時間的同時不僅提高了單位時間產(chǎn)量，還有效降低了能源公輔設(shè)備的運行時間，即降低設(shè)備能耗量。減少無效運行時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 減少無效運行時間

（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)時長。（2）減少設(shè)備換型所需時長。（3）減少待料時間。

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)動在非必要時段關(guān)停空調(diào)機(jī)組。

（2）依據(jù)車間環(huán)境溫度定時啟停空調(diào)機(jī)組。

（3）每臺制冷機(jī)一般由2 個壓機(jī)（1 大1 小）組成，假設(shè)我們的制冷系統(tǒng)共開啟2 臺制冷機(jī)（共4 個機(jī)頭），我們每日統(tǒng)計每臺制冷機(jī)的每個壓機(jī)的運行時間數(shù)據(jù)，通過運行時間判定如何節(jié)能運行。

制冷機(jī)動態(tài)控制節(jié)能準(zhǔn)則：①當(dāng)制冷機(jī)機(jī)頭總的運行時間小于48 小時，但運行中機(jī)頭為2 大，此時我們將制冷機(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)頭運行情況發(fā)生變化為1 大1 小，判定1 臺制冷機(jī)即可滿足冷量需求，即可關(guān)閉其中1臺制冷機(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)頭總的運行時間小于48 小時，且運行中機(jī)頭為1 大1 小時，此時即可判定1 臺制冷機(jī)即可滿足冷量需求，即可關(guān)閉其中1 臺制冷機(jī)，此時所關(guān)閉的這臺制冷機(jī)所附屬的循環(huán)水泵和冷卻塔可以根據(jù)實際情況進(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)共開啟2 臺空壓機(jī)（一主一次），我們每日統(tǒng)計空壓機(jī)的運行時間和加載時間數(shù)據(jù)，通過加載率（加載時間/運行時間）判定如何節(jié)能運行。

空壓機(jī)動態(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)存在加載時間時，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)時間變長的結(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，首先將主要空壓機(jī)上下限設(shè)定值均向上調(diào)整，并及時關(guān)停次要空壓機(jī)，期盼達(dá)到次要空壓機(jī)的空載運行時間降為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

主要次級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)備消耗能源的同時產(chǎn)出產(chǎn)品，設(shè)備耗能與產(chǎn)出共同需要時間。影響單位產(chǎn)品能耗的重要因素為無效運行時間，設(shè)備在無效運行時間內(nèi)消耗能源但無產(chǎn)品產(chǎn)出，故其所占運行時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效運行時間。提升單位時間產(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。