能耗原因（共7篇）
能耗原因 篇1
1 文献综述
近年来,随着中国经济的飞速发展,以及工业化和城市化进程的不断深入,中国的能源消费量与日俱增,现已成为除美国外世界第一大能源消费国,且有逐渐增长的趋势。在按传统划分的三次产业中,第二产业是能源消费大户,其中工业更是能源消费的主力军,一直占全国能源的70%左右,图1即为1997～2006年中国工业及全国能源消费总量变化情况。由图可见,1997～2002年间工业及全国能源消费总量变化不大,但2002年以后,两者均以每年约10%的比例飞速增长。以2006年为例,中国的能源消费总量达到了24.63亿吨标准煤,比上年增长了9.6%,其中工业的能源消费总量为17.51亿吨标准煤,增幅为9.8%。2006年工业的能源消费量占全国总量的71.1%,但工业所创造的GDP只占全国总量的43.3%。显而易见,工业能源强度远高于全国平均水平。因此,分析中国工业能源消费量变化的原因,找出降低工业能源强度的措施,对实现全国能源强度的进一步下降具有很强的借鉴意义。
目前,对中国工业能源消费的研究,学术界的成果主要集中于应用因素分解法分析工业能源强度的变化原因,研究范围集中在1980年以后。Stinton等(1994)将1980～1990年中国工业能源强度的变化分解为结构效应和强度效应, 实证表明后者在工业能源强度的变化原因中占85%[1]。Zhang等(2003)将中国所有工业部门分为29个子部门,应用Laspeyres分解法分析了1990～1997年中国工业能源强度的变化原因,文章指出,该段时间内中国工业能源强度88%的下降应归因于工业各部门内部实际能源强度的变化,12%归因于工业内部结构的变化[2]。Liao等(2007)根据1997年和2002年投入产出表,将中国所有工业产品部门合并为36个子部门,通过
由此可见,现有的研究的重点为对中国工业能源强度进行分解分析,数量不多且研究不全面,笔者尚未见到有学者分别根据工业能源消费类型对其进行分解研究的。为此,本文将运用改进的因素分解法,分别分析中国工业能源总量、煤炭和石油消费的变化原因,以试图填补现在该研究领域的空白。
2 模型及方法
因素分解法是近年来对能源消费量进行分解计算、分析的一种常用方法,按其分解方式可分为L氏指数分解法(Laspeyres index methods)和D氏指数分解法(Divisia index methods),每种分解方法都又被分为加法形式和乘法形式。L氏指数分解法由于分解后其残量过大,自1995年以后就较少有学者运用它来研究[6]。D氏指数分解法又分为数学平均D氏分解法(AMDI)和对数平均D氏分解法(LMDI)等。Ang(2004)从理论基础,适应范围,应用便利性,结果表达等多方面比较研究了因素分解法多种形式的优劣性,文章最后认为,在大多数情况下,LMDI是目前各种方法中相对合理的一种[7]。因此,本文将根据LMDI方法对中国工业能源变化情况进行分解分析。
首先, 本文将0年(基年)到t年(计算年)的能源消费量的变化分解为产量效应(production effect)、 结构效应(structural effect)和部门能源强度的效应(intensity effect),如式(1)所示:
其中, ΔEtot为能源消费量变化的总效应;ΔEprd为能源消费量变化中的产量效应;ΔEstr为能源消费量变化中的结构效应;ΔEint为能源消费量变化中的强度效应;ΔErsd为分解残量。
其次, 将中国所有工业部门分为i个子部门, 根据Ang提出的LMDI方法的加法形式欧育辉(2007)、高振宇等(2007)根据LMDI方法,分别对中国1985～2003年及1981～2005年的能源消费情况进行了分解分析,但限于数据统计口径的差别和变动等原因,文章并没有对工业内各行业结构变动和能源效率提高的影响展开深入的分析[8,9];Zha等将中国所有工业部门分为36个子部门,分别通过AMDI和LMDI方法的乘法形式对1993～2003年中国工业能源强度的变化原因进行了分解分析[6],该文是LMDI方法在能源领域应用中一篇优秀的实证研究文章,但文章的不足之处在于对工业各部门增加值数据的引用上,笔者并没有看出作者对1998年前后统计口径的不同怎样进行处理。因此,笔者认为LMDI方法在工业能源强度应用上的研究有尚待完善之处。
3 变量和数据来源
自1998年以后,国家统计局公布的工业增加值的统计口径发生了变化,统计范围只包括全部国有及规模以上非国有工业企业(年产品销售收入在500万元以上),而中国工业能源消费的统计口径包括村办企业之内的所有工业。不同的统计口径给工业各行业能源消费变化因素的研究工作带来了一定的困难。庆幸的是,国家统计局公布的《投入产出表》中工业增加值的统计口径与工业能源消费总量的统计口径是相同的,据此数据进行的研究是确实可信的。由于目前国家统计局公布的前期年份的《投入产出表》的工业部门分类与近年来(1997年、2002年)的分类相差较大,且2002年以后的《投入产出表》目前还没有公布,因此2002年以后工业各部门的增加值目前尚无法得到确切数据。笔者认为如果选择使用《中国统计年鉴》中全部国有及规模以上非国有工业企业部门的增加值数据来进行研究,虽然通过一定的推算可以得到全部工业行业增加值的近似值,但毕竟不能代表实际的工业增加值,这样的研究是不够严谨的。因此本文主要根据1997年和2002年的《投入产出表》和相应能源数据来分析中国工业各部门能源消费的变化情况。至于2002年以后工业能源消费分解情况,笔者将在确切数据可得之后再进行下一步的研究。
本文的工业增加值数据来自1997年40部门和2002年42部门的《投入产出表》[10]。Fisher(2004)也指出,工业部门煤炭消费减少是中国能源强度下降的重要原因之一[11]。根据《中国能源统计年鉴》,与1997年相比,2002年工业煤炭消费量有少量增加,增幅为6.3%,同期工业煤炭消费强度下降了29.4%. 在此期间,工业总产值的增加使煤炭消费量上升了50957.1万吨,工业内部各部门的结构变化引起煤炭消费量增长33633.9万吨,工业内部各部门实际能源强度的大幅度下降有效地抑制了煤炭消费量,使之减少了76893.4万吨。
分部门而言,工业煤炭消费量最多的5个部门与能源消费总量最多的5个部门完全相同,不过其煤炭消费量在工业煤炭消费总量中的比重分别为80.4%(1997年)和85.7%(2002年),可见煤炭还是这些高能耗重化工业部门的主要能源消费品。又由于这些传统的高耗能重化工业能源消费的可替代性较差,当一些轻工业部门逐渐转化为依靠石油、天然气等能源时(5),这些传统的高耗能部门只能继续依赖煤炭,从而导致这些部门的煤炭消费增长幅度比能源消费总量的增长幅度更为显著。在所有工业部门中,电力、热力的生产和供应业(A21)部门的产量效应、结构效应和强度效应(绝对值)异常突出(见图3),主要是因为该部门的煤炭消费占所有工业煤炭消费总量的41.7%,是工业煤炭消费的重中之重的部门,也是减少工业煤炭消费的主要潜力部门。同时,非金属矿物制品业(A12)部门、金属冶炼及压延加工业(A13)和电力、热力的生产和供应业(A21)部门结构效应亦出现反常,其原因笔者已在前一部分进行了阐述。
4.3 石油消费总量
近年来,中国的石油消费量飞速增长,工业用油所占比重分别为57.4%(1997年)和50.4%(2002年)。虽然比重有所下降,但是与1997年相比,2002年工业石油消费量增加了28.9%,增幅较大,同期工业石油消费强度下降了14.4%. 在此期间,工业总产值的增加使石油消费量上升了10023.9万吨,工业内部各部门的结构变化引起石油消费量增长2894.4万吨,工业内部各部门实际能源强度的大幅度下降有效地抑制了石油消费量,使之减少了6708.1万吨。
分部门而言,工业石油消费最集中的5个部门是石油和天然气开采业(A03)、石油加工、炼焦及核燃料加工业(A10)、化学工业(A11)、非金属矿物制品业(A12)和电力、热力的生产和供应业(A21),其石油消费量分别占工业石油消费总量的92.1%(1997年)和93.6%(2002年),可见工业的石油消费集中度非常高,绝大多数都在高耗能重化工业部门。在这些重化工业部门,石油的可替代性甚至比煤炭的可替代性还要低。在所有工业部门中,由于重化工业投入产出比较大的缘故,石油消费最集中的5个部门的产量效应、结构效应和强度效应(绝对值)均比较大;尤其是石油加工、炼焦及核燃料加工业(A10)部门的产量效应、结构效应和强度效应(绝对值)异常突出(见图4),这主要是因为该部门的能源消费结构中石油所占比例达到了55.2%,该部门石油消费强度的下降是工业石油消费量下降的主要动力。
5 结论与建议
本文运用LMDI方法对1997年和2002年中国工业能源消费、煤炭消费和石油消费进行了分解分析,结果表明中国工业能源消费、煤炭消费和石油消费的上升主要是由产量效应造成的,尤其是重化工业的产量效应;结构效应也对能耗总量的增长起了一定的促进作用,而强度效应大大抑制了能耗总量的进一步上升。由于在1997～2002年间, 工业投入产出规模扩大, 工业总产值得到了很大程度的提高, 工业能源消费总量及煤炭消费总量、 石油消费总量随之上升。与此同时,由于部门内能源使用效率的提高, 中国工业2002年的能源消费强度、 煤炭消费强度和石油消费强度分别比1997年降低了30.6%、29.4%和14.4%. 因此,这几年工业节能的主要原因是部门实际能源强度的减小。
从产量效应、结构效应和强度效应来分析,以石油和天然气开采业(A02)、石油加工、炼焦及核燃料加工业(A10)、化学工业(A11)、非金属矿物制品业(A12)、金属冶炼及压延加工业(A13)和电力、热力的生产和供应业(A21)为代表的高耗能重化工业是工业能源消费、煤炭消费、石油消费的主体,其能源消费量、煤炭消费量和石油消费量均占全部工业消费的80%以上,这些部门能源消费量的降低是减少中国工业能源消费的主要任务。尤其电力、热力的生产和供应业(A21)部门是工业煤炭主要消费部门,石油加工、炼焦及核燃料加工业(A10)是工业石油主要消费部门,A21部门煤炭消费强度和A10部门石油消费强度的下降是工业煤炭消费量和工业石油消费量下降的主要动力。
从本文研究结果来看,重化工业决不是中国工业发展的方向。为了实现到2010年中国单位GDP能耗比2005年降低20%的宏伟目标,降低工业能耗是重中之重的任务。笔者认为政府应该尽量降低高耗能重化工业企业的扩大生产规模,引导工业产业结构向低能耗方向调整,降低工业能源消费强度,同时大力开发可再生能源和新能源,促使经济、社会、环境得到和谐发展。
参考文献
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[11]Fisher V K.What is driving China’s decline inenergy intensity?[J].Resource and Energy Eco-nomics,2004,26:77~97.
能耗原因 篇2
第一条为了贯彻执行《中华人民共和国节约能源法》、《公共机构节能条例》和《江西省公共机构节能管理办法》等有关规定和要求，加强对公共机构的节能管理，提高能源利用效率，我院特制定本制度。
第二条我院是集科学研究、技术服务和成果推广为一体的省级综合性水利水电科研机构，能耗定额所涉及的资源种类主要包括：电、水、汽油、柴油。
第三条根据近5年院能耗状况，以及省管局统一制定下发的能耗统计台账和实际发生的能耗费用原始票据为依据，科学确定本各种能源资源的能耗总量、人均能耗、单位建筑面积能耗和车辆百公里油耗等能耗定额，可浮动1%左右。
第四条要不断完善节电、节水、节油、节气和节约办公用品耗费等能源定额管理制度，每季度节能办工作人员要在单位明显位置公示办公用品耗费和车辆用油等能耗数据，自觉接受监督。
第五条每年能耗定额量的修订，应在考核定额的基础上，对影响能源消耗的主要因素进行科学分析，并用数量关系表示其影响程度，进行合理修订。
能耗原因 篇3
1 机采系统能耗现状及原因
统计试验区内一年的机采系统能耗情况, 累计耗电1.12×108k Wh, 其中抽油机井累计耗电0.99×108k Wh, 占机采井总耗电量的88.4%, 是主要能耗设备。统计1618口机采井的数据, 平均系统效率24.12%, 测试单耗6.5 k Wh/t, 其中测试抽油机井系统效率1493口井, 平均系统效率24.07%, 测试单耗6.67 k Wh/t。
在测试的抽油机井中, 有669口井单耗在8 k Wh/以上, 占实测抽油机井总数的44.88%。这部分井平均单耗13.43 k Wh/t, 系统效率只有14.79% (表1) , 相对来讲节能降耗的空间较大, 所以将重点分析这部分井的高能耗原因, 并采取针对性的节能降耗措施。
1.1 设备因素
1.1.1 抽油机机型偏大
当机型偏大、抽油机承受载荷一定时, 机械摩擦损失随之加大, 无效功率损失就增大, 造成载荷利用率低, 单耗高。排除参数和泵效对单耗的影响, 统计这类井共有39口, 这些井安装的都是10型及10型以上抽油机, 可以通过换小机型措施降低单耗。
1.1.2 电动机装机功率偏大
当电动机额定功率偏大时, 电动机热损失和机械损失大, 无效功率损失大, 单耗高。造成电动机装机功率偏大的一个主要原因是抽油机启动时需要一个较大力矩, 而平稳运行时需要的动力较小, 导致“大马拉小车”现象。如果地层供液能力不足, 生产参数没有上调余地, 无用功消耗将更大。统计显示这类井共有209口, 可以采取换节能型电动机措施, 减少无用功消耗, 提高功率利用率, 降低运行能耗和生产单耗。
1.1.3 泵漏或筛管堵塞严重
当抽油泵严重漏失或筛管堵塞严重时, 都能导致泵的充满程度严重降低, 造成容积损失, 无效功率损失相对增加, 单耗高。根据生产数据统计这类井共有33口。对这部分井, 必须采取检泵措施, 在恢复泵况的同时, 优化匹配参数, 实现降低单耗和能耗的目的。
1.2 管理因素
1.2.1 抽汲参数不合理
主要表现为抽汲参数偏小、抽汲参数相对偏大和参数匹配不合理。
当沉没度和泵效都较高时, 如果这时仍然采用较低的举升高度和抽汲参数, 就无法充分发挥油井的产液量能力, 使单耗相对较高。统计显示这样的井共有59口。针对这部分井, 可以根据沉没度和泵效具体情况, 合理换大泵径、调大冲程, 使产液量和举升高度的匹配更趋合理。另外, 针对个别井的单井情况, 还可以采取堵水措施, 通过降低无效采出液, 减少能耗, 降低吨油耗电。
当地层供液能力较差时, 如果抽汲参数不及时调整, 仍维持在相对较大的水平, 会导致抽油泵充满程度降低, 增加冲程损失, 影响出液效率, 造成单耗高。统计这类井共有276口。对于这部分井, 可以通过有针对性采取调小参数、间抽、换小泵、安装减速装置、转提捞和压裂等措施降低单耗。
抽汲参数匹配不合理主要表现为抽油机井的冲程、泵径偏小, 冲速偏高, 这时抽油杆弹性变形损失、惯性载荷将增加, 电量增加幅度大于液量增加幅度, 导致单耗升高, 而且还会增加杆断和偏磨的发生概率。统计这类井共有22口。对其中冲程有上调余地的井, 可采取调大冲程、降低冲速措施进行调节;对冲程没有调节余地的井, 可以利用检泵时机换大泵径、降低冲速措施进行调整, 降低无效功率消耗。
1.2.2 生产运行管理不及时
排除生产运行参数等因素, 如果抽油机“五率”、盘根和皮带等调整不及时, 会造成摩擦损失的增加, 无效功率损失增大。这类井有31口, 单耗达到13.03 k Wh/t, 综合分析认为主要是由于地面设备摩擦损失消耗功率偏大造成的。针对这部分井, 应及时调整“五率”和盘根松紧度, 减少地面传动、相对运动摩擦等无效功消耗。
2 采取的主要节能措施及效果
2.1 针对设备因素
对机型偏大的抽油机井, 采取换小机型措施20口井。换小机型前后, 平均单耗降低1.08 k Wh/t, 平均消耗功率减少1.0 k W。针对电动机装机功率相对偏大的抽油机井, 采取更换装机功率小的节能型电机措施, 共计129台。应用节能电动机前后, 平均装机功率降低8.5 k W, 功率利用率提高1.5个百分点, 平均单耗降低2.0 k Wh/t。对因井下泵漏失量大, 造成无效功率损失大、单耗高的抽油机井, 累计采取检泵措施25口井, 检泵前后平均泵效提高40.8个百分点, 平均单耗降低9.26 k Wh/t (表2) 。
2.2 针对管理因素
1) 针对抽汲参数不合理, 在日常生产中加强对参数的优化调整, 通过跟踪生产运行状态, 及时换泵、调冲程、冲速及合理匹配参数, 努力降低生产单耗。共采取措施464井次, 效果见表3和表4。
另外, 在日常生产中还采取间抽措施85口井。间抽前后, 平均沉没度增加131.1 m, 泵效增加10.9个百分点, 单耗降低7.6 kWh/t, 消耗功率减少1.06 kW。堵水10口井, 压裂18口井, 措施前后均取得了较好的降耗效果
2) 加强生产运行管理。在日常生产中对抽油机井传动部分润滑程度、盘根松紧状态、结蜡情况和平衡状况加强跟踪监视, 加强热洗、盘根、皮带、“五率”的管理。措施期间累计调平衡805井次, 调平衡前后对比平均单耗降低0.21 kWh/t。
对高能耗抽油机井从设备和管理两方面采取综合配套节能措施, 累计采取措施1443井次。区块内抽油机井的系统效率由措施前的24.07%提高到24.11%, 提高0.04个百分点;吨液耗电由6.67kWh/t降到6.49 kWh/t, 降低0.18 kWh/t;当年节电513.31×104kWh。
3 结论和认识
1) 抽油机井的能耗在整个机采井系统能耗中占比超过85%以上, 抽油机井的节能降耗是降低油田生产运行能耗的关键。因此, 在确保产量的前提下, 应细化抽油机的参数管理, 为抽油机井采取节能降耗措施提供数据依据。
2) 抽油机井的节能降耗措施必须要有针对性和配套性, 针对不同的高能耗原因, 从管理和技术两方面采取相应的综合措施, 及时调整生产运行参数, 合理匹配抽油机、电动机及冲程、冲速等运行参数, 减少无效功损耗, 降低单耗, 确保抽油机井的能耗控制在最低点。
3) 各种摩擦和损失的存在是无功能耗的重要原因, 摩擦损失、热损失、机械损失、容积损失等同时影响单耗和系统效率, 加强热洗、盘根、皮带、五率等管理, 可以起到减小无效功损耗的作用, 是实现降低单耗的最经济有效的途径。
参考文献
[1]杨柳, 刘兴岭, 任春祥, 等.抽油机节能的有效手段[J].石油石化节能, 2009 (2) :28-30.
直流电动机能耗制动 篇4
实验目的：
他励直流电动机的制动有三种，能耗制动、反接制动和回馈制动。实验设备及器件：
计算机，一台（MATLAB）。实验内容：
建立仿真模型；通过图形验证。实验要求：
能够正确使用simulink建立仿真模型，并观察分析图形。1.直流电动机能耗制动仿真模型图
图中的模块有电路改变连接控制模块（Vary Connect）和仿真停止控制模块。仿真停止控制模块包括逻辑比较模块（Relation operator）和仿真停止模块（Stop simulation），仿真停止控制部分实现了当转速小于零时将仿真停止的功能，无须等到仿真时间结束，这样使仿真结果符合实际（转速不为负）设计。其他模块包括：直流电动机、信号发生器(Timer)、增益、电阻（RLC branch）、示波器（scope）、信号分离模块（Demux）。
电路改变连接模块：
对其进行封装：调用子系统（subsystem），按上述图连接。然后右键点击edit Mask。如下图设置：
设置完成后；双击子模块出现
模块参数设置：
直流电机模块参数：
直流电源模块参数：
增益模块
能耗原因 篇5
热力发电是现代电力生产方式之一,其利用燃烧产出热能后转变为电能,保持地区供电运输作业的稳定性。发电机组是热力发电的核心设备,其能耗系数不仅关系着电厂运营收 益,也影响着地区实际供配电效率。为了避免能耗过高带来的 不利影响,可根据实际情况对发电机组实施节能改造,创建更加优越的燃煤发电生产环境。节能改造不是盲目地调 整机组运行结构,而是要根据发电厂现有的生产条件,建设符合厂内 发电要求的节能控制平台。
1燃煤发电机组原理及发展趋势
1.1机组原理
燃煤发电改造带动着工业生产活动,使发电设备相关制造行业获得了显著发展,这与发电行业配套设施的进步有着密切关联。燃煤发电机组(图1)是电力生产的核心设备,其工作原理如下:将煤燃烧产生的热能通过发电动力装置(电厂锅炉、汽轮机和发电机及其辅助装置等)转换成电能。
1.2发展趋势
燃煤发电在国内已发展较长时间,也是电力生产最基本的模式。作为电力行业生产的主要方式,燃煤发电长期以来为国内用户提供了大量电能,保证了区域用电资源的可持续分 配。发电机组是电厂建设与改造的重点对象,坚持机组结构与控制方式先进化改造,将成为燃 煤发电机 组发展的 必然趋势。未来,从“节能、绿色、高效”等方面考虑,应综合提升燃煤发电 机组的可操控性,降低燃煤机组运行阶段的能耗。因此,电厂要增加节能技术项目投资,将先进工艺设备用于机组能耗控制与调整,实现燃煤发电产业的绿色化、节能化。
2燃煤发电机组能耗过高的原因
发电机组是发电厂的核心设备,既影响着 电能生产 效率,同时也对发电厂运营收益水平产生决定性作用。燃煤发电 机是电力生产常用设备,以燃烧原理为基础产出能量作为发电来源,维持了区域用电 生产一体 化建设进 程。受主客观 因素影响,发电机组运行期间出现的能耗过高现象,导致了机组 发电效能达不到预定水平,进而阻碍了发电厂日常发电作业 状态,不利于区域用电的最优化运行。下面结合实践分析燃煤 发电机组能耗过高的原因。
2.1客观原因
燃煤发电机组是利用热能发电的生产设备,其内外结构性能对机组能耗有着直接影响,也是阻碍电力生产流程的一大因素。当前,国内燃煤发电机组主要由燃烧系统、汽水系统、电气系统、控制系统等组成,若其中某个部分出现故障则会影 响发电生产效率。例如,燃烧系统、汽水系统负责产生 高温高压 蒸汽;电气系统实现由热能、机械能到电能的转变;控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。燃煤发电示意图如图2所示,燃烧不足会减少蒸汽 量,锅炉燃烧 不充分会 影响发电 机运转效率,电气系统故障会影响热能与机械能的转换效率,这些都会提高机组的能耗系数。
2.2主观原因
除了发电机组设备外,发电厂日常生产与管理方式也会影响机组能耗,这是不可忽略的主观原因。首先,值班人员 对发电机组的操控技能不足,实际操控缺乏专业知识为指导,导致机组运行阶段故障率偏高,阻碍了燃煤热能的产出量;其次,电站对机组设备缺少严格的管理措施,不注重机组维修维 护、组件磨损、零件老化等问题,同样对机组能耗有直接影响。此外,设备更新、在线监控、故障防护等对机组能耗系数均有明 显的影响。
3新时期燃煤发电机组节能改造的措施
现代电力行业已步入新的发展阶段,节能降耗成为行业运营的先进思想,用其指导电力生产模式改革具有多方面 意义,可全面提升电力行业的市场竞争力。为了解决燃煤发电 机组能耗超标问题,企业要注重发电机组节能改造控制,以先进科技为支撑优化设备性能,共同创建现代化燃煤发电生产平 台。笔者认为,发电机组节能改造措施包括优化管理、技术改造、设备升级、在线监测等多项内容,需技术人员按照电厂实际运 行情况提出改造措施。
具体如下:
3.1优化管理
新时代节能思想广泛应用于发电行业,燃煤机组改造需坚持集约化原则,合理应用节能技术,控制厂内的能 耗量。发电厂拟定机组运行管理方案,可最大限度抑制各种能耗问题,维持机组处于相对高效的运行状态。一般来说,燃煤发电机组管理包括:开展专项监督工作,如合理安排发电机组开机组合、选择高质原煤作为燃料(表1)等,同时优化燃煤机组发电运行方式,科学提高燃煤机组发电负荷率;合理确定系统旋转备用 容量,促进可再生能源消纳,促进节能减排和优化调度,实现资源优化利用。应用节能技术对发电厂燃煤发电机组运行进行 优化管理,可明显降低电能消耗,构建节能化发电生产模式。
3.2技术改造
燃煤发电作为一种传统的发电方式也有其弊端 和不足之处,如煤炭直接燃烧排放的SO2、NOx等酸性气体不断增长,使得我国的酸雨量增加,粉尘污染给人们的生活及植物的生长造成不良影响。因此,要不断改进燃煤发电生产方案,利用各种技术提高发电效率,减轻各种因素产生的能耗问 题。例如,对烟尘采用脱硫除尘处理或改烧天然气,汽轮机改用空气冷 却。燃煤发电是现代电力生产的主要形式,燃煤发电机组结构设计关系着作业效率。节能改造是发电工程规划改造的第一步,融入节能降耗思想对燃煤发电机组结构进行改良,可大大降低机组生产能耗,实现节能发电。
3.3设备升级
重点推进现役燃煤发电机组大气污染物达标排 放环保改造,燃煤发电机组必须安装高效脱硫脱硝和除尘设施,未达标排放的要加快实施环保设施改造升级,确保满足最低技术出力以上全负荷、全时段稳定达标排放要求。发电厂可定期检查设备运行状态是否符合标准,及时调整燃煤机组内外结构状 态,对机组做好充分的结构改造计划,适应热力发电控制要求。节能理念贯穿于燃煤发电机组升级的全过程,可从工艺上改良发电机的配套设备,提高固有能源的综合利用率,如采用无功 补偿装置、节能型配电变压器等。
3.4在线监控
在线监控系统是发电厂主要监测装置,它能对燃煤发电机组的运行情况进行实时监控,从而及时发现机组存在的异 常。工业计算机是监控系统的主控设备,计算机程序可定向收集机组数据,然后借助数字模型分析机组运行动态,从而提前做 好节能降耗控制工作。随着生产规模的扩大化,煤电公司应增加技术项目投资,既考虑到燃煤发电生产需要,同时遵循电 厂运行监测操作标准,安装高精度监测设备,以便及时掌控燃 煤机组工作状态。例如,远程遥控 是发电厂 内区域监 控的常用 技术,由远程网络、摄像头等构成定向监控平台,24h传递机组工作数据,为值班人员监控分析提供真实依据。
4结语
被动式低能耗建筑(零能耗建筑) 篇6
1 天棚柔和式微辐射系统
更为舒适的低温辐射采暖技术, 在混凝土楼板中埋放与建筑相同寿命, 免维护的PB管, 冬季注入温水, 通过楼板向整个房间均匀辐射加热, 结合独有的建筑围护结构系统, 提供20℃-26℃的舒适采暖。优点是无风感, 温度分布均匀, 无噪声, 蓄热能力强, 温、湿独立处理, 低温运行, 热效率高。
地源热泵:
地源热泵是利用地下浅层地热资源, 既能供热, 又能制冷的一种环保型空调系统。它的工作原理是利用埋在土壤里的水循环管道, 通过热泵机组的运转, 冬天把地下的热能“取”出来向室内供热。夏天把地下的冷“取”出来向室内供冷。如果“冷”“热”的程度达不到要求, 就用热泵机组“制冷”或“制热”, 以满足需求。
地源热泵技术特点:
环保:使用电力, 没有燃烧过程, 对周围环境无污染排放;不需使用冷却塔, 没有外挂机, 不向周围环境排热, 没有热岛效应, 没有噪音;不抽取地下水, 不破坏地下水资源。
一机三用:冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活热水。
使用寿命长:使用寿命20年以上, 是分体式或窗式空调器的2-4倍。
全电脑控制, 性能稳定, 可以电话遥控, 可以进行温湿度控制和新风配送。
地源热泵优点:
(1) 地源热泵技术属可再生能源利用技术
地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源 (通常小于400米深) 作为冷热源, 进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能 (Earth Energy) , 是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器, 收集了47%的太阳能量, 比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制, 真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源, 使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。
(2) 地源热泵属经济有效的节能技术
地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定, 冬季比环境空气温度高, 夏季比环境空气温度低, 是很好的热泵热源和空调冷源, 这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%, 因此要节能和节省运行费用40%左右。另外, 地能温度较恒定的特性, 使得热泵机组运行更可靠、稳定, 也保证了系统的高效性和经济性。
(3) 地源热泵环境效益显著
地源热泵的污染物排放, 与空气源热泵相比, 相当于减少40%以上, 与电供暖相比, 相当于减少70%以上。该装置的运行没有任何污染, 可以建造在居民区内, 没有燃烧, 没有排烟, 也没有废弃物, 不需要堆放燃料废物的场地, 且不用远距离输送热量。
(4) 地源热泵一机多用, 应用范围广
地源热泵系统可供暖、空调, 还可供生活热水, 一机多用, 一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统;可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑, 更适合于别墅住宅的采暖、空调。
(5) 地源热泵空调系统维护费用低
在同等条件下, 采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用, 它的机械运动部件非常少, 所有的部件不是埋在地下便是安装在室内, 从而避免了室外的恶劣气候, 其地下部分可保证50年, 地上部分可保证30年, 因此地源热泵是免维护空调, 节省了维护费用, 使用户的投资在3年左右即可收回。此外, 机组使用寿命长, 均在15年以上;机组紧凑、节省空间;自动控制程度高, 可无人值守。
地源热泵缺点
当然, 象任何事物一样, 地源热泵也不是十全十美的, 如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响;一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同;采用地下水的利用方式, 会受到当地地下水资源的制约, 实际上地源热泵并不需要开采地下水, 所使用的地下水可全部回灌, 不会对水质产生污染。
2 地源制冷系统
夏季里通过深埋地下的双U管土壤换热器, 利用土壤浅层120米深范围内温度与自然环境温度之差相交换, 换取地下低温冷源, 利用天棚微辐射进行室内制冷, 同时将室内的热导入地下再次进行热交换, 使室内保持凉爽, 温度分布均匀, 无吹风感和噪音, 节能达40%-50%。
3 外围护优化系统
项目外窗用低辐射LOW-E玻璃, 内充氩气, 镀银膜, 降低热能的阻耗。外遮阳帘:外窗外侧设置金属外遮阳卷帘, 内部填充聚氨酯阻热材料, 有效阻挡太阳直接辐射和慢辐射, 遮阳率高达80%, 拉起方便, 自由调控室内光线, 还有防盗, 隔音, 保温等功能。外墙子系统, 外墙保温采用加厚聚乙烯板, 防止热桥出现, 制冷采暖能耗大大低于普通的传统住宅。
4 全置换式新风系统
能耗原因 篇7
铝型材生产企业属能源成本占总运营成本比例较高的行业,并通常被列为各级政府重点能源消耗监控单位。为了保证熔铸生产稳定、经济地运行,对铝型材生产能耗进行实时监测以及能耗异常检测,是实现制造自动化和清洁生产的发展趋势[1,2]。此外,以机组、车间为单位对生产节能情况进行评估,可以有效地减少能源泄露、待机时间过长、参数不恰当等能耗异常现象[3,4,5]。
但目前大多数特种工业铝型材生产企仍停留在无数据—粗放式的能源管理阶段,只有总的能耗数据(月账单、年账单),对工艺及设施的能耗数据不了解。少数企业有基础的能耗数据,有安排员工进行人工抄表,并对抄表数据进行汇总、制表,有简单的抄表和电力监测系统,缺乏对海量数据进行统计、整理和分析。因此,面向生产过程的系统性有效的全面能源监控并将能耗数据进行反馈,动态指导生产调度等决策过程,也已成为铝型材生产企业数字化升级的重要需求之一。樊龙等提出一种基于MODBUS的智能电表数据采集传输系统,提高了数据采集传输的实时性和可靠性[6]。杨文人对基于能耗预测模型的能源管理系统进行了研究,建立了基于BP神经网络的能耗异常监测模型,并成功应用于轮胎硫化工序[7]。
此外目前采用的节能评估手段是采用未采用节能措施的单位产品的能耗与采用节能措施后的单位产品的能耗进行对比。然而这一方法存在严重的滞后性,随着生产时间的不同、机组工作人员的不同、生产产品的不同,这种评估方法会产生较大的误差。文献[7]利用BP神经网络根据当前生产参数进行能耗预测,与实际能耗值进行比较的节能评估方法,可以有效地避免数据的滞后性。
为此,该文提出一种铝型材熔铸实时能耗监测及能耗预测方法及系统,不仅可以实时地监测熔铸生产中的能耗数据,并可以根据能耗预测发现熔铸生产中的能耗异常现象。
2 系统结构组成
系统分为实时能耗监测及能耗预测两部分,实时能耗监测部分由硬件部分和数据采集部分组成,能耗预测部分由训练回归型支持向量机模块,预测能耗区间模块和评估节能效果模块三部分组成。
实时能耗数据采集部分如图1所示:硬件部分由数字仪表、采集服务器、网关机和监控服务器组成。底层数字仪表与交换机通过RS-485接口相连,使用ZIGBEE通讯协议进行数据通信,采集服务器与交换机相连,使用TCP/IP协议进行数据通信,各个交换机通过局域网与监控服务器相连。
数字仪表包括智能电表和智能天然气表,智能电表安装于熔铸机用电线路上,用于采集用电量、电压、电流、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数,该参数又分为A、B、C三相和汇总;智能天然气表:安装于辅助加热炉供热管道上,主要采集用量、温度、压力、流量等4个参数;
采集服务器:安装于车间,连接智能电表、智能天然气表和交换机之间,主要用于在网络设备中传输数据,实现数据双向透明传输;
网关机负责从各个设备控制系统采集数据,送到监控服务器中;同时充当管理网络与控制网络之间的网关。采集器与监控服务器之间的网络出现问题时,数据会先保存在网关机上,当故障网络恢复正常时,保存在网关机上的数据会自动上传到实时数据库服务器上,保证所采集数据的完整性。
监控服务器:用于接收和记录交换机传输的负载能耗数据以及运行回归型支持向量机方法;以回归型支持向量机算法计算单位产品能耗的预测值Xp;
软件部分有数据采集模块和服务器控制模块,数据采集模块运行于采集服务器,其工作内容是从监控服务器收到配置参数后,生成标准的数据命令帧,并发送给智能数字仪表,收到智能数字仪表返还的应答数据帧后,将数据帧中的内容打包为TCP/IP所用的数据包,通过网络接口转发到交换机网关中。节能评估模块运行于监控服务器,采用微软公司开发的软件开发平台VC++6.0进行开发,使用封装的Mscomm控件进行串口传输,并将硬件采集到的数据传输到上位机界面中实时显示以及存储到SQL数据库中。
3熔铸生产能耗预测
基于回归型支持向量机的熔铸异常能耗预测由三个模块组成:训练模型模块、预测能耗区间模块、评估节能效果模块。
训练模型模块用于训练基于回归型支持向量机的节能评估模型,如图2所示。以某铝型材制造企业熔铸车间为例,原始的能耗时间序列数据,包括日、月和年等不同时间维度的能耗数据已经由能耗监测系统预先存储于监控服务器的SQL数据库中。从监控服务器的SQL数据库中读取某一熔铸机组于2013.42013.8每生产1吨铝棒的耗电量和燃气量作为训练数据,输入数据x有熔铸质量、环境温度、熔铸温度、熔铸时间、操作工人工龄等,使用MATLAB训练基于回归型支持向量机的回归函数) ;根据回归函数计算该熔铸机组于2013.9所每熔铸1吨铝棒的耗电量和燃气量为373.74度/吨、36.68立方米/吨。
预测能耗区间模块,其特征在于使用统计分析方法计算单位产品能耗的置信区间。设单位生产铝棒的预测耗电量为X1, X2,…Xn服从样本分布( μ , σ2),和S2分别表示预测耗电量的样本均值和样本方差,则随机变量,对于给定的置信度,则预测耗电量的均值μ的置信区间为以某铝型材制造企业熔铸车间为例,2013.7月中5天的耗电量分别为345.24度/吨、343.82度/吨、354.05度/吨、346.44度/吨、353.26度/吨,则置信度为0.99的耗电量置信ˉ区间为:,则预测耗电量的置信区间为[348.56-9.77, 348.56+9.77]。
评估节能效果模块,其特征在于根据每熔铸1吨铝型材的能耗预测值Xp和每熔铸1吨铝型材能耗的实际值Xt,根据公式-计算所述单位产品的节能效果η。
4 系统测试及讨论
以某铝型材制造企业熔铸车间为例,从数据库中选取其2011.12012.9每生产1吨铝棒的耗电量为训练数据,结合软件MATLAB,训练基于回归型支持向量机的节能评估模型,数据如表1所示
根据训练好的回归型支持向量机模型去获取单位铝型材耗电量预测值。如图3所示,该企业2012年9月-2012年12月中每月的每生产1吨铝棒的耗电量的预测值分别为1100千瓦时、1083千瓦时、1055千瓦时和1092千瓦时。
最后根据每生产1吨铝棒的能耗预测值Xp和每熔铸1吨铝型材能耗的实际值Xt,根据公式计算所述单位产品的节能效果η。图4所示是置信度为99%的某熔铸机组日节能能效图,图中可以看出多个能耗异常情况。
5 结论及未来工作
本文针对铝型材熔铸过程能源使用较多,传统人工采集能耗数据频率低,采集速度慢等问题,提出了一种包括智能电表、智能天然气表、采集服务器、交换机以及监控服务器,智能电表和智能天然气表等构成的熔铸能耗监测和能耗预测系统,负载通过RS-485总线与采集服务器相连接,采集服务器将RS485串口转换为TCP/IP网络接口,实现RS-485串口到TCP/IP网络接口的数据双向透明传输,监控服务器实时监测负载能耗数据并记录不同负载的能耗数据,并用历史能耗数据以回归型支持向量机方法计算单位铝棒能耗的正常检测区间,还可以根据预测能耗数据与实际记录能耗数据进行比较,对熔铸生产进行节能评估。实验证明该系统不仅可以实时地采集车间内熔铸机组的能耗数据,还可以通过对历史能耗数据的分析,检测生产中的能源泄露、待机时间过长、生产参数不恰当等能耗异常现象。
摘要：针对铝型材生产过程中能耗较大,传统人工采集能耗数据频率低,采集速度慢等问题,该文提出一种铝型材熔铸炉生产实时能耗监测及能耗预测系统。该系统一方面使用基于zigbee协议的无线传输通讯方式将生产现场电表、燃气表与交换机相连接,并通过网络接口数据发送至服务器,实现对生产能耗数据的实时监测;另一方面采用回归型支持向量机对历史生产数据进行学习,得到预测能耗模型,用于对当前生产能耗数据预测,及时发现生产中的能源损失、生产参数不当等异常现象。