节能概念原理及方法

2020/6/14,1,节能概念、原理及方法,主讲人：Dr.吴金星（教授）郑州大学节能技术研究中心,2020/6/14,2,内容提纲,2020/6/14,3,2020/6/14,4,1.节能的定义,煤炭、石油、天然气、电力、热力等能源消耗量减少,在合适的时间、合适的地点，消耗了合适的能源,2020/6/14,5,1.节能的定义,2.办公室、会议室的灯具、空调、电脑、投影仪等电器关掉不用,1.能源用量不减少，甚至随着生产规模扩大而有所增加，但生产效率提高；,2020/6/14,6,我国从1998年1月1日起施行中华人民共和国节约能源法，2007年修订，自2008年4月1日起施行。其中第三条对“节能”的定义：,节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗，减少损失和污染物排放，制止浪费，有效、合理地利用能源。,节能的定义,方法,范围,目的,核心,2020/6/14,7,节能的含义：节能并不是不用能源，或简单地少于能源，而是善用能源，巧用能源。前提条件：同时要维持目前的工作状态、生活状态、环境状态。,节能：是在保证能够生产出相同数量和质量的产品，或者获得相同经济效益，或者满足相同需要、达到相同目的的前提下，能源消耗量下降。,2020/6/14,8,节约煤炭、石油、天然气、电力、热力等能源。,节能的分类（按内容）,如自来水（耗能工质）、布料、粮食（食品）、办公用品（纸张、打印机、复印机）、纯氧气等。,狭义节能：,广义节能：,节约一切需要消耗能量才能获得的物质（商品）。,天上不会掉馅饼，掉下来的可能是鸟粪或冰雹。,2020/6/14,9,生活中的节水妙招,洗菜、淘米的水再浇花、草、树；洗过衣服的水再冲拖把、卫生间等。,感应水龙头,快关水龙头,节水视频,2020/6/14,10,酒店里的浪费现象,粒粒皆辛苦，请节约食品-视频,2020/6/14,11,通过技术创新、设备结构改造，采用新工艺、新技术等方法，直接减少能源消耗；,节能的分类（按方法）,直接节能：,间接节能：,通过加强管理、调整经济和能源消费结构，提高用能系统的能效。,2020/6/14,12,2.节能的必要性,2020/6/14,13,以目前全世界探明储量计算：石油还可以开采40年；天然气还可以开采65年；煤炭开采不超过150-200年。,（1）能源资源的有限性，全球能源短缺；（2）环境负荷过重，环保意识增强；（3）经济可持续发展，缺乏能源支撑。,大势所趋，发展所需,2020/6/14,14,我国制订的基本能源政策是：“开发与节约并举，把节约放在首位”。“节约优先，效率为本”是解决我国能源问题的根本途径。,世界上“节约能源”=第五大常规能源,思考题,2020/6/14,15,国家“十一五”节能政策：（1）节能20%/GDP左右；（2）污染物减排10%。,形势所逼！,国家“十二五”节能政策：单位GDP能源消耗降低16，单位GDP二氧化碳排放降低17。主要污染物排放总量显著减少，化学需氧量、二氧化硫排放分别减少8，氨氮、氮氧化物排放分别减少10。,2020/6/14,16,企业自身的利益：（1）减少能源成本，提高经济效益；（2）控制环境污染，改善社会形象。,提高效益！,现代花园式化工厂,如果你闻到臭鸡蛋味，那是工厂里H2S气体泄漏了。,2020/6/14,17,1、节能可解决能源供需矛盾，促进增产、降低成本；搞好节能，可相对减少能源供应量，也可在供应同样数量能源的条件下生产更多的产品。节能=节钱！,3.节能的意义,2020/6/14,18,2、节能有利于从源头治理环境污染，保护环境和应对全球气候变化；,随着节能工作的深入开展，生产过程产生的污染物，特别是由于加工使用不当而排出的恶性污染物将明显减少。,2020/6/14,19,3、节能是实现经济可持续发展的基本要求；,目前，我国的生态破坏和环境污染已经达到自然生态环境所能承受的极限。为了使经济增长可持续，缓解巨大的环境压力，必须以“资源节约型、环境友好型”的模式，发展“低碳经济”，推动经济增长。,2020/6/14,20,节能必须依靠技术进步，同时节能又给予技术进步以巨大推动力。能源产值率或单位产值能耗，是衡量一个国家技术发展程度的重要指标。,4、节能可以促进技术进步；,2020/6/14,21,5、节能有利于保护自然资源，造福后代；,节约能源，减轻能源需求对能源开发的压力，可延长矿物能源资源使用年限，为子孙后代多保存一些矿物能源。,我们将来用什么能源？,2020/6/14,22,6、节能有利于缓解运输紧张状态。,能源是大宗运输物资，我国煤的运输量占铁路总货运量的40%以上，个别铁路干线占70%。我国运输紧张也是发展国民经济的制约因素。节能有助于减少能源运输量，另一方面，发展煤炭洗选加工和综合利用，建立综合经营的能源基地，也有利于缓和运输紧张的状态。,2020/6/14,23,由此可见，节能的意义绝不限于维持能源的供需平衡，更不是弥补能源缺口的权宜之计。节能对整个国民经济的发展，技术的进步，保护自然资源和环境，都具有深远的战略意义。,节约资源已经成为我国的基本国策。,2020/6/14,24,全国各种节能减排宣传活动,提高节能意识,2020/6/14,25,2020/6/14,26,1节能常用概念,“标准当量”是以某种物质的燃烧热值为基准而定义的能源消耗的单位。一方面可以将不同的能源折算成某一种能源，同时又将该种能源的不同品种折算成理论上的标准能源。如：标准煤当量，标准油当量。1kg标准煤（当量）=7000大卡：1kg标准油（当量）=10000大卡,1、标准当量能源,2020/6/14,27,1卡=4.186焦耳tce：表示吨标准煤（当量）toe：表示吨标准油（当量）Mtce：表示百万吨煤当量Mtoe：表示百万吨油当量,熟记符号和公式：,2020/6/14,28,2、能源折换系数,为了计算方便，将不同能源及物质的消耗折算到某一标准能源，如标准煤、标准油。,2020/6/14,29,各种能源和物质折标准煤参考系数,2020/6/14,30,3、发热量（也称热值）,发热量是指单位重量（固体、液体）或体积（气体）物质在完全燃烧，且燃烧产物冷却到燃烧前的温度时发出的热量，单位为KJ/Kg或KJ/m3。具体应用时分为高位发热量和低位发热量。,高位发热量=低位发热量+燃烧产物中水蒸气全部凝结成水时所放出的热量；低位发热量是燃料完全燃烧，而燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时所放出的热量。,2020/6/14,31,各种燃料的发热量,优质能源,优质能源,2020/6/14,32,4、当量热值和等价热值,当量热值又称实际发热值，是指某种能源一个度量单位本身所含热量。等价热值是指加工转换产出的某种二次能源与相应投入的一次能源的当量。,一次、二次能源当量热值=能源实际热值,二次能源等价热值=一次能源当量热值,2020/6/14,33,如1kWh电（二次能源），其当量热值等于3600kJ，而等价热值则为11840kJ（煤炭），即热能转化为电能的效率为30.4%。,当量热值=等价热值转化效率,举例,2020/6/14,34,如果采用天然气发电，1kWh电的等价热值还是11840kJ吗？,思考题,天然气热值不同、发电效率不同,2020/6/14,35,能源系统的总效率,开采效率,能源储量的采收率，我国只有40,加工转换效率和贮运效率；,中间环节效率,终端用户得到的有用能与过程开始输入的能量之比.,终端利用效率,5、能源效率,2020/6/14,36,我国1992年能源系统的总效率为9.3%；其中开采效率仅为32，中间环节效率70，终端利用效率41。,能源系统的总效率图,2020/6/14,37,目前我国的能源效率约为34%，相当于发达国家1990年代的水平。当时我国能源效率约为26。,能源效率中间环节效率终端利用效率,2020/6/14,38,目前我国的能源效率约为34%，相当于发达国家1990年代的水平。当时我国能源效率只有26左右。,能源效率中间环节效率终端利用效率,能源（利用）效率,2020/6/14,39,6、能源效率标识,能效标识制度是为了向消费者提供家电产品等相关用能效率信息，同时促进节能高效产品普及。,能效标识：是表示用能产品能源效率等级等性能指标的一种信息标识，属于产品符合性标志，比较性标志。我国的能源效率标识张贴是强制性的。,2020/6/14,40,能源效率标识,国家发展改革委员会、国家质检总局和国家认证委员会，组织制定了房间空气调节器能源效率标识实施规则，规则在2005年3月1日起正式实施。,2020/6/14,41,实行能效标识的产品目录（第17批）,2020/6/14,42,能源效率标识图样,标准样式,2020/6/14,43,能效标识按产品能耗由低到高，分成5级：等级1，表示产品达到国际先进水平，耗能最低；等级2，表示比较节能节电，且价格适中；等级3，表示产品能源效率为我国市场的平均水平；等级4，表示产品能源效率低于我国市场平均水平；等级5，市场最低准入等级，即将淘汰；注意：等级3以下的产品都不算节能产品！,能效分级,2020/6/14,44,7、能源（消费）弹性系数,能源弹性系数=,能源消费的年增长率,国民经济年增长率,经济发展初级阶段,经济发展较高阶段,能源弹性系数大于1，即能源高消费带来经济高增长。,能源弹性系数小于1，即能源消费增长低于经济增长,2020/6/14,45,能源弹性系数的作用：,2020/6/14,46,2000-2005期间能源消费弹性系数及产值能耗,2020/6/14,47,思考题,能源系统的总效率由三部分组成，分别是。A.开采效率、中间环节效率、终端利用效率B.开采效率、发电效率、照明效率C.开采效率、燃烧效率、终端利用效率D.开采效率、贮运效率、发电效率,A,2020/6/14,48,思考题,国家对家用电器等使用面广、耗能量大的用能产品，实行。A、能源效率标识管理B、单位产品耗能限额标准C、能源之星认证D、节能产品认证,A,2020/6/14,49,思考题,用能产品的生产者、销售者，可以根据，按照国家有关节能产品认证的规定，向从事节能产品认证的机构提出节能产品认证申请。A、强制原则B、自愿原则C、限制原则D、申请原则,B,2020/6/14,50,友情提示,只有经过“节能产品认证”的产品才能进入政府设备产品采购目录。,2020/6/14,51,思考题,能效等级为_表示产品达到国际先进水平、最节电、耗能最低。A、1级B、2级C、3级D、4级,A,2020/6/14,52,思考题,国家限制生产、进口、销售国家明令淘汰或者不符合强制性能源效率的用能产品、设备？,2020/6/14,53,反映某一时期能源消费增长与经济增长的比例关系的是_。,思考题,能源弹性系数,2020/6/14,54,思考题,发达国家经济发展经验表明，随着经济发展，能源弹性系数变化的轨迹呈明显的形状。A、U型B、S型C、J型D、倒U型,D,2020/6/14,55,2节能的层次,1、不使用能源这是一个最简单易行的节能方法。如：上班不开车而乘地铁公交，或骑自行车；上楼少坐电梯而爬楼梯；办公室内不开空调等；又如：生活中，晴天室内不开灯，睡觉时不开灯；计算机、空调、打印机、复印机等电器下班或不用时关掉电源，洗浴打香皂时、刷牙时关掉水龙头。,2020/6/14,56,9月22日为“国际无车日”，起源于1998年法国。,2001年，成都是我国第一个举办“无车日”活动的城市；国内北京、上海、武汉等众多城市也开展“无车日”宣传。,目前世界上和我国有些大城市设立的无车日。,2020/6/14,57,“地球一小时”活动,地球一小时（EarthHour）是世界自然基金会（WWF）应对全球气候变化所提出的一项倡议，希望个人、社区、企业和政府在每年3月最后一个星期六20：30-21：30熄灯一小时，来表明他们对应对气候变化行动的支持。,2020/6/14,58,“地球一小时”活动,2020/6/14,59,该层次节能工作的实际效果不一定十分理想，也不是真正意义上的节能。对节能工作具有很好的“宣传教育”意义!,1、不使用能源,“十一五”末，个别地方为了完成节能目标而“拉闸限电”，这不是积极的节能方式。,2020/6/14,60,2、降低能源的使用质量,这是一种比较可行的节能方法。是在不影响基本生活质量的前提下，适当降低一点生活的舒适度，而带来一定的节能效果，值得推广。例如，适当降低热水器温度、夏季提高空调房间设定的温度，冬季降低室内空调温度设置。,2020/6/14,61,国务院办公厅2007年6月1日发布关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知，要求：所有公共建筑，除医院等特殊单位之外，夏季室内空调温度设置不得低于_摄氏度；冬季室内空调温度设置不得高于_摄氏度。,2620,思考题,2020/6/14,62,节能减排公益广告,视频,531,2020/6/14,63,思考题,一般轿车的经济时速处在80100Km/h。当汽车运行在经济时速时是最省油的，车速过高或过低对节油都不利。驾驶汽车时，80Km/h的速度比120Km/h的速度更省油（节能）？,通过多消耗时间，达到节约燃料的目的。,2020/6/14,64,3、通过技术手段提高能源利用效率,这一层次的节能工作属于目前正在采用的真正意义上的节能工作，即在不改变生产、生活质量的前提下，通过各种技术手段，减少能源消耗。如开发和推广应用先进高效的节能技术、综合利用技术及新能源和可再生能源替代技术。如通过提高电动机的用电效率或改进锅炉结构使能源的消耗减少。,2020/6/14,65,4、通过调整经济和社会结构,这是一个最高层次的节能工作，主要调整产业结构、产品结构和社会的能源消费结构。如淘汰落后技术和设备（关停小火电、小炼钢）；如加快发展第三产业和高新技术产业，用高新技术和先进适用技术改造传统产业，促进产业结构优化和升级换代，提高产业的整体技术装备水平。,2020/6/14,66,关停小火电,2020/6/14,67,从技术层面，节能工作应遵循的四个原则：,1）能源处理对象最小化（空调一室一控、一灯一控）2）能源转换过程最小化（合理选择能源种类，采暖用热水）3）能源转换效率最大化（改进设备及工艺）4）最大限度地回收和利用排放的能量（内部消化利用）,暖气分户计量办公一室一表打破大锅饭,2020/6/14,68,按节能工作的深度及广度，节能方法分为：,1、管理节能方法2、技术节能方法3、结构调整节能方法,3节能的方法,2020/6/14,69,管理就是计划、组织、领导、控制的过程，如建立各种能源消耗定额、节能工作规范、考核指标及奖惩办法。,1、管理节能方法,管理节能工作做得好坏又影响到技术节能（工艺节能、控制节能和设备节能）的成效。,2020/6/14,70,一是国家，通过制定节能法律、法规、政策和标准，加强监督检查