能源计量基础知识

重点用能单位能源计量审查员培训红河州质量技术监督局张全2013年5月10日能源计量基础知识一JJF1356-2012《重点用能单位能源计量审查规范》二目录重点用能单位能源计量审查员培训重点用能单位能源计量审查的一般方法三能源、能源计量单位基础知识能源的定义及分类能源（节能法的定义）：是指煤炭、石油、天然气、生物质能和电力、热力以及其他直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源。按能源的形态、特性或转换和利用的层次进行分类这种分类方式是世界能源委员会推荐的能源分类方式。1．化石燃料2．水能3．核能4．电能5．太阳能6．生物质能7．风能8．海洋能9．地热能按形成条件分类按形成条件可分为一次能源和二次能源。一次能源一次能源：从自然界取得的未经任何加工、改变或转换的能源。如原煤、原油、天然气、生物质能、水、太阳能、地热能、潮汐能等。再生能源，也称“可再生能源”，是指在自然界生态循环中能不断再生，并有规律地得到补充，不致因不断开发而枯竭的一次能源。它包括水能、太阳能、潮汐能、生物质能、地热能等。再生能源可以再生并有规律地得到补充。非再生能源，也称“不可再生能源”，是指自然界经亿万年形成而储存下来的，因数量有限，将随着人类不断开采而枯竭，短期内又无法再生的一次能源。包括原煤、原油、天然气等化石燃料和核燃料。非再生能源的使用量目前占整个能源消费总量的比重很大。二次能源二次能源：由一次能源经过加工或转换得到的其他种类和或形式的能源。如煤气、焦炭、汽油、煤油、柴油、重油、电力、蒸汽、热水、氢能等。在生产过程中的余压、余热，如锅炉烟道排放的高温烟气，反应装置排放的可燃废气、废蒸汽、废热水，密闭反应器向外排放的有压流体、气体等等，也属于二次能源。新能源新能源指在新技术基础上系统地开发利用的能源，是正在开发利用但尚未普遍使用的能源。现在世界上重点开发的新能源有：太阳能、风能、海洋能、地热能、氢能等。新能源大多是天然的和可再生的，是未来世界持久能源系统的基础。随着科技水平的提高，新能源和可再生能源供应量将不断提高。清洁能源清洁能源是指在开发使用过程中，对环境无污染或污染程度很小的能源。如太阳能、风能、水能、海洋能、氢能以及气体燃料等。载能工质载能工质（耗能工质）：在生产过程中所消耗的不作为原料使用，也不进入产品，在生产和制取时需要消耗能源的工作物质。载能工质本身不是能源，但它是由能源经过一次或多次转换而成的非热性属性的载能体，由于本身状态参数的变化而能够吸收或放出能量的介质，即介质是能量的载体。如水蒸汽、热水、压缩空气等。例如工业水、压缩空气、氧气、氮气、氩气、保护气等。消耗载能工质也间接地消耗了能源，在能耗计算中一般需要将其纳入计算范围内。能源计量单位能源的计量单位是指为计算能源的数量而选定作为参考的量。按照能源的计量方式，能源计量单位可以有3种表示方法：1、能源的实物量：如煤的吨数（t），天然气的立方米数（m3）；2、热功单位：如焦耳（J）、千瓦时（kW•h）；3、能源的当量值：常见的如煤当量和油当量。能源的实物量单位由于各种能源的形态不一和各国（地区）习惯不同，对能源实物量进行计量时，往往采用不同的计量单位。常见的能源实物量计量单位及采用情况能源形式/种类单位使用国家和地区固体能源\液体能源吨（t）世界各地原油吨（t）中国、前独联体、东欧各国桶（bbl）西方各国成品油升（L）中国、前独联体、东欧各国加仑（gal）西方各国气体能源标准立方米（STm3）中国、前独联体等标准立方英尺（scf）西方各国电力千瓦时（kW•h）世界各地能量单位能量的计量单位有许多种，具有确切定义和当量值的单位主要有以下几种，它们之间可以相互换算。1．焦耳（J）2．千瓦小时（kWh）3．卡（Cal）4．英热单位（Btu）焦耳（J）这是具有专门名称的国际制导出单位，也是《中华人民共和国法定计量单位》规定的表示能、功和热量的基本单位。定义为1牛顿（N）的力作用于质点，使它沿力的方向移动1米（m）距离所做的功；或者用1安培（A）电流通过1欧姆（Ω）电阻1秒钟（s）所消耗的电能。由于焦耳的数值很小，通常采用焦耳的倍数来表示，如兆焦耳（MJ，106J），吉焦耳（GJ，109J）或太焦耳（TJ，109J）。千瓦时（kW•h）电能的计量单位。3.6×106J=1kW•h由于千瓦时单位较小，通常采用兆瓦时（MW·h）；万千瓦小时（104kW·h。）；吉瓦时（GW·h）；亿千瓦时（108kW·h）；10亿千瓦小时（TW·h）。卡（cal）卡是热量单位，定义为1克（g）纯水在标准气压下，温度升高1摄氏度（℃）所需的热量。我国现行热量单位卡有20℃卡、国际蒸汽表卡及热化学卡。（1）20℃卡（cal20）:1cal20=4.1816J（2）国际蒸汽表卡（calrr）:1calrr=4.1868J（3）热化学卡（calth）：1calth=4.1840J法定计量单位按照《中华人民共和国法定计量单位》的规定，焦耳（J）和千瓦小时（kW·h）是法定计量单位。我们在能源计量工作中应认真执行国家有关规定，采取法定计量单位。当量单位不同能源的实物量是不能直接进行比较的。由于各种能源都有一种共同的属性，即含有能量，且在一定条件下都可以转化为热。为了便于对各种能源进行计算、对比和分析，我们可以首先选定某种统一的标准燃料作为计算依据，然后用各种能源实际含热值与标准燃料热值之比，即能源折算系数，计算出各种能源折算成标准燃料的数量。所选标准燃料的计量单位即为当量单位。当量单位1．低位热值与高位热值2．当量热值与等价热值3．标准煤（标准油）1．低位热值与高位热值燃料燃烧会释放出一定数量的热量，单位质量（指固体或液体）或单位体积（指气体）的燃料完全燃烧，燃烧产物冷却到燃烧前的温度（一般为环境温度）时所释放出来的热量，就是燃料热值，也叫燃料发热量。低位热值与高位热值燃料热值有高位热值和低位热值两种。高位热值是指燃料完全燃烧，且燃烧产物中的水蒸气凝结成水时的发热量，其数值由测量获得。低位热值是指燃料完全燃烧，燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时的发热量，它等于从高位热值中扣除水蒸气凝结热后的热量。Qdw＝Qgw－rWH2OQdw,，Qgw——燃料的低位与高位发热量（kJ／kg）；r——水蒸汽凝结热（kJ／kg）；WH2O——燃料燃烧产物中的水蒸气含量（kg/kg）燃料的应用基：指以使用状态的燃料为基准的表示方法。一般取燃料的应用基低位热值。国家标准GB/T2589《综合能耗计算通则》规定：用能单位实际消耗的燃料能源应以其低位发热量为计算基础折算为标准煤量。低位热值计算2．当量热值与等价热值当量热值是指某种能源本身所含的热量。具有一定品位的某种能源，其当量热值是固定不变的，如汽油的当量热值是42054kJ/kg，电的当量热值即是电本身的热功当量3600kJ／（kWh）。等价热值等价热值是指为了获得一个度量单位的某种二次能源（如汽油、柴油、煤油、焦碳、煤气、电力。蒸汽等）或耗能工质（如压缩空气、各种水等）所消耗的，以热值表示的一次能源量。由于等价热值，实质上是除当量热值外，加上了能源转换过程中的能量损失，因此等价热值是个变动值，它与能源加工转换技术有关。当量热值与等价热值等价热值可由下面的计算公式求得：等价热值=当量热值/转化效率例1如果焦炭的低位发热量为29308kJ/kg，炼焦炉效率为0.85，则1kg焦碳的等价热值=29308÷0.85=34480kJ/kg例2如果1kg低压饱和蒸汽所具有的能量为272kJ，实测锅炉效率为0.72，则1kg低压饱和蒸汽的等价热值=650÷0.72=3779kJ/kg严格地说，等价热值应按实测数据计算。在无实测数据时，可取一些参考数据。3．标准煤标准煤（又称煤当量）是指按照标准煤的热当量值计算各种能源量时所用的综合换算指标。中华人民共和国标准（GB2589-2008）《综合能耗计算通则》规定，应用基低（位）发热量等于29307kJ（千焦）的燃料，称为1kg(千克）标准煤。在统计计算中可采用吨标准煤做单位，用符号表示即为tce。需要注意的是，二次能源及耗能工质的等价计算方法主要应用于计算能源消耗量，在考查能量转换效率和编制能量平衡表时，所有能源折算为标准煤时都应以当量热值为计算依据。说明（1）煤炭类原则上应采用企业实测单位重量的发热值。如不具备实测备件时，可采用煤矿发货单上的单位重量的发热值或委托检测。（2）各种燃气及生物质能的发热量应采用实测值，再折算成标准煤当量。通常，燃气的统计单位取kJ/m3，生物质能取kJ/kg。能源计量器具能源计量器具measuringinstrumentofenergy测量对象为一次能源、二次能源和载能工质的计量器具。能源计量范围能源计量范围：a）输入用能单位、次级用能单位和用能设备的能源及载能工质；b）输出用能单位、次级用能单位和用能设备的能源及载能工质；c）用能单位、次级用能单位和用能设备使用（消耗）的能源及载能工质；d）用能单位、次级用能单位和用能设备自产的能源及载能工质；e）用能单位、次级用能单位和用能设备可回收利用的余能资源。用能单位用能单位：具有确定边界的耗能单位。包括企业、事业单位、行政机关、社会团体等具有一级法人资质的独立核算的单位。重点用能单位：年综合能源消费总量一万吨标准煤以上的用能单位以及国务院有关部门或者省、自治区、直辖市人民政府管理节能工作的部门指定的年综合能源消费总量五千吨以上不满一万吨标准煤的用能单位。次级用能单位次级用能单位sub-organizationofenergyusing用能单位下属的能源核算单位。【说明】本标准适用于企业、事业单位、行政机关、社会团体等独立核算的用能单位，用能单位的规模大小各异，较大的用能单位又下属了各个部门，而每个部门又可能下属多个子部门，标准中把用能单位下属的部门、子部门、子子部门均称为次级用能单位某一用能单位可以有很多次级用能单位，也可以没有次级用能单位。主要次级用能单位用能量（产能量或输运能量）大于或等于表1中一种或多种能源消耗量限定值的次级用能单位为主要次级用能单位。主要次级用能单位应按规定要求加装能源计量器具。能源种类电力煤炭、焦炭原油、成品油、石油液化气重油、渣油煤气、天然气蒸汽、热水水其它单位kWt/at/at/am3/aGJ/at/aGJ/a限定值10100408010000500050002926注：1.表中a是法定计量单位中“年”的符号。2.表中m3指在标准状态下。3.2926GJ相当于100t标准煤。其它能源应按等价热值折算。表1主要次级用能单位能源消耗量（或功率）限定值主要用能设备单台设备能源消耗量大于或等于表2中一种或多种能源消耗量限定值的为主要用能设备。主要用能设备应加装能源计量器具。能源种类电力煤炭、焦炭原油、成品油、石油液化气重油、渣油煤气、天然气蒸汽、热水水其它单位kWt/ht/ht/hm3/hMWt/hGJ/h限定值10010.511007129.26注：1.对于可单独进行能源计量考核的用能单元（装置、系统、工序、工段等），如果用能单元已配备了能源计量器具，用能单元中的主要用能设备可以不再单独配备能源计量器具。2.对于集中管理同类用能设备的用能单元（锅炉房、泵房等），如果用能单元已配备了能源计量器具，用能单元中的主要用能设备可以不再单独配备能源计量器具。表2主要次级用能单位能源消耗量（或功率）限定值万家企业要按照《用能单位能源计量器具配备和管理通则》（GB17167）的要求，配备合理的能源计量器具，努力实现能源计量数据在线采集、实时监测。要创造条件建立能源管控中心，采用自动化、信息化技术和集约化管理模式，对企业的能源生产、输送、分配、使用各环节进行集中监控管理。能源计量《万家企业节能低碳行动实施方案》要求能源计量能源计量数据在线采集和实时监测2《用能单位能源计量器具配备和管理通则》1能源管控中心3万家企业节能低碳行动培训配备要求管理要求《通则》强制性要求配备原则：分类计量分级分项考核便携式能源检测仪表1.《用能单位能源计量器具配备和管理通则》万家