节能量测量和验证技术要求.docx

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节能量测量和验证技术要求

《节能量测量和验证技术要求

工业锅炉系统》国家标准编制说明

（征求意见稿）

1工作简况

1.1任务来源

“十三五”规划提出了“能源总量”和“能源强度”双控目标，并据此在《“十三五”节能减排综合性方案》中提出继续在工业、民用等重点用能领域推动开展一系列重点节能工程，大力推广合同能源管理、绿色金融等市场化机制，推动节能项目的有效实施和节能产品和技术的应用。

无论是推动“节能改造工程”，还是“合同能源管理推广工程”，其实施成效的评定都是基于对节能量的科学合理认定。

因此，针对重点用能系统和节能项目开展节能量测量和验证方法学研究并形成标准，成为推动“十三五”节能工作开展的重要基础性工作，通过科学合理评估节能效果，可以有效识别推广先进节能技术、有力推进节能服务市场化，自下而上的支撑国家总体节能目标的实现。

工业锅炉作为国民经济和社会发展中重要的能源转化设备，对我国工业发展和居民日常生活中具有十分重要的作用。

工业锅炉的特点是：

体量小，分布广，广泛应用于化工、建材、陶瓷、纺织、医药等与我们日常生活息息相关的各个领域，为日常生活、生产提供了动力和热源。

目前，我国在用燃煤工业锅炉有47多万台，蒸汽（热水）产量占到了在用工业锅炉总产量的60%以上。

每年消耗掉的原煤折合标准煤约为4亿吨，占全国煤炭消耗总量的20%左右[2]。

而我国的工业锅炉由于设计、安装及操作等问题，普遍存在锅炉效率不高，远远达不到设计的效率值。

我国大部分中小企业使用的工业锅炉仍以链条炉排为主，在实际运行中的热效率普遍低于欧美国家的先进水平15%左右。

工业锅炉节能改造节能潜力巨大。

因此识别工业锅炉系统关键能耗影响因素，构建工业锅炉能耗基线模型，研制工业锅炉节能量测量与验证标准对督促工业锅炉系统节能降耗有重大意义。

为了规范工业锅炉系统节能量测量和验证技术方法、明确相关技术要求，推动在工业锅炉系统节能量测量和验证工作的科学规范开展，2013年由全国能源基础与管理标准化技术委员会（SAC/TC20）提出，国标委批准立项，立项编号为：

20131668-T-469，由全国能源基础与管理标准化技术委员会（SAC/TC20）归口。

2016年经科技部批准，《节能量测量和验证技术要求工业锅炉系统》被正式列入了国家重点研发计划“国家质量基础的共性技术研究与应用”专项（NQI）“支撑重点领域能耗总量和能耗强度双控的关键技术标准研究”项目“建材等行业企业能源管理绩效提升与节能市场机制关键技术标准研究”课题，由中国标准化研究院牵头起草。

1.2工作过程

——2016年10月9日，NQI课题在北京召开启动会，同时组织成立了标准起草组，进行了任务分工；

——2016年10-2017年1月，进行了相关资料的收集、分析；

——2017年1月6日，在北京召开课题例会，确定标准框架；

——2017年1月-11月，开展工业锅炉系统重大影响因素的研究，并赴深圳、武汉等地相关企业开展实地调研工作；

——2018年3月，完成标准草稿及编制说明；

——2018年7月，完成标准征求意见稿及编制说明。

2标准编制原则和确定主要内容的论据

2.1标准编制原则

本标准规定了工业锅炉系统节能量测量和验证的术语和定义、项目边界、节能量计算原则、测量和验证方法。

标准制定过程中，针对工业锅炉系统节能量测量和验证工作中实际情况和具体需求，遵循以下原则：

（1）通用要求与具体方法相结合

工业锅炉系统节能改造项目类型的多样性决定了一方面需要归纳提出节能量计算公式、基期、报告期等通用基本要求，以提高标准的普适性；另一方面需要针对不同的项目类型、数据基础、基期条件等分类制定不同的测量和验证方法，强化标准的针对性。

（2）理论指导与实际案例相结合

工业锅炉系统节能改造项目的技术复杂性和实际工程项目的差异性决定了在标准正文中通过对相关用能模型（或算法）的建立、主要影响因素的确定、重要数据的获取等重要技术内容提出明确规定和要求，从而为不同的具体项目节能量测量、计算和验证提供重要的理论指导和依据；同时，为提高可操作性和实用性，针对不同的测量验证方法在附录中结合具体节能改造案例给出了主要步骤实施的详细操作说明，从而为标准用户提供了实施指南。

2.2确定主要内容的论据

2.2.1工业锅炉系统的概念和定义

通过划定项目边界从而明确实施优化的对象系统是确保工业锅炉系统节能改造项目节能量测量和验证可规划、可实施、可测算、可控制的基本前提。

目前，相关标准中尚无专门针对“工业锅炉系统”的定义，故在本标准中给出了“工业锅炉系统”的定义，即工业锅炉本体和辅助设备组成的蒸汽或热水生产系统。

工业锅炉本体主要包括锅、炉和燃烧设备，工业锅炉辅助设备主要包括燃料供应系统、除灰系统、送风排烟系统、汽水系统、仪表控制系统和环保设备。

。

2.2.2工业锅炉主要改造类型

（1）汽水系统改造。

烟气余热回收：

通过在烟道内安装省煤器、空气预热器回收烟气余热，以提高锅炉给水温度和燃用空气温度，并降低排烟温度，达到锅炉节能减排、提高热效率的作用。

一般排烟温度每降低10℃，锅炉效率可提高0.5%～0.6%；冷凝水与废蒸汽回收：

充分利用冷凝水和废蒸汽，可以节省锅炉燃料，减少排污量，减少锅炉软化水补充量，减少软化水处理量；设置蒸汽蓄热器：

利用蓄热器使锅炉蒸汽保持正常负荷下运行，消除负荷波动对锅炉燃烧和热效率的影响；采用真空除氧：

真空度维持在7998Pa时，给水温度只需加热到60℃就能达到除氧目的，既能节约蒸汽，又可以减少排烟损失。

（2）燃烧系统的改造。

采用分层给煤技术；改造炉拱；采用分段送风并安装调节风门；采用二次风强化气流燃烧；将链条炉改造为煤种适应性强、负荷调节比宽、烟气污染物少的循环流化床锅炉；采用燃料添加剂技术，富氧燃烧技术；改造炉墙减少热散失；实现燃烧自动化等。

（3）运行管理完善和配套系统优化：

包括锅炉房设备运行操作、维修及保养管理，水质管理，锅炉和辅机配套实现给料、着火、燃烧、燃尽和物料流动畅通；配备锅炉仪表控制系统等。

此外，面对迫切的能源和环境危机，工业锅炉的节能减排技术也快速的发展，目前应用较新的工业锅炉节能减排技术有：

新型预燃式燃油燃烧器、燃煤锅炉的气与煤混烧技术、生物质燃料燃烧技术、热管余热回收技术等，其中有些是从电站锅炉发展而来，有些就是针对工业锅炉而开发的。

这些新技术显示了在未来工业锅炉节能减排技术研究中，重点的发展方向是：

改善燃烧，减少过程热损失，寻找新型可再生的环保燃料。

2.2.3工业锅炉系统节能改造项目的边界划分和能耗统计范围

工业锅炉系统节能量测量和验证的项目边界可以按单台工业锅炉系统划分，也可以按包含多台工业锅炉的锅炉房划分。

系统边界示意如图1所示，其中，项目边界内容主要的耗能设备如下应列入项目基期和报告期的能耗统计范围，以确保节能量测量验证的准确性：

a）图1项目边界内锅炉本体和辅助设备的能源消耗应计入基期能耗和统计报告期能耗。

b）当采用太阳能、生物质能、地热能或其它可再生能源替代常规能源时，可再生能源本身的消耗不计入基期能耗或统计报告期能耗。

c）计算系统综合能耗时，不同种类的能源品种应分别统计计算，最后统一折算成标准煤。

各类燃料应按实测低位发热量折算成标准煤。

无法获得实测低位发热量值时，可参照GB/T2589中各种能源折标准煤系数进行折算。

当能耗仅为电量时，应直接用耗电量进行计算，或按国家统计部门发布的统计报告期上一年度全国火力发电平均发电煤耗进行等价值折算。

图1工业锅炉系统节能改造项目边界示意图

2.2.4计算节能量的基本公式

按照《节能量测量和验证技术通则》（GB/T28750-2012）给出的公式

（1）计算，

（1）

式中：

——工业锅炉系统节能量，单位为千瓦时（kW·h）；

——工业锅炉系统统计报告期能耗，单位为千瓦时（kW·h）；

——工业锅炉系统校准能耗，单位为千瓦时（kWh）。

需要注意的是，按照公式

（1）计算的节能量结果应为负值。

2.2.5基期和报告期

工业锅炉系统的基期和统计报告期的设定应符合GB/T28750-2012的要求：

a）基期和统计报告期应包括用能单位、设备、系统可能出现的各种典型工况，如包含能源消耗量由极大值到极小值得一个完整的运行循环。

一般为一个自然年。

b）基期内应可获得足够的运行记录或检测数据，能够总结出用能单位、设备、系统的能源消耗量与其影响因素的量化关系。

2.2.6测量和验证方法

2.2.6.1方法一：

“基期能耗-影响因素”模型法

工业锅炉系统节能改造项目节能量测量和验证方法可选用GB/T28750-2012中的“基期能耗－影响因素”模型法或直接比较法。

1）适用条件

对于可获得完整基期数据和统计报告期数据的项目，应采用“基期能耗－影响因素”模型法获得较为准确的节能量结果。

2）能耗主要影响因素的选取

影响工业锅炉系统能耗的因素众多，应依据工业锅炉系统节能改造项目对象选取能耗主要影响因素以建立工业锅炉系统“基期能耗-影响因素”回归模型。

a）输出有效能量，如热水锅炉为给水温度、出水温度和出水流量，蒸汽锅炉为给水温度、输出蒸汽温度、压力和流量；

b）工业锅炉系统基期有效运行时间；

c）燃料品种和质量，如燃煤为低位发热值、颗粒度、灰分和水分；燃油和燃气为低位发热值；

d）过量空气系数；

e）环境温度。

模型函数中的能耗影响因素均应为独立变量。

独立变量是指影响用能系统能耗的基本变量，它将影响用能设备或系统的环境或运行工况，从而影响用能系统的能耗。

独立变量是用能系统能耗的基本影响因素，任何需要对用能系统能耗及节能量进行评估和计算的项目都应合理地选择相应的独立变量，并在节能量计算时间段内对其进行准确的测量。

为了合理地选择独立变量，必须分析和确定它们对用能系统的运行特性及能耗的影响。

由于相关的用能系统所涵盖的范围不同，在节能量的测量与验证过程中独立变量的数量会有所差异。

3）“基期能耗－影响因素”回归模型的建立

回归模型是根据测量结果或已知数据，用回归分析的方法，描述独立变量和因变量之间的相互关系，用以预测未知但符合函数关系的变量。

a）基于工业锅炉系统能耗和相关影响因素的基期数据，建立工业锅炉系统“基期能耗-影响因素”函数，见公式

（2）。

（2）

式中，

－基期逐时段工业锅炉系统能耗，单位为千瓦时（kW·h），i=1,2,…,m,其中，m为基期的时段数；

－基期逐时段影响因素值,j=1,2,…,n,其中，n为影响因素的个数；

－基期能耗与影响因素变量之间的函数关系。

b）应对回归模型进行假设检验，模型验证结果应满足统计学的一般验证条件。

c）当基期回归模型使用逐月数据时，采集的数据组应不少于12个。

4）校准能耗的计算

将统计报告期的测量数据代入建立的回归模型对校准能耗进行计算，见公式（3）。

（3）

－工业锅炉系统校准能耗，单位为千瓦时（kW·h）；

－统计报告期逐时段影响因素值，i=1,2,…

其中，

为统计报告期的时段数，j=1，2,，…，n，其中，n为影响因素的个数；

Am－校准能耗调整值。

校准能耗调整值的确定应符合GB/T28750-2012的要求，并应得到各相关方的确认。

5）节能量的计算

按照公式

（1）计算节能量。

6）数据的收集、测量和验证

基期数据宜通过收集统计、计量、测量等方法获得；统计报告期数据应采用测量的方法获得。

2.2.3.2方法二：

直接比较法

1）适用条件

对于无法获得完整基期能耗数据的项目，如节能措施可关停且对系统正常运行无影响，可采用直接比较法获得节能量结果。

2）直接比较的实施

在项目报告期内选取两个或多个测试工况作为典型工况，其中，在各个典型工况下，设定固定的工业锅炉系统运行时长。

先关闭节能措施，并以此状态下的工业锅炉系统能耗作为设定运行时长内改造前的工业锅炉系统能耗；然后开启节能措施，并以此状态下的工业锅炉系统能耗作为设定运行时长内改造后的工业锅炉系统能耗。

通过比较节能措施开启和关闭时的工业锅炉系统能耗变化获得节能量。

直接比较法所设定的工业锅炉系统运行时长应大于等于24小时。

直接比较法除用于能耗的测量外，也可用于效率的测量。

当改造所涉及的设备或系统的节能量，可以直接通过设备或系统能耗变化体现时，则可仅通过对比节能措施关闭前后的能耗来计算节能量；当改造所涉及设备或系统的节能量受到除能耗外其他与改造措施无关的因素，如产量或负荷等影响时，则可以通过测量设备的效率，如单位产能的用能变化或单位负荷的用能变化，来反映改造前后效率的提升，以此作为节能量的确定依据。

采用直接比较法时，必须遵循以下几个要求：

根据项目所涉及的工艺流程或运行特点，列出所有可能影响该项目用能变化的独立变量，如负荷、排气压力等，并根据所选取的独立变量对运行能耗的影响大小和方式，确定作为相似运行工况选取依据的独立变量。

在进行相似运行工况的挑选时，必须选择相关独立变量最接近的运行工况。

当无法找到满足条件的相似运行工况时，独立变量允许的偏差可由双方自行约定。

综上所述，直接比较法的基本思想可以表达为基于报告期数据基础上的项目节能率计算。

此处节能率一方面可以表述为项目节能量与报告期能耗的比值，另一方面在采用相似工况的情况下又可以表述为测试日项目节能量与报告期状态（节能措施开启）测试日能耗，此处测试日项目节能量是报告期状态（节能措施开启）测试日能耗与基期状态（节能措施关闭）测试日能耗之差。

基于上述表述推导出式（4）

（4）

式（4）中，

——工业锅炉系统节能量，单位为吨标准煤（tce）；

——节能改造措施开启状态下的工业锅炉系统统计报告期能耗，单位为单位为吨标准煤（tce）；

——节能率；

（4-1）

（4-2）

式（4-1）、（4-2）中：

——工业锅炉系统统计报告期能耗（含节能改造措施关闭状态下的测试日累计能耗），单位为单位为吨标准煤（tce）；

——节能措施关闭（改造前）状态下测试日累计能耗，单位为单位为吨标准煤（tce）；

——节能措施开启（改造后）状态下测试日累计能耗，单位为单位为吨标准煤（tce）；

其中，

（4-3）

（4-4）

式中：

——节能措施关闭（改造前）状态下测试日逐日能耗，单位为单位为吨标准煤（tce），i=1,…,k，k为节能措施关闭状态下测试日天数；

——节能措施开启（改造后）状态下测试日逐日能耗，单位为单位为吨标准煤（tce），i=1,…,k，k为节能措施开启状态下测试日天数；

3主要试验（或验证）的分析、综述报告、技术经济论证，预期的经济效果

无。

4采用国际标准和国外仙剑标准的程度，以及与国际、国外同类标准水平的对比情况，或与测试的国外样品、样机的有关数据对比情况

目前，针对节能量测量和验证，国内外标准化机构和相关技术组织已经开展了不同程度的研究。

国际上，国际标准化组织ISO/T301“能源管理和能源节约”标准化技术委员会（2016年由ISO/TC242能源管理体系和ISO/TC257节能量评估两个技术委员会合并组建）已经制定并发布了ISO17741《项目节能量测量、计算和验证通则》、ISO17742《区域和城市节能量和能效的计算》、ISO17743《通用节能量计算方法学框架》、ISO17747《组织节能量的确定》等区域、组织和项目层面的节能量测量验证的国际标准；国际能效评估组织（EVO）发布了（EVO10000-1）《国际节能效果测量和认证规程-确定节能和节水量的概念和方法》定义了相关术语，对建筑物和工业设施领域节水或节能项目的有效性进行记录成册，并提供最佳实践，从而帮助项目管理者编制成功的M&V计划，通过验证，阐明项目节约量的量化过程；美国能源部能效与可再生能源办公室于2000年编制了《联邦政府节能项目验证和测试指南》（FEMP），美国暖通工程师学会ASHRAE编制了《节能效果测试方法导则》（ASHRAE14），这些技术指导手册对如何确定基准能耗和节能量做了较为详尽的阐述。

国内，全国能源基础与管理标委会（SAC/TC20）早在90年代初就开始节能量相关标准，先后组织制定了《用能单位节能量计算方法》（GB/T13234）、《节能量测量和验证技术通则》（GB/T28750）、《节能量测量和验证技术要求泵类液体输送系统》（GB/T30256）和《节能量测量和验证技术要求通风机系统》（GB/T30257）等组织和项目层面的节能量测量和验证方面的国家标准。

我国“十二五”期间由科技部支持了科技支撑计划《典型节能改造项目节能量测量和验证技术标准研究与示范》课题，在《节能量测量和验证技术通则》（GB/T28750-2012）的基础上，根据工业锅炉系统、照明系统、板坯加热炉、水泥余热发电、居住建筑供暖及通信机房等节能改造项目的特点，对多个具体项目能耗数据和影响因素数据进行相关性分析，得到相应节能改造项目的重大能耗影响因素并建立了相关性模型，给出了典型节能改造项目节能量测量和验证方法及数学回归模型的显著性检验方法、计算精度要求等，量化了不确定度分析方法，并通过工程实例验证了方法的可行性及可操作性，产出了《节能量测量和验证技术要求板坯加热炉系统》（GB/T31344-2014）、《节能量测量和验证技术要求居住建筑供暖项目》（GB/T31345-2014）、《节能量测量和验证技术要求水泥余热发电项目》（GB/T31346-2014）、《节能量测量和验证技术要求通信机房项目》（GB/T31347-2014）以及《节能量测量和验证技术要求照明系统》（GB/T31348-2014）和《节能量测量和验证技术要求工业锅炉系统》（GB/T31349-2014）等6项国家标准，为工业锅炉系统、照明系统、板坯加热炉、水泥余热发电、居住建筑供暖及通信机房等节能改造项目节能量测量和验证提供了技术支撑。

特别是ISO17741《项目节能量测量、计算和验证通则》是在我国国家标准《节能量测量和验证技术通则》（GB/T28750）的基础上，由我国提出并由我国专家牵头制定并发布的国际标准。

2015年2月，我国在ISO/TC257提出的另外2项国际标准新项目提案获得批准立项，分别为：

ISONP20375《火电厂节能量评估技术指南》和ISONP20376《节能量评估者选择通用指南》，目前，该2项标准正在ISO/TC301内由我国专家牵头开展起草，已形成FDIS稿。

我国专家目前担任ISO/TC301副主席和联合秘书，在该领域的标准化技术水平为国际领先水平。

本标准的编制是在充分调研了解了上述国内外节能量测量和验证标准及技术发展的基础上，吸收相关研究成果，并结合国内已开展的和正在进行的部分工业锅炉系统节能改造项目，结合我国国情和项目实际，研制开发本标准。

同时标准参考引用了现行的相关国家标准和国内外主要的技术参考资料和文献，在体现创新性的同时，保持了与现有相关标准的协调一致。

5与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系

本标准与有关的现行法律、法规和强制性国家标准无交叉、矛盾和冲突。

6重大分歧意见的处理经过和依据

本标准无重大分歧意见。

7国家标准作为强制性国家标准或推荐性国家标准的建议

本标准为方法标准，建议作为推荐性国家标准发布。

8贯彻国家标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过渡办法等内容）

1）本标准对于相关方开展工业锅炉系统节能量测量和验证工作、确保相关节能改造项目实施效果具有重要的指导意义。

建议标准发布后，针对标准不同的使用对象有侧重点的进行培训和宣传；

2）建议标准发布后6个月实施。

9废止现行有关标准的建议

无。

10其他应予说明的事项

无。