崔立明

（神華集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京市東城區(qū)，100011）

神華集團(tuán)燃煤發(fā)電機(jī)組能效評(píng)價(jià)方法及實(shí)踐

崔立明

（神華集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京市東城區(qū)，100011）

在介紹國(guó)內(nèi)外能效評(píng)價(jià)情況、我國(guó)能效評(píng)價(jià)方法和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)神華集團(tuán)節(jié)能環(huán)保對(duì)標(biāo)管理體系中的能效評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了詳細(xì)描述，提出分組直接評(píng)價(jià)程序及整體綜合評(píng)價(jià)計(jì)算模型，并結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用說(shuō)明該方法能夠確切評(píng)價(jià)管理對(duì)象，符合企業(yè)開(kāi)展對(duì)標(biāo)工作的要求和目的。

發(fā)電機(jī)組 能效 評(píng)價(jià)方法 實(shí)踐

能源與碳排放已成為影響人類社會(huì)發(fā)展和全球政治經(jīng)濟(jì)的重大戰(zhàn)略問(wèn)題，是全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。從 “十一五”以來(lái)，我國(guó)以約束性指標(biāo)的方式，下達(dá)了節(jié)能減排工作任務(wù)，節(jié)能減排工作的完成情況主要以數(shù)據(jù)指標(biāo)的形式進(jìn)行體現(xiàn)。為此，神華集團(tuán)公司建立了節(jié)能環(huán)保對(duì)標(biāo)管理體系，采用對(duì)標(biāo)管理的方法推進(jìn)集團(tuán)電力板塊節(jié)能環(huán)保指標(biāo)優(yōu)化，其中機(jī)組能效對(duì)標(biāo)評(píng)價(jià)是體系的重要內(nèi)容之一。

1 能效和節(jié)能

20世紀(jì)70年代世界能源危機(jī)后，開(kāi)始使用“能源效率”來(lái)代替 “節(jié)能”一詞?！吨腥A人民共和國(guó)節(jié)約能源法》（2007）對(duì)節(jié)能的定義是：加強(qiáng)用能管理，采取技術(shù)上合理以及環(huán)境和社會(huì)可以承受的措施，從能源生產(chǎn)到消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)，降低消耗、減少損失和污染物排放，制止浪費(fèi)，有效合理地利用能源。從這個(gè)定義中可以看出，“節(jié)能”包括 “節(jié)約能源”和 “科學(xué)用能”兩方面內(nèi)容。其中，“能源節(jié)約”是指減少不必要的能源消耗；“科學(xué)用能”是指采取一定的方式提高能源利用效率，并解決能源與環(huán)境的相容性問(wèn)題。社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開(kāi)能源消耗，提高能源利用效率是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的重要手段。

2 境外開(kāi)展的能效評(píng)價(jià)活動(dòng)

2.1 美國(guó)的能效評(píng)價(jià)

美國(guó)工業(yè)行業(yè)“能源之星”項(xiàng)目是美國(guó)環(huán)保署于1992年提出的節(jié)能項(xiàng)目，隨后美國(guó)能源部也參與其中，是美國(guó)政府和工業(yè)部門(mén)合作的自愿項(xiàng)目。

美國(guó)環(huán)保署為加入能源之星的企業(yè)提供3個(gè)服務(wù)：（1）能源網(wǎng)絡(luò)化管理； （2）工業(yè)能源指導(dǎo)；（3）能源績(jī)效指標(biāo)。具有能源之星認(rèn)證標(biāo)志的產(chǎn)品政府會(huì)有財(cái)政補(bǔ)貼給生產(chǎn)廠商和用戶，用戶對(duì)這些產(chǎn)品的認(rèn)可度大。

“能源之星”項(xiàng)目采用隨機(jī)前沿分析法 （Stochastic Frontier Analysis，SFA）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和評(píng)價(jià)。通過(guò)隨機(jī)前沿分析法構(gòu)造的指標(biāo)叫能源績(jī)效指標(biāo)，美國(guó)環(huán)保署通過(guò)能源績(jī)效指標(biāo)為企業(yè)打分，在打分系統(tǒng)中超過(guò)75%或者更高者可以獲得能源之星標(biāo)識(shí)。

2.2 日本的能效評(píng)價(jià)

日本于1998年開(kāi)始實(shí)施 “領(lǐng)跑者項(xiàng)目”，對(duì)終端用能產(chǎn)品進(jìn)行能效評(píng)價(jià)。實(shí)施方法為首先對(duì)加入領(lǐng)跑者計(jì)劃的設(shè)備制定目標(biāo)能效值，所有的設(shè)備制造商和進(jìn)口商都必須在規(guī)定目標(biāo)年份完成這個(gè)具有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)。對(duì)于完成目標(biāo)的制造商進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，完不成的通報(bào)批評(píng)并下行政命令。該方法屬于簡(jiǎn)單的指標(biāo)對(duì)標(biāo)法。

2.3 俄羅斯的能效評(píng)價(jià)

俄羅斯的能效評(píng)價(jià)也以能效指標(biāo)對(duì)標(biāo)法為主。2008年，俄羅斯聯(lián)邦889號(hào)總統(tǒng)令提出2020年單位GDP能效比2007年降低40%的目標(biāo)。2009年，俄羅斯能源部主持成立了俄羅斯能源署進(jìn)一步推進(jìn)國(guó)家的能源有效利用及節(jié)能方面的工作。

2.4 中國(guó)臺(tái)灣的能效評(píng)價(jià)

中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的一位學(xué)者提出泰勒展開(kāi)法（Taylor series expansion），主要針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)廠的能效評(píng)價(jià)?；谄溆?jì)算單位產(chǎn)品綜合能耗，可通過(guò)能效坐標(biāo)圖的方式定性地給出能效所處的范圍水平。

3 我國(guó)開(kāi)展的能效評(píng)價(jià)活動(dòng)

3.1 國(guó)家層面開(kāi)展的能效評(píng)價(jià)

我國(guó)各級(jí)政府為達(dá)到所設(shè)定的節(jié)能減排目標(biāo)，采取了一系列措施，包括制定節(jié)能法律法規(guī)，開(kāi)展能效項(xiàng)目，節(jié)能技術(shù)新機(jī)制的開(kāi)發(fā)和推廣，以及節(jié)能教育、宣傳和培訓(xùn)等。工業(yè)行業(yè)是能源消耗的大戶，國(guó)家相關(guān)部門(mén)先后開(kāi)展了一系列的能效項(xiàng)目，如能源審計(jì)、能效對(duì)標(biāo)、新上固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評(píng)審、能效之星、萬(wàn)家企業(yè)節(jié)能低碳行動(dòng)等。這些能效措施為我國(guó)工業(yè)行業(yè)節(jié)能減排事業(yè)做出了很大的貢獻(xiàn)。

3.2 電力行業(yè)開(kāi)展的能效評(píng)價(jià)情況

電力行業(yè)參與的主要能效評(píng)價(jià)活動(dòng)主要有如下幾項(xiàng)：

（1）國(guó)家發(fā)改委環(huán)資司、國(guó)家節(jié)能中心的 “萬(wàn)家企業(yè)節(jié)能低碳行動(dòng)”每年發(fā)布一次，統(tǒng)計(jì)對(duì)象是我國(guó)萬(wàn)家重點(diǎn)耗能企業(yè)，屬于國(guó)家強(qiáng)制性項(xiàng)目；

（2）國(guó)家電監(jiān)會(huì)電力可靠性管理中心每年發(fā)布一次 《發(fā)電機(jī)組年度可靠性報(bào)告》，統(tǒng)計(jì)對(duì)象是被統(tǒng)計(jì)的發(fā)電機(jī)組，屬于國(guó)家強(qiáng)制性項(xiàng)目；

（3）中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)每年發(fā)布一次 《年度全國(guó)電力可靠性報(bào)告》、《金牌機(jī)組競(jìng)賽》，統(tǒng)計(jì)對(duì)象是被統(tǒng)計(jì)的機(jī)組，屬于非強(qiáng)制性項(xiàng)目；

（4）中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)每年發(fā)布一次 《全國(guó)火電機(jī)組能效對(duì)標(biāo)及競(jìng)賽》，統(tǒng)計(jì)對(duì)象是被統(tǒng)計(jì)的機(jī)組，屬于非強(qiáng)制性項(xiàng)目。

4 我國(guó)能效評(píng)價(jià)方法

我國(guó)目前針對(duì)工業(yè)行業(yè)的能效評(píng)價(jià)常用的方法有5種：（1）政策導(dǎo)向判斷法。根據(jù)國(guó)家的節(jié)能規(guī)劃，和當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件判斷用能方案是否合理。（2）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)比法。判斷待評(píng)價(jià)單元是否符合國(guó)家強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn) （如設(shè)備的能耗限額標(biāo)準(zhǔn)），以及是否采取了適當(dāng)?shù)墓?jié)能措施。我國(guó)在能效衡量方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)體系，以及能耗限額標(biāo)準(zhǔn)等。（3）專家經(jīng)驗(yàn)判斷法。組織專家對(duì)項(xiàng)目用能方案是否科學(xué)合理進(jìn)行判定。 （4）產(chǎn)品單耗對(duì)比法。通過(guò)用能單位 “單位產(chǎn)品綜合能耗”指標(biāo)與同行業(yè)國(guó)內(nèi)國(guó)際先進(jìn)值，或準(zhǔn)入值進(jìn)行對(duì)比。（5）能量平衡分析法。從能量流的角度，對(duì)項(xiàng)目用能情況進(jìn)行全面、系統(tǒng)地分析，給出生產(chǎn)過(guò)程的能量輸入，輸出及各處損失發(fā)生之處。以實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)目能效指標(biāo)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行初步的核準(zhǔn)，且據(jù)此明確項(xiàng)目能量利用效率，明確能量損失的大小、分布與損失發(fā)生的原因，以利于確定節(jié)能目標(biāo)，尋找切實(shí)可行的節(jié)能措施。以上幾種評(píng)價(jià)方法大都基于能效指標(biāo)的比對(duì)，因此可以說(shuō)基于指標(biāo)的能效評(píng)價(jià)方法是我國(guó)能效評(píng)價(jià)的主要方法。

5 開(kāi)展燃煤發(fā)電機(jī)組能效評(píng)價(jià)的背景和必要性

神華集團(tuán)電力板塊發(fā)展迅速，至2012年底，神華集團(tuán)管理的運(yùn)營(yíng)電廠總裝機(jī)容量超過(guò)6000萬(wàn)k W，火電裝機(jī)占總?cè)萘康?5%，集團(tuán)提出了 “創(chuàng)建具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的世界一流煤炭綜合能源企業(yè)”的目標(biāo)。為促進(jìn)提升節(jié)能環(huán)保管理水平，尤其是為提高機(jī)組發(fā)電能效，建設(shè)一流清潔電力，采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的、普遍適用的能效評(píng)價(jià)的管理手段具有很大必要性。同時(shí)，神華集團(tuán)作為能源企業(yè)，通過(guò)能效對(duì)標(biāo)開(kāi)展能效評(píng)價(jià)，科學(xué)管理對(duì)標(biāo)過(guò)程，使對(duì)標(biāo)過(guò)程更加符合企業(yè)特點(diǎn)，對(duì)標(biāo)結(jié)果更加確切、可參考，既能夠不斷引導(dǎo)和規(guī)范各發(fā)電企業(yè)的節(jié)能管理方式，也能夠激勵(lì)企業(yè)開(kāi)展機(jī)組結(jié)構(gòu)優(yōu)化和運(yùn)行優(yōu)化，加大技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新力度。因此，在借鑒國(guó)內(nèi)外能效評(píng)價(jià)方法、充分分析本企業(yè)發(fā)電機(jī)組特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了一套神華集團(tuán)燃煤發(fā)電機(jī)組能效評(píng)價(jià)、節(jié)能對(duì)標(biāo)方法。

6 神華集團(tuán)燃煤發(fā)電機(jī)組能效評(píng)價(jià)方法

神華集團(tuán)能效評(píng)價(jià)、節(jié)能對(duì)標(biāo)指標(biāo)的選取綜合反映了機(jī)組能效水平，建立了神華集團(tuán)、子 （分）公司和運(yùn)營(yíng)電廠一、二、三級(jí)對(duì)標(biāo)指標(biāo)體系模式。其中神華集團(tuán)管控的一級(jí)指標(biāo)為供電煤耗和發(fā)電綜合耗水率2項(xiàng)，每項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法由分組直接評(píng)價(jià)和整體綜合評(píng)價(jià)兩個(gè)層次構(gòu)成。以下以供電煤耗指標(biāo)為例詳細(xì)說(shuō)明評(píng)價(jià)方式和過(guò)程。

6.1 分組直接評(píng)價(jià)

采用簡(jiǎn)單指標(biāo)對(duì)比法，對(duì)供電煤耗指標(biāo)分組進(jìn)行評(píng)價(jià)。目的是通過(guò)對(duì)比各組供電煤耗完成值，產(chǎn)生各組供電煤耗指標(biāo)集團(tuán)標(biāo)桿值，并找出與行業(yè)先進(jìn)值的差距。供電煤耗分組直接評(píng)價(jià)按以下程序進(jìn)行：

（1）根據(jù)機(jī)組的類型、容量和邊界條件，將集團(tuán)運(yùn)營(yíng)機(jī)組按如下12類進(jìn)行分組；

660～1000 MW超超臨界機(jī)組

600～660 MW超臨界純凝濕冷機(jī)組

500～800 MW俄制 （東歐）機(jī)組

500～700 MW亞臨界純凝濕冷機(jī)組

600 MW級(jí)超臨界空冷機(jī)組

600 MW級(jí)亞臨界空冷機(jī)組

300 MW級(jí)純凝濕冷機(jī)組

300 MW級(jí)供熱機(jī)組

110～299 MW純凝濕冷機(jī)組

110～299 MW供熱機(jī)組

亞臨界等級(jí)配CFB循環(huán)流化床機(jī)組

超高壓等級(jí)配CFB循環(huán)流化床機(jī)組

（2）根據(jù)評(píng)價(jià)期各機(jī)組實(shí)際供電煤耗完成值進(jìn)行排名，形成各組別供電煤耗排序；

（3）選取各組別第一名作為該組別評(píng)價(jià)期供電煤耗集團(tuán)標(biāo)桿值，并形成評(píng)價(jià)期集團(tuán)供電煤耗標(biāo)桿值清單；

（4）將各組別機(jī)組的供電煤耗與該組別標(biāo)桿值進(jìn)行比較分析，找出各機(jī)組與標(biāo)桿值的差距和不足之處，提出改進(jìn)措施或工作建議；

（5）將中電聯(lián)公布的上一年度大機(jī)組競(jìng)賽中，供電煤耗的前20%值作為行業(yè)先進(jìn)值。

（6）將集團(tuán)供電煤耗標(biāo)桿值與行業(yè)先進(jìn)值進(jìn)行比較分析，查找與行業(yè)先進(jìn)值的差距和不足之處，提出改進(jìn)措施或工作建議。

6.2 整體綜合評(píng)價(jià)

為了將集團(tuán)不同類型、不同地域、不同等級(jí)的所有燃煤火電機(jī)組供電煤耗指標(biāo)進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，綜合體現(xiàn)機(jī)組在集團(tuán)內(nèi)的總體節(jié)能工作水平，特采用了綜合指標(biāo)構(gòu)造法 （Composite Indicator Construction），構(gòu)造了加權(quán)數(shù)學(xué)模型。綜合指標(biāo)構(gòu)造法是對(duì)待評(píng)價(jià)耗能單元的子單元的能效指標(biāo)進(jìn)行綜合，在其基礎(chǔ)上構(gòu)造出綜合能效指標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)耗能單元的能耗水平評(píng)價(jià)。綜合指標(biāo)構(gòu)造法是在關(guān)鍵耗能環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上構(gòu)造綜合指標(biāo)的。

綜合指標(biāo)構(gòu)造法實(shí)施的主要步驟為：（1）選擇子指標(biāo)；（2）數(shù)據(jù)搜集和預(yù)處理 （同向化和無(wú)量綱化）；（3）選取權(quán)重系數(shù)；（4）選取綜合模型進(jìn)行

式中：Ii——綜合指標(biāo)值；

ωj——第j個(gè)子指標(biāo)的權(quán)重值；

rij——第i個(gè)待評(píng)價(jià)單元第j個(gè)子指標(biāo)值。由式 （1）構(gòu)造的供電煤耗整體評(píng)價(jià)公式如式（2）所示：加權(quán)運(yùn)算得出綜合指標(biāo)值。

加權(quán)法評(píng)價(jià)計(jì)算公式如式 （1）所示。

式中：Ii——供電煤耗指標(biāo)整體評(píng)價(jià)得分值；

bgd-xj——供電煤耗行業(yè)先進(jìn)值；

bgd-wc——統(tǒng)計(jì)期內(nèi)供電煤耗實(shí)際完成值；

bgd-bg——供電煤耗集團(tuán)標(biāo)桿值 （集團(tuán)內(nèi)分組排名第一的供電煤耗值）；

bgd-jz——供電煤耗基準(zhǔn)值；

bgd-xz——供電煤耗修正值 （供電煤耗按煤種、機(jī)組出力系數(shù)、循環(huán)冷卻方式等進(jìn)行修正后的數(shù)值）；

bgd-sj——供電煤耗設(shè)計(jì)值 （發(fā)電機(jī)組原設(shè)計(jì)值）。

A、B、C、D——權(quán)重，其中A＝40，B＝30，C＝20，D＝10。

最后得出供電煤耗Ii得分。

由于純凝機(jī)組與供熱機(jī)組供電煤耗修正值bgd-xz的修正因子不同，所以整體評(píng)價(jià)分為純凝機(jī)組和供熱機(jī)組兩組，分別按得分由高到低順序排名。

7 應(yīng)用情況

《神華集團(tuán)節(jié)能環(huán)保對(duì)標(biāo)管理體系》自2012年7月發(fā)布以來(lái)，已使用該能效評(píng)價(jià)辦法對(duì)電力板塊燃煤火電機(jī)組開(kāi)展了3次評(píng)價(jià)，均取得了較好的效果，下面僅以2013年度供電煤耗指標(biāo)舉例說(shuō)明。

7.1 分組直接評(píng)價(jià)結(jié)果

表1為按照分組直接評(píng)價(jià)方法，660～1000 MW超超臨界機(jī)組分組的對(duì)比結(jié)果，該表直接反映了各臺(tái)機(jī)組的能效完成情況及與行業(yè)先進(jìn)值的偏差。

表1 660～1000 MW超超臨界機(jī)組

2 整體綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

表2和表3分別顯示了依據(jù)得分高低的純凝機(jī)組與供熱機(jī)組評(píng)價(jià)排名，采用本方法的排序結(jié)果符合日常管理中對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀況的評(píng)價(jià)，也與電力行業(yè)中機(jī)組競(jìng)賽排名結(jié)果等基本一致，因此得到了集團(tuán)各發(fā)電企業(yè)的認(rèn)可和接受。

表2 純凝機(jī)組排名

8 結(jié)論

神華集團(tuán)電力板塊節(jié)能環(huán)保對(duì)標(biāo)管理體系中的能效指標(biāo)評(píng)價(jià)，是在參考、優(yōu)化和吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，融入了神華集團(tuán)先進(jìn)的管控理念和方法，采用指標(biāo)對(duì)比法和綜合指標(biāo)構(gòu)造法等統(tǒng)計(jì)學(xué)中的公式和方法，自主創(chuàng)建的能效指標(biāo)評(píng)價(jià)公式和評(píng)價(jià)程序。從對(duì)標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果和實(shí)踐應(yīng)用看，該評(píng)價(jià)辦法使用簡(jiǎn)單，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可靠，能直接和客觀的反映機(jī)組能效狀況；該辦法能夠很好的滿足集團(tuán)電力板塊的對(duì)標(biāo)管理需求，與企業(yè)裝備特點(diǎn)聯(lián)系緊密，具有鮮明特色。

神華燃煤發(fā)電機(jī)組能效評(píng)價(jià)、節(jié)能對(duì)標(biāo)方法的建立，規(guī)范了集團(tuán)對(duì)發(fā)電企業(yè)和發(fā)電機(jī)組的管控，填補(bǔ)了集團(tuán)管理空白。同時(shí)，推進(jìn)了各發(fā)電企業(yè)積極實(shí)施能效改進(jìn)措施，集團(tuán)發(fā)電能效逐步提高。

表3 供熱機(jī)組排名

［1］中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法.中華人民共和國(guó)第77號(hào)主席令.2007年修訂通過(guò)，2008年開(kāi)始實(shí)施

［2］西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院.能效評(píng)價(jià)理論與方法研究報(bào)告 ［R］，2013

［3］佟立志.節(jié)能評(píng)估原則、方法與實(shí)踐探討 ［J］.中國(guó)工程咨詢.2010（5）

TM611

A

崔立明 （1973-），女，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事企業(yè)節(jié)能環(huán)保管理工作，現(xiàn)供職于神華集團(tuán)環(huán)境保護(hù)部。

（責(zé)任編輯 張立寬）