當前，國家和地方政府對實施節(jié)能技改項目是依據(jù)項目實施后可產(chǎn)生的節(jié)能量為基礎(chǔ)進行資金補助的。這種補貼原則，以有限的資金為杠桿，有力促進節(jié)能技改工作的開展，準確的節(jié)能量計算成為實施補貼的核心，是判斷節(jié)能技改項目節(jié)能效果的重要參考值。而中國的節(jié)能量計算標準《企業(yè)節(jié)能量計算方法》 GBT 13234—2009 給出的計算公式無法完全適應(yīng)千變?nèi)f化的節(jié)能技改項目。本文提出，應(yīng)根據(jù)節(jié)能量定義和計算原則，并采用《國際節(jié)能效果測量與驗證規(guī)程》(IPMVP) 給出的4種方法來計算節(jié)能量。希望能夠?qū)?jié)能量的計算方法選用提供參考。

　　1、節(jié)能量計算方法

　　1.1 中國節(jié)能量計算的一般依據(jù)

　　中國在進行節(jié)能量計算時，是依據(jù) GBT 13234—2009 《企業(yè)節(jié)能量計算方法》進行計算的。給出的計算基準是報告周期內(nèi)和統(tǒng)計周期內(nèi)單位產(chǎn)量產(chǎn)品能耗和產(chǎn)品產(chǎn)量。其計算方法為：

　　△Eu=(eth-etq)Pth ， (1)

　　式(1)中，△Eu為技術(shù)改造項目節(jié)能量，tce；eth為項目實施后其產(chǎn)品的單位產(chǎn)品能源消耗量，tce；etq為項目實施前其產(chǎn)品的單位產(chǎn)品能源消耗量，tce；Pth為項目實施后產(chǎn)品產(chǎn)量，t。

　　1.2 國際節(jié)能量計算方法介紹

　　《國際節(jié)能效果測量與驗證規(guī)程》(IPMVP) 給出了4種通用節(jié)能量驗證計算方法[5]：

　　方法A：即隔離改造部分。通過現(xiàn)場測量關(guān)鍵參數(shù)來確定節(jié)能量。其計算方法見式(2)：

　　節(jié)能量=改造前能耗量-改造后能耗量±調(diào)整量 ； (2)

　　方法B：即隔離改造部分。通過現(xiàn)場測量所有影響耗能量的參數(shù)以確定節(jié)能量；

　　方法C：通過測量耗能設(shè)施整體或子耗能設(shè)施來確定節(jié)能量。測量時間需要在改造后對設(shè)施整體的能耗量進行長期測量。其計算方法見式(3)：

　　節(jié)能量=改造前能耗量-改造后能耗量±常規(guī)調(diào)整量±非常規(guī)調(diào)整量 ； (3)

　　方法D：通過計算機軟件模擬耗能設(shè)施整體或子耗能設(shè)施來確定耗能量。其計算方法見式(4)：

　　節(jié)能量=改造前經(jīng)校準后模擬出的能耗量-改造后經(jīng)校正模擬出的能耗量。 (4)

　　1.3 兩種節(jié)能量計算方法的對比

　　對比1.1節(jié)與1.2節(jié)的節(jié)能量計算方法可知，式(1)具有很大的局限性，僅僅適用于改造前后產(chǎn)品定位清晰、外界影響因素較小和產(chǎn)品產(chǎn)量未發(fā)生巨大變化(技術(shù)改造本身會產(chǎn)生生產(chǎn)效率提高的除外)的情況下節(jié)能技術(shù)改造項目節(jié)能量計算。在下列特殊情況下的節(jié)能量計算將存在問題：a) 產(chǎn)品產(chǎn)量在實際中無法測量和驗證；b) 工藝目的并不是獲得實際中的產(chǎn)品產(chǎn)量，而是某一個理想范圍，確認過程復雜或無法確認；c) 無法對所有參數(shù)在長期或特定周期內(nèi)進行確認；d) 確認產(chǎn)品模糊或確認的產(chǎn)品產(chǎn)量與進行了節(jié)能技術(shù)改造的工藝過程沒有可以確認的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)公式；e) 報告期和統(tǒng)計期產(chǎn)品產(chǎn)量變化對能耗產(chǎn)生了巨大影響。IPMVP所給出的方法更加靈活，需要根據(jù)具體項目的情況對節(jié)能量進行調(diào)整。因此，應(yīng)根據(jù)《企業(yè)節(jié)能量計算方法》中規(guī)定的節(jié)能量計算四條基本原則和節(jié)能量的定義選擇比較基準的計算方法，或參考IPMVP給出的四類通用方法計算。

　　2、節(jié)能量計算案例

　　2.1 案例1

　　西安軋鋼分廠軋鋼爐冷卻系統(tǒng)安裝冷卻循環(huán)泵兩臺，工藝要求冷卻循環(huán)水進出口溫度不高于45 ℃和35 ℃，采用一用一備運行方式，經(jīng)診斷發(fā)現(xiàn)在實際運行中，冷卻循環(huán)水進出口溫度遠低于工藝要求，富余量過大。該公司聘請有測試資格的第三方單位測得改造前水泵實際輸入功率385 kWh，改造后輸入功率192 kWh。

　　節(jié)能量審核單位秋季在現(xiàn)場收集數(shù)據(jù)得到，軋鋼爐冷卻水進口溫度41 ℃，出水溫度32 ℃，符合工藝要求，夏季也未出現(xiàn)冷卻不足問題。水泵改造前一年總耗電2 556 995 kWh，改造后通過安裝的時間計數(shù)器得出，改造后一年運行共計6 500 h，耗電1 250 997 kWh，由于改造前未安裝計數(shù)器，審核組查閱軋鋼爐在水泵改造前一年運行時間為6 640 h。

　　2.1.1 方法一

　　采用《企業(yè)節(jié)能量計算方法》計算節(jié)能量。

　　a) 劃分邊界：由于在達到工藝要求的范圍內(nèi)，均能滿足冷卻要求，此時冷卻水量和溫度與軋鋼產(chǎn)量、軋鋼工序能耗基本沒有關(guān)聯(lián)，因此，計算該項目節(jié)能量邊界劃分為：循環(huán)水泵、配套電器、冷卻塔；

　　b) 用能和產(chǎn)品的確定：該項目用能為循環(huán)水泵和配套電器消耗的電力。產(chǎn)品為冷卻塔散熱即從軋鋼爐帶出的熱量；

　　c) 測量參數(shù)的確定：統(tǒng)計期和報告期消耗的電能，進入軋鋼爐冷卻系統(tǒng)的水量和進出口平均水溫(即冷卻塔出口水溫和水泵進口水溫)；

　　d) 確定測量設(shè)備：耗電量采用電度表計量，循環(huán)水量采用水表計量，水溫采用熱電阻測量。

　　若根據(jù)式(1)，則無法計算節(jié)能量，原因如下：a) 該項目在改造前后均未安裝水表，無法得到完全基于統(tǒng)計上的循環(huán)水量也即冷卻熱量；b) 即便是有報告期和統(tǒng)計期的循環(huán)水量和水溫，可以計算冷卻熱量，但將實際冷卻的熱量作為該產(chǎn)品產(chǎn)量是不準確的，排出軋鋼工序需要冷卻的最小熱量(即理論上達到進出軋鋼爐冷卻系統(tǒng)要求水溫的情況下帶出的熱量)才是產(chǎn)品產(chǎn)量，此時循環(huán)水量達到最低要求；c) 按照該方法計算，由于將所有排除熱量作為有效熱量計算，會出現(xiàn)改造前由于循環(huán)水量大于改造后循環(huán)水量，理論上改造前系統(tǒng)帶出熱量大于改造后帶出熱量，etq偏小，加之改造前水泵效率有可能高于改造后，在某種特定條件下甚至會產(chǎn)生etq小于eth，計算結(jié)果不符合要求。

　　實際上，對節(jié)能量的定義是滿足同等需要或達到同等目的的條件下，能源消費減少的數(shù)量，同時在節(jié)能量計算的基本原則中，規(guī)定應(yīng)根據(jù)不同目的和要求，采用相應(yīng)的比較基準[1]。由上可知，式(1)在本案例中與節(jié)能量的定義有相矛盾的地方，需要依據(jù)節(jié)能量計算的基本原則重新確定合適的比較基準。在本案例中可以考慮的基準有：

　　a) 將理論最小排熱量作為產(chǎn)品產(chǎn)量。即將能夠保證達到工藝限定的保持循環(huán)冷卻水進出口溫度分別為45 ℃和35 ℃的情況下需要排出的熱量，此時循環(huán)水量是工藝限定的最小水量；

　　b) 由于在該項目中，水泵常年處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，因此可以認為改造前后各自全年水泵運行的揚程和流量基本不變，均能夠滿足工藝的冷卻要求，可以將時間作為計算基準。即改造前后每單位時間耗電量的差值與改造后年運行時間的乘積作為節(jié)能量。

　　鑒于第1種方法往往無法溯源，環(huán)境溫度和軋鋼爐運行狀態(tài)對其均有較大影響，計算較為復雜。在本案例中由于設(shè)備運行工況處于穩(wěn)定狀態(tài)，采用第2種計算方法簡單合理。

　　計算結(jié)果如下：

　　△Eu=(1 250 997/6 500-2 556 995/6 640)×6 500=-1 252 085 kWh 。

　　2.1.2 方法二

　　采用IPMVP給出的參考公式進行計算。

　　采用方法A進行計算。水泵始終處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，可將水泵改造前后單位時間體系內(nèi)耗電量作為關(guān)鍵參數(shù)進行現(xiàn)場測量來確定節(jié)能量，計算過程和結(jié)果如下：

　　△Eu=(385-192)×6 500±0=1 254 500 kWh ；

　　采用方法C進行計算。在本案例中，可以通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算節(jié)能量：

　　△Eu=2 556 995-1 250 997-(6 640-6 500)×2 556 995÷6 640±0=1 252 085 kWh。

　　采用方法C與采用方法A誤差0.2%。主要是因為改造前統(tǒng)計時間有一定誤差和全年運行與測試狀態(tài)下水泵運行功率有一定的誤差，但是可以看出誤差很小。

　　由上可知，利用IPMVP給出的4種通用節(jié)能量驗證計算方法相對《企業(yè)節(jié)能量計算方法》中給出的公式更易理解、適用性更好、更符合節(jié)能量的定義。

　　2.2 案例2

　　西安科技大學對采暖系統(tǒng)進行自動控制改造，每棟建筑物增設(shè)了電動控制閥門、室內(nèi)溫度傳感器和計算機控制系統(tǒng)。改造后的系統(tǒng)能夠由計算機自動將室內(nèi)溫度控制在合理范圍，并能夠根據(jù)不同建筑物的性質(zhì)進行分時供暖，分時控溫，減少了無效供暖損失并解決了部分建筑物供暖不足。

　　該項目改造前后運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)為：改造前采暖面積10.25×104 m2，一個采暖季共消耗熱量61 467×103 GJ，鍋爐房耗標煤3 000 t；改造后采暖面積9.35×104 m2，一個采暖季共消耗熱量45 105×103 GJ，鍋爐房耗標煤2 300 t。改造后各建筑物溫度均能夠達到國家標準要求，改造前后運行時間均為120 d，外界環(huán)境平均溫度分別為0 ℃、0.5 ℃。改造后3號樓拆除無采暖，其改造前采暖消耗熱量6 533×103 GJ。同時發(fā)現(xiàn)改造前2號樓采暖平均室溫僅為14 ℃達不到規(guī)定的平均18 ℃室溫，消耗熱量為18 560×103 GJ，改造后該樓消耗熱量為23 200×103 GJ(消耗熱量均為建筑物入口計量值)。

　　不考慮電耗變化、建筑物單位面積能耗不同的情況下，計算該項目節(jié)能量。

　　按照式(1)計算，產(chǎn)品定義十分困惑，應(yīng)該是全部采暖面積下的熱耗量，單位產(chǎn)品能耗是單位面積單位時間熱耗量。實際上，由于技術(shù)改造熱耗的變化也影響了鍋爐負荷的改變，整個系統(tǒng)最終能耗的變化還應(yīng)考慮鍋爐效率的變化。所以在此種情況下，由于計算公式未考慮能耗調(diào)整，所以完全按照公式計算顯然不合適。如果考慮鍋爐房效率的變化，將鍋爐房納入邊界體系，按照式(1)，計算過程和結(jié)果如下：

　　△Eu=(2 300÷9.35-3 000÷10.25)×9.35=-46 tce。

　　而如果利用IPMVP采用方法C進行計算：按照該計算要求，邊界劃分是：鍋爐房、管網(wǎng)、終端采暖(包括改造前后所有的采暖建筑物)。

　　所謂調(diào)整量就是將改造前后除已改造的內(nèi)容外其余項目運行狀態(tài)調(diào)整到理論上完全一樣的情況。根據(jù)情況的不同，可以調(diào)整到改造前也可以調(diào)整到改造后，主要看調(diào)整的可行性和哪種狀態(tài)為常態(tài)。在本案例中，將改造前的狀態(tài)調(diào)整為改造后。

　　常規(guī)調(diào)整量包括環(huán)境溫度造成的能耗變化，包括由于采暖建筑物面積降低、環(huán)境溫度變化造成鍋爐和輸送管網(wǎng)負荷降低引起效率降低增加能耗的調(diào)整。非常規(guī)調(diào)整包括2號樓由于改造前后采暖溫度不同引起的能耗改變和建筑面積改變引起的能耗變化。常規(guī)調(diào)整量可用下式修正：

　　a) 常規(guī)調(diào)整量1=改造前能耗×(采暖室內(nèi)溫度-改造前環(huán)境溫度)÷(室內(nèi)溫度-改造后還進溫度)-改造前能耗=3 000×(18-0.5)÷(18-0)-3 000=-83 tce。

　　負荷造成的能耗變化可用改造后鍋爐及管網(wǎng)輸送效率來修正，實際上即以改造后的單位熱量耗標煤來修正；

　　b) 常規(guī)調(diào)整量2=改造前耗熱量×(改造后煤耗÷改造后建筑物熱耗)-改造前能耗=61 467×2 300÷45 105-3 000=134 tce；

　　c) 非常規(guī)調(diào)整量1=改造前2號樓理論上應(yīng)消耗的量=改造后2號樓能耗-改造前能耗量×環(huán)境溫度修正=

　　23 200×2 300÷45 105-18 560×3 000÷61 476×(18-0.5)÷(18-0)=881 tce；

　　d) 非常規(guī)調(diào)整量2=改造前經(jīng)上述調(diào)整后單位面積能耗×(改造后采暖面積-

　　改造前采暖面積)=(3 000-83+134+881)÷10.25×(9.35-10.25)=-345 tce。

　　通過以上調(diào)整可以得到該項目節(jié)能量為：

　　△Eu=(3 000-2 00)+(-83+134)+(881-345)=1 287 tce。

　　與公式(1)進行計算產(chǎn)生的誤差為1 241 tce，顯然，誤差巨大。

　　3、結(jié)語

　　實際上，在政府實施的對節(jié)能技改項目節(jié)能量獎勵政策執(zhí)行中，對節(jié)能量的計算方法已進行了部分修正，提出了以產(chǎn)品或工序能耗為基準，并要求進行能量泄露修正及調(diào)整，使得計算適應(yīng)的范圍加大，計算的準確度和合理性提高。在進行技術(shù)改造節(jié)能量計算過程中，對于一些特例，應(yīng)以節(jié)能量的定義和計算原則，并可以參考IPMVP給出四類通用方法，切不可照本宣科，完全按照《企業(yè)節(jié)能量計算方法》給出的公式計算。