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能源管理专业知识,中国质量认证中心李军2009年9月,主要内容,能源系统能源因素及其识别评价方法用能单位的能源管理内容与方法节能通用技术附录：国家能源统计制度简介,第一章能源系统,第一节能源和能源管理的基本概念与术语第二节工业用能单位能源系统及其描述方法第三节工业用能单位能源系统的构成及用能特点第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法第五节工业用能单位优化用能过程的原则第六节建筑能源系统及其描述方法第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,第一节能源和能源管理的基本概念与术语,能源及分类能源：指一切含有能量的资源，包括所有的燃料、流水、阳光和风等等,第一节能源和能源管理的基本概念与术语,能源的分类,（1）按地球上的能量来源分,地球本身蕴藏的能源，如核能、地热能等。来自地球外天体的能源，如宇宙射线及太阳能，以及由太阳能引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用、化石燃料（如煤、石油、天然气等，它们是一亿年前由积存下来的有机物质转化而来的）等。地球与其他天体相互作用的能源，如潮汐能。,（2）按被利用的程度分,常规能源，其开发利用时间长，技术成熟、能大量生产并广泛使用，如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等，常规能源有时又称之为传统能源。新能源，其开发利用较少或正在研究开发之中，如太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等,（3）按被利用的程度分,一次能源，即自然界现实存在，可供直接利用的能源，如煤、石油、天然气、风能、水能等。二次能源，即由一次能源直接或间接加工、转换而来的能源，如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等，它们使用方便，易于利用，是高品质的能源。,（4）按能否再生分,可再生能源，它不会随其本身的转化或人类的利用而日益减少，如水能、风能、潮汐能、太阳能等。非再生能源，它随人类的利用而越来越少，如石油、煤、天然气、核燃料等。,（5）按能源本身的性质分,含能体能源，其本身就是可提供能量的物质，如石油、煤、天然气、氢等，它们可以直接储存，因此便于运输和传输。含能体能源又称之为载体能源。过程性能源，它们是指由可提供能量的物质的运动所产生的能源，如水能、风能、潮汐能、电能等，其特点是无法直接储存。,（6）按是否能作为燃料分,燃料能源，它们可以作为燃料使用，如各种矿物燃料、生物质燃料以及二次能源中的汽油、柴油、煤气等。非燃料能源，它们是不可作为燃料使用的能源，其含义仅指其不能燃烧，而非不能起燃料的某些作用，如加热等。,（7）按对环境的污染情况分,清洁能源，即对环境无污染或污染很小的能源，如太阳能、水能、海洋能等。非清洁能源，即对环境污染较大的能源，如煤、石油等。,第一节能源和能源管理的基本概念与术语,能源的评价与数量,能源评价,（2）能量密度,（3）储能的可能性,（4）供能的连续性,（5）能源的地理分布,（6）开发费用和利用能源的设备费用,（7）运输费用与损耗,（8）能源的可在身性,（9）能源的品位,（10）对环境的影响,（1）储量,第一节能源和能源管理的基本概念与术语,（1）储量储量是能源评价中的一个非常重要的指标。作为能源的一个必要条件是储量要足够丰富。一种理解认为，对煤和石油等化石燃料而言，储量是指地质资源量；对太阳能、风能、地热能等新能源而言则是指资源总量。另一种理解是，储量是指由经济价值的可开采的资源量或技术上可利用的资源量。,第一节能源和能源管理的基本概念与术语,（2）能量密度能量密度是指在一定的质量、空间或面积内，从某种能源中所得到的能量。显然，如果能量密度很小，就很难用作主要能源。太阳能和风能的能量密度就很小，各种常规能源的能量密度都比较大，核燃料的能量密度最大。,第一节能源和能源管理的基本概念与术语,（3）储能的可能性储能的可能性是指能源不用时是否可以储存起来，需要时是否又能立即供应。（4）供能的连续性供能的连续性是指能否按需要和所需的速度连续不断地供给能量。（5）能源的地理分布能源的地理分布和能源的使用关系密切。能源的地理分布不合理，则开发、运输、基本建设等费用都会大幅度的增加。（6）开发费用和利用能源的设备费用各种能源的开发费用以及利用该种能源的设备费用相差悬殊。例如太阳能、风能不需要任何成本即可得到。各种化石燃料从勘探、开采到加工却需要大量投资。,第一节能源和能源管理的基本概念与术语,（7）运输费用与损耗运输费用与损耗是能源利用中必须考虑的一个问题。例如太阳能、风能和地热能都很难输送出去，但煤、油等化石燃料却很容易从产地输送至用户。（8）能源的可再生性在能源日益匮乏的今天，评价能源时不能不考虑能源的可再生性。（9）能源的品位能源的品味有高低之分，例如水能能够直接转变为机械能和电能，他的品位要比先由化学能转变为热能，再由热能转换为机械能的化石燃料必然要高些。另外热机中，热源的温度越高，冷源的温度越低，则循环的热效率就越高（10）对环境的影响使用能源一定要考虑对环境的影响。化石燃料对环境的污染大；太阳能、氢能、风能对环境基本上没有污染。在使用能源时，应尽可能采取各种措施防止对环境的污染。,第二节工业用能单位能源系统及其描述方法,生产产品为硬件产品，其量具有计数的特性，用计数特性描述。其产品的生产原料是流程性材料，通过将原材料转化成某一特定状态的有形产品，其状态可能是流体、气体、粒状、带状，其量具有连续的特性，往往用计量特性描述,离散加工型用能单位,过程加工型用能单位,工业用能单位,第二节工业用能单位能源系统及其描述方法,工业用能单位的能源系统各种能源的输送、储存、转换及其最终使用的整个系统构成工业用能单位的能源系统。描述方法：能源流程示意图法（所有方法的基础）能源网络图法能流图法,第二节工业用能单位能源系统及其描述方法,能源流程示意图将用能单位使用的各种不同的能源在其内部的流转过程和重点环节以图线的形式抽象的描述出来。图1-1所示的是某制浆造纸厂的能源流程示意图。,第二节工业用能单位能源系统及其描述方法,图1-1某制浆造纸厂的能源系统图,圆形表示能源输入用能单位的环节,方形表示能源的加工转换环节,长方形表示能源的利用环节,菱形表示生产过程中回收可利用的能源,第二节工业用能单位能源系统及其描述方法,审核员需从基础信息将能源系统抽象出来,用能单位的产品生产工艺流程示意图（对多数过程加工系统而言）,生产单元及生产设备的平面布置图（对多数离散加工型用能单位而言）,不同品种的能源系统示意图（如电力系统示意图，蒸汽系统示意图等）,用能单位具体的生产设备,能源流程示意图,各举一个过程加工型用能单位和一个离散加工型用能单位的例子。,第二节工业用能单位能源系统及其描述方法,过程加工型用能单位图1-2所示的是某现代化水泥生产用能单位的生产工艺流程示意图，这是一个典型的过程加工型用能单位。,1.以生产工艺流程示意图为基础，依据行业内的习惯将整个工艺流程划分为不同的工序，并在图上表示出来。水泥生产工艺一般依次可分为采矿及矿石破碎、生料制备、生料均化、熟料煅烧、水泥制成、成品包装及储运共6个主要工序。在每个主要工序内还可以细分出一些子工序过程。如熟料煅烧工序又可以细化为生料预热和生料煅烧两个子工序。,第二节工业用能单位能源系统及其描述方法,2.确定了产品生产工艺的主要工序后，就应了解每一工序过程中需要使用哪些种类的能源，并在图中表示出来。如图1-3所示。由此，也就基本上确定了用能单位使用的能源品种。,第二节工业用能单位能源系统及其描述方法,3.由于每一个品种的能源都是经过输入及存储，输送及分配最终到达每一用能单元，因此，可以根据每一个主要工序使用的不同品种的能源，逆向追溯其源头，并确定其主要的流转环节。4.当各工序使用的某种类的能源，在用能单位的输入侧找不到与之对应的同种类能源时，则在用能单位内一定存在该种类能源的转换过程，这一能源种类的转换过程既可以发生在该工序范围内，也可以在该工序之外。,第二节工业用能单位能源系统及其描述方法,5.每一个用能单位都应该考虑其每一个工序过程对生产环境（如温度、湿度、照明度等）的要求，并了解为制造或维持这种环境所需的设备或系统。以此再确定该设备或系统消耗的能源品种。综合以上的工作，即可获得一个完整、清晰的用能单位能源流程示意图，如图1-4所示。,第二节工业用能单位能源系统及其描述方法,离散型用能单位图1-5所示是某机械制造用能单位各生产单元的平面位置布置图,由于离散型加工用能单位没有一个清晰的产品生产的流程过程，每一个生产单元相对独立。以此为基础，从生产单元（或设备）的平面位置布置图到能源流程示意图需要经过以下环节。,第二节工业用能单位能源系统及其描述方法,1.以每一个生产单元为对象，详细了解其内的生产加工设备及其使用的能源品种，以此，确定每一个生产单元需要输入的能源种类。并在平面位置布置图上表示出来。如图1-6所示。,第二节工业用能单位能源系统及其描述方法,2.根据每一个生产单元使用的不同品种的能源，逆向追溯其源头，并确定其主要的流转环节。3.对于各生产单元使用的不同品种的能源，当用能单位的输入侧找不到与之对应的同品种能源时，则一定有一独立的该品种能源的转换过程。4.根据分析的需要，对于每一个生产单元内，还可以将各品种能源依据其内部的流转过程进一步细分。,第二节工业用能单位能源系统及其描述方法,综合以上工作，即可获得用能单位能源流程示意图，如图1-7所示。,第三节工业用能单位能源系统的构成及用能特点,用能单位能源系统,在用能单位能源和能量利用的研究过程中，通常将由能量释放、传输、使用等环节，以及与之相应的设备、工质、能流等相关物质所组成完整的能量利用系统称为用能单位能源系统。,能源的转换发生设备输送分配管（线）网、及所有的终端用能设备。,按物质构成上分类,按能源品种分类,如蒸汽系统、电力系统等这些不同品种能源构成的子系统是相互不关联的，,第三节工业用能单位能源系统的构成及用能特点,过程加工型用能单位能源系统的用能特点1、过程加工型生产过程的核心部分属于热过程，能量主要是通过热和流动功两种形式传给连续（或近似连续）稳定的物流而被利用的。2、用能单位从外界获得供给能源绝大部分是燃料与电力。3、工艺利用的能量经过转换之后需要传给一定的物流，通过传输系统到达各个工艺用能单元（或设备），同时还要把系统的工艺介质（或产品）、载能介质输出系统。4、工艺过程中工艺物料多为传热性能很好的流体。5、工艺过程得以正常运转，主要依靠在各环节中存在的电动机提供驱动动力，用于克服各种阻力及做功。6、工艺过程中的各种能耗设备连续运行，且负荷变化不大。,第三节工业用能单位能源系统的构成及用能特点,离散加工型用能单位的能源系统用能特点生产单元内部的耗能设备分两类：主要是各类工业窑炉，通过燃料的燃烧，将其化学能转化为热能，或将电能转换成热能。主要是为各种加工设备提供动力驱动的能源。各种加工设备的动力驱动装置以电动机为主，有时采用其他品种的能源如蒸汽锤。,热加工设备,电加工设备,离散加工型用能单位内既没有能耗的传递性，也不会有能耗的泄漏,第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法,方法：热力学原理将研究对象孤立出来，并根据有关热力学理论，对其能源使用及转换过程进行分析Ei=E+E0（1-1）式中：Ei是系统的输入能量；E是系统内的能量增量；E0是系统的输出能量；,第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法,用能单位能源系统的用能过程：能源输入储存过程能源的转换过程能源传输与分配过程能源的工艺利用过程能源的回收过程,第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法,A、能源输入储存过程外界供给用能单位能源系统的输入能形式主要是各种燃料及电能等，在某些系统中也供给蒸汽和热水。系统的能量平衡关系式为：Ei=E0+Es式中：Ei是系统输入能源E0是系统输出能源Es是系统损失能源,第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法,对于即时供给能源，其输入过程中的能源损失主要是由于管理不善造成。合理安排能源计量表的安装位置，确保计量仪表的准确性是控制Es的关键。对于间歇性供给的燃料，由于用能单位对能源供给稳定性的要求，需要在用能单位内部确保一定数量的储存。燃料的自然挥发特性以及管理方面的疏忽，难免使能源在储存过程中造成损失。输入储存过程的能源损失，采用损失率表示，其定义如式1-3所示：,第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法,B、能量转换过程工业用能单位中常见的能量转换设备一般可分成两类：（1）加热炉、锅炉。主要功能是把燃料化学能转换成热能，并传给工艺介质或载能工质（如热水、蒸汽等）。（2）电动机、燃气轮机、蒸汽透平与各种压缩机、泵及风机的组合。主要功能是把电能或机械功转换为工艺介质或载能工质的压力能。,第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法,转换输出能量Et0则分为两类,（1）即把供给能按工艺要求用能的形式、数量、品位转换后，供给系统内利用的能量Et01,（2）把供给能按工艺要求用能的形式、数量、品位转换后，供给系统外利用的能量Et02,以用能单位自备热电厂为例，自备热电厂的自用电能和自用蒸汽可归类为Et01，而其对外输出部分则应归类为Et02,第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法,能量转换损失转换损失能量Ets是指转换过程中直接损失、耗散入环境的各项能量。,Eti能源转换过程的输入能源；,供给系统内利用的能量Et01,供给系统外利用的能量Et02,Ets能源转换过程的损失能源,而评价能量转换过程的效率的方法有以下两种，即正平衡效率法：,或反平衡效率法,正、反平衡效率将有所不同，但也不应相差过大（一般相差在5以内）,第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法,C、能源传输与分配过程定义：能量传输分配过程就是把工艺利用需要的能量传输到系统中的各个工艺用能单元（或设备）以及把系统的工艺介质（或产品）载能工质输出系统。能量传输设施：有电网、蒸汽热力管网以及各种物流或载能工质的输送管网。,第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法,计算公式：,传输分配输入能量ETT,传输分配输出能量ETI,传输分配损失ETL,而能量传输分配的效率一般由下式定义：,第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法,能量转换和传输分配过程的损失:1.物流排弃损失物流排弃损失主要包括各种锅炉、窑炉等的排烟损失、化学不完全燃烧损失、机械不完全燃烧损失、炉子雾化蒸汽（以在排烟温度下的焓计算）、锅炉等设备的排污和燃料、蒸汽传输过程中的泄漏等。2.直接散热损失直接散热损失指在能量转换和传输过程中通过设备和管线表面散失的热量，包括：炉子等设备表面散热；主要受热流体或烟气的中间传输管线散热；外供入热，如热进料的中间储罐及罐后管线表面、蒸汽管线表面散热等；电网中电流热效应、电磁热效应导致的变压器、电线中的热损失等。3.无效动力损失无效动力损失指工艺机泵、辅机设备（如风机）、传输动力设备、汽动泵（蒸汽往复泵、蒸汽喷射泵）的无效动力。如流过水泵旁通管的流体的动力，即为典型的无效动力损失。,第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法,D、能源的工艺利用过程对过程加工型用能单位：,工业用能单位中工艺总供入能量EPT通常来源于四个不同的途径：(1)外界直接供给系统工艺利用的供给能量ESI，(2)转换输出能量ECI，(3)传输输出能量ETI(4)回收循环能量ER,能源工艺利用过程的输出能量有下述两种：,（1）工艺用能EP,工艺用能EP有时也被称为工艺利用过程的有效能。它是指通过能量工艺利用过程使产品所增加的物理和化学能，是反映该环节能量利用水平的主要指标之一。,（2）工艺损耗能EPL,工艺损耗能EPL是指工艺总供入能量中除了转化到产品的工艺用能之外，工艺总供能的其余部分。它包括工艺用能过程中各种形式的能量损耗，如通过设备表面的散热、泄漏及无效动力损失等，还包括实际供入能量部分超过工艺需要的工艺用能部分，如超过工艺温度要求供入的热能。,第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法,其中：,第四节工业用能单位能源系统的典型用能过程及其分析方法,E、能源的回收过程能量回收过程的输出能量有下述三种：,（1）回收循环能ER,回收循环能ER是指用于系统内的回收能，是工艺总供能的一部分。它包括如下几种形式：换热回收能中用于提高进入工艺设备物流品位的能量，并与有效供能互为消长；主要有各种原材料的预热过程。回收环节发生蒸汽并用于工艺利用的能量（不包括自发汽中用于转换环节和外输环节的蒸汽）；反应炉中可燃气体回收能中被用作反应炉燃料的部分；液力透平从高压工艺物流中回收功带动机泵的能量；以物流形式带入工艺利用环节的能量。,（2）回收外供能ER0,回收外供能ER0是指待回收能中被回收并用于除本装置工艺利用环节外其他地方的能量。包括装置热出料能量（规定温度以上部分，与其他装置换热输出的能量）及其他通过转换后输出的能量（如余热发电后输出的电能）。,（3）排弃能ED,排弃能ED是指待回收能中以各种方式排弃到环境中的能量。排弃能按排弃的方式和渠道可以分为如下四种：冷却排弃能。是指通过冷却介质（水或空气）直接或间接排入周围环境的能量。散热排弃能。指通过除转换、传输环节外的全部设备、管线表面散失于大气中的能量。物流排弃能。指由回收环节排入环境的物流所携带出的能量。其他排出能。,第五节工业用能单位优化用能过程的原则,工业用能单位优化用能过程的原则（1）生产线各加工生产工序在空间布局方面要合理，要尽可能安排好各上、下游工序之间的衔接，减少物流在输送过程中的能量损失。（2）除了工序之间的空间布局方面需要合理安排之外，各工序的加工时间的合理匹配也是一个重要因素。（3）生产线上各工序过程的加工能力一定要相互匹配。（4）在满足所有的工艺参数的前提下，对于具体的工序及设备，应采取各种技术手段，使其能量的损耗降至最少，能量的转换、输送及其利用的效率最高。同时也要适当考虑经济指标。,第六节建筑能源系统及其描述方法,建筑环境能源系统,建筑公用设施能源系统,作用：为保障建筑室内声、光、热和空气环境要求而消耗的能源，（如采暖、通风、空调、照明和音响等）,作用：为了保障建筑物内人员生活、工作的基本需求所消耗的（如电梯、通信、供电、办公设备、炊事、热水、给排水等）,建筑能源系统,第六节建筑能源系统及其描述方法,建筑物能源系统,第六节建筑能源系统及其描述方法,从各种不同信息资料获得建筑能源流程示意图的步骤1.根据建筑平面布置图首先了解建筑的大概区域分割情况及其各区域的主要功能。2.根据建筑各区域的功能，了解其所需的能源品种。3.根据确定的能源品种，收集每一种能源的系统图，了解其走向与分配的形式。4.将不同品种的能源系统图集合出建筑能源系统图。集合后的能源系统图首先应满足按不同功能要求来划分不同的子系统；若不能满足，则可以按照不同区域划分不同的子系统。,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,建筑能耗特点1、建筑能源系统的边界较清晰。2、建筑内的各能源子系统之间有较大的关联性。3、建筑能效指标是单位建筑面积的能耗指标。4、建筑能源系统相对简单，所使用的能源品种也少，一般不会使用耗能工质。5、目前还没有一个统一的建筑能耗指标的评价体系。,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,几种重要的用能过程,制冷空调系统用能,建筑供热系统用能,建筑照明系统用能,办公设备系统用能,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,制冷空调系统用能中央空调的组成：中央制冷机组（包括制冷机和蒸发器）循环冷水泵空调器或空调机组制冷介质冷凝循环系统,中央空调系统的原理示意图：,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,主要指系统内制冷机、各种循环水泵（或风机）等设备的用能。,中央空调系统用能,主机系统用能,末端空调器的用能,包括制冷机、冷冻水循环泵、冷却水循环泵及其冷却水塔（或冷凝器风机）。这部能耗量占中央空调系统能耗量的大部分,主要是其中的风机能耗,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,制冷空调系统性能效评价指标a、单位建筑空调面积能耗在整个空调季节，所有空调区域的每个单位建筑面积所消耗的空调能耗。,式中：e：单位建筑（空调）面积能耗；单位KJ/m2P：中央空调全年总能耗；单位KJS：建筑物实际空调面积；单位m2,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,制冷空调系统性能效评价指标b、单位冷量能耗为获取单位冷量，中央空调主机系统及其设备的总能耗,单位冷量能耗；,Q:中央制冷机某一时段内制取的总冷量；KJ,P1中央空调主机系统及其设备同一时段的总能耗；KJ,设备级能效评介指标主要有：制冷机组COP值，也称制冷系数或制冷效率、换热器效率、水泵效率等,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,B、建筑供热系统用能定义：建筑供热系统是为了维持冬季建筑物内部环境（温湿度）的主要能源系统。组成部分：热源系统、热水循环泵及其管网、末端散热器,在围护结构确定的条件下，建筑热负荷与建筑物内外温差成正比关系，在整个供热季都随时间而变化。,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,建筑供热系统的热源的方式常见的有独立的锅炉房；或者是区域集中供热锅炉房；也有采用城市集中供热系统的蒸汽或热水，通过换热机组作为供热热源。供热系统的运行也是季节性的。整个系统及其设备的能耗取决于建筑物内的热负荷，即为了维持建筑物内的温度，通过建筑围护结构，从建筑物内传到建筑物之外的热量。建筑热负荷与建筑物室内外温差成正比，且随时间变化而变化。,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,建筑供热系统节能改造技术路线：通过流量和供热热水温度的调节和控制以实现建筑物内局部区域的热负荷与其供热负荷基本一致（1）温度调节通过对热源的输入能源的控制或混水的方式实现（2）供热热水流量调节通过对循环水泵实施变频控制或者通过在供热管网相关位置上加装流量调节阀。,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,供热系统及其主要设备的能效评价指标：,a、单位建筑供热面积能耗在整个供热季节，所有供热区域的每单位建筑面积所消耗的供热能耗,单位建筑供热面积能耗；单位：KJ/m2,供热系统全年总能耗；单位：KJ,建筑物实际供热面积；单位：m2,b、单位建筑供热面积电耗在整个供热季节，所有供热区的每单位建筑面积与循环热水泵消耗电能之比,单位建筑供热面积电耗；单位：Kwh/m2,供热系统中循环热水泵全年总电耗；单耗：Kwh,设备级能效评介指标主要有：锅炉热效率，或换热机组热效率，水泵效率等,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,C、建筑照明系统用能建筑照明系统是指为满足人们在建筑物内的工作或生活需要，所需保证其内相关区域的亮度要求，以及为满足建筑物外的夜间景观要求等的灯光照明设备及其控制系统，其中建筑物外的照明系统一般称作景观照明系统，建筑物内的照明系统常称作建筑照明系统。,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,建筑照明系统的节能方法：（1）采用高效光源替代传统低效光源（2）在照明供电线路上安装稳压节电器之类的设备。（3）照明节电措施对分区域的照明系统采取自动控制措施，使之按照需要提供必要的照明。,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,建筑照明系统的能效评价指标：,a、建筑景观照明的总能耗；,b、单位建筑面积照明能耗，其定义是单位建筑面积所消耗的照明能耗,式中：U：单位建筑面积照明能耗，单位：KJ/m2W：建筑物内照明系统（不包括景观照明）全年的总能耗；单位：KJS：建筑面积；单位m2,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,D、办公设备系统用能主要消耗能源：电能办公用能设备分类：（1）是为了满足建筑物特定功能而安装使用的设备（如中央计算机房等）（2）另一类办公用能设备是为人员的工作需要而安装使用的各种小型办公设备,第七节建筑能耗特点及其几种主要的用能过程,办公设备系统及其设备目前没有同一的能效评价指标。从其用能特性的角度看，采取以下思路建立其能效指标体系。,（1）对集中用能设备（如计算机房等）可设置总量指标：,（2）对分散的小型办公电器设备采用人均办公设备系统电耗这一评价指标，其定义是建筑内每年平均每工作人员所消耗的办公设备能源（不包括集中设备用能）,人均办公设备能耗；单位：KJ/人，年,办公设备系统每年的能耗；单位：KJ/年,建筑物内的固定工作人员总数；,第二章能源因素及其识别评价方法,第一节能源因素与系统能效描述方法第二节能源因素的识别第三节能源因素识别评价通用方法,第一节能源因素与系统能效描述方法,能源因素定义指对用能单位能源消耗量及其能源利用效率产生影响的各种因素。能单位的能源消耗量是用能单位使用的各种能源按照其实物量并进行折标（即所谓当量值折标）求和的结果能源利用效率：,第一节能源因素与系统能效描述方法,工业用能单位的产品能耗与工序能耗,产品单耗,定义：单位产品产量所消耗的能源,作用：比较生产同类产品的能源系统能效水平高低的一个便于操作的指标,局限：无法通过它来判断系能效可以提高的绝对空间。,涉及到的数据：1、系统消耗的能源总量2、系统输出产品的总量,第一节能源因素与系统能效描述方法,能源的计算方法：当量值计算方法通过分别计算每一种能源的消耗量，再求和即为该能源系统所消耗的能源总量，这种直接计量系统内所消耗的能源称之为系统的直接能源消耗，其计算方法在中国被称作能源的当量值计算方法。能量计量单位J或KJ，或使用卡（cal）或千卡（kcal）等热量单位对所耗能源进行计量。价值计算方法指能源系统在某一段时间内实际消耗的各种能源量，按规定的计算方法和单位，分别折算成一次能源，并求和，由此计算的数据一般称作系统的综合能源消耗。这一数据近似的给出了该能源系统所实际消耗的社会能源资源的总和。在中国，折算为一次能源的标准单位，一般取吨标准煤或公斤标准煤，即每公斤低位发热值为7000kcal的原煤。,第一节能源因素与系统能效描述方法,等价值计算方法的本质将直接能源消耗和通过约定的方式确定的间接能源消耗合计即为系统的综合能源消耗直接能耗（Ed）系统内直接消耗的能源间接能耗（Ei）能源系统之外也有部分能源，最终是为了实现系统内所发生的过程而消耗的。这种能源消耗，称之为系统的间接能源消耗，它是发生在系统之外的能源消耗，但消耗的最终目的却是为了系统内所发生的一切。通过约定的方式将其近似地确定综合能源消耗（E）直接能源消耗和通过约定的方式确定的间接能源消耗合计即为系统的综合能源消耗,第一节能源因素与系统能效描述方法,工业用能单位的产品能耗与工序能耗指标,直接能耗（Ed）,间接能耗（Ei）,综合能源消耗（E）,单位产品产量的直接能耗（ed）,单位产品产量的间接能耗（ei）,单位产品产量的综合能耗（e）,系统能源利用效率的指标,ed是系统能源效率最直接的数据。根据ed的大小，可以初步判定生产相同产品的系统（如用能单位、生产流水线等）能效水平的高低。,e,除了反应系统的能效之外，还反应了生产产品所需消耗的社会能源资源的多少,第一节能源因素与系统能效描述方法,工业用能单位的产品能耗与工序能耗指标单位产值能耗即以货币的形式统一各种不同的产品或产品规格目前最常见的是万元工业产值能耗和万元工业增加值能耗这两个指标。采用这两个指标不但在一定程度上反应了用能单位的能效水平，而且反应了用能单位产品结构对用能单位能效水平的影响,第一节能源因素与系统能效描述方法,建筑能源系统的能效描述指标“单位建筑面积能耗”或“建筑内人均能耗”单位建筑面积电耗单位建筑面积供热能耗单位建筑面积的照明电耗通过这些指标可以对建筑物内相对应的能源子系统的能效水平进行评价。因而使建筑能源系统的分析相对容易。,第二节能源因素的识别,识别系统的能源因素可以简化成分别识别构成能源系统各个具体环节和每一个能源利用过程的能源因素，要求审核员对用能单位的能源系统有清晰的认识，而且这种认识可以不断地深入细化。,第二节能源因素的识别,例:对于用能单位热能系统分别由购入储存，加工转换、输送分配和最终利用四个环节，各环节对应的热效率是，则其热平衡示意图如图2-1所示：,第二节能源因素的识别,图中：供入系统的热能总量；用能环节K的热效率（K=1，2，3，4）该热系统的热效率：上述系统一般也称为串联系统，另一种简化系统为并联系统，该系统的热效率与系统内各环节（或单元）的热效率有以下关系：式中：用能单元i的热能消耗总量；用能单元i的热效率。,第三节能源因素识别评价通用方法,二八原则标杆对比法合规性评价专家法平衡测试法全员动员法,第三节能源因素识别评价通用方法,二八原则任何一组事物中，最重要的只占其中约20%，其余的80%虽然是多数，但是却是次要的。步骤：（1）由用能单位的能源审计报告、能源统计报表等资料所提供的数据，绘制用能单位能源构成饼图，能源费用构成饼图，以确定用能单位的主要用能品种或者是能源费支出最大的能源品种。图2-2是某制浆造纸用能单位某年的能源构成饼图和能源费用构成饼图。从中可以判断原煤是该用能单位消耗的主要能源品种和能源费支出最大的能源品种。,第三节能源因素识别评价通用方法,（2）在明确主要能源品种的前提下，就要对该品种能源的整个流转过程作进一步分析。具体分析的内容是按能源利用的流转过程计算各个环节的能源损失量或能源效率，并找出能源损失量最大或对能源效率影响最大的环节。能源分析的另一项内容是在能源的最终利用环节，分别计算各用能工序或设备的能源消费量，并确定能源消耗最大的工序或设备。（3）对次主要能源品种，可以按照步骤（2）进行同样的分析。（4）在确定了主要耗能工序或设备后，则可以以该工序或设备的能耗或能效建立其数学模型，或者是定性判断影响工序或设备能耗（或能效）的影响因素，并根据能源的计量统计数据归纳出能耗（或能效）的经验公式，通过对数学模型中的各个自变量（即能源因素）变化范围及其对能耗（或能效）的影响程度的分析，以确定主要能源因素。,第三节能源因素识别评价通用方法,二八原则例火力发电厂的例子在纯凝机组构成的燃煤火力发电厂的能源系统中，已知锅炉热效率为91%，发电机效率为98%，汽轮机热效率为45%。根据串联能源系统的效率公式：在此，影响系统热效率的主要环节是汽轮机内的热功转换过程。由于热力学第二定律的限制，热功转换过程必然伴随大量的低温热量的损失，即实际过程中的蒸汽冷凝热损失。这种损失在纯凝机组中是无法避免的。但是背压式汽轮发电机组的出现，使得通过热电联供，可以对冷凝热加以利用，因而使火力发电厂的热效率获得极大的提高。如若背压式汽轮发电机组的热效率为85%，则系统热效率可达到75.8%。,第三节能源因素识别评价通用方法,标杆对比法理论依据通过对比先进用能单位能源系统的能效数据，发现其中的差距，找出改进能源系统能效水平的方向。分类内部标杆对比法、外部标杆对比法,第三节能源因素识别评价通用方法,内部标杆对比法用能单位采用其能源消耗及能效的历史数据来构建标杆，以便在今后的用能过程中进行比对，并发现差距。内部标杆对比法是一种纵向比较法。外部标杆对比法用能单位采用行业内公布的平均数据或相同条件下其他用能单位的数据来构建标杆，并在自己的生产用能过程中进行比对，以发现差距和产生差距的原因，并寻求改善和提高系统能效水平的途径和方法。外部标杆对比法是一种横向比较法。,第三节能源因素识别评价通用方法,合规性评价用能单位根据相关法律、法规和标准以及各级政府和行业管理部门对能源管理和能源使用的相关要求。对照用能单位在能源使用、能源管理等方面的现状进行分析，以找出差距，从而规避法律法规风险，并进行自我改进。,第三节能源因素识别评价通用方法,合规性评价首先，用能单位应定期组织评价，定期评价应考虑用能单位不同生产周期，不同的用能设备的特点等多方面因素。并根据其能源系统的规模、类型和复杂程度来规定适当的合规性评价方法和评价的频次。另外，评价方式也可根据用能单位能源系统的特点或不同内容灵活确定，既可以单独对其能源系统的某一部分内容进行合规性评价（如定期对重点耗能设备的能效监测），也可以与其它评价过程结合起来（如将设备的能效监测与用能单位的能源管理评价结合）。,第三节能源因素识别评价通用方法,专家法定义它是在定量和定性分析的基础上，以打分等方式做出定量评价，其结果具有数理统计特性。步骤（1）首先根据评价对象的具体情况选定评价指标，对每个指标均定出评价等级，每个等级的标准用分值表示；（2）然后以此为基准，由专家对评价对象进行分析和评价，确定各个指标的分值，采用加法评分法、乘法评分法或加乘评分法求出个评价对象的总分值，从而得到评价结果。,第三节能源因素识别评价通用方法,平衡测试法定义通过对用能单位的能源系统、子系统或者具体用能设备进行能量平衡测试（或水平衡测试）来分析、诊断被测试系统的能量利用情况以及能量损失的分布，以便找到提高系统能量利用效率或者是减少能量损失的途径和方法。分类热平衡测试电平衡测试水平衡测试,第三节能源因素识别评价通用方法,平衡测试法的理论依据是各种守恒定律，包括能量守恒定律（即热力学第一定律）和质量守恒定律。系统能量平衡计算所用的数据来源：（1）测试数据通过测取、查找物性参数和计算后确定的（2）统计数据用能单位在生产过程中用监视仪表和工艺操作运行参数仪表测量显示而记录的,第三节能源因素识别评价通用方法,测试数据是一次性测取的数据，它只能反映系统运行状态下当时的用能状况，这种平衡是一种“瞬时”的平衡。它的准确度取决于测试仪表的精度和操作者的测试水平；此外还取决于系统运行的稳定性。,例如，在制浆造纸厂中，机械式木片磨制浆设备中的输入电能与磨机的磨盘的物理状况相关，对于新磨盘，其耗能最大，并逐渐随磨机使用时间而减少，当能耗降低到一定量时，磨机的制浆质量将不能符合工艺要求，于是就需要更新磨盘。相关关系如图2-4所示。,第三节能源因素识别评价通用方法,统计数据显示的是某一时段内用能单位或系统的宏观用能状况，同时也是宏观的控制用能单位生产过程用能的依据。它由大量的统计结果组成，因此是宏观的、多次性的，只要有足够的统计样本（数据样本），它反映的结果就具有代表性，因而获得确认。统计能量平衡反映了用能单位在统计期内的平均状态。,第三节能源因素识别评价通用方法,将平衡测试法应用于识别用能单位的能源因素的步骤：,（1）要根据二八原则确定用能单位的主要用能品种及其主要用能设（或者是主要的用能环节），并将这些主要用能设备（或者是主要的用能环节）作为测试对象。（2）在明确平衡测试对象后，应聘请专业机构或者是组织由专业人员组成的测试小组来实施具体的平衡测试工作。（3）在实施具体的系统能量平衡测试时，针对不同的对象需采取不同的方法。（4）通常情况下，在平衡测试中，损失能量的测试和分布是我们识别能源因素的主要途径。,第三节能源因素识别评价通用方法,全员动员法定义是以动员用能单位内全体人员对能源系统及其设备的能效改进找问题，提建议。全员动员法是一种定性分析方法,第三节能源因素识别评价通用方法,采用全员动员法识别能源因素首先要求增强用能单位内每一位员工的节能意识和责任感，使其自愿加入其中。其次，应特别关注那些重点用能环节、工序和设备的管理、操作人员所提建议。用能单位的能源主管人员应定期收集相关建议和意见，并将其进行分类。如将所收集的建议和意见分为管理改进类，技术改进类。而技术改进类又可分为工艺改进类和设备改进类。而且可继续分为热能系统改进类和电能系统改进类等等。能源主管人员还应组织专家对收集的建议和意见进行分析和评估，做到去伪存真、去粗取精。将普通管理操作人员的经验和智慧通过必要计算、分析和测试转化成为专业的建议和方案。,第三章用能单位的能源管理内容与方法,第一节企业能源管理体系与制度第二节用能单位能源管理目标指标及其建构第三节用能单位能源统计第四节用能单位能源计量第五节用能单位能量平衡及其测试第六节用能单位节能量的计算与确认,第一节企业能源管理体系与制度,企业能源管理体系概述企业能源管理体系是一种管理工具，它使企业能够控制其生产过程中的能源消耗和利用效率。能源管理体系能给企业提供一种结构化方法去建立、实现其能源利用效率目标，并且标识已经实现的部分。,第一节企业能源管理体系与制度,企业能源管理体系概述企业能源管理体系的构架,第一节企业能源管理体系与制度,企业能源管理体系概述,能源管理总目标,要求企业要按能源管理标准的要求建立并保持能源管理体系，在确保企业正常生产和发展的前提下，保证企业在今后某一期限内，使其能源消耗总量和企业主要产品的单位产量能耗小于某一明确的数值。,2.能源管理方针,企业通过制定能源管理方针，确定企业能源管理体系框架，并通过在管理和技术方面的不断改进，以实现企业在能源利用效率方面的目标。,3.规划（策划）,企业依据对对自身工艺条件和资源条件的分析和认识，以及国家相关法律法规的要求，分析和确定影响企业能源消耗和能源利用效率的各种因素，制定具体的能耗和能效的目标和指标体系，拟定企业能源管理方案，以实现企业对能源利用效率的持续改进的承诺。,4.实施与运行,企业通过组织运作、教育培训、信息交流、制定企业能源管理体系程序和文件，并依据所制定的计划，控制其活动、产品和服务，以实现其承诺。,5.检查和纠正措施,企业在进行能源管理和提高能效的过程中要不断进行监测、测量、统计和分析，一旦发现相关数据或指标异常要及时做出纠正和预防措施。要对企业内的能源消耗数据或指标进行定期的分析与审核，以确保企业能效的真正提高。,6.管理评审,企业要针对其能源管理及提高能效的各项措施的效果进行定期评价，以确认其落实性和有效性。,第一节企业能源管理体系与制度,企业能源管理目标(见第二节)企业能源管理的组织体系在这组织体系中，必须有一位企业的主要领导负责全面的工作。各企业中一些是主管生产的副总经理，一些是主管技术的总工程师。前者多从能源在企业生产中的重要作用角度考虑，后者则更多的考虑到能源管理的技术特征。与企业能源管理主管领导相配合的是一个相对独立的企业能源主管部门。许多企业称之为能源部（处），也有称之为能源中心。企业能源管理的日常工作将由这一专门部门全面负责。除此之外，在企业内部的各生产单位也设立专门的能源管理岗位，并配备具有相应技能和资格的能源管理人员，来承担各单位具体的能源管理及其相关技术工作。各岗位的能源管理人员既可以是专职的，也可以是兼职的。这样一个结构层次分明、岗位责则明确、领导关系清晰的企业能源管理体系是企业能源管理的基础。,第一节企业能源管理体系与制度,企业能源管理制度建设与执行,管理文件,管理文件对企业能源管理的组织架构、能源管理活动的原则、职责权限、办事程序、协调联系方法、原始记录要求等所作的规定。a能源管理的组织体系图及相关职责的说明；b能源管理方针及目标指标；c各种能源管理制度（如奖罚制度、节能技改项目管理制度等）；d各种能源管理制度标准及各种规定等。,b.技术文件,技术文件对能源管理活动中有关技术方面的规定，包括技术要求、设备或工艺操作规程、各种测试方法等a企业主要产品、中间产品的各种能耗规定额及计算原则；b主要耗能设备、工序的操作规程；c购入能源取样、检验方法；d主要耗能设备能效测试方法等。,c.记录,所谓记录是指对能源管理过程中的计量数据、检测结果、分析报告及原始台账等的记录。记录的重点要求是数据的齐全和完整。此外记录应字迹清晰、标识明确、具有可追溯性，以便可以作为分析、检查和评价的依据，并应按照规定予以保存。,第二节用能单位能源管理目标指标及其建构,用能单位能源管理的目标定义用能单位在今后某一期限内，对其能源消耗总量和用能单位主要产品的单位产量能耗确定明确数值，或比照某一数值的进步值，并形成用能单位文件。用能单位能源管理目标分类：短期目标侧重于主要产品的能源单耗长期目标侧重于用能单位能源消耗绝对量，也会对生产产品的能源单耗提出要求,第二节用能单位能源管理目标指标及其建构,目标的边界是定义目标包含哪些能源，运行的生产机构或用能单位的地理位置，能耗源及其相应的能耗活动。目标的基准年为了使确定的能源管理目标能够反应用能单位在能源利用效率和节能方面的进步，还应阐明所定义的目标与过去能耗的关系，即确定目标基准年。目标基准年的分类固定的目标基准年减耗低于某一固定的目标基准年的百分比（例如2020年用能单位能耗总量比2005年降低25）滚动式目标基准年基准年在固定的时间区间会往前移动，通常是一年,第二节用能单位能源管理目标指标及其建构,确定用能单位能源管理目标1、将用能单位总的目标在具体职能岗位和层次上进行分解，并形成一个用能单位能源管理的子目标体系。2、用能单位能源管理目标还应该是可测量、可操作和可比较a、符合国家的能源资源政策、法律法规和其他要求；b、符合用能单位的能源管理制度和节能规划要求；c、用能单位现有技术装备的规模和水平；d、国内、外同类生产用能单位、生产工艺等耗能耗材的平均水平和先进水平；e、可采用的技术方案；f、用能单位自身的财务、运行经验和经营情况；g、用能单位的重点耗能环节和节能潜力；h、相关方的意见。3、用能单位提高能效的工作可以归结为管理与技术两大类,第三节用能单位能源统计,用能单位能源统计的定义：能源统计是国民经济统计中的一个分支，其对象是能源系统，包括能源资源、生产、加工转换直到最终用能等环节，并通过这些环节与所有社会活动联系起来。主要环节：购入贮存、加工转换、输送分配、最终使用,第三节用能单位能源统计,用能单位能源统计的特点,（1）能源统计系统边界复杂,能源系统的细分则相对容易，常见的有以下4种方式：a、以用能单位消耗的不同能源品种来细分能源系统；b、按生产系统、辅助生产系统和附属生产系统的不同特征来细分能源系统；c、按用能单位能源使用及流动的过程来细分能源系统；d、以产品的生产过程及生产单元为对象来细分能源系统。,（2）用能单位使用的能源品种量多面广,为了简化能源统计内容，通常将用能单位使用的能源分为五大类：燃料类：是产生能量的物流，包括煤、油、天然气和各种可燃性气体，还包括：（a）转换燃料：从燃料中制造的各种其他燃料如乙炔、酒精、焦炭等；（b）副产品燃料：生产过程中的副产品作为燃料输入和输出，如氢气、高炉煤气、水煤气等。电力；热能载体：如蒸汽、热水、高温空气等；耗能物质（或称载能工质）：指用能单位生产所需要的耗能的物质，且不作为生产原材料进入到产品中。如水、压缩空气、空气分离后的氧、氮气等；化学能转入：指生产过程中了发生的有效放热、吸热的化学反应，并规定反应放热列入输入用能单位的能量，反应吸热列为“化学能输出”。,（3）用能单位能源统计指标体系复杂,设计统计指标体系原则：科学性原则。目的性原则。全局性原则。统一性原则。可比性原则。可操作性原则。依据以上原则建立的用能单位能源统计指标体系应至少可以满足以下几个方面的要求：便于国家对用能单位用能情况的监督与管理；便于用能单位对其生产过程中各环节的能耗、能效进行监管，及时发现问题；便于数据测量及监测；便于用能单位的成本核算等经