能源统计中不同类型能源核算方法的探讨.pdf

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1、 本文由q a z w s x e d c r 007贡献 d o c 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。各类能源折算标准煤的参考系数 能源名称 平均低位发热量 折标准煤系数 原煤 20934 千焦公斤 07143 公斤标煤公斤 洗精煤 26377 千焦公斤 09000 公斤标煤公斤 其他洗煤 8374 千焦公斤 02850 公斤标煤公斤 焦炭 28470 千焦公斤 09714 公斤标煤公斤 原油 41868 千焦公斤 14286 公斤标煤公斤 燃料油 41868 千焦公斤 14286 公斤标煤公斤 汽油 43124 千焦公斤 14714 公斤标煤公

2、斤 煤油 43124 千焦公斤 14714 公斤标煤公斤 柴油 42705 千焦公斤 14571 公斤标煤公斤 液化石油气 47472 千焦公斤 17143 公斤标煤公斤 炼厂干气 46055 千焦/公斤 15714 公斤标煤公斤 天然气 35588 千焦/立方米 12143 吨/万立方米 焦炉煤气 16746 千焦/立方米 5714 吨/万立方米 其他煤气 35701 吨/万立方米 热力 0.03412 吨百万千焦 电力 327 吨/万千瓦时p a g e 1 1、热力 其计算方法是根据锅炉出口蒸汽和热水的温度压力在焓熵图(表)内查得每千 克的热焓减去给水(或回水)热焓，乘上锅炉实际产出的蒸

3、汽或热水数量(流量表读出)计算。如果有些企业没有配齐蒸汽或热水的流量表，如没有焓熵图(表)，则可参下列方法估算：(1)报告期内锅炉的给水量减排污等损失量，作为蒸汽或热水的产量。(2)热水在闭路循环供应的情况下，每千克热焓按 20 千卡计算，如在开路供应时，则每 千克热焓按 70 千卡计算(均系考虑出口温度 90，回水温度 20)。(3)饱和蒸汽，压力 1-2.5 千克平方厘米，温度 127以上的热焓按 620 千卡，压力 3-7 千克平方厘米，温度 135-165的热焓按 630 千卡。压力 8 千克平方厘米，温度 170 以上每千克蒸汽按 640 千卡计算。(4)过热蒸汽，压力 150 千克

4、平方厘米，每千克热焓：200以下按 650 千卡计算，220 -260按 680 千卡计算，280-320按 700 千卡，350-500按 700 千卡计算。按 4.1868 焦耳折算成焦耳。2.热力单位“千卡”与标准煤“吨”的折算 能源折算系数中“蒸汽”和“热水”的计算单位为 “千卡”，但“基本情况表”中(能源消耗量中)“蒸汽”计算单位为“蒸吨”，在其它能源消耗量(折 标煤)其中的“热水”计算单位为“吨”，因此需要进一步折算，才能适合“基本情况表”的填报要 求，按国家标准每吨 7000 千卡折 1 千克标准煤计算：3.电力的热值 一般有两种计算方法：一种是按理论热值计算，另一种是按火力发电

5、煤 耗计算。每种方法各有各的用途。理论热值是按每度电本身的热功当量 860 大卡即 0.1229 千克标准煤计算的。按火力发电煤耗计算，每年各不相同，为便于对比，以国家统计局每万 度电折 0.404 千克标准煤，作为今后电力折算标准煤系数。能源统计中不同类型能源核算方法的探讨 江 亿，刘兰斌，杨 秀（清华大学建筑技术科学系，北京 100084）摘要：基于目前我国在能耗统计中广泛采用的发热煤耗计算法和电热 当量计算法不能反映不同能源品位的差异，而且在水电、核电的折算、能源转换系统的评价等方面存在诸多矛盾，本文提出将能源的“质”“量”结合一起考虑的等效电的统计方法，不仅将解决现有统计方法 的诸多矛

6、盾，而且在能耗统计方面更加科学合理。关键词：发电煤耗；电热当量；能源转换；能源品位；等效电 中图分类号:TK01 文献标识码:A 文章编 号:1003-2355(2006)06-0005-04 Ab s t r a c t:Co a l e q u i v a l e n t c a l c u l a t i o n a n d c a l o r i f i c v a l u e c a l c u l a t i o n i s m a i n l y u s e d i n r e s e n t e n e r g y s t a t i s t i c s i n Ch i n

7、a.Bu t t h e s e t w o m e t h o ds c o u l d n o t t e l l t h e d i f f e r e n c e i n g r a d e o f d i f f e r e n t e n e r g y s o u r c e,a n d ha v e m u c h t r o u b l e i n c o n v e r t i n g m e t h o d f o r h y d r o p o w e r a n d n u c l e a r p o w e r,e va l u a t i n g e n e r

8、g y c o n v e r s i o n s y s t e m.Th i s a r t i c l e p r e s e n t s t h e e l e c t r i c i t y eq u i v a l e n t c a l c u l a t i o n c o m b i n i n g t h e q u a n t i t y a n d q u a l i t y o f d i f f e r e n t e n e rg y s o u r c e,w h i c h c a n o v e r c o m e t h e t r o u b l e m

9、 e n t i o n e d.Ke y w o r d s:c o a l e q u i va l e n t c a l c u l a t i o n;c a l o r i f i c v a l u e c a l c u l a t i o n;e n e r g y c o n v e r s i o n;e n e r g y g r a d;e l e c t r i c i t y e q u i v a l e n t c a l c u l a t i o np a g e 2 收稿日期：2006-05-22 作者简介：江亿，男，中国工程院院士，清华大学教授。1 引

10、言 科学合理的能耗统计方法对于能源政策制定、项目的决策等非常重 要，随着西气东输、三峡水利枢纽等大型工程的实施及投入使用，我 国以煤炭为主的单一能源结构体系逐渐多元化发展，水电、核电、天 然气等高品位的商品能源占商品能源的比重越来越大，我国传统的以 标准煤为计量对象的能源消耗统计方法提供的数据是否科学合理，是 否还适应现实的需要值得商榷；另一方面，终端能源种类，满足这些 需求的能源转换系统也越来越多，尤其在暖通空调领域，水泵冷机的 用电，空调的用冷、采暖的用热等高低品位的能源消耗都存在。科学 地实现各种类型能源间的核算，对于正确地评价和比较各种用能方 式，从而促进和推动真正节能的方式，就显得尤

11、为重要。而现有的能 耗统计方法能否合理评价这些系统在能耗之间的差异，转换方式的优 劣中，不十分清晰。为此，本文将就能耗统计方法的问题进行探讨。2 我国能耗统计中的核算方法及存在的问题 2.1 我国能耗统计中的核算方法 目前我国能源消耗统计方法主要依据燃料的平均低位发热量进行简 单折算。对水电、核电的折算又可分为发电煤耗计算法和电热当量计 算法两种，区别在于对水电、核电的核算方法：发电煤耗计算法将水 电、核电按当年平均火力发电煤耗换算成标准煤;而电热当量计算法 中水电、核电仅按电的热功当量换算成标准煤，2003 年部分能源折 算系数见表 1。2.2 目前能耗核算方法存在的问题 不同能源有品位高低

12、之分，电是最高品位能源，其次是天然气、煤等。以上无论是发电煤耗计算法还是电热当量计算法，除电的转换外，其 他能源都只是简单的从“量”上考虑，将各种不同能源按低品位的热 折算成标煤，忽略了能源之间“质”的差别，因此在计算能源消耗、评价能源转换系统必然存在不足。2.2.1 掩盖了天然气等高品位能源的做功能力 从核算结果上看，1MJ 发热量的天然气和 1MJ 发热量的原煤折成标 煤在数量上没有区别，但二者的潜在做功能力显然不同，在现有的技 术条件下，1MJ 的天然气采用燃气蒸汽联合循环可以发 0.55MJ 的电，而 1MJ 的原煤则只能发 0.34MJ 的电，二者转换为高品位的电的能力（或者说做功能

13、力）相差很大。因此，目前的核算结果掩盖了高品位 能源的做功能力，贬低了其实质价值。这就容易造成只要消耗的一次 能源热值一样，是什么能源没有区别的错觉，导致在能源利用时，经 常出现“高级能干低级活”的不合理方式。2.2.2 电的能耗折算存在逻辑矛盾 先看发电煤耗计算法，将水电、核电对照火电，统一按当年平均火力 发电煤耗折算成标准煤，以 2003 年为例，考虑平均发电效率 34%，则 1k Wh 电按 0.3619k g c e 折算，这种虚拟增值的方法是建立在多生产 1k Wh 的水电（核电）可以少生产 1k Wh 的火电的逻辑基础之上。但 如果设想少生产 1k Wh 的火电，可以减少 0.36

14、19k g c e 的消耗，直接燃 烧可以供出 10.588MJ 的热量，而 1k Wh 的水电（核电）全部转化为 热也仅 3.6MJ，显然水电（核电）直接比照火电转换，在逻辑上也存 在不合理之处。再看电热当量计算法，与发电煤耗计算法的差别在于，将水电、核电 直接按自身的热功当量换算成标准煤，即 1k Wh 的电折合标煤 0.1229k g c e，这种方法虽然避免了发电煤耗计算法的逻辑矛盾，但我 们在实际的终端能源统计中很难直接获得水电、核电和火电分别的消 耗数据，因此在其分别按不同系数转换为标准煤时存在困难。另外，这种方法在统计电的输配损失时也无法分清火电、水电、核电，统一 按发电煤耗计算

15、法 0.3619k g c e/k Wh 对待，这种初端电热当量计算法 计算，中间损失按发电煤耗计算法不可避免的会出现初端统计和终端 统计无法平衡的矛盾。我国水电、核电增长迅速，由 1980 年的 582.1 亿 k Wh，增长到 2003 年的 3270.2 亿 k Wh，随着三峡电站的投入实施，以及大批核电站的 论证立项，水电核电将进一步增加，采用目前的能耗核算方法的矛盾 将逐渐突出。2.2.3 能源转换系统的评价出现争议 由于在以上两种能耗核算方法中，不同的能源，只是简单按其发热值 折算成标煤的，这就在评价能源转换系统存在诸多争议，分别以建筑 热电冷联供(BCHP)、热电联产系统和热泵系

16、统的评价为例。（1）热电冷联供（BCHP）系统评价 若 BCHP 的发电效率 25%，产热 50%，由图 1 所示能源转换方式，1MJ 的天然气与 0.4MJ 的电相当。按照热量法计算，取平均发电效率 为 34，即 1MJ 的天然气只能发出 0.34MJ 的电，如图 2 所示，因此 采用 BCHP 不仅p a g e 3可以减轻电网峰值，而且能源利用率从 34%提高到 40%，节约了能源。但另有观点认为天然气在纯发电时不是和燃煤发 电厂一样的低效，而多是采用燃气蒸汽联合循环系统,发电效率可达 55%,即 1MJ 的天然气相当于 0.55MJ 的电，这样 BCHP 系统的能源利 用率仅为 40%

17、，低于大型燃气蒸汽联合循环发电厂的 55%，因此在 能源利用率上是不合适的。同样的一个系统得出两个截然不同的结 论。而不管是发热煤耗法还是电热当量法，具有 1MJ 热值的天然气都只是折算成 0.03412k g c e。（2）热电联产系统评价 目前评价热电联产系统时，常用的评价方法有基于电热当量法的按热 量分摊、基于发电煤 耗法的好处归热以及好处归电法 3 种，具体如表 2 所示。如果从以上 3 种方法出发，在评价热电联产系统时很难统一结论。例 如评价图 3 所示的两个热电比不同的热电联产系统。从表 3 可以看出，若按基于电热当量法的按热分摊评价，热电联产系 统产电产热效率均要高于系统，系统好

18、；而如果从基于发电煤 耗法的好处归热评价，由于产电效率一样，系统的产热效率高，系 统好。再看好处归电法，两个系统效率相同。同样两个系统比较，采用现有的两种能耗核算方法，结论完全不一样。因此现有能耗核算 方法在评价热电联产系统时，很容易引起争论并给项目决策者带来困扰。（3）热泵系统的评价 现有的能源核算方法在评价热泵系统时，同样存在不足，例如评价一 个 COPH=2.0 的热泵系统在冬季运行的节能性，由于直接电热的 COPH 仅为 1，这样看热泵是节能的；但是如果依据发电煤耗核算方 法，1MJ 电折算 2.95MJ 的标煤，如果将这样大热量的能源直接燃烧（效率按 75%），可以产出 2.2MJ

19、的热，大于热泵的 2MJ，热泵不节 能。两种核算方法，结论完全相反。2.2.4 新型能源折算困扰 随着太阳能、风能等新型能源的广泛利用，对于它们所产生的电能，在能耗核算时，如果还按热值进行折算，就会低估了这些可再生能源 的作用，因此也需要找到一个合适的方法。3 新的不同类型能源间的换算方法：等效电法 3.1 换算方法 因为所有一次能源（煤、天然气、油、水力、核、太阳能、风能等）都可以用来发电，如果以高品位的电作为标准，将其他终端能源按照 一定的折算系数转化为电，就不仅考虑了不同能源之间“量”的差异，还体现出“质”的不同。等效电的折算标准：式中：We e-某形式能源折合的等效电数值（k Wh）；

20、Q-该种形式能源的总能量（k Wh）;-该类型能源转换电的最大效率，其值直接反映出各种不同能源的 品位，可以由热力学第二定律推出。（1）天然气、油品、煤炭及其制品的等效电转换效率计算公式：式中：T0-参考温度（K）；T-天然气（油、煤）的完全燃烧温度（K）。（2）热水和蒸汽的等效电转换效率计算公式 其中:T0 为能源使用地点的参考温度，暖通空调领域夏季可以选取当 地的夏季空调室外日平均温度，冬季选取当地的采暖室外日平均温 度。对于其他领域可以分春夏秋冬四季选取当地室外日平均温度作为 计算依据。Tg、Th 分别为市政热水的供回水温度,Ts t e a m 是蒸汽压力 所对应的饱和温度（单位均为

21、K）。以北京冬季为例，95/70的 市政热水转换效率23.6%，0.4MPa 的蒸汽转换效率 34.8%。当能耗核算方法改为等效电法后，以上的诸多问题迎刃而解。由于不 同能源在折算成等效电时考虑了转换成电的最大能力，“质”量”这种“一体的核算方法真实反映出了能源的品位高低。而且，由于此方法对 电不作转换，因此水电核电的折算不存在任何问题。表 4 是依上述方法计算的各种能源的等效电折算系数。3.2 应用实例 再看等效电法评价上述三个能源转换系统的结果：建筑热电冷联供（BCHP）系统 由于 1MJ 热值的天然气等效电为 0.661MJ，1MJ 热值的天然气通过图 1 所示 BCHP 系统转换后仅等

22、 而 效 0.4MJ 的电，如果不考虑 BCHP 系统的电力调峰作用，仅从节能角 度看，该工况的 BCHP 系统是不节能的。热电联产系统 如图 3 所示，1MJ 热值的煤通过热电联产系统，可 产出 0.25MJ 的电和 0.5MJ 的热，折算成等效电 0.368MJ（100%0.25MJ（电）+23.6%0.5MJ（热），而 1MJ 热值的煤通过热电 联产系统，可产出 0.2MJ 的电和 0.6MJ 的热，折换成等效电p a g e 4 0.342MJ （100%0.2MJ 电）（+23.6%0.6MJ 热），（）小于系统的 0.368MJ，显然系统要优于系统。热泵评价 若冬季热泵的供回水温度

23、 60/55，取北京的冬季室外温 度-1.6为参考温度，计算出热水的等效电转换效率为 17.9%。当热 泵 COPH=2 时，消耗 1MJ 的电可产出 2.0MJ 的热，但这 2.0MJ 的热 折合成等效电只有 0.358MJ，远小于投入的 1MJ，因此在北京冬季用 COPH=2 的热泵产热是不节能的。从另一个角度我们也可以看到由于热水的品位较低，因此等效电的数 值很小，如果采用锅炉燃烧直接供热，即使燃烧效率较高也是不合适 的。比如，假设燃煤锅炉效率达到 100%，1MJ 的热（95/70/-1.6）也只折成等效电 0.236MJ，显然直接燃煤供热是让“高级能”干“低 级活”，能源利用不合理。

24、这样的能耗核算方法就可根据用能的品位 需求来选择采用合适的能源转换方式，改变传统“只要能源转换效率 高就是好系统”的看法，有利于对新型的能源转换系统合理评价，从 而避免盲目推广。对于水电、核电，由于都是电,就不必再作区别。而当终端需要热时,就可以区别用燃料产热、用电直接产热、用热泵产热以及热电联产产 热各自区别。对于新型能源的能耗核算只要按照上述方法，很容易得到其等效电核 算系数。因此采用等效电的能耗核算方式更适合现实的需要，在能耗 核算方面更加科学合理。4 结论（1）目前的能耗核算方法简单地将不同能源按低品位的热折算成标 煤，不能反映能源之间品位的差异，掩盖了高品位能源的做功能力，因而在水电、核电的折算、能源转换系统的评价等方面存在诸多矛盾。（2）以高品位的电作为标准的等效电法从“质”和“量”上科学地 反映不同能源消耗之间的差异，有效解决目前能耗核算方法中存在的 诸多问题，在能耗核算方面更加科学合理。（3）建议现在开始试行用“等效电”方式核算能源生产、输送和消 耗。1p a g e 5