能源統(tǒng)計中不同類型能源核算方法的探討和各種燃料折合成標準煤的計算方法.doc

各種能源折算的原則1.應符合GB3100-82/GB3101-82的規(guī)定2.計算綜合能耗時，各能源分別折算成一次能源的規(guī)定的同一單位即噸標煤3任一規(guī)定的體系實際消耗的燃料能源都應用基低位發(fā)熱量為計算基礎，折算為標煤4應用基低位發(fā)熱量等于29.3076MJ的燃料稱為1kg標準煤5任一規(guī)定的體系實際消耗的二次能源以及耗能工質均按相應的能源等價值折算為一次能源:本企業(yè)自產時，他的能源等價值按投入產出的原則自行規(guī)定；外購外銷時其能源等價值必須相同。當未提供能源等價值，可按國家統(tǒng)計局公布的折算系數進行折算。比如說蒸汽作為一個整體來計算只是計算用去多少燃料和產出多少蒸汽，不會來計算具體產出多少高壓蒸汽多少中壓蒸汽，所以在折標系數上高低壓蒸汽是沒有區(qū)別的。當然根據規(guī)定你也可以企業(yè)自己的計量結果來規(guī)定不同工質的折標系數，但是在報能源管理部門和統(tǒng)計局的時候都應該統(tǒng)一折標系數，否則不同企業(yè)就無法比較。公用工程比如冷凍水、工藝水、鍋爐水、氮氣、壓縮空氣等等均屬于二次能源，等價熱值的概念是加工轉換一個度量單位的某種二次能源與相應投入的一次能源的當量。因此等價熱值是一個變動值，隨著能源加工轉換的效率而改變。我們目前所用國家統(tǒng)計局所頒布的折標系數是一個平均的水平。各類能源折算標準煤的參考系數 每度電折0.404千克標準煤能源名稱 平均低位發(fā)熱量 折標準煤系數 原煤 20934千焦公斤 07143公斤標煤公斤 洗精煤 26377千焦公斤 09000公斤標煤公斤 其他洗煤 8374 千焦公斤 02850公斤標煤公斤 焦炭 28470千焦公斤 09714公斤標煤公斤 原油 41868千焦公斤 14286公斤標煤公斤 燃料油 41868千焦公斤 14286公斤標煤公斤 汽油 43124千焦公斤 14714公斤標煤公斤 煤油 43124千焦公斤 14714公斤標煤公斤 柴油 42705千焦公斤 14571公斤標煤公斤 液化石油氣 47472千焦公斤 17143公斤標煤公斤 煉廠干氣 46055千焦/ 公斤 15714公斤標煤公斤 天然氣 35588千焦/立方米 12143噸/萬立方米 焦爐煤氣 16746千焦/立方米 5714噸/萬立方米 其他煤氣 35701噸/萬立方米 熱力 0.03412噸百萬千焦 電力 327噸/萬千瓦時單位GDP能耗（噸標煤/萬元）計算方法 萬元增加值綜合能耗是指企業(yè)每萬元工業(yè)增加值所消耗的能源量(噸標準煤)。萬元產值綜合能耗是指企業(yè)每萬元工業(yè)產值所消耗的能源量(噸標準煤)。萬元增加值綜合能耗=能源消耗總量(噸標準煤)/工業(yè)增加值(萬元)萬元產值綜合能耗=能源消耗總量(噸標準煤)/工業(yè)產值(萬元)標準煤標準煤只是一個概念，其實是不存在的。標準煤又叫標準燃料，是計算能源總量和折合各種能源的綜合指標。由于不同的能源所含熱量不同，故須用一個統(tǒng)一標準加以計算和比較。我國規(guī)定每公斤標準煤的含熱量為7000 Cal，以此可把其他能源的折合成標準煤計算，如石油每公斤發(fā)熱量為10000 Cal，天然氣每立方米發(fā)熱量為9312 Cal，則相當標準煤的比率分別為1.429和1.33。能源的種類很多，所含的熱量也各不相同，為了便于相互對比和在總量上進行研究，我國把每公斤含熱7000大卡(29306焦耳)的定為標準煤,也稱標煤。另外，我國還經常將各種能源折合成標準煤的噸數來表示，如1噸秸稈的能量相當于0.5噸標準煤，1立方米沼氣的能量相當于0.7公斤標準煤。標準煤亦稱煤當量，具有統(tǒng)一的熱值標準。我國規(guī)定每千克標準煤的熱值為7000千卡。將不同品種、不同含量的能源按各自不同的熱值換算成每千克熱值為7000千卡的標準煤。能源折標準煤系數某種能源實際熱值(千卡/千克)/7000(千卡/千克)在各種能源折算標準煤之前，首先直測算各種能源的實際平均熱值，再折算標準煤。平均熱值也稱平均發(fā)熱量.是指不同種類或品種的能源實測發(fā)熱量的加權平均值。計算公式為：平均熱值(千卡千克)(某種能源實測低發(fā)熱量)該能源數量/能源總量(噸)1、熱力其計算方法是根據鍋爐出口蒸汽和熱水的溫度壓力在焓熵圖(表)內查得每千克的熱焓減去給水(或回水)熱焓，乘上鍋爐實際產出的蒸汽或熱水數量(流量表讀出)計算。如果有些企業(yè)沒有配齊蒸汽或熱水的流量表，如沒有焓熵圖(表)，則可參下列方法估算： (1)報告期內鍋爐的給水量減排污等損失量，作為蒸汽或熱水的產量。 (2)熱水在閉路循環(huán)供應的情況下，每千克熱焓按20千卡計算，如在開路供應時，則每千克熱焓按70千卡計算(均系考慮出口溫度90，回水溫度20)。 (3)飽和蒸汽，壓力1-2.5千克平方厘米，溫度127以上的熱焓按620千卡，壓力3-7千克平方厘米，溫度135-165的熱焓按630千卡。壓力8千克平方厘米，溫度170以上每千克蒸汽按640千卡計算。 (4)過熱蒸汽，壓力150千克平方厘米，每千克熱焓：200以下按650千卡計算，220-260按680千卡計算，280-320按700千卡，350-500按700千卡計算。按4.1868焦耳折算成焦耳。2.熱力單位“千卡”與標準煤“噸”的折算能源折算系數中“蒸汽”和“熱水”的計算單位為“千卡”，但“基本情況表”中(能源消耗量中)“蒸汽”計算單位為“蒸噸”，在其它能源消耗量(折標煤)其中的“熱水”計算單位為“噸”，因此需要進一步折算，才能適合“基本情況表”的填報要求，按國家標準每噸7000千卡折1千克標準煤計算：3.電力的熱值一般有兩種計算方法：一種是按理論熱值計算，另一種是按火力發(fā)電煤耗計算。每種方法各有各的用途。理論熱值是按每度電本身的熱功當量860大卡即0.1229千克標準煤計算的。按火力發(fā)電煤耗計算，每年各不相同，為便于對比，以國家統(tǒng)計局每萬度電折0.404千克標準煤，作為今后電力折算標準煤系數。1kg標煤折合7000千卡純水溫度升高或降低1攝氏度，所吸收或放出的熱量為1千卡。 1千卡/1大卡/1卡路里（kcal）=4.184千焦（kJ） 1卡4.182焦耳 1千卡1大卡1卡路里1000卡1kg1kg標油折合10000千卡1噸新鮮水折合0.17kg標油1噸循環(huán)水折合0.1kg標油1噸除氧水折合9.2kg標油1噸軟化水折合2.3kg標油1kwh電折合0.26kg標油1噸燃料氣折合950kg標油1噸3.5MPa蒸汽折合88kg標油1噸1.0MPa蒸汽折合76kg標油一、燒堿單位產品綜合能耗折標系數名稱 折標系數電力 0.1229 kg標準煤/ kW.h蒸汽 根據實測值工業(yè)水 0.056 kg標準煤/t軟水 0.486 kg標準煤/t原油 1.4286kg標準煤/kg燃料油 1.4286kg標準煤/kg汽油 1.4714kg標準煤/kg煤油 1.4714kg標準煤/kg柴油 1.4571kg標準煤/kg壓縮空氣 0.04 kg標準煤/ Nm3氧氣 0.4 kg標準煤/ Nm3氮氣 0.671 kg標準煤/ Nm3氫氣 0.3686kg標準煤/ Nm3二、煉油綜合能耗折標系數序號 類別 單位 換算系數(kg標煤)1 電 1 kWh 0.372 新鮮水 1 t 0.243 循環(huán)水 1 t 0.144 軟化水 1 t 0.365 除鹽水 1 t 3.296 除氧水 1 t 13.147 凝汽式蒸汽輪機凝結水 1 t 5.218 加熱設備凝結水 1 t 10.929 燃料油 1 t 1428.5710 燃料氣 1 t 1357.1411 催化燒焦 1 t 1357.1412 工業(yè)焦炭 1 t 1142.8613 10.0MPa級蒸汽 1 t 131.4314 3.5MPa級蒸汽 1 t 125.7115 1.0MPa級蒸汽 1 t 108.5716 0.3MPa級蒸汽 1 t 94.2917 0.3MPa級蒸汽 1 t 78.57能源統(tǒng)計中不同類型能源核算方法的探討摘要：基于目前我國在能耗統(tǒng)計中廣泛采用的發(fā)熱煤耗計算法和電熱當量計算法不能反映不同能源品位的差異，而且在水電、核電的折算、能源轉換系統(tǒng)的評價等方面存在諸多矛盾，本文提出將能源的“質”“量”結合一起考慮的等效電的統(tǒng)計方法，不僅將解決現有統(tǒng)計方法的諸多矛盾，而且在能耗統(tǒng)計方面更加科學合理。關鍵詞：發(fā)電煤耗；電熱當量；能源轉換；能源品位；等效電中圖分類號: TK01 文獻標識碼:A 文章編號:1003-2355(2006)06-0005-04Abstract: Coal equivalent calculation and calorific value calculation is mainly used in resent energy statistics in China. But these two methods could not tell the difference in grade of different energy source, and have much trouble in converting method for hydropower and nuclear power, evaluating energy conversion system. This article presents the electricity equivalent calculation combining the quantity and quality of different energy source, which can overcome the trouble mentioned.Key words: coal equivalent calculation; calorific value calculation; energy conversion; energy grad; electricity equivalent calculation收稿日期：2006-05-22作者簡介：江億，男，中國工程院院士，清華大學教授。1 引言科學合理的能耗統(tǒng)計方法對于能源政策制定、項目的決策等非常重要，隨著西氣東輸、三峽水利樞紐等大型工程的實施及投入使用，我國以煤炭為主的單一能源結構體系逐漸多元化發(fā)展，水電、核電、天然氣等高品位的商品能源占商品能源的比重越來越大，我國傳統(tǒng)的以標準煤為計量對象的能源消耗統(tǒng)計方法提供的數據是否科學合理，是否還適應現實的需要值得商榷；另一方面，終端能源種類，滿足這些需求的能源轉換系統(tǒng)也越來越多，尤其在暖通空調領域，水泵冷機的用電，空調的用冷、采暖的用熱等高低品位的能源消耗都存在?？茖W地實現各種類型能源間的核算，對于正確地評價和比較各種用能方式，從而促進和推動真正節(jié)能的方式，就顯得尤為重要。而現有的能耗統(tǒng)計方法能否合理評價這些系統(tǒng)在能耗之間的差異，轉換方式的優(yōu)劣中，不十分清晰。為此，本文將就能耗統(tǒng)計方法的問題進行探討。2 我國能耗統(tǒng)計中的核算方法及存在的問題2.1 我國能耗統(tǒng)計中的核算方法目前我國能源消耗統(tǒng)計方法主要依據燃料的平均低位發(fā)熱量進行簡單折算。對水電、核電的折算又可分為發(fā)電煤耗計算法和電熱當量計算法兩種，區(qū)別在于對水電、核電的核算方法：發(fā)電煤耗計算法將水電、核電按當年平均火力發(fā)電煤耗換算成標準煤;而電熱當量計算法中水電、核電僅按電的熱功當量換算成標準煤，2003年部分能源折算系數見表1。2.2 目前能耗核算方法存在的問題 不同能源有品位高低之分，電是最高品位能源，其次是天然氣、煤等。以上無論是發(fā)電煤耗計算法還是電熱當量計算法，除電的轉換外，其他能源都只是簡單的從“量”上考慮，將各種不同能源按低品位的熱折算成標煤，忽略了能源之間“質”的差別，因此在計算能源消耗、評價能源轉換系統(tǒng)必然存在不足。2.2.1 掩蓋了天然氣等高品位能源的做功能力從核算結果上看，1MJ發(fā)熱量的天然氣和1MJ發(fā)熱量的原煤折成標煤在數量上沒有區(qū)別，但二者的潛在做功能力顯然不同，在現有的技術條件下，1MJ的天然氣采用燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)可以發(fā)0.55MJ的電，而1MJ的原煤則只能發(fā)0.34MJ的電，二者轉換為高品位的電的能力（或者說做功能力）相差很大。因此，目前的核算結果掩蓋了高品位能源的做功能力，貶低了其實質價值。這就容易造成只要消耗的一次能源熱值一樣，是什么能源沒有區(qū)別的錯覺，導致在能源利用時，經常出現“高級能干低級活”的不合理方式。2.2.2 電的能耗折算存在邏輯矛盾先看發(fā)電煤耗計算法，將水電、核電對照火電，統(tǒng)一按當年平均火力發(fā)電煤耗折算成標準煤，以2003年為例，考慮平均發(fā)電效率34%，則1kWh電按0.3619kgce折算，這種虛擬增值的方法是建立在多生產1kWh的水電（核電）可以少生產1kWh的火電的邏輯基礎之上。但如果設想少生產1kWh的火電，可以減少0.3619kgce的消耗，直接燃燒可以供出10.588MJ的熱量，而1kWh的水電（核電）全部轉化為熱也僅3.6MJ，顯然水電（核電）直接比照火電轉換，在邏輯上也存在不合理之處。再看電熱當量計算法，與發(fā)電煤耗計算法的差別在于，將水電、核電直接按自身的熱功當量換算成標準煤，即1kWh的電折合標煤0.1229kgce，這種方法雖然避免了發(fā)電煤耗計算法的邏輯矛盾，但我們在實際的終端能源統(tǒng)計中很難直接獲得水電、核電和火電分別的消耗數據，因此在其分別按不同系數轉換為標準煤時存在困難。另外，這種方法在統(tǒng)計電的輸配損失時也無法分清火電、水電、核電，統(tǒng)一按發(fā)電煤耗計算法0.3619kgce/kWh對待，這種初端電熱當量計算法計算，中間損失按發(fā)電煤耗計算法不可避免的會出現初端統(tǒng)計和終端統(tǒng)計無法平衡的矛盾。我國水電、核電增長迅速，由1980年的582.1億kWh，增長到2003年的3270.2億kWh，隨著三峽電站的投入實施，以及大批核電站的論證立項，水電核電將進一步增加，采用目前的能耗核算方法的矛盾將逐漸突出。2.2.3 能源轉換系統(tǒng)的評價出現爭議由于在以上兩種能耗核算方法中，不同的能源，只是簡單按其發(fā)熱值折算成標煤的，這就在評價能源轉換系統(tǒng)存在諸多爭議，分別以建筑熱電冷聯(lián)供(BCHP)、熱電聯(lián)產系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)的評價為例。（1）熱電冷聯(lián)供（BCHP）系統(tǒng)評價若BCHP的發(fā)電效率25%，產熱50%，由圖1所示能源轉換方式，1MJ的天然氣與0.4MJ的電相當。按照熱量法計算，取平均發(fā)電效率為34，即1MJ的天然氣只能發(fā)出0.34MJ的電，如圖2所示，因此采用BCHP不僅可以減輕電網峰值，而且能源利用率從34%提高到40%，節(jié)約了能源。但另有觀點認為天然氣在純發(fā)電時不是和燃煤發(fā)電廠一樣的低效，而多是采用燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng),發(fā)電效率可達55%,即1MJ的天然氣相當于0.55MJ的電，這樣BCHP系統(tǒng)的能源利用率僅為40%，低于大型燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的55%，因此在能源利用率上是不合適的。同樣的一個系統(tǒng)得出兩個截然不同的結論。而不管是發(fā)熱煤耗法還是電熱當量法，具有1MJ熱值的天然氣都只是折算成0.03412kgce。（2）熱電聯(lián)產系統(tǒng)評價目前評價熱電聯(lián)產系統(tǒng)時，常用的評價方法有基于電熱當量法的按熱量分攤、基于發(fā)電煤耗法的好處歸熱以及好處歸電法3種，具體如表2所示。如果從以上3種方法出發(fā)，在評價熱電聯(lián)產系統(tǒng)時很難統(tǒng)一結論。例如評價圖3所示的兩個熱電比不同的熱電聯(lián)產系統(tǒng)。從表3可以看出，若按基于電熱當量法的按熱分攤評價，熱電聯(lián)產系統(tǒng)產電產熱效率均要高于系統(tǒng)，系統(tǒng)好；而如果從基于發(fā)電煤耗法的好處歸熱評價，由于產電效率一樣，系統(tǒng)的產熱效率高，系統(tǒng)好。再看好處歸電法，兩個系統(tǒng)效率相同。同樣兩個系統(tǒng)比較，采用現有的兩種能耗核算方法，結論完全不一樣。因此現有能耗核算方法在評價熱電聯(lián)產系統(tǒng)時， 很容易引起爭論并給項目決策者帶來困擾。（3）熱泵系統(tǒng)的評價現有的能源核算方法在評價熱泵系統(tǒng)時，同樣存在不足，例如評價一個COPH=2.0的熱泵系統(tǒng)在冬季運行的節(jié)能性，由于直接電熱的COPH僅為1，這樣看熱泵是節(jié)能的；但是如果依據發(fā)電煤耗核算方法，1MJ電折算2.95MJ的標煤，如果將這樣大熱量的能源直接燃燒（效率按75%），可以產出2.2MJ的熱，大于熱泵的2MJ，熱泵不節(jié)能。兩種核算方法，結論完全相反。2.2.4 新型能源折算困擾隨著太陽能、風能等新型能源的廣泛利用，對于它們所產生的電能，在能耗核算時，如果還按熱值進行折算，就會低估了這些可再生能源的作用，因此也需要找到一個合適的方法。3 新的不同類型能源間的換算方法：等效電法3.1 換算方法因為所有一次能源（煤、天然氣、油、水力、核、太陽能、風能等）都可以用來發(fā)電，如果以高品位的電作為標準，將其他終端能源按照一定的折算系數轉化為電，就不僅考慮了不同能源之間“量”的差異，還體現出“質”的不同。等效電的折算標準： 式中：Wee-某形式能源折合的等效電數值（kWh）；Q -該種形式能源的總能量（kWh）; -該類型能源轉換電的最大效率，其值直接反映出各種不同能源的品位，可以由熱力學第二定律推出。（1）天然氣、油品、煤炭及其制品的等效電轉換效率計算公式：式中： T0 -參考溫度（K）；T -天然氣（油、煤）的完全燃燒溫度（K）。（2）熱水和蒸汽的等效電轉換效率計算公式其中:T0為能源使用地點的參考溫度，暖通空調領域夏季可以選取當地的夏季空調室外日平均溫度，冬季選取當地的采暖室外日平均溫度。對于其他領域可以分春夏秋冬四季選取當地室外日平均溫度作為計算依據。Tg、Th分別為市政熱水的供回水溫度,Tsteam是蒸汽壓力所對應的飽和溫度（單位均為K）。以北京冬季為例，95/70的市政熱水轉換效率23.6%，0.4MPa的蒸汽轉換效率34.8%。當能耗核算方法改為等效電法后，以上的諸多問題迎刃而解。由于不同能源在折算成等效電時考慮了轉換成電的最大能力，這種“質”“量”一體的核算方法真實反映出了能源的品位高低。而且，由于此方法對電不作轉換，因此水電核電的折算不存在任何問題。表4是依上述方法計算的各種能源的等效電折算系數。3.2 應用實例再看等效電法評價上述三個能源轉換系統(tǒng)的結果：建筑熱電冷聯(lián)供（BCHP）系統(tǒng) 由于1MJ熱值的天然氣等效電為0.661MJ，而1MJ熱值的天然氣通過圖1所示BCHP系統(tǒng)轉換后僅等效0.4MJ的電，如果不考慮BCHP系統(tǒng)的電力調峰作用，僅從節(jié)能角度看，該工況的BCHP系統(tǒng)是不節(jié)能的。熱電聯(lián)產系統(tǒng) 如圖3所示，1MJ熱值的煤通過熱電聯(lián)產系統(tǒng)，可產出0.25MJ的電和0.5MJ的熱，折算成等效電0.368MJ（100%0.25MJ（電）+ 23.6%0.5MJ（熱），而1MJ熱值的煤通過熱電聯(lián)產系統(tǒng)，可產出0.2MJ的電和0.6MJ的熱，折換成等效電0.342MJ（100%0.2MJ（電