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推荐阅读 | 能源管理体系能源绩效方法的应用

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随着ISO 50001标准的不断推广和应用,企业通过建立和实施能源管理体系,不断改进能源绩效和管理绩效,能源绩效的持续提升(在节能降耗方面绩效的提升)可带来直接的经济效益,已得到获证组织广泛的共识,并为高耗能组织所接受。

然而组织在应用能源管理体系绩效管理方面经常遇到很多问题,本文就能源管理体系绩效方法的理解、实施和应用方法进行了详细论述,期望组织在能源管理体系建设、实施和保持过程中能有效地应用能源绩效方法,不断改进能源绩效、提升管理效率。

一、能源绩效参数、能源基准、能源目标指标与能源绩效的关系

能源绩效是与能源效率、能源使用和能源消耗有关的、可测量的结果。能源绩效的改进离不开能源绩效参数和能源基准这一对关联要素以及能源目标指标的理解和应用,故应用能源绩效方法应充分理解这几个要素与能源绩效的内源关系。

能源绩效参数是能源管理体系核心的要素,顾名思义,能源绩效参数就是为确定和核算组织能源绩效而生,充分理解和应用能源绩效参数才能真实客观地测量和比较组织的能源绩效。

能源绩效参数通俗讲就是用什么来衡量能源绩效,考虑组织层面、部门层面、工序层面和系统、设备层面如何确定指标衡量绩效,这些指标就是能源绩效参数。如对于炼油企业,组织层面的综合能耗、万元产值综合能耗,用能单元或装置层面的炼油(单位)综合能耗、单位能量因素能耗、单位乙烯能耗,用能设备层面的加热炉热效率、设备耗电量、设备效率等指标就是不同层面的能源绩效参数。

组织各层面确定了能源绩效参数后,就应建立相应的能源基准和能源目标指标。组织不同层面的能源绩效参数在以往选定特定时段(基准期)的数据值,就是能源基准。换句话说,能源基准是基准期内能源绩效参数的数值,用来确定基准期内的能源绩效,能源基准所使用的单位和量度与能源绩效参数一致。如对于石化行业的很多企业,基于相关方能源统计上报要求通常按年度统计能耗数据,所以常见规定将上一年度统计期的能源绩效参数值作为能源基准。

ISO 50001:2018《能源管理体系 要求和使用指南》给出了目标和能源指标的定义。目标可能包括能源管理体系的总体改进目标,也可包括特定的、可测量的能源绩效改进指标,也就是说目标可以是定量的能源绩效改进的指标,也可以是定性的能源管理体系改进的度量。能源目标中的能源指标是指能源绩效改进的可量化的目标。由标准中“能源绩效”定义的注1可知,组织的能源目标指标的实现/完成情况也是能源绩效的一项表征。

能源基准是作为能源绩效改进措施实施前后,或有无实施能源绩效改进措施的参照,基于特定时段和条件下的数据。能源目标/指标的制定建立在考虑了重要的能源绩效参数和基准值之上,因此能源指标必然优于能源基准。

 

二、能源绩效方法对用能行业企业能源绩效改进的要求

组织建立能源管理体系的目的是提升能源绩效和能源管理体系绩效。能源绩效方法要求组织把能源绩效参数和能源基准的建立作为能源管理体系策划的关键部分。

组织通过能源评审获得组织能源使用的相关统计信息,包括过去的和现状能源使用和能源消耗,经识别和分析可确定主要能源使用,并进一步识别和确定对该主要能源使用的相关变量。

根据能源评审结果,组织在充分考虑能源使用和消耗的特点(包括能源使用人员使用因素)后,选择适合的能源绩效参数类型,确定能源绩效参数,继而建立相应的能源基准和能源目标指标。通常情况下,组织采用统计期能源绩效参数的实测值和能源基准进行比较来计算和分析能源绩效的变化,并据此进行相应改进。

为实现不同层次的能源绩效改进要求,企业应在组织、部门、过程、系统、设备设施等不同层面上建立并应用能源绩效参数、能源基准和能源目标指标,以核算不同层面的能源绩效。如采油厂的综合能耗、油(气)生产综合能耗等能源消耗量可以直接作为组织层面的能源绩效参数,通过计算基准期和报告期相应能耗数据,并对其进行对比来获得能源绩效的变化信息。定量的能源绩效指标的比较值也是能源绩效的改进值。

 

三、能源绩效方法应用的难点——“归一化”

组织的能源绩效经常被许多相关变量和静态因素所影响,这些变量和因素可能与市场需求、销售量和利润率等商业条件有关,也可能与操作条件、环境条件、产量、变更等有关。为确保能源绩效比较值的准确性,一旦确定了对能源绩效产生重大影响的相关变量和静态因素,就应引入“归一化”的方法进行能源绩效比较。

ISO 50001:2018标准修订过程中明确了归一化的要求,如在标准6.5能源基准条款内容中明确“当有数据显示相关变量显著影响能源绩效时,组织应对能源绩效参数值和相应的能源基准进行‘归一化’”。但应用标准的企业和认证机构对于“归一化”的理解和应用还存在较多问题。

什么是“归一化”呢?“归一化”是为了准确计算能源绩效改进程度而采用的一种方法。通俗地讲,“归一化”的目的是实现能源绩效的同等可比较,也就是需要创造一个同等可比能源绩效的条件。

组织可以采取两种方式实现归一:可采纳将能源基准按变化条件“归一化”,以便和同条件下统计期的能源绩效对比;也可采取将统计期的能源绩效参数值按基准期条件归一,与基准期数据进行比对的方式计算能源绩效改进。

典型的是应用回归分析方法进行数据归一,GB/T 13234—2018《用能单位节能量计算方法》给出了回归分析计算的若干种方法,GB/T 36713—2018《能源管理体系 能源基准及能源绩效参数》附录F给出了“归一化”示例,组织可根据相关变量的数量采用一元线性回归或多元线性回归方式对能源绩效参数值或基准进行归一。

 

四、能源绩效方法的具体应用——能源绩效改进的计(核)算

对于某个组织能源绩效改进或持续改进的计(核)算可以有多种方式,可能采用节能量计算、综合能耗降低、产品单耗降低、能源效率提升、常规下降趋势减缓等确认能源绩效的改进。本文仅选取下述几种通常情况进行描述。

(一)节能量计算法

很多情况下,企业应用节能量来评估能源绩效,如针对用能单位、用能单元节能量计算,及针对技改项目的节能量计算。很多行业的国家标准和行业标准给出了节能量的具体计算方法,明确的公式已将相关变量的影响进行了考虑。如采油采气企业的油田自然衰减率和油田综合含水率对油田企业的综合能耗影响显著,能源绩效核算时应考虑油田自然衰减率和油田综合含水率的影响,应用GB/T 35578—2017《油田企业节能量计算方法》,将该两个影响因素进行了量化,折成油田开发影响修正系数k,通过比较组织统计期和基准期油田油气生产综合能耗数据来计算油田能源绩效,见示例1。

示例1:油气生产产值节能量计算

某油田企业2018年单位产值综合能耗0.734tce/万元;2019年单位产值综合能耗0.784tce/万元,2019年实现工业总产值(2010年不变价)490260万元。

依据《油田企业节能量计算方法》(GB/T 35578—2017),计算2019和2018两年油气生产产值节能量。计算方法如下:

ΔEz=(ebz-k·ejz)·Gbz=(0.784-1.156×0.734)×490260=-31621.8tce

式中:

ΔEz为油田生产产值节能量,单位为吨标准煤;

ebz统计报告期单位工业产值综合能耗,单位为吨标煤每万元,企业2019年单位产值综合能耗0.784tce/万元;

ejz基期单位工业产值综合能耗,单位为吨标准煤每万元,企业2018年单位产值综合能耗0.734tce/万元;

Gbz统计报告期工业总产值(可比价),单位为万元,企业2019年实现工业总产值(2010年不变价)490260万元。

k油田开发影响修正系数

k=[1-(1-σ)*δ]/(1-δ), k值若超过1.36,则按1.36计算。

其中:

σ为基期油田综合含水率,以百分数(%)表示;2018年为92.78%。

δ为统计报告期油田自然递减率,以百分数(%)表示;2019年为14.39%。

k=[1-(1-0.9278)*0.1439]/(1-0.1439)=1.156

(二)单因素(相关变量)计算法

对于单因素的相关变量归一相对容易,可以采取多种方式进行归一。普遍应用的是采用简单的比率法确定能源绩效参数,将单一的影响因素归一为可直接比较的参数,以计算能源绩效是否提升。

此种方法实际是线性“归一法”的特例,也就是仅当基础负荷较小时,才可采用简单比率对能源绩效参加进行归一。企业经常使用的几种单耗就属于这种情况,如:产品单位产量综合能耗(即:统计报告期内,用能单位生产某种产品或提供某种服务的综合能耗与同期该合格产品产量的比值)是仅将产品产量作为相关变量进行了归一后的能源绩效参数;单位产值综合能耗(即:统计报告期内,综合能耗与期内用能单位总产值或工业增加值的比值)是仅将产值作为相关变量进行了归一后的能源绩效参数;炼油企业的炼油(单位)综合能耗就是将原油加工量作为相关变量进行了归一后的能源绩效参数。

可见,这类能源绩效参数的确定已经考虑了相关变量的影响,其值可直接进行比较计算,确认能源绩效的改进程度。

(三)多因素(相关变量)计算法

(1)多元回归法

对于多因素的相关变量,可采取多元线性回归的方式进行归一,也可建立统计模型或工程模型进行归一。

如对于生产、用能环节复杂的炼油企业,需充分考虑不同组织不同过程用能的复杂程度进行归一。通常采用的单位能量因数法就是考虑了炼油企业装置数量和复杂程度,储运能耗、污水处理能耗、热力损失、输变电损失等能量因数,以及温度的影响,非常系统地归一了各项影响因素对炼化企业综合能耗的影响(可参见GB 30251—2013《炼油单位产品能源消耗限额》)。单位能量因数也可进行同类组织能源绩效的比较。

(2)多因素简化法

也可考虑分别对多个因素中比较突出的一个或两个因素选取适宜方法多次进行归一的方式实施,将复杂问题简单化。

如:根据油田企业油井生产的特点,考虑到油田自然衰减率和油田综合含水率两个因素是持续变化的,而且对于油田的综合能耗有显著影响,将该两个影响因素进行了量化,折成油田开发影响修正系数k,就是一种典型的双变量简化为单变量的归一方法,通过修正系数k“归一化”基准期数据,通过比较组织统计期和归一后基准期单位油田油气生产综合能耗数据来计算油田生产节能量方法见示例3。

示例3:取示例1同一油田企业数据,选择组织层面的能源绩效参数——单位产值综合能耗比对2019年度和2018年度的能源绩效改进。

考虑油田综合含水率和油田自然递减率两个因素对单位产值综合能耗的显著影响,将2018年数据进行归一,与2019年数据进行比较计算,如下:

2018年数据后归一计算:

2019年与归一后的2018年单位产值综合能耗比较值:

(四)同比综合能耗比较法

同比综合能耗(单位产品同比综合能耗)是将环境温度进行了归一后的能源绩效参数,也就是我们常说的同期比较,很多组织采用同比方式衡量改进程度。

(五)特殊时期排除法

对于特定时段存在特殊状况的情况,可采取减去特殊工况能耗的方式进行归一,此种情况应选择同样的工况和时间段进行比较,如组织大修期间能耗变化影响较大,应除去检修时段能耗,再和往期同条件比对也是可以接受的“归一化”。

 

五、同行业组织能源绩效比对方法

对于发展成熟的大型企业均有行业组织对标比较的需求,为此很多企业制定的能源目标为基础值和先进值,先进值往往考虑行业标杆值。部分高耗能行业发布了产品或过程的能耗限额、能耗准入和能耗标杆;国家发布了《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平》,明确了高耗能企业能耗基准值和标杆值,选取的能耗指标其实就是同行业组织进行比较的能源绩效参数(值)。

另外,对于同一行业不同组织的能源绩效,可采用产品单位产量可比综合能耗(即:在同行业中实现相同最终产品能耗可比,对影响产品能耗的各种因素加以修正所计算出来的产品单位产量综合能耗),通过计算统计期的产品单位产量可比综合能耗值进行比对。如:能量密度指数(EII)法就是一种国际通行的典型炼化企业适用的产品单位产量可比综合能耗法,综合考虑了装置类型、进料性质、操作条件及产品质量等多种因素确定标准装置能耗作为可比的基础,从而进行同行业能源绩效的比较,并为各大石油公司采纳。

结语

总之,用能行业企业应建立并使用能源绩效参数和能源基准,合理制定目标和能源指标,通过测量并量化设备设施、过程、系统的能源绩效变化,同时要深刻理解能源绩效方法并灵活应用归一化方法计(核)算能源绩效改进,对其能源绩效进行有效管理。

来源:《中国认证认可》杂志  2022年11期 作者  张敬

 

联合智业认证公司能源管理体系认证

 

能源管理体系认证

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能源管理体系( Management System for Energy )简称为EnMS。能源管理体系的国际标准为ISO50000,其中ISO50001为能源管理体系认证主要依据标准,等同国家标准GB/T23331。

 

通过创建GB/T23331能源管理体系,大到对全球,小到对企业,都有着至关重要的意义和价值:

 

1. 强化能源管理、降低能源消耗 ;

2. 有效节约和合理利用资源 ;

3. 提高能源利用效率、促进实现节能减排目标;

4. 降低生产(服务)经营成本、提高经济效益、保持竞争力。

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