第三章 能源有效利用的分析方法

第一節 能源有效利用的評價指標

一、概述

能源的有效利用是能源利用中最重要的問題。對能源利用的分析評價常常包括兩方面，即對能源利用過程進行分析評價和對能源消耗效果的分析評價。能量系統的分析方法主要有能量平衡法、?分析法、熵分析法、能級分析法及?經濟分析法等。而能源消耗效果的分析評價主要有全能耗分析法、凈能量分析法、價值分析法和能量審計法等。

目前主要有三類基于熱力學各種定律的評價能量系統的方法。

(1)以熱力學第一定律為基礎的能量平衡分析法。這種分析法簡單易行，在國內外已經發展成熟，并且廣泛應用于實際工程的分析評價之中。但是，這種方法只是建立在“量”的守恒上，而忽視了能量品質的變化，因而在系統分析中常常忽視各種不可逆性造成的損失，而無法正確分析系統節能和優化的潛力。

(2)綜合運用熱力學第一定律和第二定律，并在西方國家稱為“熱力學第二定律分析法”的?分析法、熵分析法和能級分析法。熱力學第二定律分析法能夠分析、量化生產過程中的不可逆損失，辨識系統中不可逆損失的原因以及產生的部位。其中，?分析法的發展尤為突出。?分析法是以?效率為評價準則，既可以作系統分折，又可以作優化綜合，目前已廣泛應用于能源有效利用和節能分析工作中。但是，?分析法在對復雜能量系統進行節能分析和優化改造時，會產生一些工程中不容許的誤差或出現“節能不省錢”等局限性。

(3)將熱力學分析與經濟因素統一考慮的?經濟學分析法，或稱為熱經濟學分析法(Thermo-economy)。這種方法融合了熱力學、工程經濟學、系統工程、最優化技術以及決策理論等基本思想，同時考慮能量的“質”和“量”，并將系統中的?流價格化，來追求經濟效益的最佳效果。尤其是在對復雜能量系統的分析、優化、診斷、改進以及設計中，?經濟學分析法的技術優勢非常明顯，是分析優化工程系統的強力工具。

在能源利用中，能源有效利用的評價指標是十分重要的。它包括能源消費系數、能源的利用效率和用能效益。

二、能源消費系數

從宏觀上評價能源有效利用的優劣，通常采用能源消費系數來評價。能源消費系數是指一年或某一時期，為實現國民經濟產值平均消耗的能源量，即

由此可見能源消費系數是一個從整個社會經濟效益去考察能源有效利用的指標。

三、能源利用效率

能源利用效率是衡量能量利用技術水平和經濟性的一項綜合性指標。通過對能源利用效率的分析，可以有助于改進企業的工藝和設備，挖掘節能的潛力，提高能量利用的經濟效果。

能源利用效率是指能量被有效利用的程度，通常以n表示，其計算公式為

對不同的對象，計算能源利用效率的方法也不盡相同。通常有以下幾種計算方法。

1.按產品能耗計算法

一個國家或一個地區可能生產多種產品，對主要的耗能產品，如電力、化肥、水泥、鋼鐵、煉油、制堿等，按單位產品的有效利用能量和綜合供給能量加權平均，即可求得總的能源利用效率n0，即

上述綜合能耗量包括兩部分：一部分為直接能耗，即生產該種產品所直接消耗的能量;另一部分是間接能耗，它是指生產該種產品所需的原料、材料及耗用的水、壓縮空氣、氧等及設備投資所折算的能耗。

2.按部門能耗計算法

將國家和地區所消耗的一次能源，按發電、工業、運輸、商業和民用四大部門，分別按技術資料及統計資料，計算各部門的有效利用能量和損失能量，求得部門的能量利用效率啪，然后再求得全國或地區的總的能源利用效率n，即

3.按能量使用的用途計算法

一次能源在國民經濟各部門使用，除了少數作為原料外，絕大部分是作為燃料使用。其中一類是直接燃燒，如各種窯爐、內燃機、炊事和采暖等;另一類轉換為二次能源后再使用，如電、蒸汽、煤氣等。因此按用途計算便可分為發電、鍋爐、窯爐、蒸汽動力、內燃動力、炊事、采暖等。先求得某項用途的n，然后再將各種用途的琊相加平均，即可求得總的能量利用效率，即

4.按能量開發到利用的計算法

把能源從開采、加工、轉換、運輸、儲存到最終使用，分為四個過程，分別計算出各個過程的效率，然后相乘求得總的能源利用率，即