電力折標(biāo)系數(shù)對耗能過程能耗指標(biāo)的影響分析

魏 志 強(qiáng) 張 冰 劍 陳 清 林

（1.中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院；2.低碳化學(xué)與過程節(jié)能廣東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

電力折標(biāo)系數(shù)對耗能過程能耗指標(biāo)的影響分析

魏 志 強(qiáng)1,2張 冰 劍1,2陳 清 林1,2

（1.中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院；2.低碳化學(xué)與過程節(jié)能廣東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

通過考察電力折標(biāo)系數(shù)對耗能過程能耗的潛在影響，了解相關(guān)耗能過程實(shí)際能源消耗量計(jì)算的能耗指標(biāo)的變化，指出國家標(biāo)準(zhǔn) （GB/T2589—2008） 中電力當(dāng)量折標(biāo)系數(shù)和等價(jià)折標(biāo)系數(shù)均存在一定的局限性。結(jié)合實(shí)例分析了電力折標(biāo)系數(shù)選取對總能耗量的影響，提出了相對合理的電力折標(biāo)系數(shù)選取方法，以實(shí)現(xiàn)更為合理的能源審計(jì)和更為科學(xué)的節(jié)能規(guī)劃。

電力折標(biāo)系數(shù) 當(dāng)量值 等價(jià)值

工業(yè)企業(yè)消耗的能源具有種類多的特點(diǎn)，在進(jìn)行企業(yè)能源審計(jì)或節(jié)能規(guī)劃過程中，需要將不同種類的能源折算成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量單位以便于后續(xù)的能耗指標(biāo)匯總、對比與分析。在能源換算的過程中，所涉及的折標(biāo)系數(shù)直接影響企業(yè)能源審計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性，因此，科學(xué)地選取能源折標(biāo)系數(shù)，是合理進(jìn)行企業(yè)能源審計(jì)和節(jié)能評價(jià)的重要保證。

電力，作為一種高效的二次能源，廣泛應(yīng)用于社會的各個(gè)方面，是所有耗能企業(yè)或過程能源消耗的重要組成部分，其潛在的節(jié)能減排效應(yīng)值得關(guān)注。國內(nèi)企業(yè)能源審計(jì)過程中，電力的折標(biāo)系數(shù)存在 當(dāng) 量 值 與 等 價(jià) 值 兩種類型[1-3]。 其中，能源 審 計(jì) 過程中“電力”消費(fèi)的折標(biāo)煤系數(shù)統(tǒng)一采用當(dāng)量系數(shù)0.1229，即 1×104kWh 電力折合 1.229t標(biāo)煤。但為了與國際接軌，同時(shí)便于與歷史資料對比，規(guī)定只有在計(jì)算國家、省、市級的能源消費(fèi)總量時(shí)，電力仍采用等價(jià)系數(shù)核算，而基層企業(yè)計(jì)算能源消費(fèi)量時(shí) ， 電 力 則 一 律 采 用 當(dāng) 量 系 數(shù) 核 算[4]。 選 取 不 同 的折標(biāo)系數(shù)可以得到不同的能耗指標(biāo)，繼而得出不同的能源審計(jì)結(jié)果。不同的節(jié)能潛力分析將在一定程度上影響后續(xù)的節(jié)能規(guī)劃的編制，以及節(jié)能技術(shù)的選擇。因此，電力折標(biāo)系數(shù)的選取，應(yīng)當(dāng)審慎。

1 當(dāng)量值與等價(jià)值折標(biāo)分析

能 量 的 當(dāng) 量 值 （energycalorificvalue） —— 按照物理學(xué)電熱當(dāng)量、熱功當(dāng)量、電功當(dāng)量換算的各種能源所含實(shí)際能量，又稱理論熱值（或?qū)嶋H發(fā)熱值）——是指某種能源本身所含熱量，按熱量的多少可以折算成的標(biāo)準(zhǔn)煤。當(dāng)量熱值的計(jì)算原則上要進(jìn)行實(shí)測，按國家標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)試樣在充氧的彈筒中完全燃燒所放出的熱量測算的。對于1kWh的電力，其能量為 3600kJ，根據(jù)國標(biāo)每千克標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值 （低位發(fā)熱量） 為 29307kJ，因此電力的折標(biāo)系 數(shù) =3600/29307=0.1229， 即 電 力 的 當(dāng) 量 系 數(shù) 為0.1229kg/kWh。

一般認(rèn)為，這種折算方法僅考慮了能源所含的“數(shù)量”而忽視了能源的“品位”。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，低品位的能量，如熱量，不可能完全轉(zhuǎn)化為高品位的能量，如電力。實(shí)際發(fā)電過程中，考慮到不同種類能源的發(fā)電效率，每 kWh電能需要 0.341kg（按 2006 年我國平均火力發(fā)電煤耗計(jì)算）、0.1833 m3（標(biāo) m3） 天 然 氣 （發(fā) 電效率為 55%） 或 5.72kg 的0.4MPa 飽 和 蒸 汽 （發(fā) 電 效 率為 25%）。1kWh 的電，做功能力實(shí)際上是大大高于1kWh的其他種類能源的。在宏觀核算能源時(shí)，采用當(dāng)量值折標(biāo)系數(shù)極易產(chǎn)生“誤導(dǎo)”效應(yīng)。由于電力是高品位的二次能源，如果僅統(tǒng)計(jì)其所含能量的數(shù)量，會忽視發(fā)電過程能量的損失。例如，當(dāng)某地考慮減少火力發(fā)電的數(shù)量，經(jīng)由其它地方輸入電力，若按能量當(dāng)量方法對該地進(jìn)行能源統(tǒng)計(jì)，該地能耗指標(biāo)將大大下降，不合理地模糊了節(jié)能的重點(diǎn)，且在一定程度上影響了節(jié)能工作的客觀評價(jià)。

能量 的 等價(jià)值 （energyequivalentvalue）， 是生產(chǎn)單位數(shù)量的二次能源或耗能工質(zhì)所消耗的各種能源折算成一次能源的能量，也就是消耗一個(gè)度量單位的某種二次能源，等價(jià)于消耗了以熱值表示的一次能源量。按 2006 年全國供電煤耗平均為標(biāo)煤 366 g/kWh[5]， 則 當(dāng) 年 或 次 年 的 電 力 等 價(jià) 折 標(biāo) 煤 系 數(shù) 為0.366kg/kWh。使 用等價(jià) 值 核算電 力 能耗可 以 較好地體現(xiàn)電力的能量品位，但并不能完全解決能量折算帶來的問題。按 2006年電力的等價(jià)值評價(jià)發(fā)電效率高于平均值的企業(yè)時(shí)，會導(dǎo)致計(jì)算所得的能源轉(zhuǎn)換效率高于 100%，出現(xiàn)邏輯上的矛盾。

綜合分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)量熱值法和等價(jià)值法這兩種截然不同的能源核算方法基于不同的原理，前者是忽略不同能源的品位和做功能力的差別，只看能源本身所含熱量大小而導(dǎo)致節(jié)能評價(jià)中出現(xiàn)謬誤；后者在評價(jià)二次能源時(shí)考慮了實(shí)際對應(yīng)的一次能源量，但由于采用的是全國平均值，在面臨實(shí)際問題時(shí)仍然不能明確給出各個(gè)環(huán)節(jié)的能源損失大小。

2 電力折標(biāo)系數(shù)選取對綜合能耗的影響分析

考慮到電力幾乎涉及所有耗能過程，能源審計(jì)或節(jié)能規(guī)劃報(bào)告編制過程中，電力折標(biāo)系數(shù)的選取對耗能企業(yè)綜合耗能量的影響較大，以下結(jié)合具體耗能過程進(jìn)行分析說明。

2.1某煉油企業(yè)加工能耗分析

某煉油企業(yè)耗用的能源種類包括燃料油、瓦斯、電、催化燒焦、石油焦和煤等。表1與表2是該企業(yè) 2010 和 2011年兩年根據(jù)當(dāng)量值和等價(jià)值計(jì)算的能耗數(shù)據(jù)，其中基于當(dāng)量值進(jìn)行計(jì)算時(shí)的電力折標(biāo)系數(shù)為 1.229，基于等價(jià)值計(jì)算時(shí)電力折標(biāo)系數(shù)則為 3.8。

表1 某煉油企業(yè) 2010年當(dāng)量值能耗與等價(jià)值能耗對比

由表1可知，該企業(yè) 2010年基于當(dāng)量值計(jì)算得到的能耗值為 1852380t標(biāo)煤，基于等價(jià)值計(jì)算得到的能耗值為 1818823t標(biāo)煤，二者相差 33557t標(biāo)煤。2011 年，基 于 當(dāng)量 值 計(jì) 算 得 到 的能 耗 值為 1769493t標(biāo)煤，基于等價(jià)值計(jì)算得到的能耗值為 1753890t標(biāo)煤，二者差值為 15603t標(biāo)煤。對于該煉油企業(yè)，2011年基于等價(jià)值計(jì)算得到的總能耗和基于當(dāng)量值計(jì)算得到的總能耗的差值較 2010年的小，這是由于該企業(yè)動力車間熱電聯(lián)產(chǎn)的外輸電力量從 2010年的 13052 ×104kWh減小至 2011 年的 6069 ×104kWh所導(dǎo)致的。

表2 某煉油企業(yè) 2011年當(dāng)量值能耗與等價(jià)值能耗對比

能耗構(gòu)成分析發(fā)現(xiàn)，基于等價(jià)值計(jì)算得到的自發(fā)電量在總能耗中的貢獻(xiàn)值和基于等量值計(jì)算得到的自發(fā)電量在總能耗中的貢獻(xiàn)值的差值，即為基于當(dāng)量值計(jì)算得到的能耗值與基于等價(jià)值計(jì)算得到的能耗值的差值。選取等價(jià)值進(jìn)行計(jì)算，企業(yè)自發(fā)電在總能耗中的貢獻(xiàn)值遠(yuǎn)高于采用當(dāng)量值計(jì)算得到的結(jié)果，此時(shí)，增大企業(yè)自發(fā)電量有利于企業(yè)能耗降低，反之，減小企業(yè)自發(fā)電量，有利于企業(yè)能耗降低。因此，具體折標(biāo)系數(shù)的選用對于耗能企業(yè)的能耗構(gòu)成與用能方案的選取有一定影響。

2.2某化工產(chǎn)品生產(chǎn)能耗分析

表3與表4是某硫酸鐵生產(chǎn)裝置根據(jù)當(dāng)量值和等價(jià)值計(jì)算的能耗數(shù)據(jù)，其中按當(dāng)量值計(jì)算的折標(biāo)系 數(shù) 為 1.229， 按 等 價(jià) 值 計(jì) 算 的 折 標(biāo) 系 數(shù) 為 3.8。 基于當(dāng)量值 計(jì)算得 到的能耗值為 1461.3t標(biāo) 煤，基于等價(jià)值計(jì) 算得到 的能耗值為 1551.4t標(biāo)煤 ，二者差值為 95.1t標(biāo)煤。

表3 某硫酸鐵生產(chǎn)裝置當(dāng)量值能量消耗估算

表4 某硫酸鐵生產(chǎn)裝置等價(jià)值能量消耗估算

表5是某電子化學(xué)品生產(chǎn)過程根據(jù)當(dāng)量值和等價(jià)值計(jì)算的能耗數(shù)據(jù)。其中按當(dāng)量值計(jì)算的折標(biāo)系數(shù)為 1.229，按等價(jià)值計(jì)算的折標(biāo)系數(shù)為 3.8。由 于該過程中主要消耗電力，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，當(dāng)量值能耗 為 3395.4t標(biāo) 煤 ， 等 價(jià) 值 為 5764.3t標(biāo) 煤 ， 二 者相差 2368.9t標(biāo)煤。

表5 某電子化學(xué)品生產(chǎn)裝置當(dāng)量值能耗與等價(jià)值能耗對比

對以上表中數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，基于電力當(dāng)量折標(biāo)系數(shù)計(jì)算得到的能耗值與基于電力等價(jià)折標(biāo)系數(shù)計(jì)算得到的能耗值存在較大的差值，在現(xiàn)有的能源統(tǒng)計(jì)、審計(jì)工作中，二者是同時(shí)存在的，一定程度上誤導(dǎo)了基于能源審計(jì)結(jié)果制定的能源規(guī)劃，模糊了節(jié)能工作努力方向，因此，建議將當(dāng)量值和等價(jià)值同時(shí)納入能耗審計(jì)中，并進(jìn)行注釋說明。此外，在企業(yè)對發(fā)電裝置進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)時(shí)，應(yīng)按照自身產(chǎn)電的能耗計(jì)算發(fā)電折標(biāo)系數(shù)，并在文件上注釋說明。在節(jié)能審計(jì)部門對相關(guān)耗能企業(yè)進(jìn)行節(jié)能潛力評估時(shí)，可以考慮采用目前最好技術(shù)的發(fā)電效率作為動態(tài)的等價(jià)值（基準(zhǔn)值），如超臨界或超臨界機(jī)組的發(fā)電效率，以鼓勵耗能企業(yè)合理利用余熱余壓，合理調(diào)整熱電比及發(fā)電量，最大限度地提高能源利用效率。

3 結(jié)語

采用電力當(dāng)量折標(biāo)系數(shù)考核評價(jià)電力資源消耗時(shí)，將電力等同于一般熱能，忽視了能量的品位高低，而采用電力等價(jià)折標(biāo)系數(shù)時(shí)，雖然能避免忽視能量品位的問題，但由于采用的是全國平均值，在面臨實(shí)際問題時(shí)仍然不能明確給出各個(gè)環(huán)節(jié)的能源損失大小，致使在評價(jià)某些能源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)時(shí)出現(xiàn)某些邏輯矛盾。

考慮到當(dāng)量與等價(jià)兩種折標(biāo)方法均具有一定的局限性，應(yīng)在統(tǒng)計(jì)能耗時(shí)將兩種折標(biāo)方法均納入到統(tǒng)計(jì)中，以準(zhǔn)確反映地方及企業(yè)的實(shí)際用能狀況。同時(shí)，建議在進(jìn)行節(jié)能效果評估時(shí)采用目前最好技術(shù)的發(fā)電效率作為等價(jià)折標(biāo)系數(shù)，更科學(xué)、更合理地指導(dǎo)節(jié)能減排。

[1]GB/T2589—2008 綜合能耗計(jì)算通則[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[2]江億,楊秀.在能源分析中采用等效電方法[J].中國能源,2010,32(5):5-11.

[3]馬武忠.淺議電力折標(biāo)系數(shù)及其對節(jié)能工作的影響[J].能源研究與利用,2011,1(1):32-33.

[4]賈丕建,邢學(xué)榮,劉德勝.企業(yè)能源審計(jì)中能源折標(biāo)系數(shù)的確定[J].電力需求側(cè)管理,2010,12(3):44-46.

[5]中 國 電 力 行 業(yè) 月 度 運(yùn) 行 報(bào) 告 (2006 年 12 月)[EB/OL]. (2007-03-22)[2012-11-20],http://cn.chinagate.cn/.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.003.001

2012-12-28）

魏志強(qiáng)，2012年畢業(yè)于中山大學(xué)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)從 事 石化 過 程 能 量分 析 與 優(yōu) 化研 究 ， E-mail： hbwzhqing@163.com，地址： 廣州市 新港西 路 135 號中 山大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué) 院，510275。