能和能源系统工程课件

1、能和能源系统工程1 第六章第六章 节能节能 能和能源系统工程2 能和能源系统工程3 第一节第一节 节能概论节能概论 能和能源系统工程4 节节 能能 节约能源消费，即从能源生产开始，一直到最节约能源消费，即从能源生产开始，一直到最 终消费为止，在开采、运输、加工、转换、使用等终消费为止，在开采、运输、加工、转换、使用等 各个环节上都要减少损失和浪费，提高其有效利用各个环节上都要减少损失和浪费，提高其有效利用 程度。程度。 通过合理利用、科学管理、技术进步和经济结通过合理利用、科学管理、技术进步和经济结 构合理化等途径，以最少的能耗取得最大的经济效构合理化等途径，以最少的能耗取得最大的经济效 益。

2、益。 能源的角度能源的角度经济的角度经济的角度 一、节能基本概念一、节能基本概念 能和能源系统工程5 指加强用能管理，采取技术上可行、经济指加强用能管理，采取技术上可行、经济 上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少 从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费， 更加有效、合理地利用能源。更加有效、合理地利用能源。 （我国节能法）（我国节能法） 能和能源系统工程6 由于能源问题日益突出，不仅是中国，就世由于能源问题日益突出，不仅是中国，就世 界范围而言，节能已经成为解决当代能源问题的界范围而言，节能已经成为解决当代能源

3、问题的 一个公认的重要途径。一个公认的重要途径。 有科学家把有科学家把“节能节能”称之为开发称之为开发“第五大能第五大能 源源”。 能和能源系统工程7 节约能源就是节省资源节约能源就是节省资源 每一样物资或物品，在其探采、制造及运送过每一样物资或物品，在其探采、制造及运送过 程当中，几乎没有一样不需要使用能源来完成。程当中，几乎没有一样不需要使用能源来完成。 如果将一张纸双面加以利用如果将一张纸双面加以利用，则间接省下制造，则间接省下制造 这张纸所需的木材砍伐、纸浆研磨、干燥、剪裁、这张纸所需的木材砍伐、纸浆研磨、干燥、剪裁、 运输，甚至印刷等过程所消耗的能源。运输，甚至印刷等过程所消耗的能源

4、。 以此类推，节省任何资源，都能达到节约能源以此类推，节省任何资源，都能达到节约能源 的目的。的目的。 能和能源系统工程8 节约能源并不等于不用能源节约能源并不等于不用能源 要看是否能有效利用，能源或提高能源生产力要看是否能有效利用，能源或提高能源生产力 而定。而定。 例如，日本所使用的能源数量约为我国的十倍，例如，日本所使用的能源数量约为我国的十倍， 但他们能使每一单位的能源创造更多的附加价值但他们能使每一单位的能源创造更多的附加价值 或国内生产毛额，这些耗用的能源就不是浪费了。或国内生产毛额，这些耗用的能源就不是浪费了。 换句说，该用的还是要用，不该用的就不要浪费，换句说，该用的还是要用，

5、不该用的就不要浪费， 另外降低产品不良率也是节约能源。另外降低产品不良率也是节约能源。 能和能源系统工程9 移转尖峰用电也是节约能源移转尖峰用电也是节约能源 如果大家都集中在夏季尖峰时段大量用电，如果大家都集中在夏季尖峰时段大量用电， 电力供应很容易就呈现不足，限电及断电的可能电力供应很容易就呈现不足，限电及断电的可能 性就升，高不但影响产能及经济发展，也给人民性就升，高不但影响产能及经济发展，也给人民 生活不便。生活不便。 将白天的移转到晚上来，例如：利用储冰式将白天的移转到晚上来，例如：利用储冰式 或非电力空调系统；或非电力空调系统； 夏天的移转到冬天来用电，例如：工厂夏季夏天的移转到冬天

6、来用电，例如：工厂夏季 停机维修。停机维修。 可减轻缺电的困扰可减轻缺电的困扰 能和能源系统工程10 提高耗能产品效率提高耗能产品效率，就是间接节约能源，就是间接节约能源 节约能源不仅止于自已使用的能源，也节约能源不仅止于自已使用的能源，也 包括影响到别人将使用的能源。例如：包括影响到别人将使用的能源。例如： 制造厂商如果能制造省能源的电器产品，制造厂商如果能制造省能源的电器产品， 消费者就能亳不费力的达到节约能源的效果。消费者就能亳不费力的达到节约能源的效果。 能和能源系统工程11 节能从广义上讲就是要降低能源消费系数，使节能从广义上讲就是要降低能源消费系数，使 实现同样的国民经济产值所稍耗

7、的能源量最少。实现同样的国民经济产值所稍耗的能源量最少。 直接节能直接节能 间接节能间接节能 技术节能技术节能 工艺节能工艺节能 结构节能结构节能 （1/3） （2/3） 节能节能 能和能源系统工程12 直接节能直接节能: :提高能量利用率，降低单位产品或提高能量利用率，降低单位产品或 产值的能源消耗量。产值的能源消耗量。 技术节能技术节能：提高用能设备的能源利用效率，直：提高用能设备的能源利用效率，直 接减小能耗值。接减小能耗值。 工艺节能工艺节能：采用新工艺以降低某产品的有效能：采用新工艺以降低某产品的有效能 耗。耗。 间接节能间接节能: :调整工业、企业、产品结构，在生调整工业、企业、产

8、品结构，在生 产中减少原材料酌消耗，提高产品质量等，从而减产中减少原材料酌消耗，提高产品质量等，从而减 少能源消费量，称为少能源消费量，称为 能和能源系统工程13 间接节能间接节能 调整工业结构调整工业结构 合理布局工业合理布局工业 合理使用能源合理使用能源 多种能源互补，综合利用多种能源互补，综合利用 进行企业改造、设备更新及工业改革进行企业改造、设备更新及工业改革 改善企业的能源管理改善企业的能源管理 能和能源系统工程14 二、我国节约能源法二、我国节约能源法 1997年年11月月1日第八届日第八届 全国人民代表大会常务委员全国人民代表大会常务委员 会第二十八次会议通过。会第二十八次会议通

9、过。 1997年年11月月1日中华人日中华人 民共和国主席令第九十号公民共和国主席令第九十号公 布。布。 自自1998年年1月月1日起施行。日起施行。 能和能源系统工程15 节约能源法共节约能源法共6 6章章5050条，包括：条，包括： 总则总则 节能管理节能管理 合理使用能源合理使用能源 节能技术进步节能技术进步 法律责任法律责任 附则附则 该法明确了我国发展节能事业的方针和重要原该法明确了我国发展节能事业的方针和重要原 则，确立了合理用能评价、节能产品标识、节能标则，确立了合理用能评价、节能产品标识、节能标 准与能耗限额、淘汰落后高耗能产品、重点用能单准与能耗限额、淘汰落后高耗能产品、重点

10、用能单 位管理、节能监督和检查等一系列法律制度。位管理、节能监督和检查等一系列法律制度。 能和能源系统工程16 指出：指出： 节能是国家发展经济的一项长远战略方针，节能是国家发展经济的一项长远战略方针， 重申了重申了能源节约与能源开发并举能源节约与能源开发并举，把能源节约放，把能源节约放 在首位的能源政策。在首位的能源政策。 固定资产投资工程项目的可行性研究报告，固定资产投资工程项目的可行性研究报告， 应当包含合理用能的专题论证，达不到合理用能应当包含合理用能的专题论证，达不到合理用能 标准和节能设计规范要求的项目，依法审批机关标准和节能设计规范要求的项目，依法审批机关 不得批准建设；项目建成

11、后达不到合理用能标准不得批准建设；项目建成后达不到合理用能标准 和节能设计规范的，不予验收。和节能设计规范的，不予验收。 能和能源系统工程17 把固定资产投资项目的经济效益与环境保护、把固定资产投资项目的经济效益与环境保护、 合理用能统一起来特使国家的经济建设、环境保合理用能统一起来特使国家的经济建设、环境保 护、能源利用协调发展。护、能源利用协调发展。 国家国家鼓励开发、利用新能源和再生能源，并鼓励开发、利用新能源和再生能源，并 支持节能科学技术的研究和推广支持节能科学技术的研究和推广。 能和能源系统工程18 修改现行修改现行节约能源法节约能源法已迫在眉睫已迫在眉睫 指导思想沿袭的是计划经济

12、的思路，指导思想沿袭的是计划经济的思路， 没有形成符合市场经济要求的强制与激励没有形成符合市场经济要求的强制与激励 相结合的机制，也忽略了市场机制指导下相结合的机制，也忽略了市场机制指导下 政府的定位问题。政府的定位问题。 能和能源系统工程19 三、能源利用的效率三、能源利用的效率 能源利用效率是能源利用效率是指能源中具有的能量被有效指能源中具有的能量被有效 利用的程度利用的程度。通常以。通常以表示，计算公式：表示，计算公式： 100%1 100% 供给给能 损失能量 供给给能 有效利用能量 衡量能量利用技衡量能量利用技 术水平和经济性术水平和经济性 能和能源系统工程20 1.1.按产品能耗计

13、算法按产品能耗计算法 对一个国家或一个地区可能生产多种产品，对主对一个国家或一个地区可能生产多种产品，对主 要的耗能产品，如电力、化肥、水泥、钢铁、炼油、要的耗能产品，如电力、化肥、水泥、钢铁、炼油、 制碱等，按单位产品的有效利用能量和综合供给能量制碱等，按单位产品的有效利用能量和综合供给能量 加权平均，即可求得总的能源利用效率加权平均，即可求得总的能源利用效率t t即：即： Gi 某项产品的产量；某项产品的产量； Eoi该项产品的有效利用能量；该项产品的有效利用能量； Ei该项产品的综合供给能量该项产品的综合供给能量(综合能耗量综合能耗量) %100 ii oii t EG EG 能和能源系

14、统工程21 2 2按部门能耗计算法按部门能耗计算法 将国家或地区所消耗的一次能源，按发电、工将国家或地区所消耗的一次能源，按发电、工 业、运输、商业和民用四大部门，分别按技术资料业、运输、商业和民用四大部门，分别按技术资料 及统计资料，计算各部门的有效利用能量和损失能及统计资料，计算各部门的有效利用能量和损失能 量，求得部门的能量利用效率量，求得部门的能量利用效率d d，然后再求得全，然后再求得全 国或地区的总的能源利用效率国或地区的总的能源利用效率t t，即，即 能和能源系统工程22 3 3按能量使用的用途计算法按能量使用的用途计算法 一次能源在国民经济各部门使用，除了少数作一次能源在国民经

15、济各部门使用，除了少数作 为原料外，绝大部分是作为燃料使用。为原料外，绝大部分是作为燃料使用。 其中一类是直接燃烧；另一类转换为二次能源后其中一类是直接燃烧；另一类转换为二次能源后 再使用。再使用。 因此按用途计算时可分为：发电、锅炉、炉窑、因此按用途计算时可分为：发电、锅炉、炉窑、 蒸汽动力、内燃动力、炊事、采暖等。先求得某项用蒸汽动力、内燃动力、炊事、采暖等。先求得某项用 途的途的p p，然后再将各种用途的，然后再将各种用途的P P相加平均，即可求相加平均，即可求 得总的能量利用效率得总的能量利用效率t t。 能和能源系统工程23 4 4按能量开发到利用的计算法按能量开发到利用的计算法 把

16、能源从开采、加工、转换、运输、贮存把能源从开采、加工、转换、运输、贮存 到最终使用，分为四个过程，分别计算出各个到最终使用，分为四个过程，分别计算出各个 过程的效率，然后相乘求得总的能源利用率，过程的效率，然后相乘求得总的能源利用率， 即：即： 能和能源系统工程24 我国能源利用效率低，节能潜力巨大。我国能源利用效率低，节能潜力巨大。 与发达国家相比，我国的能源利用效率与发达国家相比，我国的能源利用效率 很低，每单位能源消耗生产的很低，每单位能源消耗生产的GDPGDP，仅相当于，仅相当于 发达国家的发达国家的1/41/4左右。例如，我国的能源消费左右。例如，我国的能源消费 总量为日本的总量为日

17、本的1.71.7倍，但倍，但GDPGDP总量仅相当于日总量仅相当于日 本的本的28%28%。 能和能源系统工程25 随着科学技术的进步，节能技术措施和方法越随着科学技术的进步，节能技术措施和方法越 来越多。但应指出的是，无论哪一种方法，不仅受来越多。但应指出的是，无论哪一种方法，不仅受 热力学基本定律的制约，还要受经济性的限制。谁热力学基本定律的制约，还要受经济性的限制。谁 也不可能无休止地去追求高效率，而不考虑经济效也不可能无休止地去追求高效率，而不考虑经济效 果。果。 节能本身不是最终的目标节能本身不是最终的目标，不能为节能而节能，不能为节能而节能， 节能的节能的最终目的是为了取得最佳的经

18、济效果。最终目的是为了取得最佳的经济效果。因此，因此， 采用任何一项节能措施，都必须考虑它的经济合理采用任何一项节能措施，都必须考虑它的经济合理 性。性。 四、节能经济评价四、节能经济评价 能和能源系统工程26 技术经济问题不外乎有两大类：技术经济问题不外乎有两大类： 第一类为是否符合国家规定。这不但有技第一类为是否符合国家规定。这不但有技 术指标和经济指标，而且还有社会效益问题，术指标和经济指标，而且还有社会效益问题， 比如环保等比如环保等 第二类为方案选择问题。也就是说，满足第二类为方案选择问题。也就是说，满足 第一类的方案很多，怎样进行筛选。其先决条第一类的方案很多，怎样进行筛选。其先决

19、条 件为：件为：是满足需要，二是方案的可靠性。在是满足需要，二是方案的可靠性。在 满足这两个基本条件的各种方案中进行选择，满足这两个基本条件的各种方案中进行选择， 最后找出最佳方案。最后找出最佳方案。 能和能源系统工程27 1.1.节能经济评价中考虑的主要因素节能经济评价中考虑的主要因素 投资费投资费 成本费成本费 设备使用年限设备使用年限 资金的利率资金的利率 设备的耐用年限设备的耐用年限 设备的限用年限设备的限用年限 能和能源系统工程28 2.2.评价标准评价标准 目前，对节能措施进行技术经济分析和评目前，对节能措施进行技术经济分析和评 价还没有一个统的方法和指标，最常用的主要价还没有一个

20、统的方法和指标，最常用的主要 指标包括：指标包括： 投资指标投资指标 成本指标成本指标 盈利指标盈利指标 能和能源系统工程29 （1 1）投资指标）投资指标 投资是指实现某一节能方案所需的一次性支投资是指实现某一节能方案所需的一次性支 出资金，包括固定资产和流动资金。出资金，包括固定资产和流动资金。 设备投资额设备投资额 厂房投资厂房投资 能和能源系统工程30 （2 2）成本指标）成本指标 即节约单位能源所需的费用，它是指生产过即节约单位能源所需的费用，它是指生产过 程中所消耗的以货币形式表现出来的工人工资、程中所消耗的以货币形式表现出来的工人工资、 原材料耗费、维护管理和固定资产折旧等费用的

21、原材料耗费、维护管理和固定资产折旧等费用的 总额总额。 （3 3）盈利指标）盈利指标 主要抬单位投资的盈利和成本利润率指标。主要抬单位投资的盈利和成本利润率指标。 能和能源系统工程31 建设速度和发挥效益时间方面的指标建设速度和发挥效益时间方面的指标 如实施工期和服务年限等指标。如实施工期和服务年限等指标。 物资及资源消耗方面的指标物资及资源消耗方面的指标 指节约单位能源所消耗的原料、材料等。指节约单位能源所消耗的原料、材料等。 能源节约率和能源利用率指标能源节约率和能源利用率指标 指节能措施实施后，能源利用合理性和技术指节能措施实施后，能源利用合理性和技术 水平提高的程度。水平提高的程度。

22、能和能源系统工程32 3.3.经济评价方法经济评价方法 投资回收年限法投资回收年限法 服务期内经济效益的计算方法服务期内经济效益的计算方法 能和能源系统工程33 （1 1）投资回收年限法）投资回收年限法 这种方法主要考虑节能技术投资和收益两个这种方法主要考虑节能技术投资和收益两个 方面的因素。方面的因素。 投资回收年限，就是用每年由于实现该节能投资回收年限，就是用每年由于实现该节能 措施所得到的净利润来回收总投资所需要的年数。措施所得到的净利润来回收总投资所需要的年数。 （2 2）服务期内经济效益的计算方法）服务期内经济效益的计算方法 服务期（使用寿命）内的经济效益，是指将服务期（使用寿命）内

23、的经济效益，是指将 其寿命期内的净收益相加，累计净收益大者为最其寿命期内的净收益相加，累计净收益大者为最 佳。佳。 能和能源系统工程34 第二节第二节 节约热能节约热能 能和能源系统工程35 一、热能的主要用途一、热能的主要用途 除家用炊事和采暖外，热能主要用于工业企除家用炊事和采暖外，热能主要用于工业企 业。工业企业有不同的类型，各种企业的生产过业。工业企业有不同的类型，各种企业的生产过 程又多种多样，但从使用热能的目的来看，热能程又多种多样，但从使用热能的目的来看，热能 主要用于以下三方面：主要用于以下三方面： 发电和拖动发电和拖动 工艺过程加热工艺过程加热 采暖和空调采暖和空调 能和能源

24、系统工程36 二、余热的回收和应用二、余热的回收和应用 节约热能的一个很重要的方面就是节约热能的一个很重要的方面就是回收和利回收和利 用余热用余热。 余热属二次能源，是一次能源（煤炭、石油、余热属二次能源，是一次能源（煤炭、石油、 天然气）和可燃化石原料转换后的产物，也是燃天然气）和可燃化石原料转换后的产物，也是燃 料燃烧过程中所发出的热量在完成某一工艺过程料燃烧过程中所发出的热量在完成某一工艺过程 后所剩余的热量。这种热量若直接排放到大气或后所剩余的热量。这种热量若直接排放到大气或 河流中去，不但会造成大量的热损失，而且还会河流中去，不但会造成大量的热损失，而且还会 对环境产生污染。对环境产

25、生污染。 能和能源系统工程37 1 1余热资源余热资源 工业企业有着丰富的余热资源，从广义上工业企业有着丰富的余热资源，从广义上 讲，凡是温度比环境温度高的排气和待冷物料所讲，凡是温度比环境温度高的排气和待冷物料所 包含的热量都属于余热。具体而言，可以将余热包含的热量都属于余热。具体而言，可以将余热 分为以下六大类：分为以下六大类： 高温烟气余热高温烟气余热 可燃废气、废液、废料的余热可燃废气、废液、废料的余热 高温产品和炉渣的余热高温产品和炉渣的余热 冷却介质的余热冷却介质的余热 化学反应余热化学反应余热 废汽、废水的余热废汽、废水的余热 能和能源系统工程38 2. 2.余热利用的途径余热利

26、用的途径 余热利用的途径主要有三方面：余热利用的途径主要有三方面： 热的直接利用热的直接利用 发电发电 综合利用综合利用 能和能源系统工程39 预热空气预热空气，它是利用高温烟道排气，通过高，它是利用高温烟道排气，通过高 温换热器来加热进入锅炉和工业炉窑的空气。温换热器来加热进入锅炉和工业炉窑的空气。 干燥干燥，即利用各种工业生产过程中的排气来，即利用各种工业生产过程中的排气来 干燥加工的材料和部件。干燥加工的材料和部件。 生产热水和蒸汽生产热水和蒸汽，它主要是利用中低温的余，它主要是利用中低温的余 热生产热水和低压蒸汽，以供应生产工艺和生活热生产热水和低压蒸汽，以供应生产工艺和生活 方面的需

27、要。方面的需要。 制冷制冷，它是利用低温余热通过吸收式制冷系，它是利用低温余热通过吸收式制冷系 统来达到制冷或空调的目的。统来达到制冷或空调的目的。 热的直接利用热的直接利用 能和能源系统工程40 利用余热锅炉产生蒸汽，推动汽轮发电机组利用余热锅炉产生蒸汽，推动汽轮发电机组 发电。发电。 以高温余热作为燃气轮机的热源，利用燃气以高温余热作为燃气轮机的热源，利用燃气 轮发电机组发电。轮发电机组发电。 如余热温度较低，可利用低沸点工质，如正如余热温度较低，可利用低沸点工质，如正 丁烷，来达到发电的目的。丁烷，来达到发电的目的。 余热发电余热发电 能和能源系统工程41 根据工业余热温度的高低，采用不

28、同的根据工业余热温度的高低，采用不同的 利用方法，以达到利用方法，以达到“热尽其用热尽其用”的目的，如：的目的，如： 高温余热发电，汽轮机排汽供热；高温余热发电，汽轮机排汽供热； 利用高温高压废气组成燃气利用高温高压废气组成燃气蒸汽联蒸汽联 合循环。合循环。 余热的综合利用余热的综合利用 能和能源系统工程42 三、热能节约中的新设备三、热能节约中的新设备 1.1.热泵热泵 一种热量提升装置，其作用是从周围环境中一种热量提升装置，其作用是从周围环境中 吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较 高的物体），工作原理与制冷机相同，都是按照高的物体），工作原

29、理与制冷机相同，都是按照 逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围 不一样。不一样。 能和能源系统工程43 组成组成 能和能源系统工程44 原理原理 热力循环过程：蒸发（吸取环境中的热量）热力循环过程：蒸发（吸取环境中的热量） 压缩压缩冷凝（放出热量）冷凝（放出热量）节流节流再蒸发。再蒸发。 u 应用应用 民用民用节约电能、节约燃料节约电能、节约燃料 能和能源系统工程45 2.2.热管热管 工作原理工作原理 热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端。当热热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端。当热 管一段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在管一段受热时，毛细

30、管中的液体迅速蒸发，蒸气在 微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量， 重新凝结成液体。重新凝结成液体。 液体再沿多孔材料液体再沿多孔材料 靠毛细力的作用流靠毛细力的作用流 回蒸发段，回蒸发段， 能和能源系统工程46 热管应用热管应用 应用于工业锅炉中，能大幅度提高热效率、应用于工业锅炉中，能大幅度提高热效率、 节约能源、降低生产成本；节约能源、降低生产成本； 应用于电子电器工程中，能提升工作元件的应用于电子电器工程中，能提升工作元件的 工作性能，增强稳定性，提高系统运行的可靠性，工作性能，增强稳定性，提高系统运行的可靠性， 达到紧凑性、可靠性、灵

31、活性和高散热效率的效达到紧凑性、可靠性、灵活性和高散热效率的效 果；果； 应用于太阳能、核电工程、航天飞行技术、应用于太阳能、核电工程、航天飞行技术、 化工及石化建材、轻纺等行业。化工及石化建材、轻纺等行业。 能和能源系统工程47 第三节第三节 节约用电节约用电 能和能源系统工程48 一、电能概述一、电能概述 电能的特点是发电、传输、用电都在同时发电能的特点是发电、传输、用电都在同时发 生。生。 如果发电机远行中，用电负荷过少，则整个如果发电机远行中，用电负荷过少，则整个 系统的效率就要降低，造成浪费；负荷过大发电系统的效率就要降低，造成浪费；负荷过大发电 机又难以胜任甚至造成损坏。机又难以胜

32、任甚至造成损坏。 电能既是一种高价能源，又是技术要求严格电能既是一种高价能源，又是技术要求严格 的能源，使用中应十分珍惜，并杜绝浪费。的能源，使用中应十分珍惜，并杜绝浪费。 能和能源系统工程49 1.5kg1.5kg电炉钢电炉钢 4kg4kg生铁生铁 45kg45kg煤煤 25kg25kg原油原油 10kg10kg水泥水泥 11m11m棉布棉布 1kg1kg新闻纸新闻纸 节电实际上就等于增产。节电实际上就等于增产。 1kwh1kwh电电可以生产可以生产 能和能源系统工程50 节电是手段，不是目的。节电是手段，不是目的。 不能因为节省了电能、降低了单位电不能因为节省了电能、降低了单位电 耗而增加

33、了其他能源的消耗；耗而增加了其他能源的消耗； 不能影响产品的质量、产量和成本；不能影响产品的质量、产量和成本； 不能使环境质量下降；不能使环境质量下降； 还要保证节电设备的投资费用能够在还要保证节电设备的投资费用能够在 短时间内收回来。短时间内收回来。 能和能源系统工程51 二、节约电能途径二、节约电能途径 提高发电效率提高发电效率 输配电节电输配电节电 电动机节电电动机节电 电热和电炉类设备的节电电热和电炉类设备的节电 照明节电照明节电 家用电器及办公设备的节电家用电器及办公设备的节电 能和能源系统工程52 排汽热损失排汽热损失是发电过程中的最大损失。是发电过程中的最大损失。 为此提高进入汽

34、轮机蒸汽的压力和温度，为此提高进入汽轮机蒸汽的压力和温度， 采用抽汽回热循环和中间再热，大力发展燃采用抽汽回热循环和中间再热，大力发展燃 气气蒸汽联合循环等提高热力循环效率的措施蒸汽联合循环等提高热力循环效率的措施 实际上就是非常重要的节电措施。实际上就是非常重要的节电措施。 1.1.提高发电效率提高发电效率 能和能源系统工程53 2.2.输配电节电输配电节电 输配电作为电站和用户之间的连接环节，输配电作为电站和用户之间的连接环节， 不但关系到节电，还关系到供电的品质。不但关系到节电，还关系到供电的品质。 影响电网内能量消耗的因素很多，如：影响电网内能量消耗的因素很多，如： 用电量增加而个别电

35、力网落后，系统之间的用电量增加而个别电力网落后，系统之间的 联络线和远距离输电增加；从电源至用电中联络线和远距离输电增加；从电源至用电中 心的平均输电压距离加大；无功功率补偿率心的平均输电压距离加大；无功功率补偿率 降低；电网电压等级下降；在有负载下变压降低；电网电压等级下降；在有负载下变压 器和调压器没有得到充分利用等。器和调压器没有得到充分利用等。 能和能源系统工程54 提高输电电压，发展远距离直流输电提高输电电压，发展远距离直流输电 提高供电电网电压提高供电电网电压 增设联络线增设联络线 提高功率因数，减少无功电流的远距离输送提高功率因数，减少无功电流的远距离输送 能和能源系统工程55

36、3.3.电动机节电电动机节电 在全部发电量中，约有在全部发电量中，约有6060为电动机所用。为电动机所用。 4.4.电热和电炉类设备的节电电热和电炉类设备的节电 火力发电站在发电时已经损失了火力发电站在发电时已经损失了60607070 的能量。如果又把电能再转换为热能，又经的能量。如果又把电能再转换为热能，又经6060 7070的转换效率损失，则与直接利用一次能的转换效率损失，则与直接利用一次能 源取热相比，要多付出源取热相比，要多付出2 24 4倍能量。倍能量。 能和能源系统工程56 5.5.照明节电照明节电 用电能产生可见光的装置叫做电光源。用电能产生可见光的装置叫做电光源。 电光源由于发

37、光机理不尽相同，其产生的光电光源由于发光机理不尽相同，其产生的光 色也有差异。电照明的强弱不仅关系到人们视觉色也有差异。电照明的强弱不仅关系到人们视觉 的健康，也直接影响劳动者的生产效率。的健康，也直接影响劳动者的生产效率。 节约照明用电就是要在满足生产、生活和安节约照明用电就是要在满足生产、生活和安 全需要的前提下，尽量选用高效率的电光源，减全需要的前提下，尽量选用高效率的电光源，减 少配电损耗，配用低损耗的镇流器等来达到节电少配电损耗，配用低损耗的镇流器等来达到节电 的目的，而不是以降低照明强度、牺牲视觉健康的目的，而不是以降低照明强度、牺牲视觉健康 为代价。为代价。 能和能源系统工程57

38、 合理照明的基本要求合理照明的基本要求 避免眩光避免眩光 光源亮度分布不当，位置过低或光源亮度分布不当，位置过低或 不同时间出现的亮度差过大而造成视觉不舒适的不同时间出现的亮度差过大而造成视觉不舒适的 现象叫眩光。现象叫眩光。 合理选定照度合理选定照度 应根据生产要求和工作及生应根据生产要求和工作及生 活场所的需要，从保护视力健康，提高劳动生产活场所的需要，从保护视力健康，提高劳动生产 率出发来选定照度。选定时应适当留有余地，以率出发来选定照度。选定时应适当留有余地，以 补偿电光源老化和积尘后光通量减弱的影响。补偿电光源老化和积尘后光通量减弱的影响。 注意照明均匀度注意照明均匀度 一般最低照度

39、与最高照度一般最低照度与最高照度 之比，在同房间内不应低于之比，在同房间内不应低于0.70.7。 能和能源系统工程58 选用高效光源选用高效光源 光源是照明技术的核心。用高效光源可以取得光源是照明技术的核心。用高效光源可以取得 显著节电效果。显著节电效果。 荧光灯：荧光灯：一支一支11w11w的节能荧光灯，其产生的光的节能荧光灯，其产生的光 适量相当于适量相当于60w60w白炽灯。白炽灯。 吊灯常有多到十几个灯头吊灯常有多到十几个灯头 的白炽灯，全部开起来用电一、的白炽灯，全部开起来用电一、 二百瓦。如果把白炽灯改成能二百瓦。如果把白炽灯改成能 灯，在同样的亮度下用电量可灯，在同样的亮度下用电

40、量可 以减少到原来的五分之一。以减少到原来的五分之一。 能和能源系统工程59 高、低压钠灯高、低压钠灯 钠灯目前是电光源中光效最高的气体放电灯。钠灯目前是电光源中光效最高的气体放电灯。 低压钠灯用在厕所、走廊、楼梯等公共场所还是低压钠灯用在厕所、走廊、楼梯等公共场所还是 非常合适的。高压钠灯已广泛用于街道、广场和非常合适的。高压钠灯已广泛用于街道、广场和 工厂的高大厂房之中。工厂的高大厂房之中。 能发出金色光，能发出金色光， 光效高、寿命长、光效高、寿命长、 穿雾能力强穿雾能力强 能和能源系统工程60 金属卤化物灯金属卤化物灯 金属卤化物灯是一种新发展起来的电光源，金属卤化物灯是一种新发展起来

41、的电光源， 它光色极佳，寿命长，体积小，显色指数高，光它光色极佳，寿命长，体积小，显色指数高，光 效可达效可达100lm/W100lm/W。 能和能源系统工程61 推广节电开关推广节电开关 节能定时开关是根据预定的程序来启闭照明节能定时开关是根据预定的程序来启闭照明 器具，例如办公室的照明在工作前、休息时间、器具，例如办公室的照明在工作前、休息时间、 下班后自动熄灯或熄灭部分照明；楼道灯光延迟下班后自动熄灯或熄灭部分照明；楼道灯光延迟 片刻自动熄灭等。片刻自动熄灭等。 光控开关、声控开关等可以利用光传感器和光控开关、声控开关等可以利用光传感器和 声传感器来控制照明器具开关，从而达到节电的声传感

42、器来控制照明器具开关，从而达到节电的 目的，因此大力推广节电开关，则有目的，因此大力推广节电开关，则有“汇沙成塔，汇沙成塔， 集腋成裘集腋成裘”的节电功效。的节电功效。 能和能源系统工程62 6.6.家用电器及办公设备的节电家用电器及办公设备的节电 不同时开着不同的电器：看电视时，关掉电不同时开着不同的电器：看电视时，关掉电 脑或收音机；听音响时，别让电视和电脑等在一脑或收音机；听音响时，别让电视和电脑等在一 旁空开着耗电。旁空开着耗电。 经常清洁灯管、灯泡或冰箱后面散热器上的经常清洁灯管、灯泡或冰箱后面散热器上的 灰尘；集中存取冰箱食品，减少开关次数，存取灰尘；集中存取冰箱食品，减少开关次数

43、，存取 食品后尽快关好冰箱门。食品后尽快关好冰箱门。 能和能源系统工程63 尽量用扫帚和抹布打扫卫生，减少吸尘器的尽量用扫帚和抹布打扫卫生，减少吸尘器的 使用。使用。 能和能源系统工程64 尽量不装空调节器或少开空调，因为空调耗电尽量不装空调节器或少开空调，因为空调耗电 量很大。用风扇防暑降温，比空调节省几十倍的电量很大。用风扇防暑降温，比空调节省几十倍的电 力。要是你用普通的扇子扇凉，那就更好了。力。要是你用普通的扇子扇凉，那就更好了。 一台一台1.51.5空调机如果温度调高空调机如果温度调高11，按运行，按运行1010小小 时计算能节省时计算能节省0.50.5度电。度电。 拔掉电器插头。现

44、在的家用电器大多有待机功拔掉电器插头。现在的家用电器大多有待机功 能，每一台电器设备在待机状态下需耗电能，每一台电器设备在待机状态下需耗电5 51010瓦瓦 不等，这样一般家庭会相当于长开一只不等，这样一般家庭会相当于长开一只15153030瓦的瓦的 长明灯。长明灯。 能和能源系统工程65 节电大行动节电大行动 招 数 一招 数 一 ： 电 视 机： 电 视 机 音量越大和屏幕越亮越音量越大和屏幕越亮越 费电。关机时使用防尘费电。关机时使用防尘 罩。加防尘罩可防止电罩。加防尘罩可防止电 视机吸进灰尘，灰尘多视机吸进灰尘，灰尘多 了就可能漏电，增加电了就可能漏电，增加电 耗。电视机不看时应拔耗。

45、电视机不看时应拔 掉电源插头，整机处在掉电源插头，整机处在 待用状态仍在用电。待用状态仍在用电。 招数二招数二：电冰箱应摆放：电冰箱应摆放 在阴凉、通风良好的地方，在阴凉、通风良好的地方， 使用时，开门次数尽量少而使用时，开门次数尽量少而 短；箱内温度调节要适宜；短；箱内温度调节要适宜； 储存食物不宜过满过紧，以储存食物不宜过满过紧，以 减少耗电；热的食品应自然减少耗电；热的食品应自然 冷却到室温，然后放入冰箱冷却到室温，然后放入冰箱 内，减少用电量；及时除霜。内，减少用电量；及时除霜。 以免增加耗电量。以免增加耗电量。 能和能源系统工程66 招数三招数三：电饭锅：电饭锅 应应 根据家庭人员多

46、少，选用根据家庭人员多少，选用 功率大小合适的电饭锅。功率大小合适的电饭锅。 煮饭时，在锅上盖一条毛煮饭时，在锅上盖一条毛 巾，可以减少热量的散失；巾，可以减少热量的散失； 电饭锅用完后，拔下电源电饭锅用完后，拔下电源 插头，最好不用保温功能，插头，最好不用保温功能， 因为在保温状态，既浪费因为在保温状态，既浪费 电力又减少使用寿命；保电力又减少使用寿命；保 持电饭锅的底盘清洁，以持电饭锅的底盘清洁，以 免影响热效率而费电。免影响热效率而费电。 招数四招数四：空调：空调 要依要依 据住房面积确定选购的型据住房面积确定选购的型 号。由于冷气往下、热气号。由于冷气往下、热气 往上的原理，空调的安装

47、往上的原理，空调的安装 位置宜高不宜低。开关不位置宜高不宜低。开关不 应常开，否则冷气大量外应常开，否则冷气大量外 流，浪费电能。空调的温流，浪费电能。空调的温 度要设置合理。利用窗帘，度要设置合理。利用窗帘， 阻挡阳光的强烈照射，可阻挡阳光的强烈照射，可 以减少室内温度的升高，以减少室内温度的升高， 达到节能目的。保持过滤达到节能目的。保持过滤 网清洁。网清洁。 能和能源系统工程67 第四节第四节 节约用煤节约用煤 能和能源系统工程68 从从19951995年起我国的原煤产量已居世界第一，在我年起我国的原煤产量已居世界第一，在我 国能源构成中煤炭占国能源构成中煤炭占7070以上；即使在欧洲乃

48、至世界以上；即使在欧洲乃至世界 范围内也有范围内也有4040的电力供应来自煤炭的转换；而且在的电力供应来自煤炭的转换；而且在 未来的几十年间，这种以煤炭为主要一次能源的格局未来的几十年间，这种以煤炭为主要一次能源的格局 将不会有根本的改变，对大多数国家和地区而言，尤将不会有根本的改变，对大多数国家和地区而言，尤 其是中欧、东欧和中国，煤仍将是经济发展的一个极其是中欧、东欧和中国，煤仍将是经济发展的一个极 其重要的能源支柱。其重要的能源支柱。 煤炭不但是主要的一次能源，而且又是产生温室煤炭不但是主要的一次能源，而且又是产生温室 效应和环境污染一个主要污染源。因此节约煤炭不但效应和环境污染一个主要

49、污染源。因此节约煤炭不但 能够产生巨大的能够产生巨大的经济效益经济效益，而且还会带来重大的，而且还会带来重大的环境环境 效益和社会效益效益和社会效益。 能和能源系统工程69 用作化工原料用作化工原料 通过燃烧而被利用通过燃烧而被利用 发电发电 供暖供暖 炊事燃料炊事燃料 能和能源系统工程70 提高燃煤设备和装置的效率提高燃煤设备和装置的效率 发展各种先进的发电技术发展各种先进的发电技术 热电联产热电联产 集中供热集中供热 城市垃圾的能源化利用城市垃圾的能源化利用 能和能源系统工程71 一、提高燃煤设备和装置的效率一、提高燃煤设备和装置的效率 我国发电能源中我国发电能源中76为煤，工业燃料和动力

50、为煤，工业燃料和动力 中中76也为煤，民用商品能源中也为煤，民用商品能源中60也是煤。也是煤。 燃烧设备和装置：包括大容量的电站锅炉，各燃烧设备和装置：包括大容量的电站锅炉，各 种工业锅炉以及型式各异的工业炉窑。种工业锅炉以及型式各异的工业炉窑。 能和能源系统工程72 提高这些燃煤设备和装置的效率可以从以下几提高这些燃煤设备和装置的效率可以从以下几 方面着手：方面着手： 工业锅炉的大型化工业锅炉的大型化 火电机组的现代化火电机组的现代化 采用先进的煤粉燃烧技术采用先进的煤粉燃烧技术 发展流化床燃烧技术发展流化床燃烧技术 改造工业炉窑改造工业炉窑 能和能源系统工程73 二、集中供热二、集中供热

51、分散供热分散供热：各个热用户自建小锅炉房作为：各个热用户自建小锅炉房作为 供热的热源。供热的热源。 集中供热集中供热：一个较大地区范围内的许多热：一个较大地区范围内的许多热 用户以一个或几个共同热源集中地通过管网供用户以一个或几个共同热源集中地通过管网供 给蒸汽或热水。给蒸汽或热水。 能和能源系统工程74 集中供热的优越性：集中供热的优越性： 1、节约能源、节约能源 2、改善环境质量、改善环境质量 3 、供热质量提高、供热质量提高 4 、便利居民生活、便利居民生活 5 、减少设备费用、减少设备费用 能和能源系统工程75 三、热电联厂三、热电联厂 单一的能量生产单一的能量生产：能量转换设备只提供

52、一种能量：能量转换设备只提供一种能量 ( (电能或热能电能或热能) )，如发电站中凝汽式汽轮发电机组只能，如发电站中凝汽式汽轮发电机组只能 输出电能，供热锅炉房设备只能提供热能输出电能，供热锅炉房设备只能提供热能( (蒸汽或热蒸汽或热 水水) )。 热、电联产热、电联产：在发电站中采用背压式汽轮发电机：在发电站中采用背压式汽轮发电机 组发电，同时又利用其排汽供热（即不使排汽热量在组发电，同时又利用其排汽供热（即不使排汽热量在 冷源中损失掉），把热、电生产有机地结合起来。冷源中损失掉），把热、电生产有机地结合起来。 能和能源系统工程76 四、发展各种先进的发电技术四、发展各种先进的发电技术 热能

53、转换为机械能的最大理论效率：热能转换为机械能的最大理论效率： 可见提高热源温度可见提高热源温度T1，降低冷源温度，降低冷源温度T2是提是提 高热能转换效率的关键。高热能转换效率的关键。 2 1 1 c T T 能和能源系统工程77 五、城市垃圾的能源化利用五、城市垃圾的能源化利用 垃圾焚烧的废热有多种利用方式，大的焚烧炉垃圾焚烧的废热有多种利用方式，大的焚烧炉 可以用来发电，小的焚烧炉可以用来供热。可以用来发电，小的焚烧炉可以用来供热。 为保证输出热量稳定，通常将城市垃圾与工业为保证输出热量稳定，通常将城市垃圾与工业 可燃废弃物或部分燃料混合燃烧，并选择用能集中可燃废弃物或部分燃料混合燃烧，并

54、选择用能集中 的地方建造焚烧场，以建立合理的废热回收体系。的地方建造焚烧场，以建立合理的废热回收体系。 另外垃圾焚烧可能会产生有害气体，为防止二另外垃圾焚烧可能会产生有害气体，为防止二 次污染、焚烧炉应安装排气净化装置。次污染、焚烧炉应安装排气净化装置。 能和能源系统工程78 垃圾发电垃圾发电 垃圾是一种废物，但它也是一种新能源。垃圾是一种废物，但它也是一种新能源。 我国是世界上的垃圾资源大国。我国城市人均每年我国是世界上的垃圾资源大国。我国城市人均每年 生产垃圾生产垃圾440440千克。千克。 一个垃圾电厂能提供多少电要取决于它所依赖一个垃圾电厂能提供多少电要取决于它所依赖 的垃圾场有多大的

55、规模，及可以产生和利用多少可的垃圾场有多大的规模，及可以产生和利用多少可 燃气体。燃气体。 每一吨生活垃圾实际上可以给我们提供每一吨生活垃圾实际上可以给我们提供 400400多多 度的电能，这个数量，基本上相当于一个三口之家度的电能，这个数量，基本上相当于一个三口之家 半年的生活用电。半年的生活用电。 能和能源系统工程79 在垃圾焚烧处理时，塑料会产生盐酸气等腐蚀在垃圾焚烧处理时，塑料会产生盐酸气等腐蚀 性气体。但是塑料发热值很高。性气体。但是塑料发热值很高。 新的处理塑料垃圾的新的处理塑料垃圾的热分解热分解技术已经达到实用技术已经达到实用 化阶段。化阶段。 热分解就是在缺氧气氛中，使塑料发生

56、高温热热分解就是在缺氧气氛中，使塑料发生高温热 分解，其低沸点成分变为燃料气，高沸点成分则成分解，其低沸点成分变为燃料气，高沸点成分则成 为燃料油，再经过收集和净化就成为可供利用的燃为燃料油，再经过收集和净化就成为可供利用的燃 料。塑料垃圾燃油化，比之直接燃烧有很多优点。料。塑料垃圾燃油化，比之直接燃烧有很多优点。 除了热解制得的燃油使用方便、易于贮运外，热解除了热解制得的燃油使用方便、易于贮运外，热解 炉比焚烧炉温度低，对环境的污染小。炉比焚烧炉温度低，对环境的污染小。 能和能源系统工程80 第五节第五节 节约用油节约用油 能和能源系统工程81 节约和替代燃料油是解决我国石油资源短缺、节约和

57、替代燃料油是解决我国石油资源短缺、 缓解石油供需矛盾、保障国家经济安全的重大战缓解石油供需矛盾、保障国家经济安全的重大战 略措施。略措施。 “九五九五”期间，我国石油开发和生产严重滞期间，我国石油开发和生产严重滞 后于消费增长，供需矛盾日益突出，进口量大幅后于消费增长，供需矛盾日益突出，进口量大幅 度上升。度上升。 随着工业化进程的加快和汽车持有量的增加，随着工业化进程的加快和汽车持有量的增加， 我国未来石油需求将呈强劲增长态势，供需缺口我国未来石油需求将呈强劲增长态势，供需缺口 更大。更大。 能和能源系统工程82 内燃机节油内燃机节油 工业炉窑和工业锅炉的节油工业炉窑和工业锅炉的节油 交通运

58、输节油交通运输节油 利用新技术从废物中提取石油利用新技术从废物中提取石油 能和能源系统工程83 第七章第七章 能源系统工程能源系统工程 一、概述一、概述 二、能源系统工程的基本方法二、能源系统工程的基本方法 三、能源系统的预测和规划三、能源系统的预测和规划 四、能源管理及信息系统四、能源管理及信息系统 能和能源系统工程84 第一节第一节 概述概述 定义：将多个元素有机结合成能执行特定功定义：将多个元素有机结合成能执行特定功 能，达到特定目的的一个整体。能，达到特定目的的一个整体。 现实世界是错综复杂的和千变万化的，但是现实世界是错综复杂的和千变万化的，但是 用抽象的观点来看，它们都是由一些具体

59、事物以及用抽象的观点来看，它们都是由一些具体事物以及 这些事物之间的各种各样的关系所组成。通常人们这些事物之间的各种各样的关系所组成。通常人们 只研究现实世界的一个很小的部分。并且把它叫做只研究现实世界的一个很小的部分。并且把它叫做 一个系统。一个系统。 一、基本概念一、基本概念 1.1.系统系统 能和能源系统工程85 自然系统自然系统 人造系统人造系统 自然系统和人造系统的复合系统自然系统和人造系统的复合系统 分 类 由自然界中本身就存在的由自然界中本身就存在的 物体（如星球、江河、生物等）物体（如星球、江河、生物等） 构成，并且按照其本来的客观构成，并且按照其本来的客观 规律运动和演变。规

60、律运动和演变。 由人类改造或者改造的由人类改造或者改造的 物体、设施、工程等组成，物体、设施、工程等组成， 如供热系统、输电系统等。如供热系统、输电系统等。 人类活动领域的扩大和科学技术人类活动领域的扩大和科学技术 的发展，许多自然系统被局部改造为的发展，许多自然系统被局部改造为 人造系统，从而成为复合系统。人造系统，从而成为复合系统。 能和能源系统工程86 能源系统就是典型的复合系统。能源系统就是典型的复合系统。 涉及各种自然的涉及各种自然的能源资源能源资源（例如煤、石油、（例如煤、石油、 风力、太阳能、潮汐等）风力、太阳能、潮汐等） 还包括了大量还包括了大量人类活动人类活动（能源开采、加工