能源研究的数据基础培训资料

第2章能源研究的数据基础第一页，共三十一页。能源规划与管理工作以及研究与决策，都需要有能源系统的准确而全面的大量数据资料作为基础，这些数据资料主要依靠能源统计来提供。能源是当前我国经济发展的战略重点之一，能源统计已成为国民经济统计的重要组成部分。能源统计的基本任务应是：运用适当的调查统计方法，全面、准确和及时地搜集、整理和分析能源经济情况，反映能源从资源开发到加工、转换、分配、储存和消费的全过程，以及能源与国民经济之间的关系，为主管部门和有关方面了解情况，研究问题，制定政策和战略，指导工作，编制计划与规划，检查计划与政策的执行以及实行科学管理等方面，提供准确的数据和必要的依据。第二页，共三十一页。2.1能源统计简介

2.1.1能源统计的特点能源统计是国民经济统计中的一个部分，其统计对象是能源系统，它包括能源资源、能源生产、能源加工转换、运输、分配直至终端用户等一系列环节，并通过这些环节与国民经济各个部门和所有的社会活动联系起来。能源系统的特殊性决定了能源统计工作的一系列特点，可将其归纳如下:(1)能源工业要把自己的产品分配给国民经济的各个部门(包括能源工业自身在内)，同时也把产品分配给每一个社会消费成员。其联系面之广几乎没有一个其它的工业部门可以与之相比。(2)能源产品在形态上的多样化。除了化工产品外，没有一个工业的产品同时有固、液、气三态，而且还有载能体——电。这些产品在生产、储存、运输、控制和使用的难易程度上有很大差别，但又有共同的特点，就是都能提供热能，而且某些产品在一定条件下可以互相转化，或在用途上可以互相替代。第三页，共三十一页。2.1能源统计简介

2.1.1能源统计的特点(3)能源系统(即能源统计的对象)的边界情况比较复杂，其中涉及能源产品与非能源产品的边界问题，也涉及能源工业与非能源工业的边界问题。总的来说，能源统计的对象不是一个个相互孤立的燃料或动力，而是一个种类繁多、涉及面广、相互制约的错综复杂的系统。能源统计可以分为三级。第一级为一次能源生产到投入加工转换：第二级为加工转换到交付终端用户使用：第三级为能源在终端使用部门的使用情况当前能源统计工作的发展趋势是，从单种能源的统计向多种能源的综合统计方向发展：从只注重生产量，转向对生产、转换和消费的全过程的注意，特别是对能源的消费——第三级能源统计——加强了研究，以确定能源使用的合理性，确定节能潜力，节能投资方向，提高能源需求预测的准确性。第四页，共三十一页。2.1.2能源统计中应用的计量单位

（1）能源统计中的原始单位(实物量单位)由于各种能源的形态不一样，在对实物量进行计量时往往采用不同的单位，例如对固体燃料采用质量单位，气体燃料采用体积单位等等。(2)能源统计中的通用单位能源统计要反映多种能源的相互关系，就必须用共同的单位去计量不同的能源。不同的对象能找到一种通用的度量单位的先决条件是这些被研究对象必须要有共同的属性。各种能源的共同属性之一是都有货币形式表现的价值，所以能源价格可以作为能源的一种通用度量单位。这一属性是所有社会产品所共有的性质，因此在整个国民经济的综合平衡投入产出分析中常采用价值表现形式。但是在能源统计分析中用这种通用单位并不理想，因为一方面各种能源的价格是在不断变化的，变化的比例还常常不同：另一方面它也不反映能源系统内各种技术工艺过程的相互联系以及能源使用与相互替代所依据的基本属性。各种能源的另一个共同的属性是都是含有能，在一定的条件下都可以转化为热。这就是各种能源的使用、替代及相互间进行物理或化学转化过程时所依据的基本属性。所以各种能源所含的热量也作为统计计量的通用单位。在用能量作为通用单位时有两种方法:一种直接用热量单位，另一种是折合成某种燃料当量。第五页，共三十一页。2.1.3我国的能源统计工作我国目前的能源统计指标体系的基本内容包括:(1)能源资源与生产:矿物能源资源的各类储量，非矿物能源资源蕴藏量、采集量、可能开发利用量等：一次能源的生产量与生产能力等等。(2)能源加工转换:各种能源用于各类加工转换的投入量、产出量、损失量、加工转换效率等等。(3)能源流转(购销):能源生产企业销售量，能源消费企业物资部门和供应机构的收入、拨出量，商业供销部门购销量，能源流向，能源库存等等。(4)能源消费:能源消费总量，按来源划分的能源消费量，按部门、行业划分的能源消费量，按使用方向划分的能源消费量等等。(5)能源平衡:主要通过编制能源平衡表，反映能源从生产到消费全过程各主要环节的综合平衡情况。表上的主要指标为:可供消费的能源量，加工转换的投入量与产出量、损失量、终端消费量和平衡差额等。(6)能源经济:包括下列几个方面:①能源经济效益:能源经济综合效益，单位产品(工作量)能源消耗等等。②能源成本-价格:生产成本、运输成本、出厂价、销售价、计划价、议价、进出口价，价格指数等等。③节能指标:企业、部门、行业、地区和全国的节能量、节能率等等。④用能设备技术经济指标:拥有量、耗能量、热效率、利用状况等等。(7)能源环境:能源生产、加工转换、运输分配和消费过程中有害物质的含量与排放量，对环境(大气、土地、水体等)的污染程度等等。第六页，共三十一页。2.2能源平衡表的编制

2.2.1能源平衡表的作用

能源平衡表的编制是能源统计工作的重要组成部分。目前能源统计已不断向深度和广度发展，力求全面而详尽地描写复杂的能源系统。能源统计的注意力，已从仅仅关心生产转向生产到消费的全面研究：从单种能源的实物量的平衡，转向对各种能源的综合的能源平衡。这对实现国民经济的科学管理，对于能源科学研究以及决策人员进行科学的和符合实际的决策，都有很大的作用。能源平衡表(特别是综合能源平衡表)就是进行这种综合平衡研究的有用工具。它用表格的形式综合能源系统内属于第一级和第二级能源统计的数据，对系统的这部分进行简明而科学地描述，直观而全面地反映能源系统的全貌。编制综合能源平衡表，采用统一的统计指标体系，把各种能源在能源系统所有环节和国民经济各个部门的流程关系和使用状况，在同一张表上表示出来，彼此可以相互比较，而且便于避免重复统计和遗漏，因此，能源平衡表的作用有以下几个方面:第七页，共三十一页。2.2.1能源平衡表的作用(1)表征与分析能源现状:能源系统内各环节间的联系和数量平衡关系，供应与消费结构比例等等：(2)研究能源与国民经济其它部门及人民生活的关系，为制定能源政策、确定能源合理分配方案以及节能途径等方面提供依据：(3)分析节能、能源互相替代(如以煤代油)或其它能源政策产生的效果：(4)为能源研究工作如能源预测等，提供一定的数据基础和综合平衡手段。我国目前能源供应不足，今后相当长时期内供需矛盾仍很突出，必须执行加强能源开发、大力降低能源消耗的方针，因此，如何以有限的能源消费来取得最大的经济效益和满足四化建设各方面的要求，是一个迫切需要研究解决的问题，编制和利用能源平衡表定可对此有所贡献。第八页，共三十一页。2.2.2能源平衡表的种类我国现行采用的各种能源平衡表，可按平衡统计范围、所统计的能源品种范围以及计量单位来分类（1）按平衡统计范围分类①企业能源平衡表反映一个企业报告期内能源收入、拨出、消费、库存、能源使用去向等情况，在能源生产企业还可以反映能源生产、销售、自用情况，为企业了解能源供需情况，挖掘节能潜力，加强能源科学管理提供依据。企业能源平衡表的基本表式见表2-1。近来有的研究部门和一些企业通过实践，提出了另一种表式，称为“能量平衡表”，考虑了汇总和能量利用率的计算，对于企业进行能源科学管理和分析较为方便。表式示例见表2-2。这两种能源平衡表都可根据企业的能源统计台帐来编制。第九页，共三十一页。2.2.2能源平衡表的种类表2-1企业能源平衡表表式示例（一）第十页，共三十一页。2.2.2能源平衡表的种类表2-2企业能源平衡表表式示例（二）第十一页，共三十一页。2.2.2能源平衡表的种类②部门(行业)能源平衡表反映一个部门或一个行业在报告期内能源资源的形成和使用情况。部门(行业)能源平衡表可参照企业和地区的能源平衡表。冶金工业等高耗能部门(行业)已做了这方面的工作。

③地区能源平衡表反映一个地区在报告期内能源流程的全过程，为研究该地区的能源总供给与总需求的平衡情况、能源供应与消费结构以及其它有关问题提供全面的数据资料。地区能源平衡表既有单项能源平衡表，也有综合能源平衡表：既可采用实物量单位，也可采用标准量单位。地区能源平衡表与全国能源平衡表在指标设置上的不同，主要是为了反映某一地区范围内能源资源的形成，必须增设从外地区调入量和调出量两项指标。④全国能源平衡表反映全国在报告期内能源流程的全过程，为研究能源总供给与总需求的平衡情况、能源供应与消费结构、能源与国民经济的关系、分析节能潜力以及其它有关问题提供全面的数据。全国能源平衡表既有单项能源平衡表，也有综合能源平衡表，既可采用实物量单位，也可采用标准量单位。第十二页，共三十一页。2.2.2能源平衡表的种类（2）按平衡统计的品种范围分类①单项能源平衡表反映报告期内某一能源品种的平衡状况，如煤炭平衡表、电力平衡表、原油平衡表等等。这类平衡表一般采用实物量单位，也可采用标准量单位。②综合能源平衡表综合反映所有能源品种的平衡。由于各种能源品种的原始计量单位不同，热值也不一样，必须采用标准量单位，使各种能源可以相加汇总。（3）按采用的计量单位分类①实物量能源平衡表是指按能源的原始计量单位编制的平衡表。原始计量单位为:如煤炭用质量单位“吨”来表示，天然气、煤气用体积单位“立方米”来表示，热力、电力用能量单位“焦耳”、“千瓦时”来表示等等。实物量能源平衡表是编制标准量能源平衡表的基础。②标准量能源平衡表按能源的标准计量单位来编制的平衡表。综合性能源平衡表包含各种能源，需要相加和汇总，必须采用通用单位，即标准计量单位(见第一节)。第十三页，共三十一页。2.2.3能源平衡表编制的基本特点(1)所有平衡表的表式都采用矩阵式。大部分都以纵列各栏(宾栏)表示能源，横行(主栏)表示能源的流向来源与去向。(2)所有平衡表都力求详细，如因目前统计数据不足，有些项目暂时不能考虑，那么以后将它们补充入表内，不应改变平衡表的基本结构与布局。(3)表上的数字可以采用原始单位(实物量)来表示，也可以采用通用单位(标准燃料)来表示。一般同时编制两种平衡表，各用一种单位。在采用原始单位时，各种能源只能单独平衡：如采用通用单位，则各种能源可综合平衡，即在平衡表上沿横行亦可相加，而且总和都具有一定的意义。(4)平衡表的编制要遵从热力学第一定律，即能量守恒定律。所有能量均应有来源和去向，并且不得出现重复计算。例如资源与二次能源(加工转换产品)之间、转换与终端消费之间以及终端消费部门之间，都要力求避免重复，这就要按照编制的规定来处理和填写有关的数据。(5)平衡表中的部门划分，应适合能源与经济分析的需要，尽量与国民经济统计对口。在能源部门特别是加工转换等环节，由于要考虑能源系统分析的要求，其部门划分与现行的国民经济口径可能会有一些差别，应用时需特别注意。第十四页，共三十一页。2.2.4能源平衡表主要指标说明（1）可供本地区消费的能源量指本地区报告期内实有的能源资源数量。包括一次能源生产量、进出口量、调入调出量、期初期末(一般指年初年末)库存量6个指标。其平衡关系式为:可供本地区消费的能源量=一次能源生产量+进口量+调入量-出口量-调出量+年初年末库存量差额（2）一次能源生产量目前仅指原煤、原油、天然气、水电及其它动力能发电量。国家统计局关于“能源生产量统计”有详细规定。（3）进口、出口量进口量是指本地区报告期内实际从国外购进并运达口岸或国境的各种能源的数量，出口量是指本地区报告期内实际销往国外已离开我国口岸或国境的各种能源数量。包括经外贸、商业及其它部门的全部进出口量，不包括转口的数量。（4）调入、调出量指本地区报告期内能源主管部门、能源销售部门以及能源生产和消费单位从辖区外直接调入或从辖区内直接调出的各种能源数量。可参看国家统计局“能源购销统计”的规定。（5）库存量差额指本地区报告期年初与年末实际结存的各种能源的数量的差额。年初库存量是指上年12月31日的库存量，年末库存量是指本年底最后一天的库存量。第十五页，共三十一页。2.2.4能源平衡表主要指标说明（6）加工转换投入量和产出量加工转换投入量是指本地区报告期内投入加工转换的各种能源数量，产出量是指本地区报告期内能源经过加工转换后产出的各种能源产品及其他石油制品和其他焦化产品。根据能量守恒定律，投入的能量经过加工转换后，产出的能量与加工转换损失量之和应等于投入量。国家统计局在“能源加工转换统计”的规定中有详细说明。（7）损失量指本地区报告期内能源在生产、输送、储存过程中发生的经营管理损失及由于自然灾害客观原因造成的损失量。如煤矿原煤损失量、油田原油损失量等。不包括加工转换损失量。(8)其中：运输和输配损失量指各种能源在由生产地向消费地输送过程中的损失量，如原油和石油制品的运输损失量、电的输变电损失等。各种气体能源的损失量不包括放空、放散损失量。（9）终端消费量指本地区报告期内物质生产部门、非物质生产部门和生活消费的各种能源的数量。不包括用于加工转换的投入量(见前述指标“6”)、加工转换损失量和损失量(见前述指标“7”)。物质生产部门是农、林、牧、渔、水利业，工业，建筑业，交通运输和邮电通讯业，商业，公共饮食、物资供销和仓储业：非物质生产部门是指公用事业、卫生、体育、教育、文化、科研等部门。第十六页，共三十一页。2.2.4能源平衡表主要指标说明（10）其中:生活消费量指本地区报告期内用于生活的各种能源的数量。在国家统计局有关“能源消费统计”的规定中有详细说明。铁路、煤矿、油(气)田、炼油厂、石油化工厂、煤气厂等供应本系统职工家庭生活使用的各种能源亦应包括在内。(11)能源消费总量指本地区报告期内物质生产部门、非物质生产部门以及生活消费的各种能源的总和，包括终端消费量、加工转换损失量和损失量。(12)平衡差额指各种能源资源与消费平衡后的差额，平衡关系式为:平衡差额=可供本地区消费的能源量+加工转换投入产出量-损失量-终端消费量(13)消费量合计指终端消费量(前述指标9)与损失量(前述指标7)两项之和。第十七页，共三十一页。2.3能源系统能流网络图的编制能源系统能流网络图(简称为能源系统网络图、能流网络图或网络图)是用网络的形式直观地描述能源系统的一种方法，可作为国家、地区或部门的能源统计数据的另一种综合表现方式。它几乎可以包括国家能源统计的全部内容。目前的能源平衡表只反映第一级与第二级能源统计，而能源系统能流网络图可以反映到第三级能源统计，所以它应该包括能源平衡表的全部内容，而且它更形象地和更直观地表现能源系统的全貌。能源系统能流网络图的用途很多，可大致归纳为三个方面:(1)综合能源统计数据，全面描述系统的概貌和特点，较确切地定义和方便地研究系统的综合特征指标如能源利用效率等等。(2)进行能源供求综合平衡，是政策分析或技术经济评价的简便定量分析工具。(3)作为发展能源系统数学模型和构造能源数据库的有用依据。第十八页，共三十一页。2.3.1能源系统能流网络图的结构能源系统能流网络图是对实际能源系统的一种简化的抽象描述。它将实际系统内各种能源从开采到终端消费的整个过程按技术工艺特点划分为若干基本环节，描述在这些环节上的物料流(实物)和能量流(能流)的变化情况。网络图上的基本环节有：资源、开采和收集、加工精炼、运输和分配、集中转换、传输、分配与分散转换、用能设备、终端用户或用途、需求部门、其他。依照实际的物料或能量流动方向，自左至右把上述各个环节内的所有工艺过程用有向连线加以表示，并通过节点相互连接，形成网络，即得到表示实际能源系统的网络图。图上的连线代表相对应的实际过程，连线的箭头表示实物或能量的转移方向，节点为过程间的相互接口。实线为实际存在的过程，虚线表示头尾相连接，但实际过程不存在。网络图常记录的主要信息为四项:(1)过程的名称(或该过程的主要设施或能流的名称)，标注在连线下方左侧。(2)在所研究期间内输入该过程的以原始单位表示的能流量数字，标注在连线下方右侧。第十九页，共三十一页。2.3.1能源系统能流网络图的结构(3)在所研究期间内输入该过程的以通用单位表示的能源流量数字，标注在连线上方左侧。(4)该过程的效率，即输出的能量与输入的能量的比值，用括号内的数字表示。标注在连线上方的右侧。此外，为了说明某个环节内与一种或多种能流有关的各平行过程的相对比重，在这类连线的附近还可以加上一些用%表示的百分数。网络图上也可以加上一些简洁的文字说明来表达其他的重要信息。应该注意的是，实际的能源系统非常复杂，有关的信息很多，我们用网络图的形式在纸面上直观地反映只能是简化的情况和最主要的特性。更符合实际情况的详细过程和更完全的信息，也可以利用网络图形式的结构，储存入计算机内，借助计算机进行各种研究工作。第二十页，共三十一页。2.3.2能流网络图内过程的效率第二十一页，共三十一页。2.3.2能流网络图内过程的效率（2）能流网络图个过程的效率①开采环节的效率对化石燃料，在生产环节所得的有效能源应是生产出来的能源量，而供应量是所消耗的储量，以这两者之比表示该生产过程的资源利用效率。实际应用中，能源生产量虽可确定，但所消耗的储量却较难确定，因此目前一般以各种能源的产出量作为研究的起点。②网络图各中间环节的效率

中间环节中各个过程的效率就是该过程的输出能流量与输入能流量之比。现举出一个过程为例，来说明如何对实际系统中的过程进行简化，以及此处定义的效率与一般的技术工艺效率的差别。

在能流网络图上，一般只表示主要的输入能源和输出能源，也就是只表示这些主要的能流关系。因而此过程的效率就是主要的输出能流量与输入能流量之比，这样定义的效率可称为“基本效率”或“相对效率”，以区别于通常所谓的技术工艺效率。后者又可称为“完全效率”，它是在研究期内该过程的全部输出能流量与全部输入能流量(即包括主要能源和所有辅助能源)之比。第二十二页，共三十一页。2.3.2能流网络图内过程的效率(3)终端用能设备的效率在能源系统能流网络图的编制中，以这一部分最为困难。一方面这部分的情况复杂，效率难以确定，另一方面是缺乏有关的数据。在编制全国或地区的能流网络图时，大量的工作是要收集与研究分析终端用能设备的情况，与它们有关的能源利用情况以及各部门、行业和产品所涉及的有效能定义等等，以提供计算或估计“用能设备”环节各过程(设备)的效率的数据资料。对于我国主要的耗能部门——工业，其各类用能设备的效率分析计算可依据下面一些数据资料:主要产品的能耗。如有理论能耗值，可作直接计算有效能量的依据：如果有能耗定额数据，也可用先进的能源定额数据作为计算有效能量的参考数据。各类主要用能设备的平均效率和所消耗能源的比重，是计算用能设备效率的重要数据。各部门的能源利用效率分析数据，可直接或间接地用于网络图上有关环节的效率计算。第二十三页，共三十一页。2.3.3能源系统能量利用效率的估计第二十四页，共三十一页。2.3.3能源系统能量利用效率的估计第二十五页，共三十一页。2.3.4能源系统能流网络图在系统分析中的应用

——能流平衡分析第二十六页，共三十一页。2.3.4能源系统能流网络图在系统分析中的应用

——能流平衡分析第二十七页，共三十一页。2.3.4能源系统能流网络图在系统分析中的应用

——能流平衡分析（2）能流平衡分析的用途能流平衡分析在能源系统研究中的用途可大致划分为以下两类，这也就是能流平衡分析的两项主要内容。①进行能源供应和需求的综合平衡能源供需的综合平衡，是进行计划与规划工作的重要内容，也是研究决策时的重要工作。利用网络图作能源供需平衡分析计算时，一般是从能源需求出发，当给定能源需求的具体方案后，即可根据已编制的描述待研究能源系统的结构的网络图，按照能流平衡的条件，从网络图的右端即终端用能需求出发，自右至左依次计算系统内各环节中各个过程的能流量大小，它们反映出在满足所给定能源需求的供需平衡条件下各部门所应具有的设施容量水平，从而反映相应条件下的处于稳态的供需平衡的能源系统整体概貌。②进行能源系统的技术经济分析比较如果待研究系统内各种过程的技术经济数据比较齐全，而且它们与相应设施的规模等近似地有固定的比例关系，也就是说它们与相应过程的能流量之间近似地有固定的比例关系，那就可以先计算出待研究系统在能源供需平衡条件下的综合技术经济指标，再对这些指标作分析比较。对于现有能源系统的变动或未来规划的各种可能方案，不论是系统结构变化、能源需求变化或其它条件改变，对能源系统整体或局部所产生的影响都可以照此进行分析。第二十八页，共三十一页。2.3.4能源系统能流网络图在系统分析中的应用

——能流平衡分析（3）能源平衡分析的计算分析步骤①