第一章能量有效利用基本知识

1、 云南师范大学能源与环境学院兰青 内容简要内容简要 本章介绍了能量有效利用的有关基本概念，包括能量、能质、能的利用过程、能的性质，阐述了有效用能的效益、原则与方法，并从理论上分析了有效用能途径；介绍了能源与能量有效利用的评价指标，并采用简单补偿年限法、标准补偿年限内的计算费用法、动态补偿年限法、寿命周期净现值收益法、年度净收益法、净收益-投资比值法等方法从技术经济角度对有效用能进行了经济评价；最后概述了节能技术改造项目的技术经济评价。第一节第一节 基本概念基本概念一、能源和能一、能源和能能源 能源是产生或提供能的物质资源能 能是物质运动的体现，是做功的能力二、能量二、能量能量以能量来表示能的多

2、少，并可用数学式来定量表示与其他物理量的关系。如机械运动的动能；重力势能；热能；光量子运动的量子能(一个光量子的能量)；物质能即质量可转变的能量。按能量守恒与转换定律，各种不同形式的能量可以相互转换，但总量不变，这是能的数量规律。进行练习以巩固所学内容三、能质三、能质由能转变为功的能力来表示能的品质，按能可由能转变为功的能力来表示能的品质，按能可转变为功的能力大小，把能质分为三类：转变为功的能力大小，把能质分为三类： 高质能，能量可全部转变为功，即具有无限转高质能，能量可全部转变为功，即具有无限转换能力的能，如机械能、电能；换能力的能，如机械能、电能； 低质能，只有部分能量转变为功，即具有有限

3、低质能，只有部分能量转变为功，即具有有限转换能力的能，如热能、化学能；转换能力的能，如热能、化学能； 无质能，不可转变为功的能，即无转换能力的无质能，不可转变为功的能，即无转换能力的能，如环境状态的热能、压力能等。能，如环境状态的热能、压力能等。三、能质三、能质EExKTTQW0max1能级是能量中可转变为功的能量所占的能级是能量中可转变为功的能量所占的比例，比例，即能的即能的做功能力做功能力Ex与能量与能量E之比，以之比，以表示表示：它是它是在量上描述能质的物理量。如机械能、电能的在量上描述能质的物理量。如机械能、电能的=1=1；热能的能级等于以环境温度；热能的能级等于以环境温度T0为冷源的

4、可逆卡为冷源的可逆卡诺循环的热效率诺循环的热效率，即，即四、能的利用过程四、能的利用过程四、能的利用过程四、能的利用过程 能量传递速率等于动力被阻力除。如用电能，其能量能量传递速率等于动力被阻力除。如用电能，其能量传递速率是电流强度传递速率是电流强度I，动力是电压，动力是电压U，要克服的阻力是电，要克服的阻力是电阻阻R，因此，用电过程中，这三个参数之间的关系就是大家，因此，用电过程中，这三个参数之间的关系就是大家熟知的欧姆定律，其表达式为：熟知的欧姆定律，其表达式为：四、能的利用过程四、能的利用过程RtQ又如用热能过程，三个参数的表现形式分别为：速又如用热能过程，三个参数的表现形式分别为：速率

5、为热流量率为热流量Q，动力为温差，动力为温差 ，阻力为热阻，阻力为热阻R，其表，其表达式为：达式为：四、能的利用过程四、能的利用过程RPQ五、能的性质五、能的性质221mcEk221mcEk五、能的性质五、能的性质221mcEk221mcEk五、能的性质五、能的性质221mcEk221mcEk（三）（三） 传递性传递性 能量可以从一个地方传到另一个能量可以从一个地方传到另一个地方，但能量的传递是有条件的，且有方向性。能地方，但能量的传递是有条件的，且有方向性。能量传递必须有势差或能量密度差，且总是由高势差量传递必须有势差或能量密度差，且总是由高势差流向低势差。反方向传递则要消耗其他能质作补偿，

6、流向低势差。反方向传递则要消耗其他能质作补偿，而不能自动地进行。势差在能量传递过程中，因克而不能自动地进行。势差在能量传递过程中，因克服传递中的阻力而逐渐下降，当势差消失或等于零服传递中的阻力而逐渐下降，当势差消失或等于零时，传递过程就终止。时，传递过程就终止。五、能的性质五、能的性质221mcEk221mcEk（四）（四） 转换性与守恒性转换性与守恒性 物质运动的转换性决定物质运动的转换性决定了能量的转换性。能量可由一种形态转变成另一种了能量的转换性。能量可由一种形态转变成另一种形态，且可相互转换，如燃烧可使燃料产生的化学形态，且可相互转换，如燃烧可使燃料产生的化学能变为热能，热能在热机中可

7、转变为机械能，机械能变为热能，热能在热机中可转变为机械能，机械能在发电机中转变为电能，电能通过电灯、电炉、能在发电机中转变为电能，电能通过电灯、电炉、电动机等设备又可转变为光能、热能和机械能。但电动机等设备又可转变为光能、热能和机械能。但各种能在相互转换中，其转换效率与转换的难易程各种能在相互转换中，其转换效率与转换的难易程度是不同的，如机械能可自动、全部地转变为热能，度是不同的，如机械能可自动、全部地转变为热能，而热能则不能自动、全部地转变为机械能。而热能则不能自动、全部地转变为机械能。五、能的性质五、能的性质221mcEk221mcEk五、能的性质五、能的性质221mcEk221mcEk第

8、二节第二节 用能过程潜力分析用能过程潜力分析一、能尽其用的可能性与限度一、能尽其用的可能性与限度 有效用能潜力就是节能的可能性。有效用能潜有效用能潜力就是节能的可能性。有效用能潜力表示有能可节。如何判断和估计有效用能潜力是力表示有能可节。如何判断和估计有效用能潜力是节能工作的前提，而且是一项复杂的工作。一般来节能工作的前提，而且是一项复杂的工作。一般来讲，有效用能潜力可分为理论有效用能潜力与实际讲，有效用能潜力可分为理论有效用能潜力与实际有效用能潜力。用能过程中，除了实际有效利用能有效用能潜力。用能过程中，除了实际有效利用能量与不可避免的损失外，一切可避免的损失与可回量与不可避免的损失外，一切

9、可避免的损失与可回收的能量理论上讲都是有效用能潜力，这就是理论收的能量理论上讲都是有效用能潜力，这就是理论有效用能潜力。但其往往受技术、经济、环境等各有效用能潜力。但其往往受技术、经济、环境等各方面条件的限制而难以实现节能。实际有效用能潜方面条件的限制而难以实现节能。实际有效用能潜力就是可能实现的节能，如先进水平的能耗与现实力就是可能实现的节能，如先进水平的能耗与现实情况相比较的差距。情况相比较的差距。一、能尽其用的可能性与限度一、能尽其用的可能性与限度如以如以100的地热井水作热源，以环境温度（设为的地热井水作热源，以环境温度（设为20）作冷源，进行卡诺循环对外作功，其循环热）作冷源，进行卡

10、诺循环对外作功，其循环热效率：效率：该循环中损失该循环中损失78.6%的热量都属于不可避免的损失。的热量都属于不可避免的损失。损失虽然很大，但已无有效用能潜力，即已达到有损失虽然很大，但已无有效用能潜力，即已达到有效用能潜力的最大限度。因此，如不了解有效用能效用能潜力的最大限度。因此，如不了解有效用能潜力的最大限度，就会以为效率很低，有效用能潜潜力的最大限度，就会以为效率很低，有效用能潜力一定很大，而在这上面去搞节能，造成徒劳。力一定很大，而在这上面去搞节能，造成徒劳。二、能量有效利用潜力分析二、能量有效利用潜力分析有效用能潜力在哪里，如何去寻找有效用能潜力？有效用能潜力在哪里，如何去寻找有效

11、用能潜力？这是节能工作者最关心、也是首先要研究的问题，这是节能工作者最关心、也是首先要研究的问题，必须解决。下面从原则上指出一些寻找有效用能潜必须解决。下面从原则上指出一些寻找有效用能潜力的途径。力的途径。（一）、从用能作功的概念来看有效用能潜力（一）、从用能作功的概念来看有效用能潜力 功的广义定义是广义力功的广义定义是广义力F F与广义位移与广义位移dX X的乘积。的乘积。可可表示为：表示为： （1-10） 二、能量有效利用潜力分析二、能量有效利用潜力分析 广义力包括各种机械力（力、压力、弹力等）、广义力包括各种机械力（力、压力、弹力等）、热力、化学力、电、磁力；相应的广义位移是机械位热力、

12、化学力、电、磁力；相应的广义位移是机械位移、容积变化量、摩尔变化量、电、磁变化量。它们移、容积变化量、摩尔变化量、电、磁变化量。它们的乘积形成了机械功、气体容积功、化学功、电功、的乘积形成了机械功、气体容积功、化学功、电功、磁功。广义力实际上是能量作功的动力，它所作的有磁功。广义力实际上是能量作功的动力，它所作的有效功应是广义力与环境状态下相应广义力之差，即前效功应是广义力与环境状态下相应广义力之差，即前面已提到的势差所作的功。面已提到的势差所作的功。二、能量有效利用潜力分析二、能量有效利用潜力分析二、能量有效利用潜力分析二、能量有效利用潜力分析（三）、（三）、 从合理利用能源来看从合理利用能

13、源来看有效用能有效用能潜力潜力 合合理用能是要做到理用能是要做到“能尽其用能尽其用”。既要注意能量上的。既要注意能量上的节约，还要注意能质的合理利用，要按质用能，多节约，还要注意能质的合理利用，要按质用能，多级利用，充分发挥能的潜力。级利用，充分发挥能的潜力。例如： 因此能源有效利用的实质是：在热力学原则的因此能源有效利用的实质是：在热力学原则的指导下提高能量传递和转换效率；整体上使所有需指导下提高能量传递和转换效率；整体上使所有需要消费能源的地方做到最经济、最合理地利用能源，要消费能源的地方做到最经济、最合理地利用能源，充分发挥能源的利用效果。充分发挥能源的利用效果。二、能量有效利用潜力分析

14、二、能量有效利用潜力分析能源节约既要着眼于提高用能设备的效果，也要考能源节约既要着眼于提高用能设备的效果，也要考虑整个用能系统的最优化。为了提高能源的有效利虑整个用能系统的最优化。为了提高能源的有效利用，从技术方面讲可以从以下五个方面入手用，从技术方面讲可以从以下五个方面入手： （1）提高能量传递和转换设备的效率，减少转提高能量传递和转换设备的效率，减少转换的次数和传递的距离换的次数和传递的距离。 （2）在热力学原则的指导下，从能量的数量和在热力学原则的指导下，从能量的数量和质量两方面分析，计算能量的需求和评价能源使用质量两方面分析，计算能量的需求和评价能源使用方案，按能量的品质合理使用能源，

15、尽可能防止高方案，按能量的品质合理使用能源，尽可能防止高品质能量降级使用品质能量降级使用。 二、能量有效利用潜力分析二、能量有效利用潜力分析（3）按系统工程的原理，实现整个企业或地区用能系统按系统工程的原理，实现整个企业或地区用能系统的热能、机械能、电能、余热、余压全面综合利用，使能的热能、机械能、电能、余热、余压全面综合利用，使能源利用最优化源利用最优化。（4）大力开发大力开发有效用能有效用能新技术，如高效清洁的燃烧技术、新技术，如高效清洁的燃烧技术、高温燃气涡轮机、高效小温差换热设备、热泵技术、热管高温燃气涡轮机、高效小温差换热设备、热泵技术、热管技术及低品质能源动力转换系统等技术及低品质

16、能源动力转换系统等。（5）作为节约高品质化石燃料的一个有效途径，把太阳作为节约高品质化石燃料的一个有效途径，把太阳能、地热能、海洋能等低品质、低密度替代能源纳入能源能、地热能、海洋能等低品质、低密度替代能源纳入能源结构体系，因地制宜地加以开发和利用。结构体系，因地制宜地加以开发和利用。二、能量有效利用潜力分析二、能量有效利用潜力分析值得指出的是，节能还是减少环境污染的一个重要值得指出的是，节能还是减少环境污染的一个重要方面。在一般情况下，大多数节能措施都会有效地方面。在一般情况下，大多数节能措施都会有效地减少污染，如提高锅炉热效率、回收余热、利用太减少污染，如提高锅炉热效率、回收余热、利用太阳

17、能和地热等，但也有些节能技术措施，如处理不阳能和地热等，但也有些节能技术措施，如处理不当，反而会造成污染。例如提高燃烧温度可以强化当，反而会造成污染。例如提高燃烧温度可以强化燃烧过程，但燃烧温度超过燃烧过程，但燃烧温度超过1600，就会形成大量，就会形成大量NO O2，从而污染环境。因此一定要将从而污染环境。因此一定要将有效用能有效用能技术和技术和环境保护结合起来。环境保护结合起来。第三节第三节 能量有效利用的技术方法能量有效利用的技术方法一、用能效益分析一、用能效益分析 在节能工作中，如果运用价值工程的观点，用在节能工作中，如果运用价值工程的观点，用能效益就相当于价值，能源消耗则相当于成本，

18、因能效益就相当于价值，能源消耗则相当于成本，因此有如下关系，即此有如下关系，即 （1-11） 不论产品的功能和能耗是增加还是减少，只要不论产品的功能和能耗是增加还是减少，只要用能效益提高了就取得了节能的效果。这样就将节用能效益提高了就取得了节能的效果。这样就将节能从单纯数量的含义扩展到效益的范畴，即节能效能从单纯数量的含义扩展到效益的范畴，即节能效益。益。一、用能效益分析一、用能效益分析l 功能不变，能耗降低，称为纯节能型。这就是目前功能不变，能耗降低，称为纯节能型。这就是目前普遍采用的节能形式。普遍采用的节能形式。l 功能增强，能耗不变，称为增值节能。这是一种值功能增强，能耗不变，称为增值节

19、能。这是一种值得提倡的节能形式。得提倡的节能形式。l 功能增强，能耗降低，称为理想节能。这种情况只功能增强，能耗降低，称为理想节能。这种情况只有在改革工艺方法后才能达到。有在改革工艺方法后才能达到。l 功能大幅度增强，能耗略有提高，称为相对节能。功能大幅度增强，能耗略有提高，称为相对节能。l 功能略有减弱，能耗大量降低，称为简单节能。这功能略有减弱，能耗大量降低，称为简单节能。这是在能源短缺时不得已才允许采用的方式。是在能源短缺时不得已才允许采用的方式。l 功能或增强或不变或减弱，但能耗为零，称为零功能或增强或不变或减弱，但能耗为零，称为零点节能，或超理想节能。点节能，或超理想节能。因此根据产

20、品功能和能耗的改变情况，有以下几因此根据产品功能和能耗的改变情况，有以下几种节能的类型。种节能的类型。二、有效用能原则二、有效用能原则有效用能已是我国的一项国策。有效用能应遵循如下原则：1. 1. 坚持把有效用能作为转变经济增长方式的重要坚持把有效用能作为转变经济增长方式的重要内容内容 我国能源消耗高、浪费大我国能源消耗高、浪费大的的原因在于粗放型原因在于粗放型的经济增长方式。要大幅度提高能源利用效率，必的经济增长方式。要大幅度提高能源利用效率，必须从根本上改变单纯依靠外延发展、忽视挖潜改造须从根本上改变单纯依靠外延发展、忽视挖潜改造的粗放型发展模式，走科技含量高、经济效益好、的粗放型发展模式

21、，走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化道路，努力实现经济持续发展、发挥的新型工业化道路，努力实现经济持续发展、社会全面进步、资源永续利用、环境不断改善和生社会全面进步、资源永续利用、环境不断改善和生态良性循环的协调统一。态良性循环的协调统一。二、有效用能原则二、有效用能原则有效用能已是我国的一项国策。有效用能应遵循如下原则：2. 坚持有效用能与结构调整、技术进步和加强管坚持有效用能与结构调整、技术进步和加强管理相结合理相结合 通过调整产业结构、产品结构和能源消费结构，淘汰落后技术和设备，加快发展以服务

22、业为主的第三产业和以信息技术为主的高新技术产业，用高新技术和先进适用技术改造传统产业，促进产业结构优化和升级，提高产业的整体技术装备水平。开发和推广应用先进高效的能源节约和替代技术、综合利用技术及新能源和可再生能源利用技术。加强管理，减少损失和浪费，提高能源利用效率。二、有效用能原则二、有效用能原则有效用能已是我国的一项国策。有效用能应遵循如下原则：3. 坚持发挥市场机制与政府宏观调控相结合坚持发挥市场机制与政府宏观调控相结合 以市场为导向，以企业为主体，通过深化改革，创新机制，充分发挥市场配置资源的基础性作用。政府通过制定和实施法律、法规，加强政策导向和信息引导，营造有利于有效用能的体制环境

23、、政策环境和市场环境，建立符合市场经济体制要求的企业自觉有效用能的机制，推动全社会有效用能。二、有效用能原则二、有效用能原则有效用能已是我国的一项国策。有效用能应遵循如下原则：4. 坚持依法管理与政策激励相结合坚持依法管理与政策激励相结合 新增项目要严格市场准入，加强执法监督检查，辅以政策支持，从源头控制高耗能企业、高耗能建筑和低效设备(产品)的发展。现有项目要深入挖潜，在严格执法的前提下，通过政策激励和信息引导，加快能源使用的结构调整和技术进步。二、有效用能原则二、有效用能原则有效用能已是我国的一项国策。有效用能应遵循如下原则：5. 坚持突出重点、分类指导、全面推进坚持突出重点、分类指导、全

24、面推进 对年耗能l04t标准煤以上的重点用能单位要严格依法管理，明确目标措施，公布能耗状况，强化监督检查；对中小企业在严格依法管理的同时，要注重政策引导和提供服务。交通有效用能的重点是对新增机动车建立和实施机动车燃油经济性标准及配套政策和制度。建筑有效用能的重点是严格执行节能设计标准，加强政策导向。商用和民用有效用能的重点是提高用能设备的能效标准，严格市场准入，运用市场机制，引导和鼓励用户和消费者购买节能型产品。二、有效用能原则二、有效用能原则有效用能已是我国的一项国策。有效用能应遵循如下原则：6. 坚持全社会共同参与坚持全社会共同参与 有效用能涉及各行各业、千家万户，需要全社会共同努力，积极

25、参与。企业和消费者是有效用能的主体，要改变不合理的生产方式和消费方式，依法履行节能责任；政府通过制定法规、政策和标准，引导、规范用能行为，为企业和消费者提供服务，并带头节能；中介机构要发挥政府和企业、企业和企业之间的桥梁和纽带作用。三、有效用能方法三、有效用能方法根据我国节能的中长期专项规划，对根据我国节能的中长期专项规划，对有效用能有效用能工作工作应采取以下保障措施应采取以下保障措施与方法：与方法： 无论生产建设还是消费领域，都要把节能放在无论生产建设还是消费领域，都要把节能放在突出位置，长期坚持和实施节能优先的方针，推动突出位置，长期坚持和实施节能优先的方针，推动全社会节能。全社会节能。三

26、、有效用能方法三、有效用能方法三、有效用能方法三、有效用能方法（四）（四） 制定和实施强化节能的激励政策制定和实施强化节能的激励政策 制定的制定的节能设备节能设备（产品产品）目录中，重点是终端用能设目录中，重点是终端用能设备，包括高效电动机、风机、水泵、变压器、家用备，包括高效电动机、风机、水泵、变压器、家用电器、照明产品及建筑节能产品等，对生产或使用电器、照明产品及建筑节能产品等，对生产或使用节能设备节能设备（产品产品）目录中所列节能产品的企业目录中所列节能产品的企业实行鼓励政策，并将节能产品纳入政府采购目录。实行鼓励政策，并将节能产品纳入政府采购目录。三、有效用能方法三、有效用能方法（五）

27、（五） 加大依法实施节能管理的力度加大依法实施节能管理的力度 加快建立和加快建立和完善以节约能源法为核心，配套法规、标准相协完善以节约能源法为核心，配套法规、标准相协调的节能法律法规体系，依法强化监督管理。调的节能法律法规体系，依法强化监督管理。三、有效用能方法三、有效用能方法（六）（六） 加快节能技术开发、示范和推广加快节能技术开发、示范和推广 组织对共组织对共性、关键和前沿节能技术的科研开发，实施重大节性、关键和前沿节能技术的科研开发，实施重大节能示范工程，促进节能技术产业化。建立以企业为能示范工程，促进节能技术产业化。建立以企业为主体的节能技术创新体系，加快科技成果的转化。主体的节能技术

28、创新体系，加快科技成果的转化。引进国外先进的节能技术，并消化吸收。组织先进、引进国外先进的节能技术，并消化吸收。组织先进、成熟的节能新技术、新工艺、新设备和新材料的推成熟的节能新技术、新工艺、新设备和新材料的推广应用，同时组织开展原材料、水等载能体的节约广应用，同时组织开展原材料、水等载能体的节约和替代技术的开发和推广应用。重点推广列入和替代技术的开发和推广应用。重点推广列入节节能能设备设备（产品产品）目录的终端用能设备目录的终端用能设备（产品产品）。三、有效用能方法三、有效用能方法（七）（七） 推广以市场机制为基础的节能新机制推广以市场机制为基础的节能新机制 一是建立节能信息发布制度，利用现

29、代信息传播技术，及一是建立节能信息发布制度，利用现代信息传播技术，及时发布国内外各类能耗信息、先进的节能新技术、新工艺、时发布国内外各类能耗信息、先进的节能新技术、新工艺、新设备及先进的管理经验，引导企业挖潜改造，提高能效。新设备及先进的管理经验，引导企业挖潜改造，提高能效。二是推行综合资源规划和电力需求侧管理，将节约量作为资二是推行综合资源规划和电力需求侧管理，将节约量作为资源纳入总体规划，引导资源合理配置。采取有效措施，提高源纳入总体规划，引导资源合理配置。采取有效措施，提高终端用电效率，优化用电方式和节约电力。三是大力推动节终端用电效率，优化用电方式和节约电力。三是大力推动节能产品认证和

30、能效标志管理制度的实施，运用市场机制，引能产品认证和能效标志管理制度的实施，运用市场机制，引导用户和消费者购买节能型产品。四是推行合同能源管理，导用户和消费者购买节能型产品。四是推行合同能源管理，克服节能新技术推广的市场障碍，促进节能产业化；为企业克服节能新技术推广的市场障碍，促进节能产业化；为企业实施节能改造提供诊断、设计、融资、改造、运行、管理一实施节能改造提供诊断、设计、融资、改造、运行、管理一条龙服务。五是建立节能投资担保机制，促进节能技术服务条龙服务。五是建立节能投资担保机制，促进节能技术服务体系的发展。六是推行节能自愿协议，即耗能用户或行业协体系的发展。六是推行节能自愿协议，即耗能

31、用户或行业协会与政府签订节能协议。会与政府签订节能协议。三、有效用能方法三、有效用能方法（八）（八） 加强重点用能单位节能管理加强重点用能单位节能管理 落实重点用落实重点用能单位节能管理办法和节约用电管理办法，能单位节能管理办法和节约用电管理办法，加强对年耗能加强对年耗能l0000 t标准煤以上重点用能单位的节能标准煤以上重点用能单位的节能管理和监督。管理和监督。三、有效用能方法三、有效用能方法（九）（九） 强化节能宣传、教育和培训强化节能宣传、教育和培训 广泛、深入、广泛、深入、持久地开展节能宣传，不断提高全民资源忧患意识持久地开展节能宣传，不断提高全民资源忧患意识和节约意识和节约意识，将节

32、能纳入中小学教育、高等教育、将节能纳入中小学教育、高等教育、职业教育和技术培训体系。新闻出版、广播影视、职业教育和技术培训体系。新闻出版、广播影视、文化等部门和有关社会团体，要充分发挥各自优势，文化等部门和有关社会团体，要充分发挥各自优势，搞好节能宣传，形成强大的宣传声势，曝光那些严搞好节能宣传，形成强大的宣传声势，曝光那些严重浪费资源、污染环境的用户和现象，宣传节能的重浪费资源、污染环境的用户和现象，宣传节能的典型。典型。三、有效用能方法三、有效用能方法（十）（十） 加强组织领导，推动规划实施加强组织领导，推动规划实施 节能是节能是一项系统工程，需要有关部门的协调配合、共同一项系统工程，需要

33、有关部门的协调配合、共同推动。各地区、有关部门及企事业单位要加强对推动。各地区、有关部门及企事业单位要加强对节能工作的领导，明确专门的机构、人员和经费，节能工作的领导，明确专门的机构、人员和经费，制订规划，组织实施。行业协会要积极发挥桥梁制订规划，组织实施。行业协会要积极发挥桥梁纽带作用，加强行业节能自律。纽带作用，加强行业节能自律。第四节第四节 能量有效利用能量有效利用的技术经济评价的技术经济评价一、能源与能量利用的评价指标（一） 能耗 常用能耗、能源利用率作为能源与能量利用常用能耗、能源利用率作为能源与能量利用的评价指标。的评价指标。 能耗指能源消耗量，是企业或产品的直接能能耗指能源消耗量

34、，是企业或产品的直接能源消耗量，包括用于产品、用于过程和散失于环源消耗量，包括用于产品、用于过程和散失于环境中的全部消耗量，它反映能源消耗的数量与水境中的全部消耗量，它反映能源消耗的数量与水平。由于能耗的概念简明，计算简便，因此成为平。由于能耗的概念简明，计算简便，因此成为一种最通用的能源利用评价指标。一种最通用的能源利用评价指标。一次二次输入输出转换EEEE转换二次eB gCe/kWh431kJ/kWh58.12631285. 0kJ/kWh3600kWh1电厂电BgCe/kWh392kJ/kWh97.11464.3140kJ/kWh3600kWh1电厂电B1985年1990年kgCe/kg

35、)(1380. 0kJ/kg)(93.39787 . 025.2785B锅炉效率70%蒸汽等价值1. 总综合能源总综合能源 总综合能源是企业在计划统计期内，消耗总综合能源是企业在计划统计期内，消耗的各种能源量，经综合计算后得到的总能耗量。的各种能源量，经综合计算后得到的总能耗量。它反映了企业的能源消耗总水平，是单位综合它反映了企业的能源消耗总水平，是单位综合能耗等的计算基础，又是国家进行统计和计划能耗等的计算基础，又是国家进行统计和计划的依据，但缺乏可比性。的依据，但缺乏可比性。2. 单位综合能耗单位综合能耗单位综合能耗是以单位产量或产值计的综合产品单位综合能耗是以单位产量或产值计的综合产品总

36、产量或产品净产值。产品或产值是指同一计划总产量或产品净产值。产品或产值是指同一计划统计期内的合格产品总产量或产品净产值。统计期内的合格产品总产量或产品净产值。 它反映企业的生产用能水平，是判断企业能它反映企业的生产用能水平，是判断企业能源利用好坏有实际意义的重要指标，但仍缺乏可比源利用好坏有实际意义的重要指标，但仍缺乏可比性。性。（1-15）（1-14）3. 可比单位能耗可比单位能耗 可比单位能耗在同行业中为实现能耗可比，可比单位能耗在同行业中为实现能耗可比，在条件基本相同的情况下，计算出来的单位综合在条件基本相同的情况下，计算出来的单位综合能耗量。能耗量。 单项能耗是指某一种能源的消耗量，如

37、煤、单项能耗是指某一种能源的消耗量，如煤、汽油或柴油等等的消耗量。它也分总单项能耗与汽油或柴油等等的消耗量。它也分总单项能耗与单项单位能耗。在进行企业的能量平衡计算时，单项单位能耗。在进行企业的能量平衡计算时，需要计算出各项能源的总能耗与某些主要能源的需要计算出各项能源的总能耗与某些主要能源的单位能耗，以便一目了然地看出企业各种能源的单位能耗，以便一目了然地看出企业各种能源的消耗状况与构成。消耗状况与构成。（二）能源利用率（二）能源利用率 能源利用率是一个概括性很强的能量有效利用指标，能源利用率是一个概括性很强的能量有效利用指标，在宏观分析中更显得优越。因为可简单地用能源利在宏观分析中更显得优

38、越。因为可简单地用能源利用率表示一个国家、一个企业的能源利用水平，特用率表示一个国家、一个企业的能源利用水平，特别是当企业产品品种很多时，能源利用率比能耗使别是当企业产品品种很多时，能源利用率比能耗使用起来方便、简单。用起来方便、简单。1. 能源利用率的概念能源利用率的概念 在能的利用过程中，由于在能的利用过程中，由于用能终端是使用能量，而供给与消耗的都是能源，用能终端是使用能量，而供给与消耗的都是能源，且用能设备及用能目的又是各种各样，因此，能且用能设备及用能目的又是各种各样，因此，能源利用率对不同的情况与对象有不同的提法。源利用率对不同的情况与对象有不同的提法。2. 2. 能源利用率的计算

39、能源利用率的计算（1）国家能源利用率：在某种程度上综合反应）国家能源利用率：在某种程度上综合反应国家能源资源条件、能源生产构成以及能源利用国家能源资源条件、能源生产构成以及能源利用技术、装备、工艺、操作、运行管理水平和经济技术、装备、工艺、操作、运行管理水平和经济发展状况。发展状况。式中式中 b bi i第第i i种用途的能耗种用途的能耗(kJ)； i i第第i i种用途的利用效种用途的利用效率（率（%）。）。 （1-16） 2. 2. 能源利用率的计算能源利用率的计算（2）企业能源利用率：是反映企业能源消耗的）企业能源利用率：是反映企业能源消耗的有效利用程度的综合性指标。按国家标准有效利用程

40、度的综合性指标。按国家标准GB3484-83规定，它是指企业总综合能耗中，企规定，它是指企业总综合能耗中，企业有效利用能量所占的百分数，即业有效利用能量所占的百分数，即%100企业总综合能耗量企业有效利用能量企业能源利用率 （1-18）第第i i种终端利用的有效能量（种终端利用的有效能量（kJ）；）； 第第i i种终端折算为一次能源的耗量种终端折算为一次能源的耗量（kJ）。）。式中式中 上述计算表明，企业能源利用率不是企业中各种设上述计算表明，企业能源利用率不是企业中各种设备效率的简单综合，也不是产品理论能耗与实际能备效率的简单综合，也不是产品理论能耗与实际能耗之比，而是通过各用能系统与用能设

41、备效率的加耗之比，而是通过各用能系统与用能设备效率的加权平均而算得。权平均而算得。 综合有效总综合总有效总综合总有效企业beGEGEBE/综合有效总综合总有效总综合总有效企业beWEWEBE/二、能量有效利用的评价指标二、能量有效利用的评价指标（一）节能量 常用节能量、节能率、常用节能量、节能率、能源效率能源效率、单位能耗单位能耗、能源加工转换效率、余热余能回收利用率、能源加工转换效率、余热余能回收利用率、能源弹能源弹性系数性系数等作为能量有效利用的评价指标。等作为能量有效利用的评价指标。1 1基本概念基本概念节能量是节约能源消耗的数量。它是在一定的可比节能量是节约能源消耗的数量。它是在一定的

42、可比生产条件下，在计划统计期内，实际能源消耗量与生产条件下，在计划统计期内，实际能源消耗量与某个基准值总量之间的相对差值。因此，节能量是某个基准值总量之间的相对差值。因此，节能量是一个随选择作为对比的基准量不同而变化的相对量，一个随选择作为对比的基准量不同而变化的相对量，它不直接反映能源消耗量。随考察节能的目的不同，它不直接反映能源消耗量。随考察节能的目的不同，有各种节能量，如图有各种节能量，如图1-2所示。所示。2 2节能量计算节能量计算 企业节能量计算必须在企业能量企业节能量计算必须在企业能量平衡与综合能耗计算基础上，按计量与实测的有关平衡与综合能耗计算基础上，按计量与实测的有关数据进行计

43、算，以保证算得的节能量的科学性、合数据进行计算，以保证算得的节能量的科学性、合理性与可靠性。计算节能量的比较基准按不同的目理性与可靠性。计算节能量的比较基准按不同的目的要求来选取。的要求来选取。（1）当年节能量计算：按产品产量计算的当年）当年节能量计算：按产品产量计算的当年节能量为节能量为 （1-25）（二）节能率（二）节能率 节能率是在生产中的一定可比条件下，开展节能节能率是在生产中的一定可比条件下，开展节能活动后节约能源的数量与活动前的能源消耗量的比活动后节约能源的数量与活动前的能源消耗量的比值。它表示节约能源的程度或能源利用水平提高的值。它表示节约能源的程度或能源利用水平提高的幅度。它与

44、节能量一样，也有各种节能率。下面主幅度。它与节能量一样，也有各种节能率。下面主要计算当年节能率与累计节能率。要计算当年节能率与累计节能率。1 1当年节能率计算当年节能率计算 当年节能率为：当年节能率为：2 2累计节能率计算累计节能率计算 累计节能率是以某个年份为累计节能率是以某个年份为基数基数1，减去已达到的节能水平基础上，逐年的能，减去已达到的节能水平基础上，逐年的能耗比率之积，即耗比率之积，即%1001%1001nxynyn-1yny1y2xy1eeeeeeee如果逐年的能耗比率取其平均值或相同，即如果逐年的能耗比率取其平均值或相同，即e ey y1 1 /ex= = e ey y2 2

45、/ex= = = e ey y/ex，则式（，则式（1-30）可化简为：）可化简为：%1001nnxyee式中式中 e ey1y1、e ey2y2。 e eynyn计算年内第计算年内第1、2n n年年的单位综合能耗（的单位综合能耗（kJ/t或或tCe/t ）；）；e ex x计算年上年的单位综合能耗（计算年上年的单位综合能耗（kJ/t或或tCe/t）。）。（三）能源效率（三）能源效率能源效率是指能源产出与能源投入之比，一般用百能源效率是指能源产出与能源投入之比，一般用百分率来表示。通常有所谓能源经济效率和能源技术效分率来表示。通常有所谓能源经济效率和能源技术效率。率。1. 1. 能源经济效率能

46、源经济效率 能源经济效率用来分析国家或能源经济效率用来分析国家或地区的能源效率水平。能源经济效率指标常用宏观经地区的能源效率水平。能源经济效率指标常用宏观经济领域的单位济领域的单位GDP能耗和微观经济领域的单位产品能能耗和微观经济领域的单位产品能耗来表示，通常采用单位耗来表示，通常采用单位GDP能耗（能耗（也称能源强度，也称能源强度，指生产单位指生产单位GDP所消耗的能源，如吨标准所消耗的能源，如吨标准煤煤万元万元GDP）、）、单位产值能耗或单位产品能耗单位产值能耗或单位产品能耗（吨标准吨标准煤煤/ /（单位产品或单位面积单位产品或单位面积）等指标。在做宏观分析时，等指标。在做宏观分析时，是一

47、项由总体能源结构、产业用能比重、能源利用技是一项由总体能源结构、产业用能比重、能源利用技术等多种因素形成的综合指标。术等多种因素形成的综合指标。2. 2. 能源技术效率能源技术效率 能源技术效率是指使用能源转换过程中能源技术效率是指使用能源转换过程中有效利用的能源与实际输入的能源之比。能源系统效率包括有效利用的能源与实际输入的能源之比。能源系统效率包括能源加工、转换、储运和终端利用各个环节在内的能源效率，能源加工、转换、储运和终端利用各个环节在内的能源效率，是能源生产、中间环节的效率与终端使用效率的乘积。目前是能源生产、中间环节的效率与终端使用效率的乘积。目前中国的能源系统效率大约在中国的能源

48、系统效率大约在30%左右，与发达国家的左右，与发达国家的40%以以上还有较大差距。上还有较大差距。（三）能源效率（三）能源效率（四）单位能耗 单位能耗是衡量能量有效利用的强度类指标，单位能耗是衡量能量有效利用的强度类指标，包括单位包括单位GDP能耗、能耗、单位能耗的单位能耗的GDP、单位增加值、单位增加值能耗、单位产值能耗、单位产品能耗等指标。能耗、单位产值能耗、单位产品能耗等指标。1. 1. 单位单位GDP能耗能耗 单位单位GDP（国内生产总值）（国内生产总值）能耗是指产出单位能耗是指产出单位经济量经济量（或实物量、服务量或实物量、服务量）所消耗的能源量。所消耗的能源量。通通常是指一个国家或

49、地区生产一个计量单位（通常为常是指一个国家或地区生产一个计量单位（通常为万元）的万元）的GDP所使用的能源。所使用的能源。）国内生产总值（可比价能源消费总量能耗单位GDP（四）单位能耗2 2单位能耗的单位能耗的GDP 单位能耗的单位能耗的GDP是指单位能源是指单位能源消费能创造的消费能创造的GDP，也是分析能源经济效率的一种，也是分析能源经济效率的一种指标，表示投入指标，表示投入能源所产出的附加值。能源所产出的附加值。3. 3. 单位增加值能耗单位增加值能耗 单位增加值能耗即生产一个单位增加值能耗即生产一个计量单位的增加值所消耗的能源。增加值是计量单位的增加值所消耗的能源。增加值是GDP反反映

50、在各次产业、行业的分项数量指标，如第一产业映在各次产业、行业的分项数量指标，如第一产业增加值、第二产业增加值、工业增加值、第三产业增加值、第二产业增加值、工业增加值、第三产业增加值，三次产业增加值合计即为增加值，三次产业增加值合计即为GDP。单位增加值能耗单位增加值能耗=能源消费量能源消费量/增加值（可比价）增加值（可比价）（四）单位能耗 4. 4. 单位产值能耗单位产值能耗 单位产值能耗一般是工单位产值能耗一般是工业计算能源消费强度、反映能源利用效率的综合指业计算能源消费强度、反映能源利用效率的综合指标。产值一般指工业总产值。标。产值一般指工业总产值。 5. 5. 单位产品能耗单位产品能耗

51、单位产品能耗指生产一定单位产品能耗指生产一定数量的某种产品所消耗的能源。通常用以反映直接数量的某种产品所消耗的能源。通常用以反映直接节能的效果。节能的效果。产品产量能源量生产某种产品所消耗的单位产品能耗 （五）能源加工转换效率（五）能源加工转换效率能源加工转换效率指在能源加工转换过程中，产能源加工转换效率指在能源加工转换过程中，产出的能源数量与投入的能源数量之比。计算能源价出的能源数量与投入的能源数量之比。计算能源价格转换效率，要将投入量与产出量同一转换为标准格转换效率，要将投入量与产出量同一转换为标准量后再进行计算。电力的折算系数使用量后再进行计算。电力的折算系数使用1.229吨标准吨标准煤

52、煤/万千瓦时；热力的折算系数万千瓦时；热力的折算系数0.0341吨标准煤吨标准煤/百万百万千焦。能源加工转换效率是反映能源加工技术水平千焦。能源加工转换效率是反映能源加工技术水平的能源加工转换能量损失量的重要指标。的能源加工转换能量损失量的重要指标。（六）余热余能回收利用率（六）余热余能回收利用率余热余能回收利用率对能源利用过程产生的余热余热余能回收利用率对能源利用过程产生的余热余能或其它产品生产过程产生的余热余能进行利用，余能或其它产品生产过程产生的余热余能进行利用，是节能的重要手段。对于企业，是节能的重要手段。对于企业，回收利用的余热余能综合能源消费量回收利用的余热余能余热余能回收利用率（

53、七）能源弹性系数（七）能源弹性系数能源弹性系数是指能源量年增长速度与国民经济年能源弹性系数是指能源量年增长速度与国民经济年增长速度之比。可分为能源生产弹性系数、能源消增长速度之比。可分为能源生产弹性系数、能源消费弹性系数两种。费弹性系数两种。1. 1. 能源生产弹性系数能源生产弹性系数 能源生产弹性系数指能源生产弹性系数指GDP每增长每增长1%时，能源生产的增长速率。时，能源生产的增长速率。增长速度能源生产增长速度能源生产弹性系数GDP（七）能源弹性系数（七）能源弹性系数2.2.能源消费弹性系数能源消费弹性系数 能源消费弹性系数是指总能源消费弹性系数是指总产出每增长产出每增长1%时，能源消费的

54、增长速率，用于反时，能源消费的增长速率，用于反映能源的需求强度。映能源的需求强度。能源消费弹性系数是反映能源能源消费弹性系数是反映能源消费增长速度与国民经济增长速度之间比例关系的消费增长速度与国民经济增长速度之间比例关系的指标。其计算公式为指标。其计算公式为：度国民经济年平均增长速速度能源消费量年平均增长能源消费弹性系数 （七）能源弹性系数（七）能源弹性系数电力弹性系数是指一定时期内，需求电量的平均电力弹性系数是指一定时期内，需求电量的平均增长速度与国民经济总产值的平均增长速度之比。增长速度与国民经济总产值的平均增长速度之比。其计算公式为其计算公式为：度国民经济年平均增长速度电力消费年平均增长

55、速电力弹性系数 三、节能技术经济评价方法三、节能技术经济评价方法（一）节能经济评价的方法（一）节能经济评价的方法 节能经济评价常用的方法有简单补偿年限法、节能经济评价常用的方法有简单补偿年限法、标准补偿年限内的计算费用法、动态补偿年限法、标准补偿年限内的计算费用法、动态补偿年限法、寿命周期净现值收益法、年度净收益法及净收益寿命周期净现值收益法、年度净收益法及净收益-投投资比值法六种。资比值法六种。（一）节能经济评价的方法（一）节能经济评价的方法1. 1. 简单补偿年限法简单补偿年限法 此方法是最简单、最基本的此方法是最简单、最基本的经济分析方法。它只考虑节能措施投入资金，在多经济分析方法。它只

56、考虑节能措施投入资金，在多长时间内可以由节能创造的直接经济效益中收回。长时间内可以由节能创造的直接经济效益中收回。对资金的利息、节能的社会效益等全未予考虑。计对资金的利息、节能的社会效益等全未予考虑。计算公式如下：算公式如下： （一）节能经济评价的方法（一）节能经济评价的方法 2. 2. 标准补偿年限内的计算费用法标准补偿年限内的计算费用法 两种或更多节两种或更多节能措施方案，其技术条件满足要求，又符合能措施方案，其技术条件满足要求，又符合N Ns sN Nb b条件，可采用计算费用法进行经济分析。条件，可采用计算费用法进行经济分析。11SNICb1P122SNICb2P233SNICb3P3

57、（一）节能经济评价的方法（一）节能经济评价的方法 3. 3. 动态补偿年限法动态补偿年限法 如果考虑资金的时间效益，如果考虑资金的时间效益，若在若在N ND D年内回收一次投资，则应该符合下式条件：年内回收一次投资，则应该符合下式条件：DD111NjjNjPiFiAI如果节能项目每年的净节约费用相等，均为如果节能项目每年的净节约费用相等，均为A A，则上式可简化为：则上式可简化为：FiiAiINNP111DD（一）节能经济评价的方法（一）节能经济评价的方法4. 4. 寿命周期净现值收益法寿命周期净现值收益法 寿命周期净现值寿命周期净现值收益法计算公式如下：收益法计算公式如下：SS11P1Njj

58、NjiFIiAP式中式中 P P节能项目寿命周期净现值收益（元）。节能项目寿命周期净现值收益（元）。如果节能项目每年的净收益相等，均为如果节能项目每年的净收益相等，均为A A，则上式可，则上式可简化为：简化为：SSS1111PNNNiFIiiiAP（一）节能经济评价的方法（一）节能经济评价的方法5. 5. 年度净收益法年度净收益法 本法将寿命周期内总净收益之本法将寿命周期内总净收益之现值折算成年度净收益，从而使两个寿命周期不同现值折算成年度净收益，从而使两个寿命周期不同的方案方便地进行比较。计算公式如下：的方案方便地进行比较。计算公式如下：11111SSSS1NNNPjjNjPiiiiFIiA

59、A式中式中A AP P节能项目年度净收益。节能项目年度净收益。如果节能项目每年的净节约费用相等，均为如果节能项目每年的净节约费用相等，均为A A，则上，则上式可简化为：式可简化为：1111SSSNNNPPiiiiFIAA（一）节能经济评价的方法（一）节能经济评价的方法6. 6. 净收益净收益-投资比值法投资比值法 本法在考虑前面各因素本法在考虑前面各因素的前提下，增加对投资差异的考虑，并将一次性投的前提下，增加对投资差异的考虑，并将一次性投资折算成年度均摊费用，计算公式如下：资折算成年度均摊费用，计算公式如下： 11111111SSSSSS1NNPNNNPjjNjIPiiiIiiiiFIiAA

60、APNPjjNjIiFIiASS111式中式中 净收益净收益-投资比值；投资比值；节能项目一次性投资折算成年度均摊费用。节能项目一次性投资折算成年度均摊费用。（二）节能技术改造项目的技（二）节能技术改造项目的技术经济评价术经济评价 根据经济学原理，扩大再生产有两种方式：一根据经济学原理，扩大再生产有两种方式：一种是增加生产要素的投入量来扩大生产规模；另一种是增加生产要素的投入量来扩大生产规模；另一种是改造生产要素的质量，提高要素的资源利用效种是改造生产要素的质量，提高要素的资源利用效率来扩大生产规模。技术改造就属于后一种方式。率来扩大生产规模。技术改造就属于后一种方式。 技术改造的经济特征是，