孟昭利能源统计方法.ppt

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1、能源统计方法,清华大学孟昭利,1,2,一、基础知识,3,1.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,4,计指标体系”。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

2、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。,5,（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

3、其它直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源。,6,（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。,7,（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

4、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（GB258781）规定：燃料发热量取低位发热值（见表2.1）。,8,表2.1一次能源的平均低位发热量,9,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-rW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)；W1kg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GB258781）。当不能实测时，可根据燃

5、料的工业分析结果的经验公式（见GB258981）计算求得。,10,2.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,11,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

6、加仑（3.785 4L）。,表2.2能源统计的原始单位,12,图2.1 能源统计中的各种通用单位,能源所含热量,高位热值,低位热值,热量单位,换算成某种燃料量,焦耳（J）或其倍数,卡（cal）或其倍数,英热单位（Btu）或其倍数,煤当量吨煤当量(我国称吨标煤)1tce=7106kcal,油当量,吨油当量（toe）OECD各国：1toe=107kcal(NCV)UN统计1toe=1.02107kcal(GCV)其他，如国际壳牌石油公司：1toe=1.0837107kcal桶油当量（BOE）,13,1969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

7、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。,14,表2.3用于构成十进倍数和分数单位的词头,15,表2.4常用带词头的能源单位,16,（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。（

8、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/Kwh，其等价热值为0.40470002828kcal 其热功当量为860kcal，热电转换效率为860/28280.304。例1例2,17,3.折算标准煤系数 表2.5 能源折算系数表,18,(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。表2.6 各类燃气和生物质能折算系数表（参

9、考值）,19,(3)热力单位采用百万千卡（1Gcal=142.9kgce,1Mcal=0.1429kgce）,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。闭路循环供热时热水焓值取20kcalkg。开路供热时热水焓值取70kcalkg。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。（4）某些耗能工质的平均等价值与折算系数见表2.8。,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

10、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GB258681规定热、功、能量单位为焦耳（J），其定义：1牛顿1千克米秒2（1N1kgms2）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

11、需的热量 1Btu1055J（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：1kgce29.27MJ7 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：1kgoe41.82MJ10 000kcal则 0.7kgoe1kgce（4）电能量（千瓦时kWh）1kWh3 600kJ（5）机械作功（马力小时）1英制马力小时1HPh2 686kJ1公制马力小时1PSh2 648kJ1kgfm9.807J,23,（6）巨大能量单位（Q）1Q1018Btu1.0551021J（7）制

12、冷量单位（Jh）国外有时采用冷吨（RTRefrigerating 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。1RT1.39107Jh3.86kW（8）液体容积换算：1英加仑Imp.gal4.546L1美加仑US.gal3.785L，1桶159L（9）大量石油计量单位（MBPDY）MBPDY（Million Barrel Per DayYear）即每天使用100万桶石油的一年用油量。其发热量为：1MBPDY2.251018J6.21011kWh1MBPD Y3657.315Mto/Y=49.898Mto/Y50Mto/Y,24,表2.9各种能量单位换算表,25,二、企业

13、能源统计,26,企业能源统计是企业能源管理的重要内容，又是政府监管企业科学、合理用能的重要根据，是进行企业能源审计的依据和主要的手段。1.企业能源统计的基本任务（1）便于国家对企业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）调查企业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）加强企业能源管理，挖掘节能潜力，制订节能技术改造方案，为提高企业能源利用率，节约能源保护环境、持续提供必要的信息。（4）企业利用能源统计数据，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

14、社会进步。,27,2.企业能源统计工作准备（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.企业能源统计范围企业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。,28,4.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

15、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=,100（）,能源计量器具完好率=（抽验合格率）,100（）,100（）,能源计量标准器具周检合格率,能源计量器具周检合格率,29,三、企业能源统计指标体系,30,1.企业能源购入贮存量统计 我们将企业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

16、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。,31,表2.10某企业投入能源量表,32,表2.11企业能源投入总量统计指标,Q0(i),Q1(i),Q2(i),33,2.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

17、 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。,34,表2.12能源加工转换统计指标,35,36,37,38,3.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

18、)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。,39,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。,40,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

19、点的热焓值差，计算过热蒸汽的输送 损失。用热流计直接测量热力管网的散热损失。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,100,41,（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

20、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。,42,图2.2电能输送徐径及其转换效率,43,4.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

21、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2.6企业总综合能耗构成图,44,5.非生产用能统计 1.非生产用能总量；2.生活用能量，系指厂区外用于生活目的的能源量，包括输送，热传导损失；3.基建用能量，企业内新建厂房所需能源量，也包括输送损失；4.医院、俱乐部等非生产设施用能。四、企业节约能源量统计1.基准线选定 企业节约能源量简称节能量，是指在一定的统计期内，企业实际消耗的能源量与某一个基准能源消耗量的差值，通常是实际消耗的能源量与某一能源消费定额之差值。所以，随着所选定的基准量（或是定额）不同，其节能量也有所不同。企业节能量可分为:企业节能总量，单位产品

22、节能量，单位产值节能量，节能技术改造项目的节能量和单项工艺的节能量。企业节能量又可分为当年节能量和累计节能量。当年节能量是前一年与当年的能源消耗量的差值；累计节能量是以某一确定的年份与当年的能源消耗量的差值，实际上等于这一期间内各年的节能量之和。,45,又可分为企业总产量节能量与企业总产值节能量，其计算关系式：其中：企业节能量；E(0)上一年（或某一确定年份）企业能源消耗量；E当年企业能源消耗量。2.单位产量节能量其中：i种产品单位产量节能量；i种产品在基年（0）单位产量能源消耗量（或定额）；i种产品当年单位产量能源消耗量3.企业总产量节能量(i=1,2,I)其中：企业总（产量）节能量i企业产

23、品种类总数；i种产品的当年产量,46,4.单位产值节能量 其中：i种产品单位产值节能量；i种产品在基年（0）单位产值能源消耗量（或定额）；i种产品当年单位产值能源消耗量。5.企业总产值节能量其中：企业总（产值）节能量；i 企业产品种类总数；企业i 种产品的当年产值。,47,6.节能技术改造项目节能量 其中：某项技术改造项目节能量；技术改造项目实施前的能源消耗量；技术改造项目实施后的能源消耗量。节能技术改造项目包括大型的技术改造项目，也包括单一的工艺改造项目和技术管理项目。7.节能率节能率是节能量与比较基准（或定额）能源消耗量比值的百分数。其中：节能率。,48,节能率一般是以年为单位计算，如果取E为当年的节能量时，其节能率就用上式进行计算。如果取E为n年的累计节能量（如记为E(n)时，其平均年节能率用下式计算：,