单耗分析( 二 )

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图 1 耦合关係 f 与依变特性示意研究结论进一步发展了单耗分析理论，提出了设备自身结构和系统拓扑因素附加单耗的概念，探索了设备附加单耗的耦合关係和依变特性，并据此给出了两种类型附加单耗的计算方法。主要得到以下结论：（1）设备K的系统拓扑因素附加单耗并非设备对K的作用量的线性叠加，设备间能耗存在複杂的非线性耦合关係。（2）固定设备K的?效率，改变其他设备?效率，则系统总附加单耗与其他设备附加单耗之和线性无关，但是两者呈线性关係，且直线纵向截距为设备K的结构因素附加单耗。（3）燃气轮机系统中，能耗最大的设备为燃烧室，各设备附加单耗的65%~75%源自其自身结构的不完善，而剩余25%~35%则由系统拓扑结构造成。单耗分析理论与能源利用的效率问题能源利用的效率问题是一个重要而不容易说清楚的问题。在很多时候，人们喜欢用效率来描述能源利用，但又时常面临着热力学第一定律效率失效或不科学的尴尬境地。众所周知，热力学第二定律是分析能源利用的有力武器，但是由于第二定律和焖概念抽象性和複杂性，仍难以套用于工程实践。为解决这一问题，华北电力大学宋之平教授提出了能源利用的单耗分析方法，经过多年的研究和发展，彻底改变了第二定律套用难的现状，为能源利用的统计与评价以及指导节能减排提供了有力的武器。能源利用的单耗分析根据第二定律，任一能源利用过程的?平衡可以一般性地描述为燃料?=产品?+?耗损。为更好地进行能源利用的评价，有必要根据第二定律对“用能目的”进行“产品”界定。所谓产品可以是能量形式的，如电和热；也可以是直接或间接耗用一次能源生产出来的非能量形式的，如钢铁冶金产品、化工产品、海水淡化的产品淡水等。供热是能源利用的一大类，不同的供热需求，要求不同的参数，因此需根据第二定律对热产品的品位进行界定。冶金、化工及海水淡化等产品，以吨计量，纯度是表征产品品质的重要指标；交通运输产品的科学定义应该是“吨·公里”；风机，压缩机、水泵等耗能设备的产品定义应是“流量·扬程” 。显然，只有针对同一品位的产品，其能耗的对比分析才具有本质意义。当然，应把在某一品质範围内的产品看成同一种产品，以使问题简化。关于能源利用效率的讨论虽然第一定律效率简单明了，但不足以反映能源利用的高效性。并且许多能源利用如钢铁、化工及海水淡化等也不适合用热效率来评价，因此本文仅讨论能源利用的第二定律效率。儘管我国供电的燃料单耗比国际先进水平差许多，但其第二定律效率仍是全国能源利用中最高的。不少人根据热力学第一定律分析，说电力生产的效率低，实际上是一种不科学的认识。不但如此，电力是国民经济的支柱行业，其效率的提高可以极大地提高其他行业的效率，因此大力发展高效的电力是推进一个国家能源利用效率的重点。位于其后的是钢铁生产，但所计算的是上海宝钢的情况，由于宝钢在国内属于比较先进的，因此这一效率代表钢铁行业的先进水平。能源利用第二定律效率最低的是海水淡化和供暖，它们均是直接涉及民众日常生活的，是非常普通的能源需求，但也是国家和民众普遍感到有压力的行业。可以讲，正是因为其第二定律效率过低，才使得它们的发展面临巨大的困难。研究结论基于单耗分析，我们很容易得到任何产品生产的第二定律效率，可以用来进行一切能源利用的横向比较和评价。换句话说，单耗分析既可以进行同一能源行业或领域内各种不同生产方式之间的横向比较和评价，还可以进行不同领域之间的横向比较和评价，这是其他分析方法所无法做到的。不仅如此，单耗分析研究和计算的是从能源利用的生产供应，网路输配到终端用户使用之全过程的绩效性指标，而不只是某一个环节，因此是最全面的热力学分析。只有掌握了终端产品的燃料单耗，才能真正回答能源利用系统是否节能的问题。但是，产品的第二定律界定以及理论最低燃料单耗的确定是有一定理论难度的问题，它可以结合国家能源统计的有关要求和规定，由有关专家来完成，并作为大家共同遵守的标準规範颁布，以指导能源利用的单耗分析与评价。基于单耗分析理论，建立能源利用的评价基準以及包括环境影响评价在内的统一化能源利用的绩效性评价指标体系，是从全局角度管理能源利用的关键，应引起有关部分的重视。