能量平衡

【能量平衡】能量平衡，即能平衡，是考察一个体系的输入能量与有效能量、损失能量之间的平衡关系。

它的理论依据是热力学第一定律。

在能量的利用过程中，其利用率不可能达到100％，输入的能量一部分被有效的利用了，其余部分则损失掉了。

根据能量守恒的原理，输入的能量必然等于被有效利用的能量与损失能量之和。

其能量平衡方程式：
输入能量=有效能量+损失能量
能量平衡是一种科学的管理方法，是加强能源管理，提高能源利用水平，降低能耗的行之有效的基础工作。

能源平衡按体系分类，有国家或地区能量平衡，企业能量平衡和设备（工序）能量平衡。

按能源种类划分有热平衡，电平衡、煤平衡、油平衡等。

【企业能量平衡】企业能量平衡是以企业为对象，以能量守恒定律为基础，进行各种能源收入与支出的平衡，消耗与有效利用和损失之间数量平衡。

能量平衡的基本方法是统计计算法和测试计算法。

统计计算是以统计期内各种计量和记录数据为基础进行统一的综合计算，其结果是反映实际的平均水平；测试计算是以主要耗能设备的现场实测数据进行标准化的统一模式综合计算，其结果是反映测试状况下的能耗水平。

为了提高企业能量平衡的有效性，应以统计计算为主，测试计算为辅的方向发展。

企业的能量平衡是提高能源管理的重要基础。

企业进行能量审计、能源监测、建立能源管理信息系统等工作，都要以企业能量平衡为基础。

通过能量平衡，摸清企业的耗能状况，查清企业的余热资源和回收利用情况，了解主要耗能设备、装置的热效率和整个企业的能源利用率。

经过对企业能源利用系统及其各个环节用能状况的综合分析与评价，找出企业的节能潜力，明确节能方向，对提高企业能源利用率和降低单位产品（或产值）能耗提供科学依据。

【供给能量】供给能量是指外界供给体系的能量。

设备供给能量通常有以下几种：1.燃料带入能量。

2.助燃空气带入能量。

3.外界不经物质媒介传入体系的能量（如体系吸收太阳辐射热、微波能等）。

4.裁能体带入体系的能量。

5.放热反应的化学反应热（不包括燃料燃烧的放热量）。

6.外界供给体系的，参加能量平衡的电能、机械能以及其他未包括在以上各项内容的能量。

【有效利用能量】有效利用能量是指在企业实际消耗的多种能源中，终端利用所必须的能量。

包括以下各项：1.用于生产的有效利用能量。

2.用于采暖的有效利用能量。

3.用于照明的有效利用能最。

4.用于运输的有效利用能量。

生产转换、生产设备空运转、运输工具空载行驶、取暖和照明超过规定时数时，不计入有效利用能量。

【损失能量】损失能量是指在体系的供给能量中未被利用的部分，常见的损失量有：不完全燃烧损失、排烟热损失、散热损失、疏水（排气）热损失、泄漏损失。

机械运动摩擦引起的能量损失，未包括在以上各项中的其它能量损失。

【焦耳和卡】焦耳是热、功、能的国际制单位。

我国已规定热、功、能的单位为焦耳。

焦耳的定义为：1牛顿的力（1牛顿＝1千克·米／秒）作用于质点，使其沿力的方向移动1米距离所作的功称为1焦耳。

在电学上，1安培电流在1欧姆电阻上，在1秒种内所消耗的电能称为1焦耳。

卡是应淘汰的热单位。

卡的定义是：1克纯水在标准气压下把温度升高1摄氏度所需要的热量称为1卡。

热量的常用单位为20℃卡，简称卡，某些西欧国家采用15℃卡，我国采用的是20℃卡。

在我国的现行热量单位中，卡暂时可以和焦耳并用。

我国目前有20℃卡，国际蒸气表卡，热化学卡。

20℃卡是指在标准气压下，1克纯水温度从19.5℃升高至20.5℃所需要的热量。

国际蒸汽表卡是指15℃卡，概念同20℃卡，由于它是在1956年伦敦第五届国际蒸汽大会上确定的，所以叫国际蒸汽表卡。

热化学卡是人为规定的卡。

热量单位卡与功（能>量单位焦耳之问的当量关系是由物理实验来确定的。

目前，统计上规定的卡与焦耳的换算，是按照国家标准GB2589—81附录第一条确定的，即“燃料发热量所用卡系指20℃卡。

1、 20℃卡=4.1816焦耳 1、 国际蒸汽卡＝4.1868焦耳 1、 热化学卡=4.1840焦耳
【燃料热值】 燃料热值也叫燃料发热量，是指单位质量 （指固体或液体）或单位的体积（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）所释放出来的热量。

固体或液体发热量的单位是：千卡／千克或千焦耳／千克。

气体燃料的发热量单位是：千卡／标准立方米或千焦耳／标准立方米 。

燃料热值有高位热值与低位热值两种。

高位热值是指燃料在完全燃烧时释放出来的全部热量，即在燃烧生成物中的水蒸汽凝结成水时的发热量，也称毛热。

低位热值是指燃料完全燃烧，其燃烧产物中的水蒸汽以气态存在时的发热量，也称净热。

高位热值与低位热值的区别，在于燃料燃烧产物中的水呈液态还是气态，水呈液态是高位热值，水呈气态是低位热值。

低位热值等于从高位热值中扣除水蒸汽的凝结热。

燃料大都用于燃烧，各种炉窑的排烟温度均超过水蒸汽的凝结温度，不可能使水蒸气的凝结热释放出来，所以在能源利用中一般都以燃料的应用基低位发热量作为计算基础。

各国的选择不同，日本、北美各国均习惯用高位热值，而我国，前苏联、德国和经济合作与发展组织是按低位热值换算的，有的国家两种热值都采用。

煤和石油高低位热差约5％左右，天然气和煤气接近10％左右。

【标准燃料】 标准燃料是计算能源总量的一种模拟的综合计算单位。

在能源使用中主要利用它的热能，因此，习惯上都采用热量来做为能源的共同换算标准。

由于煤、油、气等各种燃料质量不同，所含热值不同，为了便于对各种能源进行计算、对比和分析，必须统一折合成标准燃料。

标准燃料可分为标准煤、标准油、标准气等。

国际上一般采用标准煤、标准油指标较多。

世界各国都按本国的用能特点确定自己的能源标准量。

一些经济发达国家以用油为主。

采用标准油；西欧有些国家以用电力为主，采用标准电，我国以煤为主，采用标准煤为计算基准，即将各种能源按其发热量折算为际准煤。

【标准煤】 标准煤亦称煤当量，具有统一的热值标准。

我国规定每千克标准煤的热值为7000千卡。

将不同品种、不同含量的能源按各自不同的热值换算成每千克热值为7000千卡的标准煤。

能源折标准煤系数＝
（千卡／千克）
卡／千克）
某种能源实际热值（千7000
在各种能源折算标准煤之前，首先直测算各种能源的实际平均热值，再折算标准煤。

平均热值也称平均发热量.是指不同种类或品种的能源实测发热量的加权平均值。

计算公式为：
平均热值（千卡／千克）＝
能源总量（吨）该能源数量
量）
（某种能源实测低发热⨯
∑
【固体燃料的组分计算基数】固体燃料的组分通常用重量百分数来表示，有四种计算基数，分别称为应用基（y）、分析基（f ）、干燥基（g）和可燃基（r）。

在能源管理中通常采用应用基，在能源利用中一般都以燃料的应用基低位发热量为计算基准。

【当量热值】当量热值又称理论热值（或实际发热值）是指某种能源一个度量单位本身所含热量。

当量热值是能源统计中经常使用的一个热值概念，其热值的计算可根据试样在充氧的弹筒中（放有浸没氧弹的水的容器）完全燃烧所放出的热量（用燃烧后水温升高计算出来的）进行实测。

【等价热值】等价热值也是能源统计经常使用的一个热值概念，是指加工转换产出的某种二次能源与相应投入的一次能源的当量，即获得一个度量单位的某种二次能源所消耗的，以热值表示的一次能源量，也就是消耗一个度量单位的某种二次能源，就等价于消耗了以热值表示的一次能源量。

因此，等价热值是个变动值，随着能源加工转换工艺的提高和能源管理工作的加强，转换损失逐渐减少，等价热值会不断降低。

等价热值是对二次能源及消耗工质而言，因一次能源不存在折算问题，因此也无所谓等价热值。

等价热值=
转换效率
二次能源具有的能量
【煤炭气化】煤炭气化简称制气，是指在某种气化剂存在的条件下，对煤炭进行热加工的一种过程。

气化是在一定的高温条件下通过某种气化剂的作用，将煤转化为可燃气体。

煤炭加工成气体燃料主要有发生炉煤气、水煤气、半水煤气、合成气等。

发生炉煤气是将原料煤在煤气发生炉中进行气化而得到的一种人造气体燃料。

煤炭气化过程是：原料煤从煤气发生炉的上部加入，气化剂从煤层下部通入，制得的煤气由位于上部的煤气口排出。

当原料煤自炉顶加进后，在气化过程中逐渐下移，经过干燥，干镏、还原、燃烧等过程，生成灰渣从炉底排出。

气化剂从炉底加入，通过炉栅，自下而上地与下落的原料煤进行逆流交换、反应，生成的煤气由炉顶导出。

焦炉煤气是炼焦生产的副产品，由于从焦炉出来的煤气含有焦油蒸汽，所以称荒焦炉煤气。

为了回收焦油和各种化工原料气，必须将荒焦炉煤气进行加工处理，使其中的焦油蒸汽和水蒸汽冷凝下来，并将有关的化工原料回收，然后才送入煤气管网作为燃料使用。

荒煤气经过冷凝、冷却、吸收、净化等处理过程，可以得到煤焦油、硫氨（或氨水）、粗氢吡啶、粗苯、硫磺等焦化产品。

荒煤气经过回收焦油、氨、粗苯并清除硫化氢之后的煤气即称净焦炉煤气，简称焦炉煤气。

制气的方法很多，除煤制气外，还有炼油过程中产出的炼厂干气；以重油为原料制取的油煤气等。

【煤炭液化】煤炭液化亦称煤的化学加工，是利用特殊的方法和专用设备，将煤中所含的有机质转化为液态产物，即把煤转化为液体燃料的工艺技术。

煤炭液化工艺方法很多，目前正在进行半工业性试验，按其工艺过程分为三大类：
1.溶剂萃取加氢液化：将制备好的煤粉与溶剂按一定比例混合，调制成煤浆，在一定的温度和气压下，进行溶剂萃取及加氢反应，把煤转化为液态产物。

2.直接加氢液化：将制备好的煤粉与溶剂按一定的比例混合，调制成煤浆.送入各种反应器，在高温高压和有催化剂的条件下，在反应器内直接进行加氢反应，把煤转化为液态产物。

3.热解加氢液化：将制备好的煤粉在多段（四段）流化床内先进行低温干镏，然后将干镏产品煤焦油再行加氢，制取高级液体燃料。

煤炭液化产品不仅可以代替石油使用，还可以解决一些地区煤炭运不出来的困难。

把煤转化成液体，通过管道输送到几千公里以外，既解决了运输问题，也减轻了空气污染。

使能源资源得到了更合理的利用。

【能源库存总值】 能源库存总值是指能源工业产品库存、能源消费单位库存、批发零售贸易企业商品库存等分别以货币表现的某一时点上实际结存的能源价值量。

其核算范围与实物量相一致。

计算公式为：
1.）
出厂单价该种能源报告期
实有库存量某种能源（＝能源工业产品库存总值⨯∑ 2. ）
实际购进价格
该种能源报告期
实有库存量某种能源（＝能源需用单位库存总值⨯∑ 3.
）
实际购进价格
该种能源报告期
实有库存量某种能源（＝商品库存总值批发零售贸易企业⨯∑ （七）能源消费统计
能源消费是能源流程的终点。

能源消费的数量、质量、构成变化等是衡量现代化经济发
展水平和人民生活水平的重要指标。

能源消费统计主要是反映能源消费的数量、质量和构成情况，它属于反映国情国力的重要指标。

能源消费与能源资源、能源生产、能源流转、能源运输、能源储备之间都有一定的相关关系.与社会经济发展也密不可分。

因此，能源消费统计不但在能源统计中具有重要作用，而且是社会经济统计中十分重要的一环。

【能源消费量】 能源消费量指各需用单位在一定时期内实际消费的各种能源数量。

能源消费量统计原则是：
1.谁消费、谁统计。

能源消费量是按实际使用统计，而不是按所有权统计。

因此，不论能源的来源如何，凡是在本单位实际消费的能源，均应统计在本单位消费量中。

2.何时投入使用，何时算消费。

各工业企业统计能源消费量的时间界限，是以投入第一道生产工序为准。

3.对反复循环使用的能源不能重复计算消费量。

如余热、余能的回收利用，不再计算在消费量中。

4.耗能工质（如水、氧气、压缩空气等），不论是外购的还是自产自用的均不统计在能源消费量中。

5.企业自产能源，凡作为本企业生产另一种产品的原材料、燃料，又分别计算产量的要统计消费量。

如煤矿用原煤生产洗精煤、炼焦厂用焦炭生产煤气、炼油厂用燃料油发电等。

但产品生产过程中消费的半成品和中间产品不统计消费量，如炼油厂用原油生产出燃料油后，又用燃料油生产其它石油产品，这种情况燃料油既不计算产量，也不计算消费量。

【工业企业能源消费量】 工业企业能源消费量是指统计报告期内工业企业在工业生产过程和非工业生产消费的各种能源量，无论其能源品种是作为燃料、动力、原材料、辅助材料使用，均作为能源消费统计，主要包括：
1.用于生产本企业的产品、工业性作业和其它生产性活动所消费的能源。

2.用于技术更新改造措施、新技术研究和新产品试制以及科学试验等方面消费的能源。

3.用于经营维修及本单位机电设备、交通运输工具及建筑物等大修理消费的能源。

4.用于劳动保护及其它非生产消费的能源。

不包括以下各项：
1.由仓库发到车间，但报告期最后一天并未消费，这部分能源不应计入消费量，应办理假退料手续，计人库存量。

不能以拨代消。

2.回收的余热、余气不作为能源消费量统计。

3.拨到外单位委托加工的能源。

4.调出外单位或借出的能源。

5. 自产自用的热力。

在企业计量与测试装置不齐备时，企业能源消费量可用下式计算： －外销能源量
量－期末库存量
购入能源量＋期实库存企业能源消费量＝企业
在企业具有完善的计量与测试装置和完善的日常消费记录的情况下，企业能源消费量计算式如下：
能源折标准煤之和
出的
本企业能源加工转换产－折标准煤之和企业消费的各种能源企业能源消费量＝
上式中的本企业能源加工转换产出的能源主要包括火力发电、对外供热、洗煤生产、炼
焦生产、石油炼油生产、煤气生产、煤制品加工产出的能源。

不包括水电、核电、风电、太阳能电以及自产自用的热力。

【工业生产用能】 工业生产用能是指工业企业在统计报告期内为进行工业生产活动所使用的能源，包括生产系统、辅助生产系统、附属生产系统用能。

生产系统用能是指企业的
生产车间用能。

辅助生产系统用能是指动力、供电、机修、供水、供风、采暖、制冷、仪表以及厂内原料场等辅助设施用能，附属生产系统用能是指生产指挥系统（厂部）和厂区内为生产服务的部门和单位如车间浴室、开水站、蒸饭站、保健站、哺乳室等消耗的能源。

主要包括：
1.产品生产过程中作为原料使用，直接构成产品实体的能源消费。

2.产品生产过程中作为辅助材料使用的能源。

3. 生产工艺过程所消费的能源。

4.生产过程中作为燃料、动力使用的能源。

5.新技术研究、新产品试制、科学试验等方面使用的能源。

6.为工业生产活动而进行的各项修理所使用的能源。

【非工业生产用能】 非工业生产用能是指在工业企业内不从事工业生产活动的非独立核算的单位所使用的能源，如本企业附属的科学研究单位、农场、车队、学校、医院、食堂、托儿所以及建筑施工队等消费的能源。

【工业生产综合能源消费量】 工业生产综合能源消费量是指在统计报告期内工业生产用的各种能源折标准煤后进行汇总，并扣除本企业能源加工转换产出的能源折标准煤的汇总量。

其计算式如下：
出的能源折标准煤之和
本企业能源加工转换产
－能源折标准煤之和工业生产用的各种量＝工业生产综合能源消费
上式中的本企业能源加工转换产出的能源主要包括火力发电、对外供热、洗煤生产、炼焦生产、石油炼油生产、煤气生产、煤制品加工产出的能源。

不包括水电、核电、风电、太阳能电以及自产自用的热力。

（八）能源综合平衡统计
能源综合平衡统计是国民经济综合平衡统计的重要组成部分，是一项综合性很强的系统工程。

从微观到宏观，从单项到综合，从局部到整体，从个别能源流转环节到全部能源系统流程，形成了一个完整的能源平衡体系。

【能源综合平衡统计的意义】能源综合平衡统计是能源统计工作的高级阶段，它全面系统地反映一定时期内能源的资源开发、加工转换、输送、分配、储备、使用的整个能源系统流程的全貌和能源系统内各运行环节的特征以及相互之间的联系和能源经济运行中所形成的总量、速度、比例、效益之间的制约和平衡状况。

因此，能源平衡统计是国家制定能源和国民经济及社会发展政策、编制能源规划、加强能源科学管理、分析能源供需状况、建立能源投入产出模型、进行能源生产和需求预测等项工作的重要基础和依据之一。

【能源平衡表】 能源平衡表一般是采用行列的矩阵正向平衡形式。

主栏表现能源的来源和流向，宾栏表现能源种类。

能源平衡的主要分类有：
1.按所包括的能源品种范围划分
（1）单项（单一品种）平衡表，单项平衡表是指某一个能源品种资源与使用平衡情况的统计表。

如煤炭平衡表，石油平衡表、天然气平衡表、电力平衡表等。

根据各品种资源构成与使用方向的不同，在主栏内设置不同项目。

如煤炭平衡表内设有洗选损耗指标；石油平衡表设有国际加油量、炼油损失量指标；电力平衡表设有水电、火电、核电、其它电量及输配电损失量等指标。

分品种平衡表多采用实物量单位，也可采用标准量单位。

它是编制综合能源平衡表的基础。

（2）综合能源平衡表。

综合能源平衡表是在各种能源单项平衡表基础上编制的，它是单项能源平衡表的有机结合，但不是简单的汇总。

它把所有能源品种进行综合、加工、整理，消除一次能源和二次能源生产和消费的各种重复因素，综合反映了全部能源资源的形成及消费构成等整个系统流程各环节的数量关系。

2.按所采用的不同计量单位划分
（1）实物量能源平衡表。

实物量能源平衡表是指根据各种能源品种不同的形态，采用不同的实物量单位编制的平衡表，主要表现能源的物量供应与消费的平衡关系。

如煤炭、石油、焦炭用重量单位“吨”计算；天然气、煤气用体积单位“立方米”计算；热力、电力用能量单位“焦耳”、“千瓦小时”计算。

实物量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。

标准量能源平衡表是指按能源的同度量单位（我国采用标准煤）编制的平衡表。

它是将实物量平衡表按各种能源品种不同的折算标准计量单位系数进行计算，即为标准量能源平衡表。

在同一标准计量单位下，各个能源品种才可以相加，所以综合能源平衡表就是一种标准量平衡表，其作用是反映能源的能量供应与消费的平衡关系。

3.按平衡表结构形成划分
（1）收付式平衡表。

收付式平衡表是将能源各品种的资源和使用两个对应方面的各项指标相对照的列出，收与付的总量是相等的。

它只能反映单一能源品种的收支平衡。

（2）并列式平衡表。

并列式平衡表是将各能源的收支存平衡集中反映在一张表内。

主栏是能源品种，宾栏是能源收支存指标，每个能源品种的收支存都具有平衡关系。

能源统计基层报表就采用这种形式。

（3）棋盘式平衡表。

棋盘式平衡表是把能源各因素相互联系的收支关系分别在主栏、宾栏相对称的列出。

国家能源平衡表和地区能源平衡表多采用此形式。

有些国家根据平衡表的能源流程的扩展程度，分为基本能源平衡表和综合能源平衡表。

基本能源平衡表是表明了能源流程由生产到消费过程中的各阶段。

综合能源平衡表（与我国的概念不同）为了克服基本能源平衡表的某些局限性，将收集数据的范围向前扩展到开发领域（资源、储量和潜存量）和向后扩展到最终消费领域（有效能），它比基本能源平衡表更适于用来描述能源系统。

我国目前所编制的能源平衡表还未扩展到这样深的层次。

4.按能源平衡包括的区域范围划分
（1）全国能源平衡表。

全国能源平衡表是以全国为平衡范围，是反映一定时期内全国能源流程的全过程。

采用行列矩阵形式，主栏各项表示各种经济活动和能源流程，宾栏表示各种一次能源和二次能源品种。

平衡表矩阵中包括可供资源，加工转换活动，消费活动等子
矩阵，每个子矩阵有各自的平衡关系。

（2）地区能源平衡表。

地区能源平衡表是局部范围的平衡，以地区为平衡范围（如省、自治区、直辖市），是全国能源平衡表的基础。

它反映一个地区在一定时期内能源流程的全过程。

它与全国能源平衡表的表式、指标、编制方法等基本相同。

主要区别是为反映各地区能源资源的形式和流向，在主栏中增设外地区调入量及本地区调出量两项指标。

（3）部门能源平衡表。

部门能源平衡表是以一个部门或一个行业为平衡范围，反映一个部门或一个行业一定时期内能源资源的形成和能源使用情况。

部门能源平衡表同全国、地区能源平衡表一样，也是采用矩阵式，所不同的是根据本部门（或行业）生产和管理的特点和需要，在资源与消费方面的分组指标更细，在平衡项目上也会有很大不同。

（4）企业能源平衡表。

企业能源平衡表是以一个企业或公司为平衡范围，根据企业对能源管理的需要和本企业的实际情况，在产品生产、销售与库存，能源收、支与库存，能源消耗、能源加工转换，能源计量器具运行等一系列报表的基础上编制的综合平衡表，它反映了企业各种能源的来踪去迹以及各种能源的消费构成、加工转换的投入和产出，体现出企业能量的平衡关系。

各个企业的具体情况不同，企业能源平衡表的形式也不可能完全一样，但都应根据能量流动过程进行编制。

这样，一般企业能源平衡表可根据能量流动过程划分为能源购入贮存、加工转换、输送分配和最终使用四个环节，以下是其系统简图，每一个环节中可分为若干用能单元。

供入能源
损失 损失 损失 损失
下面给出某毛纺织厂企业能量平衡的例子作为参考（见表1）。

表1：某毛纺织厂企业能量平衡表。