“十二五”期间是我国综合国力提高的重要战略机遇期,同时将更加注重建设资源节约型、环境友好型社会,提高生态文明的水平。在当今能源供应和环境保护压力加大的背景下,能源问题和环境问题成为全世界共同面临的两大课题,各国比任何时候都更加重视节能和减排,节能被称为煤、油、气和水能之外的“第五能源”。为实现国家“十二五”节能减排目标和到2020年单位国内生产总值CO2排放量在2005年的基础上降低40%-45%的承诺目标,必须进一步加大节能力度,强化措施,促进能源开发和利用全过程的节能减排,推进重点领域的能源和节能管理,减少能耗和污染物排放,实现经济社会的可持续发展[1]。当前欧美正在经历经济危机,局部地区紧张和动荡的时局,以及可能发生的战争会造成能源供应的紧张,必将成为我国经济发展的重要制约因素。在面临内外部双重压力的情况下,作为重点耗能大户的火力发电厂,节能具有突出的现实意义。
煤炭是我国主要的一次能源,燃煤火电作为我国主力电源的地位仍将持续相当长的时间,煤电企业节能减排的任务更为紧迫和艰巨。在火力发电厂生产的全过程挖掘节能潜力,推广节能技术,细化节能管理。全面开创从“向技术要能源”转向“向管理要能源”以及“向技术和管理并举要能源”的新局面。
1 火电厂能源管理过程的节能潜力
1.1 火电厂能源管理过程及能源审计
火电企业能源利用系统是一个复杂的动力系统或综合系统,要发挥其最佳效益,技术是基础,管理是关键。管理节能就是能源管理过程的完善化。管理节能也就是行为节能,需要技术支撑,更需要人人参与。火力发电厂能源管理过程是指火力发电厂在一定的能源管理体系下,为实现能源管理和节能管理目标所必须经过的程序。在既定的环境下,挖掘能源管理过程的节能潜力,是一个对用能对象所拥有的人力资源和技术资源进行优化整合,有效的计划、组织、领导、实施和控制,不断改进能源利用效率,完成能源管理和节能管理目标的过程。
火力发电厂能源审计由其能源物理过程、财务过程和管理过程的评价组成。火力发电厂的能源审计具体落实到核定火力发电厂能耗对标管理与能效考察。以同行业或其他行业同类型企业(热力设备)的相关指标为标杆,对其开展能效对标管理的成效进行评价,具体内容包括物理过程对标、财务过程对标、管理过程对标,目的是推动火力发电厂管理节能水平的提高。
我国“十一五”期间对全国重点用能单位进行了能源审计,取得了明显成效。能源审计作为企业节能分析的一种新方法,从技术节能和管理节能2个方面考察用能对象的节能潜力,越来越受到政府和企业的关注。2011年化工、石化企业能源审计规范的发布实施,标志着能源审计进入针对行业特点,不断细化、深化和专业化开展的用能对象节能挖潜的新阶段。
用能对象是指使用能源或进行能量转换的系统、设备、过程或单元;也可以是地区政府、法人单位等。火力发电厂是一个特殊的企业,既是一次能源向二次能源转换的基地,又是工业企业中的耗能大户和节能减排的重点单位,其中能源管理过程也是一个复杂的系统工程,是继技术节能后开始重点关注的领域。因此,探讨火力发电厂能源管理过程的分析原则是完善火力发电厂能源审计方法与开展节能工程实践的现实需要。
1.2 火电厂节能潜力的发现
对于一个新建的或已运行的火力发电厂,其节能潜力是一种客观存在。火力发电厂在能量传输、转换、传递和利用的全过程中,隐含着技术经济上可行的节能潜力和完善科学管理可以降低能源消耗的潜力。发现和分析火力发电厂节能潜力的因素,是企业实现节能目标必经途径和提高企业综合竞争力的内在举措。
我国电力体制改革实现了厂网分开,发电环节引入了竞争,发电厂面向市场,“竞价上网”。近年来,局部电力供应紧张,发电厂在生产环节的竞争形势发生了改变。一段时期以来,“市场煤,计划电”的矛盾集中反映在煤炭和电价上,煤价居高不下,而政府控制的电价通常难以及时调整到位,对于火电厂而言,降低单位电力生产能耗更显紧迫。同时火电厂面临政策调整带来的另一个变化就是节能发电调度的实施。“节能发电调度”的试点工作在2007年年底在贵州省率先启动,江苏、河南、广东和四川4个试点省也紧随其后。以能耗和排放为标准分配发电量的节能发电调度等于“竞耗上网”,相对于过去“竞价上网”条件下电厂按经济性原则优先被调度的做法,节能调度使发电厂受到前所未有的冲击。
火力发电厂能源审计是依据国家有关的节能法规和标准,依据热力发电原理和审计学方法对火力发电厂的能源转换与利用的物理过程、财务过程和管理过程的合理性、合规性、经济性和潜力性进行调查、分析和评价。可以帮助火力发电厂建立、实施或保持对上述3个过程的能源因素进行识别、评价和控制,以及实现其持续改进的内在机制。
在火电厂能量平衡和能源统计计量的基础上,应用能源审计的方法研究用能过程的流程、利用、损失分布及相关效率指标,分析技术节能的潜力,并拓展和延伸到财务过程和管理过程的内部去考察生产过程管理、成本分摊结构、耗能统计监测,挖掘管理节能的潜力,帮助火力发电厂完善能源管理和节能管理,建立竞争机制、激励机制和自我完善机制,形成制度先进、管理创新、科技引领的资源节约型、环境友好型绿色企业。
2 火电厂能源管理过程节能的分析原则
2.1 依据国家能源法规原则
我国把节能减排作为基本国策和转变经济发展方式的重要抓手,火力发电厂是重点用能单位,严格按照国家能源法规,严格执行国家节能减排政策是建设资源节约型、环境友好型火电企业必须遵循的法规原则和必须担当的社会责任。
火力发电厂的能源管理和节能管理工作符合国家法律法规、标准以及相关规定的要求。在企业开展全员、全过程的节能减排工作,树立节能减排企业理念、建立健全节能减排的组织机构、构建节能减排长效机制、强化节能减排的内部监管功能、促进节能减排的技术创新、激励节能减排的责任考核。具体检查、评价火电企业能源管理体系及其工作水平。其内容包括:火电企业能源规划、计划;能源的输入管理、转换管理、使用管理以及能量平衡和损耗分析、节能项目管理、创新节能形式、开展节能宣传培训以及火电企业数宁化能源管理中心建设、节能减排的统计监测系统建设等。
2.2 依据能源双重属性原则
在火力发电厂中,通过载能工质实现一次能源向二次能源的转换,因此,考察火电厂的能源利用成效需要运用能源的双重属性原则。火力发电厂能源审计要从燃料的自然属性和社会属性2个方面,也就是从技术与管理角度检查评价火力发电企业技术节能与管理节能及其工作水平并且公告企业用能社会责任报告。
2.3 依据全面对标管理原则
目标管理是企业管理的基本原则之一。对标管理是过程的目标管理,是改善现代企业管理、增强企业综合竞争力的有效方法。火力发电厂在能源与环境要求持续变化、先进火力发电技术及其管理创新举措不断采用的情况下,通过选定标杆、分析学习、制定措施、对标实践,持续地改进自身的运行管理,系统地缩小与标杆的差距或实现创新超越。
在火力发电厂内部开展对标行动,需要形成全员、全过程、全面参与的对标工作格局,根据需要,可以选择进行全面对标、专项对标、内部对标、行业对标、竞争性对标或一般性对标。检查评价能源和节能管理方面的激励系统的构成,包括体制、规章、契约的制度激励;岗位、职责、培训的工作激励;标杆、数量、范围的目标激励;考评、奖惩、提拔的方法激励;氛围、宣传、环境的文化激励。
3 火电厂能源管理体系及分析方法
3.1 火电厂能源管理体系
能源管理体系是指在能源方面指挥和控制组织的管理体系。火电厂能源管理体系应符合《能源管理体系要求》(GB/T 23331-2009)阐述的内容。火电厂能源管理体系包括如下内容。
(1)能源管理总要求。包括能源组织即用能对象的能源管理体系范围,以及建立、实施、保持和不断改进能源组织的能源利用效率的相关法规文本文件。
(2)能源管理职责。包括贯彻实施各级能源法规、动员能源组织全员参与的管理承诺;能源组织运行中应该遵循的国家、行业和地方的能源方针、质量方针以及环境方针;能源组织内部各部门、岗位的设置与职责和权限。
(3)能源管理策划。包括能源组织采取的在能源使用过程中控制和实施影响其消耗和效率的各种因素;能源法律、法规跟踪实施的举措。确定能源组织的目标、能源管理基准与标杆指标以及实现目标和指标的方法和时间的能源管理方案。
(4)能源管理的实施与运行。包括能源运行控制所属的能源组织建立、实施、保持和可持续改进所需的人力、财力、物力等资源及其相关的管理实践和经验;能源管理人员的培训、经历和能力状态;能源管理体系相关的信息和能源因素在其内部、外部沟通交流的机制;能源管理文件和文件控制;具有可追溯性、过程的记录控制;能源产品和过程设计控制、能源采购控制、设施及设备配置与控制、生产和服务提供过程的控制以及能源事故的应急准备和响应等。
(5)能源管理的检查与纠正。建立一套常态可持续的监视和测量的目标、指标及能源管理系统的手段,对能源采购、运输、储存、使用、损耗处理全过程的信息和数据以及能源装置运行状态进行实时采集、监测。这些信息和数据应与既定的标杆指标进行对比并进行必要的纠正,对于潜在的问题,制定预防措施。同时应建立一个能源组织自我纠偏、自我审核和自我完善的机制。
(6)能源管理的评审。能源评审是能源组织内部对能源管理体系的适宜性、充分性和有效性进行全面的评审。其内容包括能源组织目标和指标实现的程度、变化及其改进等评审输入信息,基于现状评价后的能源管理基础和标杆变更、资源需求等评审输出两大部分。
3.2 能源管理与节能管理
火电厂能源管理过程具体分解为能源管理和节能管理两大体系,其内容及其相互关系见图1。
(1)能源管理的内容。用能对象在制定能源方针、规划和计划、目标和指标、理念和措施的前提下,能源管理的内容由能源输入管理、能源传输管理、能源转换管理、能源利用管理等能源基础管理组成。其中,能源输入管理包含燃料管理中的燃料采购合同、燃料入厂验收、燃料质量与价格挂钩奖罚约定、燃料结算和索赔等;能源传输管理包含燃料的储存、燃料预处理、燃料输送与分配以及用水、用气、用油的管理;能源转换和利用管理包含火力发电厂锅炉热力系统、管道热力系统、汽轮发电机组热力系统的经济运行管理、设备管理、检修管理、热力试验管理等内容。
(2)节能管理的内容。节能管理由节能目标责任制、能效对标管理、节能项目管理、节能宣传与培训管理组成。其中节能目标责任制包含节能法规、标准等节能管理依据,节能组织领导,节能目标任务分解,节能激励机制,制度执行以及成效等;能效对标管理包含选定可比的国际或国内行业同类节能先进机组(企业),在能源管理中所采取的技术节能和管理节能的措施与成功经验,以及建立一套以上述先进机组节能指标为基准的相关可比的能效对标体系,在用能对象热平衡的基础上开展节能监测和对标管理;节能项目管理主要针对节能专项开展的专门管理以及节能政策的运用等;节能宣传培训包括节能理念、节能方法、节能指标任务、掌握能效对标技能、担当节能社会责任等。
依据数据反映火力发电厂能源管理过程是能源审计的特点。能源管理和节能管理的范围是能源计量和能源统计的对象。能源管理过程的定量数据是定性评价其有效性、先进性,以及开展能源与节能监督的基础。
3.3 能源管理过程的分析方法
一次能源是公共的物质资源,节能减排是公共的社会责任。火力发电厂能源审计方法是分析火力发电厂能源管理、转换与利用过程的一种科学的分析方法。
(1)技术层面上,运用热力学第一定律和热力学第二定律对企业用能状况从锅炉热力系统、管道热力系统、汽轮发电机组热力系统和火力发电厂辅助生产系统4方面分析和评价。把能源损失分为固有热损失和附加热损失。其中附加热损失包括:运行可控热损失、检修可控热损失和管理可控热损失。
(2)管理层面上,运用对标管理、平衡记分卡等管理学方法开展节能管理工作。减少管理可控热损失,包括学习先进的标杆用能企业的节能实践经验,健全厂、车间、班组三级能源管理对标、考核制度;改变能源管理相关的流程;开展节能调度;实行在线能耗偏差分析;开展经济运行和负荷经济分配管理;完善能源信息的采集分析、实时监控;管理流程优化再造;能源数据挖掘、管理、应用和归档;加大能源管理和节能管理的激励政策、开展数字化在线能源和节能管理等。加强火力发电企业用能管理,减少管理热损失,向管理过程要能源成为新的关注点。
4 结语
火力发电厂能源输送、转换、利用的成效通过物理过程、财务过程和管理过程综合分析实现,其中的能源因素复杂,分析方法多样,本文阐述了火力发电厂能源管理过程的组成、节能分析原则与方法,提出了火力发电厂管理可控热损失及其内涵。火力发电厂按照节能相关法规、能源的双重属性、节能对标管理及其热力学和管理学方法指导企业开展能源管理过程的节能分析,这样才有利于能源审计的结论具有更好的可比性和应用性。