能源管理方法综述VIP

能源管理方法综述 2014 7 1 中国能源现状和企业能效管理的挑战 能效管理基本方法和工具综述 相关案例分享 目录 旺盛的资源需求和有限的国内供给使得中国成为几个资源的主要进口国 1Metalelementcontained thousandtons SOURCE MckIOSupplyModel MetalChina WBMS McKinseySteelRawMaterialsModel 铜1 3 180 1 267 镍矿Ore1 煤 铁矿 氧化铝 生产 消耗 关键影响 镍 镍主要用于不锈钢产业中国是全球最大的不锈钢生产国家 但缺乏足够镍资源铜 全球最大的冶炼产能冶炼需求因能源行业投资和地产投资而大幅上升铝 主要用于交通行业铁矿 煤 钢铁板块的强劲需求国内资源不足 资源利用率亟待提高 需要开展重大变革 0 0 1 2 1 8 1990 2008年历史资源生产率的增长率 2008 2030年资源生产率的目标增长率 碳1GDP 吨CO2当量 水GDP 立方米 石油GDP 桶 电力GDP 兆瓦时 粮食 饲料吨 公顷 资源的竞争关系 水 水电 碳捕获与封存 粮食 饲料 生物燃料 林业 碳 重油 水 重油 生物燃料 粮食 饲料 生物燃料 电力 海水淡化 泵送 碳 煤电 水 水电 粮食 饲料 生物质 碳 毁林 干涸湿地 水 灌溉 1所有温室气体 资料来源 GDP 环球通视 水 麦肯锡全球供需模型 温室气体 气专委 石油 国际能源署2008年世界能源展望参考情景 电力 国际能源署2008年世界能源展望 历史 和麦肯锡全球减排成本曲线v2 0 2030 粮食 饲料 联合国粮农组织2008年 可变成本优化与资源所有权战略地位的夺取势在必行 资料来源 麦肯锡研究信息部 小组分析 西方2010年 90 550 中国2010年 50 300 西方2000年 75 600 固定成本 可变成本 对亚洲而言 可变成本变得愈加至关重要 举例 钢铁生产成本美元 吨 利润转移到资源所有者 损害下游企业利益 举例 2009年钢铁行业的税后资本回报率 5 10 25 30 矿山 钢铁厂 中国的能源与基础材料行业中 能源和原材料成本的占比远高于西方同类企业 其它 11 劳动力 4 能源 47 原材料 38 原材料 29 17 其它 劳动力 26 28 能源 381美元 吨1 288美元 吨 运营成本高企的原因如下原材料成本上升 例如铝土矿进口价格上升中国能源成本上涨 例如煤炭 石油和电力价格上涨 重要背景 可获得低成本铝土矿澳洲的主要能源是天然气 与其它燃料相比成本更低劳动力成本远高于中国 2011年中国氧化铝厂的平均加权运营支出 2011澳大利亚氧化铝厂的平均加权运营支出 转化为行业目标 钢铁行业单位能耗千克煤当量 吨 同时 中国政府对各行业提出了越来越高的能效要求 新的水泥厂产能必须要超过4 000吨 天 并达到国家能耗标准 水泥行业新项目投资限制 五年计划中设定的节能目标 单位GDP能耗吨煤当量 10 000GDP 市场准入愈发严格 十一五 十二五 4 2015 580 2010 16 16 6 19 0 2020 0 72 2015 0 87 2010 1 03 2005 1 28 十三五 但是 尽管能源效率存在巨大潜力 资料来源 德国联邦统计局 麦肯锡 1基于原油价格140美元 桶的基准价格2能源成本占2006年披露的运营成本百分比 海运 50 60 水泥 352 232 352 金属和矿 汽车和零部件 整合油气 102 452 电力 化学 492 航空 35 451 能源占总运营成本2百分比 运营成本中很大一部分是能源成本 汽车及装配 消费品 化工 电厂 钢铁 铝 行业 已实现的能源节约百分比1 0 10 20 30 40 50 类别 提高能效可在多种行业产生巨大效益 但在过去长期被忽视 180 170 150 130 140 160 120 100 110 0 能源生产率 劳动力生产率 材料生产率 能源生产率在过去被忽视 生产率百分比 40 不知道 不了解 为什么管 管什么 怎么管 不了解能效到底是什么损失 不知道需要数据计量 不愿意 对浪费 视而不见 对操作 漠不关心 把能效等同于节能减排 没人才 缺乏专业人员 能源专家不司要职 表现在运营管理上 中国企业开展能效改善工作面临三方面的很多挑战 非穷尽 改善重点不明确 缺乏科学论证节能技术应用不到位 节能技术和操作脱节设备管理和日常管理和能效不相关 设备的可靠性和运行偏差 操作偏差等能效指标不衔接 技术系统 能源管理机构不合理 分散 孤立 不协调资金调配不到位 缺乏整体成本概念 投资和运营脱节缺乏机制和考核 KPI不明确 没有分解到KAI 业绩对话欠缺 激励机制不到位 管理体系 理念与能力 领导们开始考虑企业能效管理前需要特别关注的10大重点 A 理念和能力 意识意愿能力 B 管理构架 组织设置资金支持业绩管理 C 运营系统 改善关注技术应用基础管理整体系统 理念能力需要提升 对资源有效型管理 尤其是能效管理的认识需要提升 对明显的直接浪费 视而不见 传统思维认为能源只是被使用 不能被改善能源管理专员的职能被错误定义为 抄表员 收费员 报表上传 政策下发员 不知道到底有多少能效损失 不认识数据和计量的必要性和重要性 计量设备缺失 不准或不使用能效数据没有记录 没有统计 没有分析 无所谓是否零浪费没分析过每个环节能效损失有多少 各是什么类型一提能效提升就是关灯节水节电 A1 1 1 1 2 1 3 95 的企业都或多或少存在计量问题 全计量校准精确 全计量有校准不当 10 部分计量 80 没有计量 5 全部工厂 100 需要使用能耗桥分析确定每种浪费的种类和大小 理念能力需要提升 对资源有效型管理的意愿度需要转变 不清楚能效 为什么管 管什么 怎么管 现场跑冒滴漏多年没人问没人管员工不以不合理使用能源为问题 根本不在乎 对设备操作规范和控制要求 漠不关心 对能效管理的片面化技术崇拜 能效管理就是 节能减排 和 技改升级 能效管理需要大投资 大投资往往批准周期长 且通不过投用新技术设备和软件比运营基础管理提升更快更方便更直接 不控制参数控制参数范围太宽控制参数往上限靠过程指标没人管控制波动大 A2 2 1 2 2 2 3 管理的提升也能快速高效取得能效收益 设备参数偏离和 懒人管理法 参数过于宽泛 无法支持精细操作 例如 己内酰胺肟化车间压缩机透平K5403的使用与控制分家 操作和管理不能联动 有改善潜力 氧化 中控整体负责 中控负责 现场负责 中控操作方法阀门调节有问题才与现场沟通 现场操作方法蒸汽全开不用调整 40 50 开度 1 05MPa 60t 3 3MPa 60t 1 1MPa 13 000Mm3 小时 1 3MPa 70 估计改善后10 汽耗降低 即6吨中压蒸汽节省 氧化 100 开度 1 05MPa 54t 3 3MPa 54t 1 1MPa 13 000Mm3 小时 1 3MPa 70 理念能力需要提升 急需培养资源有效型管理的专业人才和能力 没有能源专家和专业骨干 企业里找不出精通能源的专家各分厂和车间也没有专职或兼职的能源骨干或主管一旦有能效问题 就找外部机构或设备厂商 没有资源开发这些工具和方法不是每个人都知道有这些工具可以使用缺乏相关培训 能源专家即使有 也无权考核其它部门的能效业绩 只作为技术专家能源专家不能影响与能效和能源成本相关的战略或运营决策 A3 3 1 能源专家不司管理要职 3 2 缺乏专业的能效提升工具和方法 3 3 专业能效诊断改善工具 多层次和方式培训 组织架构需要转型 组织机构需要建立并优化 能效管理职能分散 集团里能效管理职能分散在多个部门各自能效关注点都非常片面工厂层面无部门负责能效具体工作 企业内能效统一协调机制不存在 无法有效解决能效问题 能效相关部门间没有接口企业也没有沟通能效问题的平台或机制问题解决周期长 甚至无疾而终 B1 3 1 能效相关组织间沟通衔接不畅 3 2 能效整体协调性欠缺 3 3 某客户集团的能效管理职能分散且各部门关注不聚焦 工厂需要建立专职能效部门推进改善 14 得到实施的构想 状态未知的构想 14 放弃的构想 10 未能实施的构想 26 得到肯定的构想 钢铁行业案例 责任归属缺失导致实施效果差此前能源项目中的构想数量 组织架构需要转型 资金调配的决策需要合理优化 成本概念需要更新 企业管理层没有从资源有效型运营全成本的角度制定运营甚至战略决策不同部门对于能源成本有不同的理解和数字 投资与运营的投资考量脱节 投资额限制 无法选用合理设备 导致长期运行费用 尤其是能耗成本过高做设备相关的投资和选型决策时 忽视或低估能耗的专业性 费用的连续性和长期性 以及后续改善的灵活性大型设备投资决策时 没有能效专家参与在里面 资源有效型运营全成本避免 顾此失彼 设备选型匹配可以大幅提升能效 2 1 2 2 B2 组织架构需要转型 业绩管理机制和考核机制需要升级 KPI不清楚 KPI有重叠 有遗漏能效KPI没有意义能效KPI给其它运营KPI让路 KPI未分解到KAI 只有结果KPI 没过程KPI和长期KPI 或三种KPI分不清楚缺乏基层KAI的落地 缺乏业绩对话 各层级没有有效开展业绩对话改善目标设定没有挑战性没有基于KPI的持续改善 改善停留在提案收集不清楚改善措施是否能达到既定目标 考核机制有欠缺 考核机制不支持各层级员工推进持续改善考核内容脱离了持续改善 变成了日常的 鸡毛蒜皮 杂事 KPI梳理并合理化 指标分解和KAI落地 KPI梳理并合理化 面向能耗KPI提升的考核机制 3 1 3 2 3 3 3 4 B3 上煤量 无单炉上煤计量 对皮带秤数据有质疑 排污损失 输入热量 主要问题 现有状态 输出热量 动力事业部无检测系统 正在考虑上自动控制监测系统 比如 在锅炉能耗的管理上热电事业部和动力事业部都存在盲点 需要迅速建立起数据检测和指标跟踪系统 热电事业部举例 运营技术系统需要转型 改善重点需要聚焦 找不到改善重点 缺乏数据支持 不知道能改什么 也不清楚改什么会有快且大的收益什么都想改 什么都改不好改善重点的确定 不同部门有不同意见和理解 改善项目缺乏科学论证 改善项目的确定没有经过内容 时间 资源 收益 风险等的系统论证缺乏对改善项目的收益预期计划项目的收益预期高于或低于既定目标 但不知道为什么 该怎么办 基于丰富成熟经验的能效改善杠杆和潜在收益计算 基于杠杆的资源 收益和分析评估 基于杠杆的时间和收益效果预测 C1 1 1 1 2 运营技术系统需要转型 节能技术要用对用好 节能技术和操作脱节 节能技术的导入和基层操作管理的培训不能同步 或有缺失 而且基层的操作不当使得节能技术得不到发挥 反而影响设备的正常运行 节能技术缺乏投用前的全面考量 企业盲目采用由地方或国家相关部门推荐的节能技术 而这些技能技术不一定对企业有利节能技术前提考量缺乏生产 设备 能源 技术等多部门的全面支持 2 1 2 2 C2 地方上为降炭耗掺用低质无烟煤 但反而影响产品质量 最终折算回来反而使得炭耗增加 投用气液分离器 但安装和操作都不当 使得无法产生作用 影响炉气成分 导致石灰窑效率降低 某客户案例 运营技术系统需要转型 设备管理和日常操作管理与能效的关联需要强化 忽视设备可靠性对于能效的影响 设备故障停机和小停机对于能耗的影响没有人关注 忽视设备的运行参数状态对于能效的影响 设备带病运行习以为常 导致的隐形浪费无人知晓 日常操作的不精细影响能效业绩 操作规范定性内容多 定量内容少操作标准参数太宽泛操作都按照参数上限执行操作细节基本不关注 懒人管理法 盛行 通过设备可靠性提升改善能效方法 设备参数偏离极大影响能效 设备参数偏离和 懒人管理法 参数过于宽泛 无法支持精细操作 设备可靠性差异直接导致成本差异 3 1 3 2 3 3 C3 能效指标上下游脱节 上下游对于能效指标的实际效果有截然不同看法上下游之间存在能效KPI监管漏洞缺乏方法或机制来统一协调 前后端或平行工序间的相互影响不能全盘考虑 前后端相互影响和总体拥有成本没有在所有相关部门获得一致认可 各部门为了自己利益最大而追求局部最优效 全系统回水案例 回水沿途各工序消耗了高质量高成本的回水 上下游蒸汽指标问题 C4 运营技术系统需要转型 能效指标需要满足上下游衔接 4 1 4 2 40 倾向于定性管理 忽视计量管理容忍对能效的浪费和不重视倾向于通过技术改造或设备补缺 而不是优化日常工作流程来达到改善目的对于能源成本 特别是内部转换成本的认识不全面 缺乏对总体持有成本 TCO 的理解缺乏掌握先进能效改善方法和工具的团队倾向于提出问题和困难 而不是探讨如何解决问题以使 不可能 成为可能对于新的想法 缺乏勇于尝试的精神 中国企业开展能效改善工作面临三方面的很多挑战 非穷尽 能效改善工作自下而上 由各生产单元汇总而成 改善潜力经常被低估 而改善重点也不明确 不能做到 有的放矢 很少从产量 能耗 物耗等资源有效型运营整体角度考虑即使具备良好设备和技术条件 在工艺流程控制上仍有很大改善空间 许多参数的控制还未 精细化 还停留在 尽量往安全上限靠 越高越好 等操作实践上 造成潜在的不必要的能源浪费只关注设备运行生产中的能效 而很少考虑设备可靠性影响 技术系统 能源绩效管理KPI设置不合理 未能融入到现有的生产运营绩效管理体系中 往往以产量 质量管理为主 能源管理为辅能源管理职能设置不健全 或是管理和生产职能无法区分 或是资源配备不充分关键决策的制定缺乏跨部门协作 往往 得之东隅 失之桑榆 缺乏能效KPI业绩对话 所以持续改善或不存在 或只停留在 收集一些好点子 的层面 无法落实到 真金白银 收益 管理体系 理念与能力 40 能效提升离不开六方面的大力推进 非穷尽 资料来源 麦肯锡 技术系统 管理体系 广泛参与是基础 科学方法是根本 深化改革是动力 信息化建设是支撑 中国能源现状和企业能效管理的挑战 能效管理基本方法和工具综述 相关案例分享 目录 管理架构 理念和行为 运营体系 我们将精益思维推广使用于能源效率 强大的运营系统 主动 有能力的人员 控制与信息舱 正式的结构 流程和系统以管理运营系统 实现业务目标 制定并跟踪能源关键业绩指标能源业绩班组对话的质量确定能源改善目标参与能源改善行动资源 一线员工组织架构与沟通机制 对能源需求和损失的认识操作人员的能源培训 技能 人们在工作环境中思考 感觉和行为的方式 包括个人和集体 实物资产和资源的配置及优化方式 以创造价值和最小化损失 对能源的整个价值链进行系统性的分析采购生产运输 运营体系 理念和行为 管理架构 消耗实地平衡能源销售 资料来源 麦肯锡 从运行体系 管理架构 理念与能力三管齐下提升能源效率 理念与能力 管理架构 运营体系 行之有效的工具 新颖的关键业绩指标体系 创新学习促进机制下的重视度与责任感 将运营体系 管理架构 理念与能力相结合的理论极限概念 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能均衡 I 机器灵活性和效率分析 K 负载曲线分析 J 能效改进方法一览 具体说明能源使用分步骤勾画各类能源的能源流确定并量化损失 计算 估计 各类能源从产生到消耗的路线图回收未利用 滥用能源的改善杠杆 生产设备清单 包括电力 蒸汽 热 空气输入技术数据发电和传输设备清单 包括变压器 电容器 工厂设备布局 包括距离 实现各类能源从产生点到消耗点的可视化路线图将布局信息 如机器位置 加入能源流视图 对布局进行分析 能源流分析 目标 G 所需技能 仪器和时间每个区域约1天由工程师完成 各类能源流 桑基 Sankey 能量平衡图 购买电力 热损 变压器 内部发电 一次能源购买 机械损失 热损 机械损失 热损 机械能源 供电 输送损失 机器1 机器2 机械损失 热损 机械损失 热损 运输损失 热损 机械损失 热损 冷凝器 变压器 运输损失 热损 热能源 机械能源 机械能源 热能源 网络损失 机械能源 产品流 产品流 产品流 机器3 机器4 第一步总流程识别损失 G 技术系统工具举例 使用桑基图将能源消耗可视化 实例 G 能量平衡桥显示能源消耗最大的是焦炉和锅炉 也包含各种能源的浪费比如放散 减温减压 管网损失等 资料来源 2013生产数据 小组分析 2013年xxx能量平衡桥1 1012焦 100 47 17 8 0 6 1 24 18 42 12 11 17 2 7 422 外网购电 41 焦炉煤气总产量 7 463 汽机发电 154 管网损耗 减温减压外供 1 305 抽凝内供 电厂总输入 3 154 干熄焦蒸汽 焦炉 3 518 总能量输入 1 348 锅炉 1 806 其他 92 管式炉 172 生产外网电耗 41 放散 外供 1 274 0 6 101 2 放散煤气和外购电共存 焦炉能效小指标有提升空间 干熄焦产汽量略低 中压蒸汽减温减压损失 管网温度损失过大 锅炉和汽机运行效率有提升空间 1包括I期和II期 G 侧重于可变性对能源消耗造成的影响 聚焦于管理原因导致的损失 负载损失管理波动造成的损失 运营损失 浪费类型 能源类型 全部 目标通过对一定周期内的能耗和产出进行分析量化管理波动损失 运营损失 和负载损失通过拟合分析和低值点研究识别能耗目标通过负载曲线分析 寻找内部改善区域 同时提炼最佳实践确定管理损失的改善潜力 负载曲线分析 输入相应的数据对数据进行拟合分析运营损失和负载损失寻找可能的改善杠杆和能耗目标 基于事实的能耗目标改善管理波动 运营损失 能耗损失的潜力可能的改善措施 选定区域一段时期内的产出和能耗对于异常情况 例如原料 设备故障 参数变化及人员变化提供必要的记录 以便于寻找可能的原因及改善举措 J 适用工艺 设备 所需技能 仪器和时间每个区域约1 2天由工程师完成 经典的能源关键绩效指标 吉焦 吨 往往没有意义 通常不能完整反映实际能耗及其对应的生产背景 日均燃气消耗量 3 4月 具体燃气消耗量标准立方米 吨 天 J 采用负荷曲线有助于迅速发现问题 并对不同损失种类进行量化 资料来源 小组分析 1基于2009年2 4月的日消耗和生产数据统计 恢复到生产线1的一桶2函数调整为0 05Nm3 桶比最佳拟合更好 调整后的平均日消耗量 Nm 桶1 每日桶数 9 000 8 000 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 15 000 14 000 13 000 12 000 11 000 10 000 1 000 0 使用了拟合函数2y 0 1627Ln x 1 965 2009年1 4月的负载曲线 最佳20 必须通过分析低离群获得可能的最佳做法心得 负载 吞吐量 业绩 2009年2 4月的负载曲线 J 一系列 负载损失 0 77 运营损失 5 09 二系列 负载损失 0 54 运营损失 4 92 三系列 负载损失 2 54 运营损失 5 77 四系列 负载损失 4 99 运营损失 5 93 对焙烧煤气单耗日负载曲线分析显示 各炉管理波动 运营损失 平均超过5 Nm3 tAO 某公司实例 J 热电厂负载曲线表明 由于管理和负荷波动 发电煤耗损失为3 94 和3 46 造成煤耗增加 2 000万元每年 同时由于负荷波动少发电损失收益 670万 发电标煤耗克 千瓦时 发电量千瓦时 天 平均值 最佳拟合点 实际数据 电厂发电量 单耗负载曲线1 管理波动3 94 负荷损失波动3 46 12012年10月至2013年3月2波动不能完全消除 但可以降低 资料来源 内部数据 热电厂小组分析 管理波动3 94 由于操作和设备维护波动造成的损失负荷波动3 46 由于未达到满负荷而导致的煤耗增加损失计算2 波动损失乘以煤耗 J 能耗桥 技术极限分析 所需技能 仪器和时间 每个区域大概需要1天由工程师进行分析 设定基准数据 例 温度和压力建立估算必要能耗的简单模型进行必要的修正识别导致实际能耗增长的根本原因 并预估影响大小 基于事实的能耗目标排定先后顺序的改善区域估算的损失大小 鉴于很多要求的参数通常情况下并未被测量 为了用好这一工具需要一定的创造性并建立必要的假设很重要的 对于不同流程步骤 尤其是低温流程需要保证分析假设和方式的一致性 目标对所识别的能量损失设定优先级推动能耗改善的新思路将能量损失通过分项叠加形式打散确定损失的大小范围 L 所需技能 仪器和时间每个区域约1 2天由工程师完成 技术极限的定义 技术极限是联系最小理论能耗和实际能耗的能量损失桥在 桥 上所识别的损失可以归为两大类 根植于流程的附属浪费 例如 废气排放造成的热量损失由于流程的低效运行造成的浪费 例 在错误的温度下运行程序这两种损失都可以进行叙述消除低效生产造成的浪费需要较少的资金投入 因此在计算能耗损失过程中应当将其摆在优先位置 非生产浪费和部分生产浪费存在重叠 需要进一步的调整由于这些重叠 能耗桥需要遵照标准的损失种类排布顺序进行搭建 例 生产浪费应当在非生产浪费之前进行叙述 L 根据技术极限定义目标状态可以设定一个具有挑战性 但又符合实际的目标 当前状态 自下而上设计未来状态后的状态 递增方法 确定24个月后的目标状态 还本期小于2年 表现 技术极限 时间 技术极限计算 可以设定较高的目标级别 因为它不会受到现有的自下而上的观点的影响可以帮助较直观的发现那些有较大节省空间的能耗区域可以促进对各工序能效和节能机遇的思索通常不考虑采购中涉及到的损失和可能的机会 L 量化能耗桥中的每类损失 有助于找出热量损失的主要原因 提高换热器效率 减少散热损失 减少蒸汽放损和冷却水热损 49 1 50 0 85 理论极限 冷却损失 0 06 0 06 烟气损失 0 42 历史最佳业绩 1 39 返工 0 02 负荷损失 0 05 运营损失 0 17 停机损失 0 06 实际耗热 1 68 板坯物理热量 0 18 煤气燃烧热量 炉体和开口部位散热 改进重点 增加有效热装水平 减少由于质量问题的返工 优化产品规格 提高利用效率 优化生产计划编排 提高设备作业率 设计损失 流程附带的损失 理论极限和能耗桥分析 管理损失 与OEE和业绩管理相关 能量输入 提高燃烧效率 GJ t L 6 需要保证的要点 需要避免的行为 技术极限和损失计算中需要注意的关键点 对所分析的单元和他们生产 消耗热量的方式要有深入的理解在如何计算极限上要具有创造性 例如 如果没有可用的更好估计方式 就用过去的最佳表现作为极限值对于损失的计算 在缺少所需数据的情况下要开展大胆假设如果极限的计算用于多个单元 要保证方法和产量的一致性 把极限和损失仅仅视为诊断的最终结果而不是加速产生想法的工具在数据不全的情况下坚持完美的严格计算在没有弄清某一单元的能耗大小的情况下 轻易排除对这一单元的能耗桥分析 L 对焙烧炉进行能耗桥分析 识别焙烧炉单耗距理论极限仍有43 的距离 说明 43 AH反应热 理论极限 1 994 附水蒸发 表面散热 电除尘烟气 出口排料 设计值 2 988 其他 放散 运营损失 负载损失 煤气反应热 设计值 设计出口排料能耗 包括计算误差和实际计量误差 放散 AH反应热 理论极限 实际附水蒸发 表面散热 设计电除尘烟气能耗 运行中未按设计操作所造成的损失 产量未达到设计负荷所造成的损失 煤气流量和热值的乘积 MJ t AO L 统电石炉能耗桥分析表明有效能源的利用率仅为47 能源耗散部分较多 炉气带走的 冷却水带走的 电石出炉带走的 最佳运营水平 返工损失 不合格品损失 电石生产热 理论极限 电气损耗 炉体炉面散热 管理损失 84 4 负载损失 1 597 8 停机损失 19 1 输入总量 3 424 2 84 4 376 7 540 41 23 9 2 398 8 634 8 62 7 电石炉能耗桥Kwh t 比例百分比 100 2 11 16 1 70 19 2 2 47 损失 问题描述 电石出炉带走大量热量 热能未回收 停机频繁 平均停机间隔MTBF 3天 漏水电极故障更换净化布袋 电石自然冷却 余热未回收 27 0 26 设计标准 2012年均 20 1 炉况的不稳定造成系统波动 操作波动 电极深度 现场清炉等 设备故障频繁原料波动大 电极深度不足 导致电石炉负荷低 固定碳含量石灰中含有较多MgO煤粒度太小 电石炉负荷MVA 2 直接原因 1包括93 5kwh的副反应损失 L 中国能源现状和企业能效管理的挑战 能效管理基本方法和工具综述 相关案例分享 目录 能效依托电厂诊断手册 发现并改善锅炉 汽机 厂用电等效率建立电厂业绩管理体系 推进KPI KAI1指标细化和业绩对话聚焦耗能环节聚焦中低压蒸汽 循环水 燃料和动力电等介质的典型装置能效诊断和改善 以及耗能端为例调整优化能效管理机沟和机制流程控制聚焦产品C流程诊断出关键波动性参数 并利用实验设计确定优化参数范围引入问题集解决体系 业绩对话和质量工具包培养持改能力配煤以煤综合优化配煤模型为牵头 推进扩展动力煤和原煤煤源 煤质管理 配煤方案及考核优化等持续改进以大项目推进和专业职能日常改善支持为目的建立持续改进机构 石化案例 通过运营转型提升公司业绩 在三个月改善工作实施后取得近5千万的年化收益 基本情况面对历史遗留问题及先天短板 此企业在整体行业不景气的背景下面对巨大利润压力 在已开展扭亏增盈的基础上需要更加激进的运营转型在化工板块聚焦煤炭管理 能耗及物耗 设备效率和稳定性等改善方面推进运营转型 主要挑战各事业部设备装置分散 只能以产品C的关键流程和装置 以及两个电厂为试点缺乏系统性手段方法支持改善 需要依托试点改善提炼方法 培养能力改善理念尚不到位 需通过专门机制机构扭转财务情况无法支持投资型改善 年化财务效益万人民币 年 实施3个月已实现短期收益近5千万年化收益 客户案例 情况 方法 效果 1KPI 关键绩效指标 KAI 关键行动指标 总共 其它事业部 5 650 870 1 520 配煤 能源效率 2 200 过程控制 1 060 目前实现 机制流程和机构建立并优化能效管理 过程控制 煤炭管理和持续改进能源管理中心和持续改善办公室 能源管理提升是端到端的整体性工作 而能源管理组织和体系的优化则是支撑能源工作改进的基础 煤炭采购 能源获取 能源转换 能源消耗 能源管理组织架构和体系 1 2 3 4 运输 煤场管理 蒸汽生产 发电 产品D 产品E 产品F 锅炉和汽机效率提升 OS 从 到 1 7 92KPa5 8KWh 吨水6 2KWh 吨蒸汽24 5KWh 吨煤 厂内能耗降低 OS 因为设备故障 操控不精确以及下游需求的调整而导致指标波动大建立细化的以问题解决为导向的绩效指标分解 并在全厂开展绩效对话 以紧跟各关键绩效开展问题解决产汽标煤耗波动性 19 通过精细化的操控和设备完好运行吸收一部分下游需求波动 降低产汽标煤耗和发电汽耗 煤耗等关键绩效指标波动性建立细化的以问题解决为导向的绩效指标分解 并在全厂开展绩效对话 以紧跟各关键绩效开展问题解决18 1基线为4 6月平均 240万92万338万211万131万300万 年化收益1 311万元 基线1 目标 预计收益 KPI 指标波动性降低 OS MI 排污率 2 1 真空度 88KPa给水电耗 6 2KWh 吨水风机电耗 7 1KWh 吨蒸汽制粉电耗 26 8KWh 吨煤 某企业动力事业部推广能源卓越管理实现改善年化收益达1 300余万元 1 2 3 锅炉散热损失 固体不完全燃烧损失 灰渣物理损失 输出热焓 汽水损失 可燃气体未完全燃烧损失 排烟损失 进入锅炉热值 5 59 2 32 0 59 2 10 0 21 100 0 01 动力事业部锅炉能耗桥MJ T 比例百分比 增设吹灰器治理空预器漏风 减少设备漏风进行热力试验增设 2测风设备 项目概述 长效改善 年化收益 速赢 同风机电耗 89 18 改善炉水品质减少定排次数 180万 更换内漏阀门 60万 待定 1 根本问题分析 对锅炉能耗损失进行了量化 深入分析占比较大的1项损失 发现了系统改善点2处 总收益250万 年 通过添加设备 设备改造和工艺提高相结合 管理提升等措施可以全面提升锅炉效率 124 9 4 3 2 1 问题描述 重点改善措施 主要根本原因 制粉系统 炉膛 尾部烟道漏风问题较严重 通过技改 对设备进行维护 1炉缺乏吹灰器 增设 1炉吹灰器 7 1 世界一流 国内领先 平均值 设备磨损 腐蚀日益严重 密封逐渐失效 加强设备维护 减少磨损 摄氏度 百分比 1 2 世界一流 国内领先 4 3 2 1 百分比 设备老化造成漏风 针对制粉系统 炉膛和风门进行设备维修或更换 低氮燃烧器改造 造成机械不完全燃烧 进行热力试验 发现最佳燃烧温度 平均值3 54 2炉缺少侧边风 对 2炉增加侧边风装置 生产工艺略微偏离最优方式 持续坚持现有工艺改进 例如一次风速 磨煤机出口温度等参数 1 1 世界一流 国内领先 平均值 百分比 定排次数较高 定排次数从每周两次减少为每周一次 并严格控制定排时间 连排排污过量 进行技改 改成自动排污 炉水品质不合格 加药改善炉水品质 阀门内漏导致排污量增大 检查并更换内漏阀门 排烟温度高 空预器漏风率高 飞灰含碳量高 排污率高 先进差距对标 1 通过给水系统 占厂用电30 5 高电耗问题树分析 我们确定了降低内漏 调整压差和优化水泵3大抓手 并确定了主要速赢及长效改善措施 给水电耗 主设备完善 改造 给水系统优化 给水联动值修订 尽快修复 4给水泵 便于低负荷阶段给水压力调整 确定内漏阀门 取消给水系统不必要的弯头 阀门 3炉主给水调节门更换为闸阀 高负荷阶段 两台给水泵不能满足符合需求 1泵已进行扩容改造 建议另增一台变频泵 满足不同工况要求 与锅炉做试验 确定给水最佳压力值 修正给水联动值 更换两台调速中继水泵 确定锅炉给水最佳压力值 由调速给水泵或变频泵调节 减小节流 更换内漏的主要阀门 再循环 减温水抽头等给水系统阀门 现场示例 4给水泵高压端端盖泄漏 调速给水泵损坏 而现有运行给水泵都属于定速泵 无法根据负荷调整给水量 给水压力偏离最佳值 管道因为分期设计 阀门和弯道过多 现在可确定8个阀门存在内漏 1 4电动给水出口门内漏 速赢目标 长效目标 6 20 基准 5 80 6 00 给水电耗目标KWh 吨水 速赢收益 x万 年长效收益 x万 年 改进潜力 2 资料来源 小组分析 风机和制粉系统 各占厂用电30 和18 高电耗问题也通过问题树确定了各自主要速赢和长效措施 明确速赢收益和长效收益 改进潜力 改进潜力 风机电耗KWh 吨蒸汽 制粉电耗KWh 吨煤 速赢目标 7 1 6 7 基准 6 2 长效目标 速赢目标 24 5 基准 25 5 26 8 长效目标 改善收益为 速赢潜力 x万 年长效潜力 x万 年 改善收益为 速赢潜力 x万 年长效潜力 x万 年 挡板调节多带负荷 增加吹扫频率 通过资料和试验找出风机最高效率点 设备维护 合理布局烟道 减少阻力 建议改成节能的变频调节 变频调节和液藕调节的风机带负荷多档板调节的负荷低 风机电耗高 锅炉烟道积灰和电除尘堵塞增加烟道阻力 风机没有在最佳效率点内工作 工艺 设备老化 设计不合理 没有合理分配各炉风机的负荷 烟道阻力大 风机效率点变换 炉膛漏风 风机调节方式有 挡板调节 液藕调节 变频调节 烟气管道过长 增加阻力 空预器漏风 制粉系统漏风 制粉电耗高 工艺 设备 钢球装载量偏离设计值 煤粉细度控制不佳 磨煤机的出口温度 钢球的分配比例不佳 磨煤机的压差没控制好 煤质变化 可磨系数大 木块分离器 给煤机 粗细粉堵塞 设备老化 设计的不合理 钢球量控制在35t左右 调整粗粉分离器的挡板开度 把煤粉细度控制在8 以下 温度控制在75 95 通过试验找出最佳分配比例 将磨煤机压差控制在2 2kpa以下 优化配煤 根据磨煤机进出口压差 清理堵塞 转动设备震动偏大 4炉甲乙给煤机的漏煤管设计不合理 煤稍微湿点 基本上就堵死 制粉系统漏风和粗细粉分离器老化 设备维护 设备技改 技改和设备维护 2 资料来源 小组分析 效果体现 所开展的具体改善工作 3 磨煤机电耗 通过改变钢球配比和用量 将该磨煤电耗从26 8kwh 吨降低到25 5kwh 吨 效果确认后开始在其它磨煤机快速推行 清理磨煤设备 25 5 改善前 26 8 1 3 改善后 磨煤电耗Kwh 吨 调整钢球 从一台磨煤机推广到所有磨煤机 照片 周二上午 照片 周二上午 照片 周二上午 照片 周二上午 3 甲 3 乙 2 由于下游需求波动和动力自身操作和设备管理波动 产汽标煤耗负载损失和管理损失各为14 98 和4 13 造成煤耗增加及少发电损失达千万1 0 100 0 095 0 090 0 085 0 080 0 075 0 26 000 24 000 22 000 20 000 18 000 16 000 0 14 000 0 125 0 130 0 120 0 115 0 110 0 105 产汽量吨 天 产汽标煤耗吨标煤耗 吨蒸汽 动力事业部产汽标煤耗 负载曲线1 负荷损失14 98 管理波动损失4 13 14炉3机全运行工况 损失计算 波动损失乘以煤耗 波动不能完全消除 但可以降低22013年1月至2013年6月3动力事业部可以通过多产20吨 小时蒸汽以475元 MWH成本纯凝工况多发电 扣除循环水潜在成本增加 即约300万 年潜力 资料来源 内部数据 热电厂小组分析 造成管理波动的操作运行波动 需要通过更加严格 精细 有效的绩效管理和问题解决获得优化并消除 下页展开 而动力事业部的负荷损失 14 98 除去下游蒸汽需求的波动影响 7 98 发电负荷波动达18 02 可通过稳定多产蒸汽来发电所以基于管理波动和发电负荷波动的改善潜力 我们初步估计至少有300万 年 实际平均 实际 拟合 3 由于由于操作和设备维护波动造成的损失 包括 操作运行波动设备运行波动 未达到最经济高负荷而导致煤耗增加 下游蒸汽需求波动发电负荷波动 车间主任 班组班长 班组班长 没有指标 现有指标 动力绩效管理未能以问题解决为主要目的 在具体计量 监控考核和关注力度上都有问题甚至欠缺 需要通过向先进热电厂绩效管理转型以求降低波动损失 资料来源 小组分析 且在部分影响电厂效率关键指标上有缺失 以锅炉电耗为例 同时 当前指标管理体系中一些影响电厂效率关键指标上有不同程度的缺失 责任不清 没有实时可视化的指标追踪和绩效对话 造成生产过程中问题不能及时暴露 风量 操作 锅炉电耗 烟道堵灰 操作 变频 制粉耗电 与先进热电厂全面绩效指标分解进行对比 含氧量 操作 漏风 检修 六大风机电流 操作 除尘器压差 操作 一次风量和出口风压 操作 二次风量和出口风压 操作 吹灰器投用率 操作和检修 动力考核指标 工艺控制 热电竞赛 生产考核 水务竞赛 外协 环保指标 能耗控制 当前指标管理方法未能以问题解决为目的 当前指标管理体系更多是结果指标 且指标间采取了不同监控和考核频率 也没有系统化的分解关联到基层 计量上也存有问题 关键是没有绩效对话 考核奖惩 计量 结果讨论 3 能源管理提升是端到端的整体性工作 而能源管理组织和体系的优化则是支撑能源工作改进的基础 资料来源 麦肯锡 煤炭采购 能源获取 能源转换 能源消耗 能源管理组织架构和体系 1 2 3 4 运输 煤场管理 蒸汽生产 发电 产品D 产品E 产品F 在运营改善潜力诊断之外 我们全面评估公司能源管理上的短板和与先进企业相比的不足 资料来源 能源评估调查 预算与规划 绩效管理与跟踪 绩效审核 纠正措施 持续改善 景愿与信念 领导力 技能与资源 能效EPR 初步结果 1EPR 能源绩效评估 组织 KPI与目标 从组织健全 责任明确 目标清晰 管理落地 能力提升等维度进行全面而有序改善 资料来源 能源评估调查 诊断状况 提升维度 改善 能效组织健全 机动能源计量科领头在各事业部辅以生产科能源兼职主管 专职计量专干 以及车间级兼职工艺员 生产部能效管理中心统管公司及事业部能效能效计量先归划给生产部和企管部 后逐步归入专业计量统计中心以能源介质为横向主线 在能效管理中心和事业部增加各介质能效专家 加强跨产线 事业部价值流的能效专业管理 能效管理执行责任明确 事业部能效计量主管和车间能效专工更多肩负能效计量汇总统计事业部以能效考核明确到车间级的能效责任 在各事业部辅以事业部级兼职能效经理 事业部专职能效主管 专职能效计量主管 生产科兼职能效主任 专职或兼职车间能效工艺员 以及班组兼职能效班长能效指标通过指标分解和工艺指标对接 形成各层考核激励 能效管理和提升目标清晰 通过能效指标考核与事业部 车间和产线挂钩 但缺乏用汽点耗用和用汽点KAI能效专业线评分考核不清晰 通过指标分解和绩效对话 将用汽点装置工艺参数指标与能效挂钩 将考核落实到班组层面专业线考核通过绩效对话目视化并常态化 能效管理措施落地开展 能效指标由机动科转入生产科主要由机动能源科推动能效改善工作在事业部和车间甚至装置层面的开展 由生产科及车间肩负能效日常管理职责 推进措施的执行和完成由生产科能效主管和车间能效专工发起 车间执行项目 持改办管理项目 能效管理中心提供技术支持 整体推进能效提升项目 能效管理能力机制健全 能力提升 以机动能源科同事和车间工艺员个人能力为主 缺乏各层级能效能力提升培养或人才储备 以能效管理中心牵头 各事业部能效主管支持 推进能效专业模块能力建设和人才培养 建立能效人才梯队体系 在能源管理组织上 结合在能效改进工作中遇到的能力专业化挑战 以能源介质为横向主线 加强跨产线 事业部价值流的能效专业管理 能源介质的牵头人可依托相关主要介质耗用事业部领导层为核心 需要建立起一种矩阵的架构来系统化的管理能源 各厂内分层级贯彻改进 各厂间以全局最优为目标 真正为公司降本增效 能源经理专家形成能效委员会 能通过定期会议和每年持续改进项目的推进 强化跨部门能源管理的力度 通过引入能源价值链TCO 全成本 的概念 朝全局最优目标持续改进 生产部能源管理中心 蒸汽 工艺电 动力电 循环水 能源使用工序1 能源使用工序2 能源使用工序3 能源生产工序1 能源的采购 生产和消耗之间互相影响 割裂的管理容易造成局部优化损害整体利益 生产部能源管理中心 资料来源 小组分析 明确各层能源管理相关人员的工作 资料来源 小组分析 能效班组长 能效班组长 车间能效专工 能效班组长 事业部能效副经理 车间能效专工 能效班组长 能源计量专工 能源管理中心 车间能效主任 车间能效主任 车间能效主任 车间能效主任 车间能效专工 车间能效专工 生产 企管或计量 生产科能效主管 能效经理由事业部生产副经理或其它相关副经理兼职 能效班组长由生产班组长兼任 负责能效指标和措施的现场落地实施 车间能效主任由生产主任兼职 肩负车间日常能效指标和提升目标 根据车间能源比重设立车间级能效专工或由工艺工程师兼职 关注日常和攻关能效改善项目 事业部 车间能效计量主管负责能效指标计量和核算 设立生产科能效主管 负责协助能效经理推进能效改善 兼职某个能源介质的专家 在公司范围内主导介质能效提升 当前情况 挑战与解决方法 目前挑战 无计量 则无考核无计量 改善不可持续目前无法立即大量补缺计量解决方法 逐步增加工序耗能点计量 同时开展能效指标KPI KAI分解 并逐步按需增加能效相关关键工艺指标计量 能源计量覆盖面分析 资料来源 小组分析 并通过改善项目 完善装置层面能耗计量 增加工序层级耗能管理细度 借助问题树和相关性分析确定需要监控的最关键能效工艺指标 使用能耗桥和80 20法则确定需要监控的最大能耗点和最关键能能效工艺指标 通过完善事业部到产线装置层的能效计量和考核 举例 事业部 车间 产线装置 产品D蒸汽单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 产品C动力电单耗Kwh t 产品C蒸汽单耗t t 产品C循环水单耗 0 0 10 0 05 周日 周六 周五 周四 周三 周二 周一 基准值300kwh t 0 0 10 0 20 周日 周六 周五 周四 周三 周二 周一 基准值2 6t t 0 85 1 00 周日 周六 周五 周四 周三 周二 周一 xx蒸汽单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 产品C蒸汽单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 聚合蒸汽单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 硫酸蒸汽单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 6000蒸汽单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 16000蒸汽单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 26000蒸汽单耗t t 5 65 5 50 7 6 5 4 3 2 1 分摊蒸汽单耗t t 6 3 2 1 5 7 5 50 5 65 4 4 2 3 资料来源 小组分析 产线装置 工序用汽点 举例 反应伴热蒸汽单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 xxx塔单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 萃取蒸汽单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 回流比 蒸汽进口温度C 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 蒸汽进口压力C 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 塔釜温度C 6000蒸汽单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 16000蒸汽单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 26000蒸汽单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 分摊蒸汽单耗t t 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 工艺操作KPI KAI 26000产量t 月 5 50 5 65 7 6 5 4 3 2 1 再沸器温度C 周日 周六 周五 周四 周三 周二 周一 目标坏 目标坏 周六 周二 周四 周日 周五 目标坏 周一 周三 目标坏 目标坏 周六 周五 周日 目标坏 周四 周一 周二 周三 建立从产线装置到工艺操作明确清晰的KPI KAI管理 推进改善工作的固化和落地 6 5 4 资料来源 小组分析 BACKUP 能效提升离不开六方面的大力推进 领导重视是关键MC 公司领导和事业部一二把手带头推进关键项目取得早期成功 公司和事业部高层领导亲自带项目 起示范带头作用 公司和事业部高层推动定期回顾 现场巡视与全员分享的持续改进文化 广泛参与是基础 通过装置耗能点能效提升亲身感受与参与转型活动 全员参与培训 一线小改善逐步开展 通过日常绩效对话参与问题解决提升员工能力 科学方法是根本OS 通过项目规划和开展 逐步搭建端到端能效管理提升体系 推动能源与设备可靠性专业化管理方法与落地 定义模范车间 产线和班组 开展从班组 车间及事业部级的定期评比 深化改革是动力OS 公司考核中设立正向激励改善指标部分 各二级单位推出促进改善的多元化认可与激励机制 持续改进工作与干部业绩考核挂钩 专业化团队是保障MC 成立持续改进办 建立专