李益琴

交通運輸部水運科學(xué)研究院

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港口流動機械能耗指標評價研究

李益琴

交通運輸部水運科學(xué)研究院

在對港口流動機械能耗測試的基礎(chǔ)上，研究了典型機型的主要節(jié)能影響因素，應(yīng)用敏感性分析法和能源消耗利用效率法確定了各影響因素的重要性和敏感性，得出了影響港口流動機械的主要節(jié)能技術(shù)指標，提出了能耗分級評價方法。

港口流動機械； 能耗； 評價

1　前言

國家交通運輸部節(jié)能減排能力建設(shè)項目：港口生產(chǎn)能效和二氧化碳排放強度等級及評定方法研究(2014-JNJP-010-039)

加快轉(zhuǎn)變交通運輸發(fā)展方式、發(fā)展現(xiàn)代交通運輸業(yè)是交通運輸節(jié)能減排工作面臨的新要求。近年來，我國沿海主要港口的能源消耗中電力所占比例有所上升，汽油和煤炭消耗呈下降趨勢，但柴油消耗所占比例仍在40%左右，內(nèi)河港口柴油消耗所占比例更高。因此以使用燃油為主的港口流動機械是港口節(jié)能減排工作的重點監(jiān)控設(shè)備，做好港口流動機械的節(jié)能工作是港口節(jié)能的重中之重。

目前，國內(nèi)外在港口機械能源消耗評價方面的研究還較少，相類似的研究僅有電梯的能效評價研究和相關(guān)地方標準制定[1]。本文在對我國港口流動機械能耗研究和檢測實驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)的標準與節(jié)能規(guī)范，篩選和甄別影響港口流動機械能耗的主要因素，應(yīng)用敏感性分析法和能源消耗利用效率法確定各影響因素的重要性和敏感性，建立了港口流動機械能源消耗指標體系，提出了能耗分級評價的方法。

2　港口流動機械的節(jié)能評價指標

2.1港口流動機械能耗的主要影響因素

影響港口流動機械節(jié)能減排工作的因素有很多，包括人、設(shè)備和企業(yè)管理等多個方面，通過統(tǒng)計和分析，港口設(shè)備對能耗影響的主要技術(shù)指標有：

(1)載重量對能耗的影響；

(2)起升速度和運行速度對能耗的影響；

(3)起升高度對能耗的影響；

(4)前伸距(跨距)對能耗的影響；

(5)電機容量對能耗的影響。

2.2現(xiàn)場檢測能耗數(shù)據(jù)的敏感性分析

采用敏感度分析方法[2]，對現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)確定能耗影響參數(shù)的重要程度。敏感度的計算方法如公式(1)所示：

(1)

式中：E為目標函數(shù)A對技術(shù)參數(shù)F的敏感度；ΔA為技術(shù)參數(shù)F發(fā)生ΔF變化時，目標函數(shù)A的變化量；ΔF為技術(shù)參數(shù)F的變化量。

在港口流動機械的能耗敏感性分析中，目標函數(shù)為能源消耗值，技術(shù)參數(shù)選擇對能耗值影響較大的運行速度、起動加速度和載重量等。

將現(xiàn)場檢測試驗的數(shù)據(jù)帶入公式(1)中，得出敏感度值，對港口機械檢測結(jié)果進行分析，得出不同技術(shù)參數(shù)的敏感度值見表1。

從表1可知：由起升速度變化引起的能耗變化的敏感度E1明顯高于小車運行速度變化的敏感度E2，這說明與小車運行速度相比，起升速度對能耗影響的敏感程度高，是能耗的重要影響參數(shù)。

表1　起升速度和運行速度對能耗影響的敏感性分析

2.3能耗指標的影響趨勢分析

由于流動機械的車輛類似于道路行駛車輛，根據(jù)類似的行駛經(jīng)驗和試驗數(shù)據(jù)可知，流動車輛能耗的影響因素主要是運行速度和載重量。

根據(jù)現(xiàn)場檢測的試驗數(shù)據(jù)，分析能耗指標對能耗的影響趨勢，為港口流動機械能耗評價方法和評價指標的建立提供依據(jù)。速度參數(shù)和載重量參數(shù)分別如圖1和圖2所示。

圖1　牽引車速度-能耗試驗平均值散點圖

圖2　牽引車載重量-能耗試驗平均值散點圖

2.4能耗影響技術(shù)指標的影響程度

本文的能源消耗評價指標選用“每單位操作噸公里的耗能”來表示，它與汽車的“百公里油耗”、“噸公里油耗”類似。

結(jié)合現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)和2.2和2.3的研究結(jié)果，將影響參數(shù)等級確定為“重要”、 “一般”、“無影響或不重要”，分別采用 “◆◆”、“◆”、“/”表示，得到典型機型能耗影響技術(shù)指標及影響程度，見表2。

表2　典型機型能耗影響技術(shù)指標及影響程度

在進行能耗評價時，應(yīng)優(yōu)先考慮這些重要指標，在進行設(shè)備選型時應(yīng)重點關(guān)注這些指標，以保證設(shè)備選型的合理性和節(jié)能環(huán)保性。

3　能耗分級及評價判定

3.1節(jié)能評價指標的權(quán)重分析

采用特爾斐法確定各參數(shù)的權(quán)重系數(shù)。特爾斐法是專家互不見面的情況下對某一項指標的重要性程度達成一致看法的方法，它是編評價方案中進行加權(quán)時常用的一種方法。

根據(jù)表2可以看出，影響典型機型的關(guān)鍵技術(shù)指標為起重量/載重量、起升/行駛速度。本文采用特爾斐法可確定關(guān)鍵技術(shù)指標的加權(quán)值。例如，額定載重量的25%、50%、75%、100%相對應(yīng)的加權(quán)值見表3。

表3　不同載重量的加權(quán)系數(shù)

3.2能耗分級及評價判定

分別按港口流動機械額定起重量的25%、50%、75%、100%進行測量能耗[3]，最終的能耗測試值是能耗測試中間值與相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)乘積的加權(quán)值。

港口流動機械能耗測試值計算方法參考公式(2)。

δ=∑δ1W1

(2)

式中，δ為港口流動機械最終的能耗值；δ1為額定載重量的25%、50%、75%、100%測試的單位載重量的耗油量；W1為額定載重量的25%、50%、75%、100%相對應(yīng)的加權(quán)值。

為了更好的表示港口流動機械的能耗情況，按照港口流動機械能耗高低的不同劃分為不同的能源消耗等級。含義如下：

等級1：表示產(chǎn)品耗能最低；

等級2：表示產(chǎn)品的能源消耗為我國市場的平均水平；

等級3：表示產(chǎn)品能源消耗情況差。

根據(jù)對流動機械的能耗檢測結(jié)果和計算分析，可以按照以下要求判定：

(1)能耗等級為3級的港口流動機械新產(chǎn)品不應(yīng)出廠；

(2)能耗等級為3級的在用港口流動機械，檢測機構(gòu)應(yīng)當將檢測結(jié)果及有關(guān)情況報告上級部門，以便及時采取改造或節(jié)能監(jiān)管措施。

4　結(jié)語

本文開展的港口流動機械能耗評價研究為港口流動機械的準入和退出機制的建立提供科學(xué)依據(jù)，為編制港口節(jié)能標準體系和制訂港口流動機械能源消耗評價國家標準提供切實可行的技術(shù)支持。

[1]孫立新. 關(guān)于電梯能效評價的探討[J]. 中國電梯， 2008,19(4):43-45.

[2]劉紅光，劉衛(wèi)東，唐志鵬. 中國產(chǎn)業(yè)能源消費碳排放結(jié)構(gòu)及其減排敏感性分析[J]. 地理科學(xué)進展， 2010(6): 670-676.

[3]李海波. 港口機械能耗監(jiān)測和評價方法的探討[J].港口裝卸. 2014(4):46-49.

Evaluation of Energy Consumption of Mobile Port Machinery

Li Yiqin

Waterborne Transport Research Institute, Ministry of Transport, CHINA

Based on the energy consumption test of mobile port machinery, this paper studies the main energy saving factors of typical machinery and analyzed the importance and sensitivity of the influencing factors by utilizing both sensitivity analysis method and Energy consumption and utilization efficiency method. The main technical indexes of energy saving are determined, and classified evaluation methods of energy consumption are proposed.

mobile port machinery; energy consumption; evaluation

2016-05-24

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.04.021

李益琴： 100088， 北京市海淀區(qū)西土城路8號