能量计量与能源管理

当前，我国已从高投入、高消耗的粗放型经 济向低消耗、低污染的效益型经济转型，传 统的计量方法显然与我国经济、社会发展不 相适应。
2.3能源的能量计量正在成为一种趋势

目前使用的能源大多是不可再生的，因此世界范围 能源的紧缺越来越严重，所以除寻找新能源外，节 约能源是各国都必然要采取的措施。欧美国家天然 气的计量上普遍采用了能量计量方法，在一个计费 区内，用色谱测量天然气组份，一天测量数十次， 计算出一天发热量的算术平均值或加权平均值，从 而计算出消耗的能量，作为该计费区结算的依据。 热水采用入户热量计，计量消耗的热量。
某石化企业过热蒸汽阶梯式循环运行示意图

例二： 石化、化工、冶金以及城市供热等行 业的蒸汽管网上存在不容忽视的热损耗， 但由于采用质量计量，对于这部分热损 耗无法进行定量的评估，这样不仅不能 对管道保温维护周期提供依据，也无法 对这部分热损耗进行科学的核算和合理 的分摊，这是供热领域内的一个敏感话 题。
3.流体的能量计量技术己日臻成熟

3.1要实现流体的能量计量，首先要有相应 标准的支持，《GB/T-11062-1998天然气发 热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方 法》提供了计算天然气发热量完整的计算公 式，SY/T6143-2004《用标准孔板流量计测 量天然气流量》中还给出了能量流量的计算 公式，对天然气发热量还提出可直接测量或 按天然气摩尔组份进行计算两种方法。


流量计算机根据测得的流量F1、温度T1、压力P1 计算出装置入口处的蒸汽能量E1，根据测得的温 度T2、压力P2计算出装置出口处的蒸汽能量E2， 通过简单的计算（ΔE=E1-E2）就可得出整个装置 的热消耗，并可通过以太网口（或RS485）将数据 传送到企业的能源计量数据网络中。 此方案中的流量计算机可以采用具有5输入通道的 FC2000-1AE（Q）型流量计算转换单元。
2).蒸汽长输管道热损耗计量方案2示意图：
此方案中在蒸汽生产厂（如热电厂）的蒸汽出口安装一套蒸汽 能量计量仪表（由蒸汽流量计、温度、压力补偿仪表，以及流 量计算机构成），在蒸汽接收方（如炼油厂）的入口仅安装一 套温度、压力测量仪表以及一台流量计算机。



蒸汽生产厂的流量计算机1根据测得的流量F1、温度T1、 压力P1计算出出口蒸汽的能量E1，同时通过本机的GPRS网 络接口，将流量数据F1传送给下游蒸汽接收方的流量计算 机2。流量计算机2根据测得的下游蒸汽温度T2、压力P2以 及通过移动通讯公司的GPRS网络接收到的蒸汽流量数据F1 计算出接收方入口蒸汽的能量E2。两台流量计算机通过以 太网口（或RS485）将数据传送到企业的能源计量数据网 络中，通过简单的计算（ΔE=E1-E2）就可得出整个长输 管道的热损耗。 此方案中的流量计算机可以采用FC2000-1AD单路流量计算 机或FC2000-1AE（G）流量计算转换单元。 注：此方案可以在不考虑管道输送中蒸汽的质量损失（即 忽略跑、冒、滴、漏以及管道疏水）的情况下采用。
3).生产装置蒸汽热消耗计量方案1示意图：
此方案可以监测一个生产装置的蒸汽热消耗情况。该生产装置 在运行过程中会产生蒸汽的质量损失。在生产装置的蒸汽入口 和生产装置的蒸汽出口各安装一套蒸汽能量计量仪表（由蒸汽 流量计、温度、压力补偿仪表，以及流量计算机构成）。


流量计算机1根据测得的流量F1、温度T1、压力P1 计算出装置入口处的蒸汽能量E1，流量计算机2根 据测得的流量F2、温度T2、压力P2计算出装置出 口处的蒸汽能量E2，并通过以太网口（或RS485） 将数据传送到企业的能源计量数据网络中，网络 系统通过简单的计算（ΔE=E1-E2）就可得出整个 装置的热消耗。 此方案中的流量计算机可以采用FC2000-1AD单路 流量计算机或FC2000-1AE（G）流量计算转换单元。

例三：
在冶金行业常采用焦炉煤气与高炉煤气（或 多种煤气）进行混合，供给燃气设备，其混合比 和用气量（体积流量），根据气源和燃气设备的 情况，时有调整，由于两种（多种）煤气发热量 差别很大，计量混合煤气的体积量不能准确描述 该燃气设备的能耗，更无法保证和评价燃气设备 的热效率。同时，不少煤气使用单位反映煤气发 热量低，靠增大流量满足生产。在能耗逐级考核 的今天，煤气使用单位呼吁煤气采用能量计量是 不无道理的。

水蒸汽和热水目前采用质量(或体积)计量， 而温度、压力不同的热水和水蒸汽，焓值是 不同的，以水蒸气为例，压力为0.8MPa，温 度为180℃，其焓值为2.7911MJ/kg，压力为 0.8MPa,温度为220℃，其焓值为 2.8842MJ/kg两者相差3.2％，实际使用的蒸 汽温度范围更大，其焓值的差别更大，用消 耗蒸汽质量来评价用能设备或用能单位的耗 能，显然是不合理的。

综上所述，采用能量计量己不仅是一个理 论上的话题，现己成为能源贸易计量与提 升能源管理水平的现实课题。需要我们计 量工作者共同努力，不断创新，在能量计 量方面摸索出一条适合我国国情的新路。
以上内容结束，谢谢大家！

例一： 某石化企业过热蒸汽（350℃、 3.7Mpa，其焓值为3.102MJ/kg），采用阶 梯式循环运行方式，及蒸汽经过两级（或 多级）装置做功，蒸汽（仍是过热蒸汽） 的温度、压力逐级降低，焓值也逐级下降， 但流经各级装置的质量流量不变。以质量 流量做为结算单位，难以进行单套装置的 能耗考核和独立的成本核算。
4).生产装置蒸汽热消耗计量方案2示意图：
此方案可以监测一个生产装置的蒸汽热消耗情况。该生产装置在运行过程中 不会产生蒸汽的质量损失（或可忽略），如果有蒸汽的质量损失应采用下面 的方案二。在生产装置的蒸汽入口安装一套蒸汽能量计量仪表（由蒸汽流量 计、温度、压力补偿仪表，以及流量计算机构成），在生产装置的蒸汽出口 仅安装一套温度、压力测量仪表。

人工煤气也是一样:
焦炉煤气的发热量是高炉煤气发热量三倍多。但是， 由于历史及技术原因，我国燃气计量几乎全采用体 积或质量计量。这种方法由于和介质发热量无关， 对燃气“按质论价”无从谈起，因而容易引发贸易 纠纷，同时也给能源管理造成混乱。
2.2载能工质(热水,水蒸汽)计量现状

水蒸汽、热水是应用最广泛的载能工质，它 用于采暖、加热、烘干、蒸煮、清洗、消毒、 溶化，或作动力拖动机械设备（如汽锤、汽 泵）。据不完全统计，我国年产蒸汽20亿吨 以上，在总的能源消耗中佔了很大比重，所 以载能工质水蒸汽、热水的能量计量必须给 予足够重视。


目前:
流体的能量计量在技术上已日臻成 熟，欧美国家在天然气的计量上已普遍 采用能量计量，在我国热水热量计量己 在推广之中。推动我国能量计量的实施， 对指导我们合理应用能源、节约能源具 有重要意义。
2.流体计量的现状分析
2.1燃气(天然气、煤气)计量的现状

天然气、煤气是应用最为广泛的可燃气体（简称燃气），它 们都是多种气体组成的混合物，这些组成中既有可燃成份， 也有不可燃成份。例如天然气既有可燃的烃类物质，也有不 可燃的氮气、二氧化碳等，各种不同的烃类物质其发热量又 有很大差异，所以组份不同,其发热量是不同的。 《GB/T13611-92 城市燃气分类》中就把天然气分为五类， 其沃泊指数在范围内。我国幅员辽阔，各地生产的天然气由 于组份的不同，发热量是大相径庭的，即使同一地生产的天 然气其组分也不是保持不变的，因而发热量也是变化的。


流量计算机根据测得的流量、温度、压力计算出 长输管道两端蒸汽的能量E1和E2，并可通过以太 网口（或RS485）将数据传送到企业的能源计量数 据网络中，网络系统通过简单的计算（ΔE=E1-E2） 就可得出整个长输管道的热损耗。 此方案中的流量计算机可以采用FC2000-1AD单路 流量计算机或FC2000-1AE（G）流量计算转换单元。 这些仪表具有显示或输出瞬时质量流量、累积质 量流量、瞬时能量、温度以及压力。
4.能量计量是提升能源管理水平的需要


我国政府己提出了“能源开发与节约并 重，把节约放在首位”的方针，把节能 作为企业的考核指标，层层贯彻。 然而，加强能源管理，提高用能设备的 效率，落实各项节能措施，都离不开能 源计量。实施能源能量计量，不仅已经 或正在成为能量管理者的共识，也是能 源管理的现实需要。举例说明。
能量计量与能源管理
热工流量中心 2011.12
1.问题的提出

传统上流体的计量都是采用计量参比条件下 的体积流量或质量流量，对一般流体而言， 这无疑是正确的，但对作为能源（或二次能 源）的流体的计量则不尽科学与合理。

使用燃气是要用其所燃烧后发生的热量，不同 燃气的发热量是不同的，甚至是差别很大的。 载能工质（水蒸气），不同温度、压力下其焓 值也是不同的，因此水蒸汽流过多个用热设备 后，虽然质量未变，但焓已有很大变化。 因此，对能源的计量若用传统的计量方法是不 能准确评价用能设备的能耗及效率，只有能源 的能量计量才能对能耗做出科学的评价。

水和水蒸气的焓值，目前有两套公式可以遵 循，一个是由第六届国际水蒸汽性质会议的 国际公式化委员会（IFC）拟定的“工业用 1967年IFC公式”，另一个是1997年在德国 (Erlangen)召开的水和水蒸汽国际联合会 (IAPWS)拟定的IAPWS-IF97公式。


3.2当然，实现流体的能量计量还有一系列 问题必须解决，就是要提供燃气的摩尔组 份，这需要有色谱仪，色谱仪价格昂贵， 要求所有用能单位都配备色譜仪显然是不 经济的、不现实的。 为了解决这问题，中国计量院等单位共同 开发了“天然气气值数据发布系统”，用 户可从网上查阅当天或近期的各计费区的 天然气组成等物性参数，该系统已在北京 东郊门站、河南郑州等地进行了试验，该 系统的研制为在全国推广天然气能量计量 做了重要的技术准备。

蒸汽所携带能量计算公式为：

以下推荐几种蒸汽能量计量方案,(以供参考)
1).蒸汽长输管道热损耗计量方案1示意图：
此方案可以监测蒸汽长输管道的热损耗，跑、冒、滴、漏以及 疏水的情况。在蒸汽生产厂（如热电厂）的蒸汽出口和蒸汽接 收方（如炼油厂）的入口各安装一套蒸汽能量计量仪表（由蒸 汽流量计、温度、压力补偿仪表，以及流量计算机构成）。

我国在能源的能量计量上与欧美各国相比 有较大差距，已引起有关单位的注意，除 制定了天然气的能量量标准，还为天然气 气的能量计量作了相关的技术的准备。

目前我国各城市己开始推进热水计量改革， 改革的核心就是变按采暖面积收费为按消 耗热量收费。迈出这一步我们用了漫长的 时间，其它能源介质计量的改革我们还需 要多长时间？
天然气气值数据发布系统演示界面
天然百度文库气值数据发布系统演示界面
天然气气值数据发布系统演示界面
天然气气值数据发布系统演示界面
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3.3随着流量检测技术的提高，特别是流量 计算机和网络技术的成熟与普及，流体的 能量计量已经不存在技术障碍了。 一般情况下，采用原有的一次检测设备， 仅通过升级二次设备的软件即可实现能量 计量，而无需大规模的设备投资。 另外，网络技术在未来的能量计量中将发 挥不可或缺的作用，在网络建设或改造中， 充分考虑能量计量功能的需要，合理配置 资源，必然会收到事半功倍的效果。