節(jié)能技措項(xiàng)目節(jié)能量計(jì)算方法探討

岳美榮

（中國(guó)海洋石油總公司節(jié)能減排監(jiān)測(cè)中心天津300452）

1 前言

“十一五”期間，國(guó)家通過(guò)采取強(qiáng)化目標(biāo)責(zé)任、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、實(shí)施重點(diǎn)工程、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步、強(qiáng)化政策激勵(lì)、加強(qiáng)監(jiān)督管理、開(kāi)展全民行動(dòng)等一系列強(qiáng)有力的政策措施，節(jié)能減排方面取得顯著成效。其中采取有效的節(jié)能技術(shù)措施是提高能源利用效率、節(jié)約能源的一個(gè)重要途徑，而如何衡量節(jié)能技措項(xiàng)目的效果，節(jié)能量的計(jì)算、確定尤為重要。因此選用科學(xué)、適用、準(zhǔn)確的節(jié)能量計(jì)算方法具有非常重要的意義。

目前，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《企業(yè)節(jié)能量計(jì)算方法》（GB/T 13234-2009）和國(guó)家發(fā)改委印發(fā)的《節(jié)能項(xiàng)目節(jié)能量審核指南》中節(jié)能技措項(xiàng)目節(jié)能量的計(jì)算方法主要推薦使用基準(zhǔn)單耗法，此種方法主要與項(xiàng)目實(shí)施后項(xiàng)目范圍內(nèi)產(chǎn)品產(chǎn)量、以及項(xiàng)目實(shí)施前后的單位產(chǎn)品（或工作量）能耗有關(guān)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油企業(yè)節(jié)能技措項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)方法》中推薦的方法除了基準(zhǔn)單耗法外，還推薦了以效率提高計(jì)算節(jié)能量和以節(jié)能率計(jì)算節(jié)能量的方法，以效率提高計(jì)算節(jié)能量方法主要與項(xiàng)目實(shí)施后項(xiàng)目綜合能耗和項(xiàng)目實(shí)施前后的設(shè)備（或裝置）效率有關(guān)，以節(jié)能率計(jì)算節(jié)能量的方法使用較少。而目前歐盟國(guó)家通常采用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的累計(jì)和法計(jì)算節(jié)能量，此種方法相對(duì)復(fù)雜，但相對(duì)準(zhǔn)確。采用不同的節(jié)能量計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果會(huì)存在一定的差異。

2 節(jié)能量計(jì)算方法

2.1 基準(zhǔn)單耗法

對(duì)于單耗降低類(lèi)節(jié)能技措項(xiàng)目，節(jié)能量按公式（1）計(jì)算：

式中，ΔE為節(jié)能技措項(xiàng)目節(jié)能量；eh為節(jié)能技措項(xiàng)目實(shí)施后項(xiàng)目范圍內(nèi)單位產(chǎn)品（或工作量）綜合能耗；eq為節(jié)能技措項(xiàng)目實(shí)施前的單位產(chǎn)品（或工作量）基準(zhǔn)單耗；Ph為節(jié)能技措項(xiàng)目實(shí)施后項(xiàng)目范圍內(nèi)產(chǎn)品產(chǎn)量（或工作量）。

此種方法是目前企業(yè)主要使用的計(jì)算方法，只需要計(jì)量統(tǒng)計(jì)出項(xiàng)目實(shí)施前后項(xiàng)目范圍內(nèi)的綜合能源消費(fèi)量和產(chǎn)品產(chǎn)量（或工作量），計(jì)算出單位產(chǎn)品（或工作量）能耗，就能計(jì)算出節(jié)能技措項(xiàng)目的節(jié)能量。此方法計(jì)算簡(jiǎn)便，適用范圍寬。但如果節(jié)能技措項(xiàng)目實(shí)施前后產(chǎn)品產(chǎn)量變動(dòng)較大，則計(jì)算的節(jié)能量會(huì)有一定的誤差。

2.2 效率提高法

對(duì)于效率提高類(lèi)節(jié)能技措項(xiàng)目，節(jié)能量可按公式（2）計(jì)算：

式中，E h為技措項(xiàng)目實(shí)施后項(xiàng)目范圍內(nèi)的綜合能耗；ηh為項(xiàng)目實(shí)施后的設(shè)備（或裝置）實(shí)際效率；ηq為項(xiàng)目實(shí)施前設(shè)備（或裝置）的基準(zhǔn)效率。

此種方法需要計(jì)量統(tǒng)計(jì)出設(shè)備（或裝置）節(jié)能技措項(xiàng)目實(shí)施后的綜合能耗，測(cè)試出項(xiàng)目實(shí)施前后設(shè)備（或裝置）的效率，需要計(jì)量統(tǒng)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試相結(jié)合，相對(duì)復(fù)雜。此種方法適用范圍有局限性，主要適用于以提高耗能設(shè)備（或裝置）效率的節(jié)能技措項(xiàng)目。但如果節(jié)能技措項(xiàng)目實(shí)施前后設(shè)備（或裝置）負(fù)荷變化較大，則計(jì)算的節(jié)能量會(huì)造成一定的誤差。

2.3 累積和法

（1）方法原理

累計(jì)積法是統(tǒng)計(jì)方法中的一種，也稱(chēng)CUSUM法。累積和法定義為若干個(gè)樣本與某個(gè)預(yù)設(shè)值之間的差值累積和，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

將一系列連續(xù)的Sn值繪制在以取樣時(shí)間為橫軸的坐標(biāo)圖上，便構(gòu)成了CUSUM圖。由于Sn值是由累加所得，若干小的偏離在累加過(guò)程中不斷放大，通過(guò)CUSUM圖上點(diǎn)的分布趨勢(shì)，可以較為靈敏地監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中樣本值偏離預(yù)設(shè)值的情況。

（2）應(yīng)用于節(jié)能量的計(jì)算

利用節(jié)能技措項(xiàng)目實(shí)施前的某固定時(shí)間間隔（如每月、每周或每天）內(nèi)能源消耗量與產(chǎn)量數(shù)據(jù)，作出能源消耗量與產(chǎn)量的EP圖，用簡(jiǎn)單的一元線(xiàn)性回歸模型，得到節(jié)能技措項(xiàng)目實(shí)施前綜合能源消耗量與產(chǎn)量的關(guān)系式：

式中，E為綜合能源消耗量；P為產(chǎn)品產(chǎn)量；m為每增加一單位量的產(chǎn)品所消耗的能源量；c為生產(chǎn)中的與產(chǎn)品產(chǎn)量無(wú)關(guān)的固定能源消耗量。

產(chǎn)品產(chǎn)量是決定能源消耗量的最重要因素，因此一元線(xiàn)性回歸模型能較真實(shí)反映E、P之間的關(guān)系。能源消耗量可分為依產(chǎn)量而變的可變能耗量和與產(chǎn)量無(wú)關(guān)的固定能耗量?jī)刹糠?，固定能耗指設(shè)備的空載、散熱等能耗。其定義如下：

式中，Eyi為技術(shù)措施實(shí)施后相同固定時(shí)間間隔內(nèi)的能源消耗預(yù)測(cè)量，即式（3）中的μ值；Psi為該固定時(shí)間間隔內(nèi)的實(shí)際產(chǎn)品產(chǎn)量。則：

式中，ΔEi為該固定時(shí)間間隔內(nèi)實(shí)際能源消耗量與預(yù)測(cè)能源消耗量之間的差值；Esi為節(jié)能技措項(xiàng)目實(shí)施后該固定時(shí)間間隔內(nèi)的實(shí)際能源消耗量。則：

式中，Sn為節(jié)能技措項(xiàng)目實(shí)施所帶來(lái)的節(jié)能量。

此方法需要以項(xiàng)目實(shí)施前基準(zhǔn)數(shù)據(jù)為樣本，利用回歸分析法得出能源消耗量與產(chǎn)品產(chǎn)量（工作量）之間的關(guān)系式，以及模擬出能耗預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、計(jì)算能耗實(shí)際數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的差值、累加差值，統(tǒng)計(jì)計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，但該方法適用范圍寬，較基準(zhǔn)能耗法和效率提高法相對(duì)更準(zhǔn)確一些，且能通過(guò)繪制CUSUM圖（累積節(jié)能量逐月變化趨勢(shì)圖），直觀反映能源消耗的趨勢(shì)性變化，以檢測(cè)節(jié)能技措項(xiàng)目發(fā)揮的效果。此方法也是國(guó)際上通用的計(jì)算方法。

3 節(jié)能量計(jì)算實(shí)例

以某企業(yè)熱介質(zhì)爐節(jié)能改造項(xiàng)目為例，三種方法計(jì)算的結(jié)果不同。根據(jù)節(jié)能項(xiàng)目實(shí)施前2009年綜合能耗數(shù)據(jù)和產(chǎn)生的熱量，作出E-P圖，如圖1所示。采用最小二乘法對(duì)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行線(xiàn)性擬合得到下列方程式：

圖1基于2008年數(shù)據(jù)的E-P線(xiàn)性擬合圖

圖1 中E、P兩變量間判定系數(shù)R2=0.9931,表示直線(xiàn)回歸的相關(guān)性良好。

根據(jù)擬合方程式（9）和該項(xiàng)目2010年1月至12月的產(chǎn)熱量數(shù)據(jù)Psi，每月實(shí)際綜合能源消耗量Esi，計(jì)算出逐月預(yù)測(cè)的綜合能源消耗量Eyi和ΔEi，計(jì)算出節(jié)能量Sn值，具體見(jiàn)表1。

表1 數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果表

根據(jù)表1的結(jié)果,可以得出采用累積和法計(jì)算出節(jié)能量約為345噸標(biāo)煤。根據(jù)圖1中的數(shù)據(jù)，應(yīng)用基準(zhǔn)能耗法，計(jì)算得出2009年該設(shè)備單位綜合能耗為0.0407噸標(biāo)煤，實(shí)施節(jié)能技術(shù)措施后，2010年該設(shè)備單位綜合能耗為0.0392噸標(biāo)煤,產(chǎn)生的熱量為2.6×104MJ，根據(jù)式（1）計(jì)算得出節(jié)能量約為390噸標(biāo)煤。按照效率提高法計(jì)算，節(jié)能措施實(shí)施前設(shè)備2009年效率約為83.7%，節(jié)能措施實(shí)施后，2010年效率約為87.1%，綜合能耗量為10198.3噸標(biāo)煤，根據(jù)式（2）計(jì)算得出節(jié)能量約為414噸標(biāo)煤。以上3種方法計(jì)算出的節(jié)能量最大相差69噸標(biāo)煤。

4 節(jié)能量計(jì)算應(yīng)注意的問(wèn)題

影響節(jié)能量計(jì)算結(jié)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?cè)谟?jì)算節(jié)能技措項(xiàng)目節(jié)能量時(shí)還應(yīng)注意以下問(wèn)題：

●在確定項(xiàng)目基準(zhǔn)能耗時(shí)，應(yīng)選擇正常工況下，至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)周期；在確定基準(zhǔn)效率時(shí)應(yīng)選擇正常工況、正常負(fù)荷，選取有代表性的測(cè)試周期。這樣才具有代表性和參考性。

●確定好節(jié)能技措項(xiàng)目節(jié)能量的計(jì)算范圍，應(yīng)是與此產(chǎn)品（工序）或設(shè)備（裝置）直接關(guān)聯(lián)的所有用能環(huán)節(jié)。

●節(jié)能技措項(xiàng)目實(shí)施后的節(jié)能量計(jì)算應(yīng)選擇在項(xiàng)目正常穩(wěn)定運(yùn)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(duì)項(xiàng)目能消耗的影響及項(xiàng)目實(shí)施對(duì)項(xiàng)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(fù)面影響），必要時(shí)加以修正。

5 結(jié)論

GB/T 13234-2009中推薦的基準(zhǔn)單耗法是最基本的方法，適用性也最強(qiáng)。但在實(shí)際節(jié)能量計(jì)算中我們還應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，以及節(jié)能量計(jì)算準(zhǔn)確性的要求，可以適當(dāng)選擇效率提高法或累積和法，或者利用多種方法進(jìn)行核算。同時(shí)在節(jié)能量計(jì)算中確定好計(jì)算范圍，選取好基準(zhǔn)能耗（或基準(zhǔn)效率），分析考慮節(jié)能量影響因素，必要時(shí)對(duì)節(jié)能量加以修正。對(duì)于合同能源管理項(xiàng)目節(jié)能量的計(jì)算，應(yīng)在合同中約定節(jié)能量的計(jì)算方法，以免在計(jì)算項(xiàng)目節(jié)能量時(shí)產(chǎn)生分歧。

[1]GB/T13234—2009企業(yè)節(jié)能量計(jì)算方法.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[2]SY/T 6473-2009石油企業(yè)節(jié)能技措項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)方法.石油工業(yè)出版社，2010.

[3]白尊亮，馮馴，梁辰等.CUSUM方法在企業(yè)能源審計(jì)中的應(yīng)用.《節(jié)能技術(shù)》，2009，27(2):174-177.

[4]北京鑒衡認(rèn)證中心.《節(jié)能量認(rèn)證關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用》.中國(guó)質(zhì)檢出版社，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[5]William Navidi.《統(tǒng)計(jì)學(xué)：科學(xué)與工程應(yīng)用》.北京：清華大學(xué)出版社，2007.