公共机构能源管理计算方法

公共机构能源管理 计算方法孟昭利

公共机构能源管理 计算方法主要内容能源管理基础知识及能量单位换算公共机构能源统计要求公共机构能源统计制度及内容

一、能源管理基础知识及能量单位换算 1.基本概念　（1）能源统计统计的最基本概念是计数，它有两个基本要素，即对象和数量。要做好统计工作，必须明确统计对象是什么？为了正确表示统计对象需要统计什么？采用什么样方法进行统计？也就是说，首先要根据具体任务确定统计对象的统计体系、统计范围和表示统计对象基本特征的参量，对各统计项目之间的内在联系加以必要的说明，提出统计大纲，即通常所说的“统计 3

指标体系”。其次，要对体系中各项具体指标计算范围、计算方式、统计数据采集、整理的方法等项均作明确的规定，即明确说明指标的涵义，这在统计学中称为“指标解释”。“统计指标体系”和“指标解释”组成了统计文件，它是进行统计工作的依据，以保证统计工作的准确性、统一性和完备性。指标体系”。其次，要对体系中各项具体指标计算范围、计算方式、统计数据采集、整理的方法等项均作明确的规定，即明确说明指标的涵义，这在统计学中称为“指标解释”。“统计指标体系”和“指标解释”组成了统计文件，它是进行统计工作的依据，以保证统计工作的准确性、统一性和完备性。　能源统计是以能量为统计单位。 4

（2）能（能量） 能是一个物理概念，根据描述宏观物体基本运动特性的牛顿力学定义，能为作功的本领。能是物理运动的一种度量，并且是物质运动状态的单值函数。如机械能、分子内能、电能、化学能及核能等。（3）能源能源是可以从其中得到热、光、动力之类的能量的物质资源，可以是燃料、自然能或能的载体。能源不是一种单纯的物理概念。也就是说，必须是技术经济上合理的那些可以得到能量的资源才能称之为能源。　　我国节能法所称能源，是指煤炭、原油、天然气、电力、焦炭、煤气、热力、成品油、燃料油、液化石油气、可再生能源和其它直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源。 5

（4）一次能源 　　是从自然界直接取得，并不改变其基本形态的能源，如煤炭、原油、天然气、水力、核能、太阳能、生物质能、海洋能、风能、地热能，等等。（5）二次能源　　是一次能源经过加工转换成另一种形态的能源，主要有电力、焦炭、煤气、蒸汽、热水以及成品油、燃料油、液化石油。在生产过程中排出的余能、余热，如高温烟气、可燃气、蒸汽、热水、排放的有压流体等也属于二次能源。一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源，都称做二次能源。 6

（6）耗能工质 　　耗能工质是指在生产过程中所消耗的那种不作原料使用，也不进入产品，制取时又需要消耗能源的工作物质。（GB2589－1990）例如水、压缩空气等。（7）燃料发热值　我国1981年发布的国家标准（GB2587－81）规定燃料发热量取低位发热值。 7

低位发热量，即燃料完全燃料，燃烧产物中的水蒸汽仍以气态存在时的反应热，它等于从高位发热量中扣除蒸汽凝结热后的热量：低位发热量，即燃料完全燃料，燃烧产物中的水蒸汽仍以气态存在时的反应热，它等于从高位发热量中扣除蒸汽凝结热后的热量： Qdw=Qgw－r·W 式中：Qdw,Qgw－燃料的低位与高位发热量(kcal/kg); r－水蒸汽凝结热(kca/kg)； W－1kg燃料燃烧产物的水蒸汽量(kg/kg). 　进行能量平衡时，应以燃料的低位发热量为计算基准。由实测求得Qgw,并换算为燃料利用基低位发热量（公式见GB2587－81）。当不能实测时，可根据燃料的工业分析结果的经验公式（见GB2589－81）计算求得。 8

2.所用单位 　（1）原始单位　　计量各种能源的实物量所用的单位称为“原始单位”。　（2）通用单位　　能源统计要反映出多种能源的相互关系，就必须采用共同的单位去计量不同的能源。要找到一种通用的度量单位对不同对象进行计量，其先决条件是研究这些对象所具有共同的属性。　（3）能源统计中使用单位 9

表2.1　能源统计的原始单位 • 这里指的是1 000kg。另外英美还使用长吨和短吨， 1978年以前英国用长吨（1 016.05kg, 2 240磅）,美国用短吨（907.2kg,2000磅）。 • 桶为容积单位，这里指的是石油桶，约等于159L。 • 加仑为容积单位，有英国加仑（4.546L）和美国加仑（3.785 4L）。 10

图2.1能源统计中的各种通用单位 焦耳（J）或其倍数热量单位卡（cal）或其倍数能源所含热量英热单位（Btu）或其倍数高位热值煤当量——吨煤当量(我国称吨标煤) 1tce=7×106kcal 低位热值吨油当量（toe） OECD各国： 1toe=107kcal(NCV) UN统计 1toe=1.02×107kcal(GCV) 其他，如国际壳牌石油公司： 1toe=1.0837×107kcal 桶油当量（BOE）换算成某种燃料量油当量 11

1969年国际计量委员会建议废除卡热量单位，采用国际单位制（SI）中焦耳作为能、功、热的单位，定义为1国际安培电流，在1国际欧姆电阻上，1秒钟消耗的电能。1969年国际计量委员会建议废除卡热量单位，采用国际单位制（SI）中焦耳作为能、功、热的单位，定义为1国际安培电流，在1国际欧姆电阻上，1秒钟消耗的电能。 1984年3月，国务院发布了《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》，命令指出：能量、功、热的法定计量单位为焦[耳]。 1991年1月1日起，除个别特殊领域外，不允许使用非法定计量单位。 12

表2.2　用于构成十进倍数和分数单位的词头 13

表2.3　常用带词头的能源单位 14

（4）当量热值 低（位）发热量等于29.27MJ（或7000kcal)的固体燃料称为1kgce，在能源统计计算中采用tce。低（位）发热量等于41.82MJ（或10 000kcal）液体或气体燃料称1kgoe或标准立方米气。按标准煤量（或标准油量），折算的热量值称为当量热值。（5）等价热值等价热值是指为了得到一个单位的二次能源（如汽油、柴油、煤油等石油制品，焦炭、煤气、电力、蒸汽等）或耗能工质（如压缩空气、氧气、各种水等）在工业上实际要消耗的一次能源的热量。例如：发电煤耗为0.404kgce/Kw·h，其等价热值为0.4047000＝2828kcal 其热功当量为860kcal，热·电转换效率为860/2828＝0.304。 15

在计算等价热值时，需要选择相应的发电煤耗，他是随时间变化的，我国发电、供电煤耗变化见表2.4。在计算等价热值时，需要选择相应的发电煤耗，他是随时间变化的，我国发电、供电煤耗变化见表2.4。表2.4我国发电供电煤耗单位：kgce/kwh 来源：国家电力公司

［例1］计算1kg焦炭的等价值。 ［例2］计算1kg低压饱和蒸汽的等价热值。 3. 折算标准煤系数 (1) 煤炭类原则上应采用企业实测单位重量的发热值； (2) 各种燃气和生物质能的发热量应采用实测值，再折算成标准煤当量。如无条件实测，取下表数值。 (3) 热力单位采用百万千卡（1Gcal=142.9kgce,1Mcal=0.1429kgce (4) 某些耗能工质的平均等价值与折算系数见表2.8。

表2.5能源折算系数表 18

表2.6各类燃气和生物质能折算系数表（参考值）表2.6各类燃气和生物质能折算系数表（参考值） 19

① 蒸汽或热水产量取报告期内锅炉给水量与排污等损失量之差。 ② 闭路循环供热时热水焓值取20kcal／kg。 ③ 开路供热时热水焓值取70kcal／kg。上述情况的热水出口温度为90℃，回水温度为70℃，给水温度为20℃。表2.7蒸汽热焓参考值 20

表2.8某些耗能工质的平均等价值与折算系数 21

4.能量单位换算 1986年7月1日《中华人民共和国计量法》规定，我国采用国际单位（SI制）作为法定单位。取长度米(m)，质量千克(kg)，时间秒(s),电流安[培]（A），热力学温度开[尔文]（K），物质质量摩[尔](mol)等。为了使用方便，国际单位制还有一些导出单位，例如：能量（功，热量）焦耳（J），力牛［顿］（N），压力帕［斯卡］（Pa），功率瓦［特］（W）以及摄氏温度度（℃），等等，经常使用。国家标准GB2586—81规定热、功、能量单位为焦耳(J)，其定义： 1牛顿＝1千克·米／秒2（1N＝1kg·m／s2） 1焦耳从电学定义： 1安培电流在1欧姆电阻上1秒钟内所消耗的电能，称为1焦耳。我国原有的热量单位“卡”有几种定义： 1（20℃）卡＝4.1816焦耳 1（国际蒸汽表）卡＝4.1868焦耳 1（热化学）卡＝4.1840焦耳 22

（1）英热单位（Btu） 它是将1磅水温度上升1华氏度（°F）所需的热量 1Btu＝1055J （2）千克标准煤（kgce）固体燃料的低位发热量等于29.27MJ（7 000kcal）计为1千克标准煤： 1kgce＝29.27MJ＝7 000kcal （3）千克标准油（kgoe）液体燃料的低位发热量等于41.82MJ（104kcal），计为1千克标准油： 1kgoe＝41.82MJ＝10 000kcal 　　　　则 0.7kgoe＝1kgce （4）电能量（千瓦·时—kW·h） 1kW·h＝3 600kJ （5）机械作功（马力·小时） 1英制马力小时＝1HP·h＝2 686kJ 1公制马力小时＝1PSh＝2 648kJ 1kgf·m＝9.807J 23

（6）巨大能量单位（Q） 1Q＝1018Btu＝1.055×1021J （7）制冷量单位（J／h）国外有时采用冷吨（RT——Refrigerating Ton）。1冷吨相当于在24小时内，将1吨0℃水冻成冰的每小时制冷量。 1RT＝1.39×107J／h＝3.86kW （8）液体容积换算：1英加仑——Imp.gal＝4.546L 1美加仑——US.gal＝3.785L，1桶＝159L （9）大量石油计量单位（MBPD·Y） MBPD·Y（Million Barrel Per Day·Year）即每天使用100万桶石油的一年用油量。其发热量为： 1MBPD·Y＝2.25×1018J＝6.2×1011kW·h 1MBPD ·Y＝3657.315Mto/Y=49.898Mto/Y50Mto/Y 24

表2.9　各种能量单位换算表 25

二、公共机构能源统计要求 　公共机构能源统计是能源管理的重要内容，又是政府监管公共机构科学、合理用能的重要根据，是进行能源审计的依据和主要的手段。 1.公共机构能源统计的基本任务　（1）便于国家对用能进行监督和管理，为国家制定能源政策，编制和实施能源计划，保持能源供需平衡提供依据；　（2）调查公共机构执行能源政策和能源计划的情况，进行统计分析，发现问题，查明原因，提出改进意见；　（3）加强公共机构能源管理，挖掘节能潜力，制订节能技术改造方案，为提高公共机构能源利用率，节约能源保护环境、持续提供必要的信息。　（4）公共机构利用能源统计数据，可以科学合理用能，提高能效降低能耗，节约能源、保护环境，又提高了企业自身的竞争力发展生产，推动社会进步。 26

2.公共机构能源统计工作准备 　（1）明确调查目的，它决定统计的内容和方法。调查的明确，要求具体，统计的内容和指标体系就容易确定，也保证了统计资料的完整性。　　（2）统一统计单位，保证统计数据可比性，这样也统计数据的整理、综合分析提供方便，减少了工作量。　　（3）确定统计项目，设计统计表格，保证统计数据的完整性、统一性和可靠性。 3.公共机构能源统计范围　　能源统计范围应遵照国家统计局制发的统计表格规定，不得漏项，也不能随意增加，以保证能源统计的可比性和统一性。 27

三、公共机构能源统计制度及内容 1.公共机构能源购入贮存量统计我们将公共机构用能体系看作一个系统，作为研究对象进行能源消费统计分析与评价，首先必须搞清真正投入系统的能源总量，并计算出它们的等价值与当量值。有了投入能源的等价值和当量值，方可对不同种类能源量进行比较、加减和综合平衡。其等价值是用来反映国家对企业投入的能源资源量；而在企业能量平衡工作中，对企业用能过程的分析是基于热力学第一定律，做热量平衡；所以在企业能量平衡工作中，一切能源量只取其当量值，而不可取能源的等价值与当量值混用。 28

表2.10　某企业投入能源量表 29

企业能源计量考核指标 国家对企业能源计量工作进行考核，可以评价企业能源管理水平，衡量企业能源统计数据的准确性与可靠性。企业经计量的各类能源总量企业能源购入总量企业已配置的能源计量器具数企业应配置的能源计量器　　　　　　　　　　　　　抽查合格的能源计量器具数　　　　　　　　　　　　　　抽查能源计量器具总数　　　　　　　　　　　　　计量标准器具周检合格数　　　　　　　　　　　　　　计量标准器具周检基数　　　　　　　　　　　　　　　计量器具周检合格数　　　　　　　　　　　　　　　计量器具周检基数能源计量率（检测率）= ×100（％） ×100（％）能源计量器具配备率= 能源计量器具完好率= （抽验合格率） ×100（％）能源计量标准器具＝周检合格率 ×100（％）能源计量器具周检合格率＝ ×100（％） 30

表2.11　企业能源投入总量统计指标 Q0(i) Q1(i) Q2(i) 31

2.企业能源加工转换量统计 各类投入企业能源，有的直接使用，有的还要经过加工、转换，转变成二次能源和耗能工质，供企业用能系统使用。各种站房生产的二次能源与耗能工质如下。自备电站：电力，蒸汽锅炉房：蒸汽（高、低压蒸汽）炼焦厂：焦炭，煤气制氧站：氧气煤气站：煤气制冷站：冷媒质(耗能工质）空压站：压缩空气（耗能工质）水泵房：水（耗能工质）企业内加工转换的二次能源（包括耗能工质）总量是本企业使用购入能源加工、转换出的二次能源量，而不包括本企业购入的二次能源量。 32

表2.13　能源加工转换统计指标 33

3.企业能源输送分配量统计 企业能源输送分配分两大类：一类是管道输送的能源与耗能工质:有燃料油、天然气、煤气、蒸汽、热水、压缩空气、氧气、乙炔气、液化气等；另一类是输配电线路。（1）管道输送能源统计指标：输送量　　　　Q(i) 输送有效能量Q1(i) 输送损失能量　Q2(i) 输送效率　　计算输送能源损失量，企业必须装有足够的、准确的、可用的二次能源计量仪表，二次能源的计量率必须达到国家标准，对各类能源做好统计期内的统计记录，所取得的统计数据（累计读数）必须具有一定的可靠性。 37

①饱和蒸汽的输送损失 　　输送损失Q2(i)＝（进入管网蒸汽热焓－管网输出蒸汽热焓）×输送蒸汽量Q(i) 如果使用等速取样管测量蒸汽热焓值时，在测点附近要装有蒸汽流量计。蒸汽热焓值i计算公式为：其中：i－蒸汽热焓； C－水的比热； G0－冷凝水流量； G－冷却水流量； t－冷凝水温度； t1,t2－冷却水进、出口温度。 38

②过热蒸汽的输送损失 　　利用蒸汽特性图，根据过热蒸汽的流量、压力与温度，查出蒸汽热焓值，再取出进、出口两点的热焓值差，计算过热蒸汽的输送损失。　　③用热流计直接测量热力管网的散热损失。　　④耗能工质的输送损失量，当前是以漏失量代替输送损失量。　　总之，能源输送效率η可以用下列公式计算：　　　　　　输入量－输出量　　　　　　　　　输入量　　输送损失Q2＝∑管网各段损失 ＝ ×100％ 39

（2）输配电损失 　　电能是企业内主要动力，各种用电设备中有电力拖动、电加热设备等，例如电热、电解、电焊，还有照明、自动控制、检测、显示和通信装置都需要电力。　　发电厂通过电力网将电能送到用户。电力网按其功能分为输电网和配电网两部分。输电网一般是由电压在35kV以上的输电线路和与其相连的变压器组成，它的作用是将电能输送到各个地区的配电网或直接向工业用户送电；配电网则是由电压在10kV及以下的配电线路和配电变压器组成，它的作用是将电能分配到各类用户。　　在企业内部应实行严格的计划用电制度，降低电耗保证电能更好地为生产与社会服务，统筹安排，保证重点，合理用电，节约用电，安全用电，提高我国的电能利用率。 40

图2.2　电能输送徐径及其转换效率 41

4.企业最终用能统计 最终用能是企业能源系统中最为复杂的一个环节，各类企业的能源消费形式千差万别。我们参照国家标准《企业能源平衡通则》（GB/T 3484-93），可以将企业的最终用能环节划分为如下几个主要部分：主要生产，辅助生产，采暖（制冷），照明，运输，生活及其他。由于企业能源系统所包含的用能设备种类繁多，能耗量有大有小,所以我们要把精力集中在能源消费量大的用能环节和单元，作为进行企业能量平衡计算与分析的重点。图2.3　企业总综合能耗构成图 42

附件一： 各地区“十二五”万家企业节能量目标 43

附件二： ————省（自治区、直辖市）万家企业情况表 44

说明： 1. 纳入万家企业节能低碳行动的单位为法人单位。 2. 所在行业：工业企业填报所属行业（电力、冶金、石油石化、化工、建材、煤炭、纺织、轻工、烟草、医药、机械、电子、其他）；交通运输企业填报所属行业（公路客运、公路货运、公路客货运兼营、水运、港口）；其他按照类别填报宾馆饭店、商贸企业、学校。 3. 2010年综合能源消费量：（1）能源消费量计算方法按照国家统计局《能源统计报表制度》规定执行。所消耗固体燃料和液体燃料的发热量，应按GB/T213和GB/T384的规定测定。若无条件实测，可根据国家统计局《能源统计报表制度》所列的参考系数进行换算。所耗电力的折标系数按照当量值0.1229千克标准煤/千瓦时折算。（2）工业企业综合能源消费量：指工业企业在工业生产和非工业生产过程中实际消费的各种能源的总和。（3）非工业企业（单位）综合能源消费量包括：①用于生产经营活动的能源；②用于技术更新改造措施、新技术研究以及科学试验等方面的能源；③用于经营维修、建筑及设备大修理、机电设备和交通运输工具等方面的能源；④用于劳动保护方面的能源；⑤其他非生产消费的能源。 45

4. 参考指标：非工业企业（单位）若无法获得2010年综合能源消费量数据，则填报参考指标栏。道路运输企业填报现有运营车辆数；港口企业填报2010年货物吞吐量；宾馆饭店企业、商贸企业填报现有建筑面积；学校填报2010年在校生人数。 5. 企业类型填报：中央企业、地方国有企业、集体企业、民营企业。 6. 各企业（单位）"十二五"节能量目标由各地区节能主管部门依据本地区节能目标任务、各企业综合能源消费量、企业能源利用效率现状、企业所在行业能效领先水平等因素确定。 7. 节能量按照环比累加方式计算。企业（单位）节能量根据《企业节能量计算方法GB/T13234-2009》的相关规定计算。工业企业、道路运输和水运企业、港口企业、宾馆饭店、商贸企业、学校的节能量原则上分别按照单位产品综合能耗、单位运输周转量能耗、单位货物吞吐量能耗、单位建筑面积能耗、万元营业额能耗、在校生人均能耗进行计算。 46

公共机构能源资源消耗统计制度详见附录

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