能源管理及统计基础知识讲解

能源管理及统计基础知识讲解1第一页，共四十五页，编辑于2023年，星期一一、基础知识2第二页，共四十五页，编辑于2023年，星期一

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3第三页，共四十五页，编辑于2023年，星期一计指标体系”。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第四页，共四十五页，编辑于2023年，星期一（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第五页，共四十五页，编辑于2023年，星期一（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第六页，共四十五页，编辑于2023年，星期一（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（见表2.1）。7第七页，共四十五页，编辑于2023年，星期一表2.1一次能源的平均低位发热量类别单位平均低位发热量(kcal)煤全国(平均)

Kg5000油原油kg10000矿井气气天然气油田气m3m3m380009310100008第八页，共四十五页，编辑于2023年，星期一

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。9第九页，共四十五页，编辑于2023年，星期一2.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

10第十页，共四十五页，编辑于2023年，星期一燃料动力形式单位固体燃料吨①液体燃料原油吨①各种成品油桶②、升、加仑③气体燃料标准立方米、标准立方英尺电力千瓦小时这里指的是1000kg。另外英美还使用长吨和短吨，1978年以前英国用长吨（1016.05kg,2240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（3.7854L）。表2.2能源统计的原始单位11第十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期一图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=7×106kcal油当量吨油当量（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）12第十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期一

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。13第十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期一表2.3用于构成十进倍数和分数单位的词头因数词头名称词头符号因数词头名称词头符号1018艾[可萨](exa)E10-1分(ceci)d1015拍[它](peta)P10-2厘(centi)c1012太[拉](tera)T10-3毫(milli)m109吉[咖](giga)G10-6微(micro)106兆(mega)M10-9纳[诺](nano)n103千(kilo)k10-12皮[可](pico)p102百(hecto)h10-15飞[母托](femto)f101十(deca)da10-18阿[托](atto)a14第十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期一表2.4常用带词头的能源单位带词头的能源单位能源单位带词头的能源单位能源单位Mt百万吨TW10亿千瓦Gt10亿吨kW·h千瓦小时Mtce百万吨煤当量或百万吨标准煤MW·hGW·h千千瓦小时百万千瓦小时Mtoe百万吨油当量TW·h10亿千瓦小时MW千千瓦mg毫克GW百万千瓦g微克15第十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期一（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0.4047000＝2828kcal

其热功当量为860kcal，热·电转换效率为860/2828＝0.304。［例1］［例2］16第十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期一3.折算标准煤系数表2.5能源折算系数表能源品种平均低位发热量实测或参用折标系数原煤5000（kcal/kg）20908（kJ/kg）0.7143（kgce/kg）洗精煤6300（kcal/kg）26344（kJ/kg）0.9000（kgce/kg）洗中煤2000（kcal/kg）8363（kJ/kg）0.2857（kgce/kg）焦炭6800（kcal/kg）28435（kJ/kg）0.9714（kgce/kg）原油10000（kcal/kg）41816（kJ/kg）1.4286（kgce/kg）汽油10300（kcal/kg）43070（kJ/kg）1.4714（kgce/kg）煤油10300（kcal/kg）43070（kJ/kg）1.4714（kgce/kg）柴油10200（kcal/kg）42652（kJ/kg）1.4571（kgce/kg）重油10000（kcal/kg）41816（kJ/kg）1.4286（kgce/kg）液化石油气12000（kcal/m3）50179（kJ/m3）1.7143（kgce/m3）炼厂干气11000（kcal/m3）46055（kJ/m3）1.5714（kgce/m3）天然气9310（kcal/m3）38931（kJ/m3）1.3300（kgce/m3）焦炉煤气4300（kcal/m3）17981（kJ/m3）0.6143（kgce/m3）电力当量值860(kcal/kW·h)等价值2828(kcal/kW·h)3600（kJ/kW·h）11838（kJ/kW·h）0.1229（kgce/kW·h）0.4040（kgce/kW·h）热力按热焓计算0.03412（kgce/MJ）0.1429（kgce/Mcal）煤泥2000～3000（kcal/kg）8374～12560（kJ/kg）0.2857～0.4286(kgce/kg)泥炭1500～2500（kcal/kg）6280～10467（kJ/kg）0.2143～0.3571(kgce/kg)煤焦油8000（kcal/kg）33453（kJ/kg）1.1429(kgce/kg)粗苯10000（kcal/kg）41816（kJ/kg）1.4286(kgce/kg)17第十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期一

(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（参考值）能源种类平均发热量折标系数气田气8500（kcal/m3）1.214（kgce/m3）油田伴生气9300（kcal/m3）1.329（kgce/m3）煤矿瓦斯3500～4000（kcal/m3）0.5～0.571（kgce/m3）焦炉煤气4300（kcal/m3）0.614（kgce/m3）焦炭制气3900（kcal/m3）0.557（kgce/m3）发生炉煤气1250（kcal/m3）0.179（kgce/m3）压力气化煤气3600（kcal/m3）0.514（kgce/m3）重油催化裂解气4600（kcal/m3）0.657（kgce/m3）重油热裂解煤气8500（kcal/m3）1.214（kgce/m3）水煤气2500（kcal/m3）0.357（kgce/m3）生物质能人粪4500（kcal/kg）0.643（kgce/kg）牛粪3300（kcal/kg）0.471（kgce/kg）猪粪3000（kcal/kg）0.429（kgce/kg）羊、驴、马、骡粪3700（kcal/kg）0.529（kgce/kg）鸡粪4500（kcal/kg）0.643（kgce/kg）大豆秆、棉花杆3800（kcal/kg）0.543（kgce/kg）稻杆3000（kcal/kg）0.429（kgce/kg）麦杆3500（kcal/kg）0.500（kgce/kg）玉米杆3700（kcal/kg）0.529（kgce/kg）杂草3300（kcal/kg）0.471（kgce/kg）树叶3500（kcal/kg）0.500（kgce/kg）薪柴4000（kcal/kg）0.571（kgce/kg）沼气5000（kcal/m3）0.714（kgce/m3）18第十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期一

(3)热力单位采用百万千卡

（1Gcal=142.9kgce,1Mcal=0.1429kgce）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℃。（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蒸汽热焓参考值蒸汽种类压力（kgf/cm2）温度（℃）热焓值（kcal/kg）饱和蒸汽1～2.53～78<127135～165>170620630640过饱和蒸汽1～20<200222～260280～320350～50065068070075019第十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期一表2.8某些耗能工质的平均等价值与折算系数耗能工质种类单位等价值kcalkgce各种水新鲜水循环水软化水除氧水tttt1800(1200~2000)1000(800~1200)340068000.2570.1430.4860.971各种气体鼓风压缩空气二氧化碳气氧气氮气m3m3m3m3m32102801500280047000.0300.0400.2140.4000.671电石乙炔kgm314550582002.0798.31420第二十页，共四十五页，编辑于2023年，星期一4.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21第二十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期一（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（7000kcal）计为1千克标准煤：1kgce＝29.27MJ＝7000kcal（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＝10000kcal则0.7kgoe＝1kgce（4）电能量（千瓦·时—kW·h）1kW·h＝3600kJ（5）机械作功（马力·小时）1英制马力小时＝1HP·h＝2686kJ1公制马力小时＝1PSh＝2648kJ1kgf·m＝9.807J22第二十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期一（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——RefrigeratingTon）。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（MillionBarrelPerDay·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·h1MBPD·Y＝3657.315

Mto/Y=49.898Mto/Y50Mto/Y23第二十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期一表2.9各种能量单位换算表24第二十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期一二、企业能源统计25第二十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期一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，推动社会进步。26第二十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期一2.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。27第二十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期一

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＝28第二十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期一三、企业能源统计指标体系29第二十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期一1.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。30第三十页，共四十五页，编辑于2023年，星期一表2.10某企业投入能源量表外购能源能源种类实物量等价值当量值tce%tce%褐煤171114t7186834.357186838.64烟煤97517t6965633.296965637.45燃料油23861t3408816.293408818.33电力82.6GWh3338415.95101525.45汽油152.9t247.50.11225.00.12柴油25.741t30.70.0127.90.01小计209274.2100186016.910031第三十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期一表2.11企业能源投入总量统计指标序号统计指标关系式及说明123456789101112131415i类能源购入量i类能源收入量i类能源购入亏损量i能源库存增量i类能源外供量i类能源投入量企业能源投入总量企业能源购入总量企业能源收入总量企业能源购入损失总量企业I类能源购入量损失率企业各类投入能源构成i类能源库存量i类能源库存损存量i类能源库存损失率Q1(i)企业计费的能源购入量Q2(i)企业一级计量的能源量Q3(i)=Q1(i)-Q2(i)Q4(i)Q5(i)Q0(i)=Q1(i)-Q3(i)-Q4(i)-Q5(i)Q1(i)=(折标值）Q1=Q2=Q3=Q1-Q2(i)=Q3(i)/Q1(i)X(i)=Q0(i)/Q0Q12(i)=收入量－支出量＋前期末库存量Q13(i)=能源库存量Q12(i)－盘存量(i)=Q13(i)/Q2(I)Q0(i)Q1(i)Q2(i)32第三十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期一2.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。33第三十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期一表2.12能源加工转换统计指标

统计指标计算单位转换能耗总量企业内加工、生产的二次能源（包括耗能工质）总量（1）自备电站电站用煤总量发电总量发电用煤单耗发电用水量发电用水单耗电站自用电比率发电负荷功率因数冷凝回水量冷凝回水率发电效率（tce）（tce）（t）（kWh）（kg/kWh）（t）（kg/kWh）（%）（kW）（t）（%）（%）34第三十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期一统计指标计算单位（2）锅炉房蒸汽生产量蒸汽焓值锅炉房耗煤总量用煤单耗用电总量用电单耗用水总量用水单耗冷凝水回水量冷凝水回水率炉渣含炭量空气过剩系数锅炉热效率

t汽

Kcal/t汽

t

Kg/t汽

kWh

kWh/t汽

t

Kg/t汽

t

%

%

%35第三十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期一统计指标计算单位（3）空压站压缩空气生产总量空压站用电总量压缩空气用电单耗空压站用水总量压缩空气用水单耗（4）制氧站氧气生产总量制氧站用电总量制氧用电单耗制氧站用水总量制氧用水单耗

m3

kWh

kWh/m3

t

t/m3

m3

kWh

kWh/m3

t

t/m336第三十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期一统计指标计算单位煤气站煤气产量煤气低（位）发热值煤气站耗煤总量煤气用煤单耗煤气站煤渣含碳量煤气站耗电总量煤气用电单耗煤气站耗水总量煤气用水单耗煤气炉热效率

m3

kcal/m3

t

kg/m3

%

kWh

kWh/m3

t

t/m3

%37第三十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期一3.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。38第三十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期一①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。39第三十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期一②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％40第四十页，共四十五页，编辑于2023年，星期一（2）输配电损失电能是企业内主要动力，各种用电设备中有