节能评估电气部分的讨论

1关于固定资产投资项目节能评估报告电气专业部分一些问题的讨论[沈阳机电研究设计院鄢光远]2015年10月为进一步做好固定资产投资项目节能评估工作，国家节能中心编制发布了《固定资产投资项目节能评估报告编写指南》（总纲2014年本）。以下简称“能评总纲”。“能评总纲”实际上已成为各咨询机构编写“固定资产投资项目节能评估报告”的规范性指导文件。笔者根据参与能评报告编写和评审的体会，仅就工业项目节能评估报告中有关电气专业的部分内容的编写进行讨论。1.关于电气建设方案节能评估工业项目节能评估报告中，有关电气建设方案节能评估内容建议放在“3.4辅助生产和附属生产设施节能评估”一节，可单列一小节，主要包括供配电设施方案节能评估、照明设施方案节能评估。1.1供配电设施方案评估1.1.1评估步骤及要求首先，介绍节能评估前供配电设施方案（供配电电压等级、供配电系统及变配电所设置方案、主要供配电设备选型等）；其次，对原方案进行全面深入的分析、评估，从节能角度查找存在的问题；再次，提出改进建议及拟采取的节能措施，确定评估推荐方案；最后进行推荐方案评估（必要时进行相关能评基础数据、指标的计算）。1.1.2主要供配电设备选型的评估主要供配电设备选型的评估，重点是对变压器的节能评估。变压器节能评估应包括两个方面。其一，对照《三相配电变压器能效限定值及能效等级》GB20052-2013或《电力变压器能效限定值及能效等级》GB24790-2009，对所选变压器进行能效等级评估。具体评估方法参见《评估指南2014年本》附件2的示例。其二，参照《电力变压器经济运行》GB/T13462-2008，进行变压器容量（变压器负荷率）选择合理性评估。对双绕组变压器而言，通过计算变压器经济负载系数βJZ，并根据1.33β2JZ≤β≤0.75公式判断所选变压器2是否处在最佳经济运行区间。对于新建项目，如变压器负荷率大于80%时，则应放大一级容量选择变压器。1.2照明设施方案评估其评估步骤及要求与“1.1”节所述一样，只是方案内容不同。照明设施方案包括：照明方式与类别、照明光源、灯具及附属装置、照明节能、照明配电与控制方案等。1.3用电负荷计算及无功功率补偿1.3.1用电负荷计算用电负荷计算是配电设计的第一步，是确定供电方案的主要依据。其计算结果（计算有功功率）也是耗电量计算的最重要基础数据。因此能评报告电气部分也必须在确定供配电设计方案和耗电量计算前进行详细的用电负荷计算。用电负荷计算有多种方法，能评阶段，一般用电设备通常采用需要系数法、一般照明通常采用单位面积指标法进行用电负荷计算；对于某些工业建筑（如标准厂房），具体用户不明确、用电设备无法确定时，可根据《城市电力规划规范》、行业特点采用单位面积指标法或单位产品耗电量法进行计算。1.3.1.1用电负荷计算一般原则（1）用电负荷计算建议采用《工业与民用建筑配电设计手册》（第三版）示例表格式。负荷计算要有利于配电方案的确定，首先按供电单元（变电所）、建筑物（或车间）为单位进行负荷计算，然后进行全厂用电负荷汇总。不宜将全厂（或车间）设备汇集在一起进行负荷计算,然后再去平均分配变压器容量和台数。（2）用电设备中存在不同电压等级时，应按不同电压等级分别进行计算。（3）季节性、又不同时运行负荷，只计算功率大的。备用设备及消防设备不参与计算。1.3.1.2关于需要系数的选取在采用需要系数法确定计算负荷时，有功功率计算负荷表达式为：Pjs=KxPe………………………………………………（1.3-1）需要系数的选取应有依据。尽量从各行业的供配电设计手册（或电力3设计资料）中选取（即便同样的设备，在不同行业，由于运行工况的差异，需要系数的取值也可能不同）。一般工业项目和民用建筑可参照《工业与民用配电设计手册》（第三版）选取。在选取需要系数时，还应结合建设项目设备的特点和具体情况。如在《工业与民用配电设计手册》（第三版）表1-1中所列机加设备所指是单独传动的普通机床（且数量较多时）的需要系数。现在很多企业的冷加工都采用数控机床、加工中心、柔性生产线等，由于这类设备效率高，多为连续性工作，所以需要系数应高于表中所列数据。对于一般配电设计手册中无法查对的用电设备，则要认真分析设备的运行工况，结合需要系数的含义选取。需要系数表达式：Kx=KsKt/η1η2……………………………………（1.3-2）Ks——负荷率，Ks=P/PeP——用电设备实际负荷Pe——用电设备额定容量Kt——设备组同时系数（单台设备时Kt=1）η1——用电设备实际负荷时效率η2——向用电设备供电的线路效率1.3.1.3设备功率的确定进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率。用电设备的额定功率或额定容量是指设备铭牌上的数据。对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算为统一负载持续率下的有功功率，即设备功率Pe。（1）单台用电设备的设备功率○1连续工作制电动机的设备功率等于额定功率。○2短期或周期性工作制的电动机（如起重机用电动机等）的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率。当采用需要系数法计算负荷时，应统一换算到负载持续率εr为25%时的有功功率。r2PreP4Pr——电动机额定功率（kW）εr——电动机额定负载持续率（设备铭牌上可查到）○3电焊机的设备功率是将额定容量换算到负载持续率εr为100%时的有功功率。rSrPeCOSφSr——电焊机额定容量（kVA）COSφ——电焊机额定功率因素εr——电焊机额定负载持续率（设备铭牌上可查到）○4电炉变压器的设备功率是指额定功率因数时的有功功率Pe=SrCOSφr（kW）Sr——电炉变压器额定容量（kVA）COSφr——电炉变压器额定功率因素○5整流变压器的设备功率是指额定直流功率1.3.2无功功率补偿一般工业企业通常采用并联电力电容器作为人工无功功率补偿。为了尽量减少线损和电压损失，宜就地平衡补偿。补偿原则：低压部分的无功功率由低压电容器补偿；高压部分无功功率由高压电容器补偿；对于容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率，宜单独就地补偿；补偿基本无功功率的电容器组宜在配变电所内集中补偿。无功功率补偿计算，应以相应配变电所为单元进行计算。根据《供配电系统设计规范》GB50052-2009、《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，100kVA及以上高压供电的电力用户，在用户高峰时变压器高压侧功率因素不宜低于0.95；其它电力用户，功率因素不宜低于0.9。为了防止低压部分过补偿产生的不良效果，因此高压部分应由高压电容器补偿。有的能评报告不分供电单元、不分高低压用电设备，集中进行负荷计算和无功补偿计算，统一平均进行变压器配置，是不对的。2.能源利用状况核算2.1应澄清的问题“能评总纲”第五章共有三节。其中第一节，“能评前能源利用状况”。5是指就当前项目建设方案，进行项目年综合能源消费量、年综合能源消耗量和主要能效指标的复核计算；第二节，“能评后能源利用状况”。是指依据能评阶段提出的节能措施后的项目用能情况，测算项目年综合能源消费量、年综合能源消耗量。当能评阶段没有采取有效的节能措施，能评前后的年综合能源消费量、年综合能源消耗量是一样的。将可研报告中能耗作为能评前的能源消耗是不对的。2.2能源利用状况核算能源利用状况核算及能效水平评估是能评报告十分重要的内容。其基本要求是：计算方法、计算过程应清晰、准确，计算中所引用的基础数据应有明确来源或核算过程，基础数据、基本参数的选择、核算过程应清晰（基础数据应有详细的基本参数支撑和明确的计算过程）。能评阶段，企业年电能消耗量计算通常采用年平均负荷来确定。使用公式WY=aavPCTN（kWh）……………………（2.2-1）aav--年平均有功负荷系数；PC—计算有功功率（kW），通过负荷计算得出；TN—年实际工作小时数。单位产品耗电量法，是根据企业年产量（m）和单位产品耗电量（w）来确定。使用公式WY=mw（kWh）……………………（2.2-2）m--单位产品耗电量，kWh/单位产品，由工艺设计提供或参考现有积累资料；w--产品年产量（单位与m中单位产品一致）。此法多用于项目前期文件报告，如项目建议书、申请报告、可研等。能评阶段不建议采用。2.2.1年平均有功负荷系数（aav）的确定（1）一般工业项目年平均有功负荷系数的确定年平均有功负荷系数（aav）是指年平均用电负荷与最大用电负荷的比值。表达式为：aav=Pav/Pmax………………………（2.2-3）aav与电力负荷运行状况密切相关，不同用户（行业）、不同车间、不同设备，其运行状况各不相同，因此不同用户（企业）、不同车间、不同6设备的aav也可能各不相同。能评时应在了解、分析企业、生产车间、设备等的实际运行工况，设备能力（计算负荷率）的基础上取值。aav取值应采用同类型企业、车间、设备的多年累积的统计数据，当缺乏此数据时，作为估算一般可取0.7-0.75。能评阶段计算电能消耗量时建议以设备（或设备组）为单元分别选取aav值。而不是以生产单元或多种设备一起作为单元选取aav值。（2）特殊项目（或特殊工艺设备）年平均有功负荷系数的确定对于特殊项目（或特殊工艺设备）应在认真研究相关行业设计标准（或节能设计标准）、仔细分析工艺特点的基础上确定平均有功负荷系数。由于设备利用率高，相应的年平均有功负荷系数也相应较高。这类行业多为高耗能行业，一般都有行业相关标准规范。例一：建筑卫生陶瓷工厂建筑卫生陶瓷类工厂应遵循《建筑卫生陶瓷工厂设计标准》（GB50560-2010）规定。该标准对主要工艺设备利用率有明确规定，现摘录如下：表8.1.5主要工艺设备设计年利用率表工艺设备名称设计年利用率（%）陶瓷砖釉烧辊道窑≥90陶瓷砖素烧辊道窑≥90卫生陶瓷烧成隧道窑≥90卫生陶瓷烧成梭式窑≥90卫生陶瓷烧成辊道窑≥90压砖机≥90喷雾干燥器≥90卫生陶瓷坯体干燥器≥90球磨机≥90破碎机≥20例二：钢铁企业7钢铁企业应应遵循《钢铁企业节能设计规范》（GB50632-2010）有关规定，如“4.7.2.4轧机年工作时间应不低于6500小时，多品种轧机不低于6000小时。轧机负荷率不低于80%”，其他轧机、主机也有相应规定。对暂无行业设计标准（或节能设计标准）的特殊项目，在仔细分析工艺特点的基础上，利用负荷曲线图方式求出负荷系数。2.2.2年实际工作小时数（TN）年实际工作小时数（TN）是指设备年实际运行时间（是设备设计年时基数，不是设备年公称时间）。它与企业全年工作日、工作班制有关。因其行业和工艺不同特点，年实际工作小时数各有不同。有的行业有相关设计标准，如《机械工厂年时基数设计标准》，规定了各类工作环境、工作性质工艺设备的公称年时基数和设计年时基数。因此要尽可能查找相关标准或设计手册。辅助生产系统设备年实际工作时间应与所服务的工艺设备设计年时基数相同；生产车间与辅助生产场地的照明设备年实际工作时间应与工艺设备的公称年时基数相同。确实无相关标准或设计手册依据时，可参考以下数据：全年工作日为251天时，一班制可取1860h、二班制可取3720h、三班制可取5580h。有的企业或有的工种工作日不是251天，可按比例适当调整。对于化工、制药等流程性生产过程，虽然生产线是连续运行的。但线上设备运行工况大不相同，有的连续性运行，有的间断性运行。因此生产线上的设备运行时间各不相同，应根据生产工艺确定。个别单台大型设备工作时间数可根据实际情况确定。2.2.3关于需要系数（Kx）与负荷系数（aav）需要系数（Kx）与负荷系数（aav）是能评阶段进行用电设备用电负荷计算和用电量计算的两个重要的基础数据。正确理解了它们的含义、区别，合理取值，是确保用电负荷计算和用电量计算符合实际的前提。3.节电量的计算“能评总纲”要求在能评阶段应针对项目在节能方面存在的问题、可以继续提高的环节等，提出节能措施、建设方案调整意见、设备选型建议等。并逐条分析计算能评阶段节能措施的节能效果等。下面讨论几种常见节电措施节电效果的计算方