译自：2014年3月【英国】www.worldenergy.org
　　编译：工业和信息化部国际经济技术合作中心 李彬

4. 加工工业的能效

　　工业能源效率在过去十年得到了显著提高。通过采取最佳技术仍可实现额外的改进。此外，节能措施提供了一些减少二氧化碳排放的低成本选项。然而，需要更广泛地部署被熟知的成本有效的政策工具来实现这种潜力。碳捕获和封存，熔态还原、分离膜和黑液气化等技术，将有助于应对这些挑战。

　　行业研究、开发、示范和部署广泛的有前途的新技术，都需要更大的投资，识别和完成实现长期碳零排放生产的材料新工艺也需要大量投资，如感应（潜在的行业：冶金，食品行业）、工业热泵（潜在的行业：食品、化学、纸浆和造纸、钢铁）。

　　在油气工业，由于能源价格对国民经济的巨大影响，特别是在发展中国家，下游业务受到以下因素的强烈限制：原油高成本，所需的投资，增长的业务流程的复杂性和对产品价格的严格管制。这可以归因于炼油活动有着严谨的管理运营成本。

　　为了评估炼油厂和石化厂的能源性能，需要分析其性能趋势并与其他工厂相比，重要的是要考虑表征系统的复杂性及其操作的性能指标，并允许管理人员对结果的批判性分析，以便拉小实际结果和期望目标之间的差距。

　　一般来说，炼油厂能源管理是基于由Solomon Associates开发的能源强度指数(EII)，考虑其影响，复杂性，技术先进性和卓越运营的良好实践，对于每个炼油工艺装置设置了标准消费值。能源强度指数的计算是通过标准消费量除实际消费量，也是基于每个工序的单位供应和特定标准消费的标准消费值的加总。另一个计算方法是能源特定消费（ESC），用所有炼油厂考虑每个工序的复杂性因素后的总和除实际消费量。

　　为了对相应报告和验证的结果进行批判性分析，能源强度指数和能源特定消费必须完成以下三个步骤：a)测量b)分层c)热平衡优化。

　　测量和分层的重要性在于他们能够过滤出有用的信息和沟通通向高层管理人员的渠道，也向操作员显示主要变量影响的结果。热功率平衡的优化也扮演一个非常重要的角色。因为它是调整能源生产和需求考虑经济、进料流率和维护时不可或缺的。

　　作为商业指数，EII也影响燃料质量、流通率和系统可靠性,因为它考虑了作为标准消费单位的操作能力。能源经理不仅要有广阔的商业视野，也应该关心维护的质量和重点，以及工厂的最大利用率。指数的分析及结果，纠正行为的影响，应该成为能源经理的日常工作。设计指南也必须作为一个炼油厂和石化企业能源管理的首要任务,因为工厂在进入运转之后就很难实现较大的改变。

　　基于以上的几个主题的说明，下面的设计和操作行为通常被认为是工厂的工序过程中良好的能源管理工程实践：

• 优化热交换网络，主要是在蒸馏单元部分，使用诸如夹点技术等；
• 应用整体站点分析，寻找工厂整合的机会以及蒸汽水平的优化；
• 优化氢气产量、寻找新的催化剂，研究可再生原料，压力分析，过程控制以减少氢气损失等；
• 采用低压下降分析气缸内部，采用热交换网络分析整合；
• 在加热器和蒸汽发生器方面，评估燃烧空气预热、烟气废热回收和煤灰清洁器分布，并考虑氮氧化物的排放；
• 考虑废热回收及联合生产；
• 评估变速驱动泵和空气冷却器；
• 实现高级控制和实时优化；
• 设计混合动力和Hijet真空系统；
• 评估制冷剂液体和冷凝器等冷却装置，以减少燃烧消耗；
• 用电机替代大冷凝器式汽轮机；
• 安装流体透平膨胀机的和加氢催化裂化、加氢处理；
• 以精心的行动计划防止蒸汽泄漏和实现冷凝回收；
• 提高保温效力，减少电力损失；
• 优化服务并优化仪表的空气系统。

5. 热力发电的效率

　　载能资源像硬煤、褐煤、石油和天然气等的热能转换有着悠久的历史。这一切都起源于木材的燃烧。由于高热量和机械功率的需求，在19世纪末和20世纪，电力、煤炭成为主要的燃料选择。此外，水能和20世纪下半叶的核能也用于发电。随着联合循环模式中天然气的使用增加，从1980年开始发电效率明显地得到提高。

　　高操作效率以及更高效的二氧化碳捕获和存储(CCS)技术是中期内技术发展的主要方向，并最终向化石燃料发电中二氧化碳零排放发展。例如，西门子已经在德国Irsching为E.ONAG建立了一个联合循环发电厂，功率达到570兆瓦，发电效率为60.75%。这是世界上第一个超过60%大关的发电站，而与目前现存的设计效率为58%的最好的发电站相比，每年将减排超过40000吨的二氧化碳。

　　在燃煤发电领域，当前效率已经达到46%以上，在未来几年正朝50%的水平接近。虽然先进的技术已经处在如此高的水平了，但天然气和燃煤工厂的平均效率在世界各地大约是41%和34%。燃煤电厂行业明显有一个巨大的效率改进潜能。欧洲蒸汽发电厂总装机容量约2300吉瓦(2011)，其中的40%将在未来20年内淘汰。这意味着大约1000吉瓦的产能需要更换。在美国，由于页岩气的可用性和低成本，高效的联合循环发电可以代替旧燃煤发电。

　　碳捕获和封存(CCS)是大规模缓解化石燃料发电厂产生的温室气体的排放的唯一技术。在化石燃料发电厂整合碳捕获和储存将导致目前水平上6%至10%的效率损失。

　　由于源自风能和光伏等可再生能源的波动性发电份额的增加，考虑到电网负载的控制能力，需要给电网留下一定的灵活性。在未来，传统的发电厂必须有足够容量能够通过迅速改变发电厂输出的上升或下调以应对负载的变化。

　　同时，在负荷侧需要更大的灵活性以更具弹性的方式做出反应，即“负荷跟随发电”。这需要终端到终端的详细的数据，并通过网络从发电端传递到负载。这些要求如何以高效率同时满足可以通过西门子的FACY（快速循环）技术进行演示。与热启动相比，该技术提高了燃气联合循环电厂约14%的启动效率。

　　此外，还有进一步降低化石燃料的用量和增加整体电力生产效率的可能性，如联合热电工厂（CHP），通过煤炭发电厂共燃生物质或使用甘蔗渣和乙醇加工工业的残渣。

　　提高电厂的可靠性是实现更高的整体发电效率的另一个可能的途径。据计算，如果世界上所有的发电厂可以操作的可靠性达到今天的世界前25%发电厂的相同程度，全世界至少可以节约800亿美元，每年可以避免10亿吨二氧化碳和相应数量的其他污染物的排放。

　　（未完待续）

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