一种评价能源利用方式的新方法

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1、第27卷第4期阳能学报Vol.27,No.42006年4月ENERGIAESOLARISSINICA却r.,2006文章编号二《1254-0096(2006)04-0349-07一种评价能源利用方式的新方法薛志峰，刘晓华，付林，江亿(清华大学建筑技术科学系，北京100084)摘要:基于热力学第二定律的拥分析方法，按照能质系数的概念确定了电、天然气、煤、蒸汽、热水等各种形式的建筑用能及建筑物耗冷量、耗热量的能源品位高低;提出了一种评价能源利用方式的新方法。该方法利用能量转换系数(ecclECC)指标，可对包括园区热电冷联供系统、建筑物制冷供热系统、能量输配系统及末端用能设备在内的一系列

2、用能环节的能源利用效率进行评价，作为确定建筑物用能方式的决策依据。关健词:建筑用能;能质系数;能量转换效率(ecclECC);能源利用方式评价中图分类号:TKOI文献标识码:A气发电和燃煤发电等方式孰优孰劣[3-61、楼宇式热O引言电联供系统BCHP是否节能[7,81，很难简单地按照一能源问题是影响和制约社会经济发展的重要因次能耗的分析方法给出清晰的结论。素。近年来伴随着能源结构的调整和改善大气环境为全面科学地反映能量转换过程中的热能利用质量的需要，高效节能的热电联产技术、建筑物内新效果，分析考察过程中各种形式的能量传递、转变、的采暖供冷方式、电和天然气等清洁能源的合理利品位降低的情

3、况，本文提出了从能量转换为功的能用等一系列问题越来越得到人们的重视。力来判断能量优劣，用能质系数，即烟在总能中所占包含相同热量的各种能源使用时转换为功的能比例表明能量品质的方法。利用能质系数的概念可力不同，因此不同种类的能源之间存在质量上的差计算出各种园区能源供应系统、能量输配系统、建筑异。但目前在能耗统计和用能方式评价中并没有完物能源消耗系统及各类用能设备所在的用能环节及全反映这一差异。相关统计和分析一般采用一次能由它们组合而成的用能方式的能量转换效率(eccI耗的计算方法〔1,21，把煤、天然气等不同种类的能源ECC)，从而可对能源利用方式中的所有环节进行量都按照热值折合为标准煤

4、，我国规定lkg标准煤的化评价，作为确定系统用能方式的决策依据。热值为29.3kJ，对电的计算是根据燃煤电厂发电过1能质系数的计算方法程中的煤耗将电能折算为标准煤。一次能耗的计算方法在一定程度上反映了燃料能源利用的过程是能量的传递过程，即能量从和电之间能源品位的不同，但对电和热量的差异以能量密度高的物质或地方(能源)转移到能量密度低及天然气和煤的差异无法区分。以采暖锅炉为例，的物质或地方(环境)，包括能量转换(一次能源~二天然气锅炉的效率约为90%，燃煤锅炉约为s0%,次能源)、能量输送(通过管路、线路等传递运输)、能如果简单地按照一次能耗的分析方法，会得到将天量使用(用能设备中使用

5、)和能量回收(已被使用的然气直接燃烧用于采暖的方式要优于燃煤锅炉的结能量或尚未使用的回收、再利用)等多个环节。能量论。而实际上由于天然气发电效率可高达55%，而利用过程的本质是能质利用，即能的数量并未减少，煤电厂的效率仅为33%，因此将具有高效发电能力而能的质量(品质或品位)却急剧降低，热力学价值的天然气直接在采暖锅炉中燃烧属于“高质低用”，减少了。当完成一个或几个所要求的任务后，在理是一种能量转换效率较差的方式。同样，对热电厂论L能量的热力学价值和经济学价值一样降低为而言，燃煤热电联产、燃气热电联产、纯联合循环燃零。收稿日期:2004-09-15太阳能学报27卷能量的传递形式分为功

6、和热两种，功和热之间符合实际状况和目前的技术水平。式(3)即按照的转换是不可逆的。这种不可逆性说明不同形式的1300℃计算天然气的能质系数，视环境温度不同，天能源以及存在于高低温物体中的能量，除了有数量然气的能质系数为0.60一0.64之间。上的联系外，还有质量上的差别。能源的高效利用To、1573.15A二_，_=一1一=15二7二3一.1兰5一一ToI一n‘=止景To二二二(3)不仅要从数量上考虑，而且要从质量上研究。从合理利用能源的角度出发，应该以功作为能源品位的1.2煤的能质系数量度[9]。基于这种方法，将不同能源对外所能够做与天然气类似，煤作为矿物燃料在现有的技术的功和其总

7、能量的比值定义为这种能源的能质系条件下，金属材料的耐温条件限制了蒸汽的上限温数，用几表示，计算公式如下:度，若锅炉材质采用铁素体钢时〔13]，其使用温度上限是585OC，故目前煤发电系统所采用的蒸汽动力装(1)置的最高蒸汽温度为T=55090(823.15K)，此温度其中，Q—该种形式能源的总能量;W-k育E量是煤能质系数的实际计算温度。由此，煤的能质系中可以转化为功的部分。数按照公式(4)进行计算。依环境温度不同，煤的能能质系数的概念适用于化学燃料及各种