項(xiàng)目課題組

1 通用性用能系統(tǒng)能耗分析

通用性用能系統(tǒng)是指應(yīng)用于生產(chǎn)生活中、具有相同特征和共性技術(shù)的耗能系統(tǒng)，如鍋爐及蒸汽系統(tǒng)、電機(jī)及拖動(dòng)系統(tǒng)、輸配電系統(tǒng)、暖通及空調(diào)系統(tǒng)等，這類耗能系統(tǒng)在工業(yè)、建筑及其它領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，具有量大面廣、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。長(zhǎng)期以來，通用性用能系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)與設(shè)備良莠不齊，部分設(shè)備能耗指標(biāo)較高，影響了整體能效水平。實(shí)施通用性用能系統(tǒng)節(jié)能減排科技工程，提高系統(tǒng)整體能效，對(duì)促進(jìn)工業(yè)、建筑及相關(guān)領(lǐng)域節(jié)能技術(shù)發(fā)展、提高全社會(huì)的節(jié)能減排成效具有重要意義。

目前，通用性用能系統(tǒng)中的單項(xiàng)節(jié)能技術(shù)大多比較成熟，近年來這些技術(shù)的應(yīng)用也取得了一定的節(jié)能效果。但對(duì)于系統(tǒng)節(jié)能，單單依靠采用幾項(xiàng)節(jié)能技術(shù)是不夠的，需要從系統(tǒng)優(yōu)化的角度出發(fā)，挖掘整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能潛力，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的大幅度節(jié)能。要達(dá)到這一節(jié)能效果，首先需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的能耗情況進(jìn)行分析。其次要對(duì)單項(xiàng)節(jié)能技術(shù)集成優(yōu)化，開展科技攻關(guān)；最后形成相關(guān)技術(shù)和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，以及市場(chǎng)運(yùn)作機(jī)制，促進(jìn)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的廣泛推廣應(yīng)用。這種技術(shù)創(chuàng)新,是系統(tǒng)集成創(chuàng)新。

十大通用性用能系統(tǒng)包括：鍋爐及蒸汽系統(tǒng)、電機(jī)及拖動(dòng)系統(tǒng)、暖通和空調(diào)系統(tǒng)、壓縮機(jī)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、輸配電系統(tǒng)、余熱余壓利用、熱電聯(lián)供和爐窯及熱加工。

由于十大通用性用能系統(tǒng)間存在著關(guān)聯(lián)性，如鍋爐系統(tǒng)與熱電聯(lián)供，電機(jī)與壓縮機(jī)、中央空調(diào)、給排水的水泵等，因此下面將十大系統(tǒng)按相似的用能形式或用途歸類研究。

第一類：高效燃燒和余熱利用，包括鍋爐及蒸汽系統(tǒng)、熱電聯(lián)供、爐窯及熱加工，余壓余熱利用；

第二類：高效電機(jī)節(jié)能，包括電機(jī)及拖動(dòng)系統(tǒng)、暖通和空調(diào)系統(tǒng)、壓縮機(jī)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)；

第三類：高效輸配電系統(tǒng)；

第四類：高效照明系統(tǒng)。

2 上海市通用性用能系統(tǒng)的能源消費(fèi)利用現(xiàn)狀與節(jié)能潛力分析

2.1 通用性用能系統(tǒng)的能源消費(fèi)利用現(xiàn)狀

1）鍋爐及蒸汽系統(tǒng)：現(xiàn)有工業(yè)鍋爐7800臺(tái)，總?cè)萘窟_(dá)14500t蒸汽/h，平均容量?jī)H1.85t蒸汽/h，其中燃煤工業(yè)鍋爐3700臺(tái)，消耗燃煤700萬t，約占全市煤炭消耗量的13.3%，占一次能源消費(fèi)總量的6.85%(注)。與國(guó)外先進(jìn)水平相比，我國(guó)工業(yè)鍋爐熱效率普遍較低，特別是燃煤工業(yè)鍋爐，高效、低污染、寬煤種的鍋爐為數(shù)很少，平均運(yùn)行效率僅65%～70%左右，比國(guó)際先進(jìn)水平低15～20個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)能潛力很大。通過鍋爐設(shè)備改造、系統(tǒng)優(yōu)化、清潔燃料替代等措施，平均能效可提高10%以上，每年有70萬t節(jié)能潛力，折合55萬t標(biāo)煤。

2）熱電聯(lián)供：全市現(xiàn)有的11家熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，共安裝供熱機(jī)組40臺(tái)，分布在漕涇、楊樹浦、吳涇、星火、青浦、高化、金山、寶山等區(qū)域，此外還有一批集中供熱機(jī)組，熱網(wǎng)覆蓋面積達(dá)到155km2，供熱量約 5980.27萬GJ/a，總裝機(jī)容量326.64萬kW。煤耗量292萬t，占全市煤耗總量的5.6%，占一次能源消費(fèi)總量的2.86%。目前熱電聯(lián)產(chǎn)以服務(wù)工業(yè)企業(yè)為主，主要包括石化、鋼鐵、化工、制造業(yè)、輕紡等行業(yè)用戶。本市熱電聯(lián)產(chǎn)取得了可觀的綜合效果，但也存在供熱機(jī)組中抽凝機(jī)組比重大，高效率的背壓機(jī)比較少的問題。同時(shí)，部分機(jī)組機(jī)型配置與熱負(fù)荷不匹配，特別是近年來部分地區(qū)用熱出現(xiàn)較大萎縮，造成機(jī)組運(yùn)行偏離設(shè)計(jì)工況，供、發(fā)電煤耗較高；熱網(wǎng)管損也比較大，系統(tǒng)綜合熱效率較低。據(jù)有關(guān)部門估算，通過發(fā)展集中供熱、熱電聯(lián)供，2010年全市可節(jié)煤116萬t/a，折合91萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，約占全市“十一五”節(jié)能目標(biāo)的2.9%。

3）爐窯及熱加工：上海有工業(yè)窯爐2200臺(tái)，消耗煤炭80萬t，約占全市煤炭消耗的1.5%，消耗燃料油40萬t，約占成品油消費(fèi)總量的2.2%，合計(jì)占一次能源消費(fèi)總量的1.4%。工業(yè)窯爐型式各異，熱效率普遍較低節(jié)能潛力很大。按照《上海市節(jié)能減排工作實(shí)施方案》的要求，通過改進(jìn)燃燒技術(shù)和使用優(yōu)質(zhì)煤，可以節(jié)能14萬t標(biāo)煤。

4）余熱余壓利用：余熱資源存在于各行業(yè)的生產(chǎn)過程中，特別是鋼鐵、化工、建材、紡織和食品行業(yè)，從全國(guó)范圍來說，余熱利用節(jié)能潛力超過1000萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。在本市，“十一五”期間計(jì)劃實(shí)施余熱項(xiàng)目超過200項(xiàng)，有效實(shí)施后，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能30萬t標(biāo)煤。其中，80%集中在鋼鐵、化工和建材三個(gè)行業(yè)。

5）電機(jī)及拖動(dòng)系統(tǒng)：電機(jī)及拖動(dòng)系統(tǒng)是廠礦企業(yè)不可少的動(dòng)力設(shè)備，也是企業(yè)最大的能耗之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)各類電動(dòng)機(jī)總?cè)萘考s7.9億kW，用電量約占全社會(huì)總用電量的60%。目前我國(guó)中小電動(dòng)機(jī)平均效率87%，風(fēng)機(jī)、水泵平均設(shè)計(jì)效率75%，比國(guó)際先進(jìn)水平低5個(gè)百分點(diǎn)，系統(tǒng)運(yùn)行效率低近20個(gè)百分點(diǎn)。上海情況與全國(guó)基本相同，按照上海占全國(guó)GDP總量的5%比重推算，上海電機(jī)容量約4000萬kW，其中高壓電機(jī)占60%～70%，為3000萬kW。按照可改造三分之一，每年運(yùn)行3000h計(jì)算，約為300億kWh，節(jié)能率20%，則有60億kWh節(jié)電潛力，折算240萬t標(biāo)煤/a。

6）暖通和空調(diào)系統(tǒng)：近年來，隨著城市發(fā)展和人民生活水平的提高，包括采暖、空調(diào)、電器、照明、炊事、熱水供應(yīng)等的建筑耗能也不斷增大，其中暖通和空調(diào)系統(tǒng)占建筑能耗的比重很大，特別是一些公共建筑和公共場(chǎng)所，如醫(yī)院，空調(diào)用電量占其總用電量的50%以上。但是暖通和空調(diào)系統(tǒng)的總用能量難以統(tǒng)計(jì)，按照《上海市節(jié)能減排工作實(shí)施方案》的要求，空調(diào)系統(tǒng)有64萬t標(biāo)煤的節(jié)能潛力。但是中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施主要在電機(jī)的變頻改造、系統(tǒng)優(yōu)化、冷凝水回用等方面，與前述的電機(jī)和鍋爐有重復(fù)，因此，暖通和空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能潛力不再重復(fù)計(jì)算。當(dāng)然，中央空調(diào)中還有部分電力空調(diào)，采用變頻、智能管理樓宇控制系統(tǒng)等措施，有30%以上節(jié)能潛力。

7）壓縮機(jī)系統(tǒng)：大量的企業(yè)能效審計(jì)能量平衡資料表明，壓縮空氣站的耗電量占企業(yè)總耗電量的5%～20%，有的甚至達(dá)到30%，平均約為10%。2007年本市工業(yè)總耗電量724.20kWh，按空氣壓縮機(jī)能耗占工業(yè)總耗電量的10%估算，為72億kWh。由于壓縮機(jī)改造也包括在電機(jī)節(jié)能改造中，不重復(fù)計(jì)算。

8）給排水系統(tǒng)：就給排水系統(tǒng)能耗而言，主要在水泵和系統(tǒng)耗能，但能耗總量難以統(tǒng)計(jì)和測(cè)算。城市建筑的生活水泵、熱水泵，可采用變頻調(diào)速技術(shù)，即通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，來實(shí)現(xiàn)水泵流量調(diào)節(jié)，以大幅度降低水泵軸功率。水泵一旦選定，可以通過改變供電電源的頻率，來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)流量調(diào)節(jié)，能有效節(jié)省能源。這部分節(jié)能潛力也算在電機(jī)節(jié)能之中。

9）輸配電系統(tǒng)：2007年上海全社會(huì)用電量1072.38億kWh，全市發(fā)電總量為740.97億kWh，外省輸入電量為333.77億kWh。本市電網(wǎng)500kV變電站已達(dá)到8座，輸電線路31條、689.49km。220kV變電站87座，輸電線路346條、3287.52km。上海輸電線損率為6.05%，廠用電率為4.8%。行業(yè)專家指出，上海變壓器數(shù)量多、容量大，總損耗不容忽視。改造重點(diǎn)應(yīng)放在S7及以下的變壓器，據(jù)統(tǒng)計(jì)，上海市各行業(yè)目前在運(yùn)行的10kV配電變壓器約有92000臺(tái)以上，其中S7及以下的配電變壓器約有18162臺(tái)（屬于上海市電力公司配電變壓器約有86000臺(tái)，其中S7及以下的配電變壓器約有16562臺(tái)）。S7系列最短運(yùn)行時(shí)間為8年，最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為25年?，F(xiàn)行采購(gòu)的S11及以上型號(hào)的配變，其負(fù)載損耗和空載損耗與S7相比，可分別降低25%和35%；現(xiàn)行采購(gòu)的非晶合金SH11配變，其負(fù)載損耗和空載損耗與S7相比，可分別降低25%和80%，如果改造選用S13或SH15型配變效果更好。因此淘汰S7變壓器，節(jié)能效果是明顯的，如對(duì)全部S7及以下的配電變壓器進(jìn)行改造，則每年可節(jié)電3～3.5億kWh，相當(dāng)于節(jié)約12～14萬t標(biāo)煤。如分期分批，分五年完成改造，每年約投資5億元，可得到節(jié)能量約2.4-2.8萬t標(biāo)煤。

10）照明系統(tǒng)：本市照明用電超過總用電量的10%。目前企事業(yè)單位的照明系統(tǒng)大多不是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，高效節(jié)能熒光燈與普通白熾燈之比為1：2.6，節(jié)電潛力15%左右。按照2007年本市用電量1072.38億kWh計(jì)算，照明用電超過100億kWh。按照《上海市節(jié)能減排工作實(shí)施方案》的要求，本市綠色照明系統(tǒng)具有每年68萬t標(biāo)煤節(jié)能潛力。

(注)編者說明:上述數(shù)據(jù)僅供參考,最近有的部門認(rèn)為上述數(shù)據(jù)偏小.

2.2 上海市通用性用能系統(tǒng)節(jié)能潛力分析

通用性用能系統(tǒng)量大面廣、共性技術(shù)多，實(shí)施節(jié)能減排科技工程，建成技術(shù)集成的規(guī)?；痉?，形成相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可帶動(dòng)全社會(huì)大幅度節(jié)能減排工作。其節(jié)能潛力可以通過系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)集成、重大耗能設(shè)備技術(shù)改造、生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化及科學(xué)管理三種技術(shù)路徑來挖掘。

系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)集成潛力：通用性用能系統(tǒng)節(jié)能最有效的手段，就是針對(duì)用能系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，如鍋爐及蒸汽系統(tǒng)，采用鍋爐燃燒系統(tǒng)（爐拱、配風(fēng)改造，分層燃燒）、煙風(fēng)系統(tǒng)（電機(jī)變頻、煙氣余熱回收）、汽水系統(tǒng)（加裝蓄熱器、冷凝水回收、自動(dòng)排污）等措施，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能10%以上。中央空調(diào)系統(tǒng)通過優(yōu)化運(yùn)行、冷凝水回收等措施能夠提高能效30%～40%，具有很大的節(jié)能潛力。

重大耗能設(shè)備技術(shù)改造潛力：通過發(fā)揮本市產(chǎn)業(yè)和科技優(yōu)勢(shì)，采用高效、低能耗設(shè)備，能夠發(fā)揮巨大節(jié)能效果。如本市大型風(fēng)機(jī)、水泵的高壓電動(dòng)機(jī)變頻改造，給排水系統(tǒng)葉輪改造，通過重大耗能設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)本市重大設(shè)備節(jié)能目標(biāo)。

生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化及科學(xué)管理潛力：本市工業(yè)領(lǐng)域有巨大節(jié)能潛力，市科委2007年底已經(jīng)針對(duì)冶金等五個(gè)重點(diǎn)耗能行業(yè)，開展節(jié)能潛力研究，日前部分項(xiàng)目正式啟動(dòng)，相信項(xiàng)目完成后，將全面準(zhǔn)確地掌握本市工業(yè)領(lǐng)域重點(diǎn)耗能行業(yè)的節(jié)能潛力（見表1）。

表1 上海市十大通用性用能系統(tǒng)的能源消費(fèi)利用及潛力統(tǒng)計(jì)表

3 上海市通用性用能系統(tǒng)節(jié)能科技攻關(guān)重點(diǎn)與政策建議

3.1 上海市通用性用能系統(tǒng)節(jié)能科技攻關(guān)重點(diǎn)

通用性用能系統(tǒng)涉及范圍廣，節(jié)能減排共性技術(shù)多，應(yīng)用領(lǐng)域存在不少交叉，為了分類總結(jié)，本文將其分為四種，包括節(jié)電技術(shù)、高效燃燒與余熱利用技術(shù)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)技術(shù)、可再生能源技術(shù)。

從技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、成熟度、實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化所需政府支持的水平等因素考慮，對(duì)節(jié)能減排技術(shù)進(jìn)行分類匯總?cè)绫?所示。

在上述關(guān)鍵技術(shù)中，基本上是已經(jīng)商業(yè)化的競(jìng)爭(zhēng)性技術(shù)，需要在推廣機(jī)制上創(chuàng)新能夠大面積推廣應(yīng)用的；部分是新興技術(shù)，還需政府的引導(dǎo)和扶持；少數(shù)是待突破技術(shù)，還沒有驗(yàn)證，結(jié)果尚不確定，需要研發(fā)和示范支持。

從發(fā)展路徑看，競(jìng)爭(zhēng)性技術(shù)目前可以大力推廣，新興技術(shù)需加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，力爭(zhēng)1～2年內(nèi)解決推廣障礙；待突破技術(shù)要加強(qiáng)自主研發(fā)，攻克關(guān)鍵核心技術(shù)，3～5年內(nèi)得到推廣應(yīng)用。按照這些共性技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用基礎(chǔ)、與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平的差距和技術(shù)發(fā)展路徑，以時(shí)間序列繪制出通用性用能系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)路線圖（見圖1）。

3.2 上海市通用性用能系統(tǒng)節(jié)能政策標(biāo)準(zhǔn)建議

為了推進(jìn)上海市通用性用能系統(tǒng)節(jié)能工作，需要在節(jié)能的科技政策、金融政策、產(chǎn)業(yè)政策方面開展創(chuàng)新，把節(jié)能技術(shù)進(jìn)步放在優(yōu)先位置，建立節(jié)能激勵(lì)和約束機(jī)制，培育發(fā)展節(jié)能服務(wù)市場(chǎng)，推動(dòng)節(jié)能技術(shù)的研發(fā)與推廣應(yīng)用。

圖1 通用性能系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)路線圖

表2 通用性用能系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)綜合表

1）加強(qiáng)對(duì)通用性用能系統(tǒng)節(jié)能共性技術(shù)研發(fā)力度

針對(duì)通用性用能系統(tǒng)節(jié)能共性技術(shù)組織攻關(guān)，形成示范，帶動(dòng)推廣應(yīng)用。同時(shí)在編制各類節(jié)能發(fā)展規(guī)劃和專項(xiàng)規(guī)劃時(shí)，重視通用性用能系統(tǒng)節(jié)能，把節(jié)能技術(shù)進(jìn)步放在優(yōu)先位置，結(jié)合企業(yè)技改，淘汰落后的高耗能工藝和設(shè)備，禁止工藝裝備落后、能耗高項(xiàng)目的建設(shè)。

2）加大政府對(duì)通用性用能系統(tǒng)節(jié)能的支持力度

加大通用性用能系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品、重大節(jié)能項(xiàng)目示范、試點(diǎn)和推廣的支持力度。對(duì)鼓勵(lì)發(fā)展的節(jié)能新產(chǎn)品和新技術(shù)應(yīng)用給予相應(yīng)的財(cái)政、稅收優(yōu)惠政策。開辟多種融資渠道，鼓勵(lì)企業(yè)和民間資本進(jìn)行節(jié)能投資，解決節(jié)能項(xiàng)目融資難題。

3）加強(qiáng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定

通過科技攻關(guān)和示范，形成技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)性合理的節(jié)能方案，制定并適時(shí)修訂通用產(chǎn)品和系統(tǒng)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)范，在編制、發(fā)布相關(guān)《節(jié)能產(chǎn)品目錄》、《淘汰高耗能工藝與落后用能設(shè)備（產(chǎn)品）目錄》和高耗能產(chǎn)品單位能源消耗定額標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將通用設(shè)備及系統(tǒng)納入編制、規(guī)范的范圍，納入管理體系。

4）培育發(fā)展節(jié)能技術(shù)服務(wù)市場(chǎng)

加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新體系建設(shè)，尤其重視對(duì)節(jié)能交叉學(xué)科、集成技術(shù)體系建設(shè)，建立完善通用性用能系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和工程研究中心。發(fā)展節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)節(jié)能技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換機(jī)制、創(chuàng)新模式和拓寬領(lǐng)域。

組織開展技術(shù)交流、技術(shù)推廣、技術(shù)咨詢、信息發(fā)布、宣傳培訓(xùn)等活動(dòng)，多渠道、多形式推廣節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品。

開展節(jié)能審計(jì)（診斷），推行合同能源管理、自愿協(xié)議、電力需求側(cè)管理等節(jié)能新機(jī)制，促進(jìn)節(jié)能技術(shù)進(jìn)步。

積極推動(dòng)節(jié)能技術(shù)國(guó)際交流與合作，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)、產(chǎn)品，重視消化吸收再創(chuàng)新，加快發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品。