基于节电潜力分析的重点工业企业电力需求侧管理研究
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2.4 国内外分行业能耗比较

2.4.1 钢铁行业

1.发展规模

钢铁工业是中国国民经济的重要基础产业和实现新型工业化的支柱产业。在强劲的市

场需求拉动下,“十五”期间中国钢铁工业高速发展,粗钢产量年平均增长22.4%;“十一五”期间继续增长,到2008年粗钢产量突破5亿t,达到5.01亿t,比2005年增加

1.48亿t,年均增长12.3%,生产生铁4.71亿t,比2005年增加1.27亿t,年均增长

11.1%,分别占全球粗钢、生铁产量的37.7%和48.8%,为全球第一大钢铁生产国,如

图23所示。

图232000~2008年中国钢铁产量增长情况

注:数据来源:国家统计局《中国统计年鉴(2008)》。

国际钢铁协会(IISI)有关统计数据显示,2008年全球67个主要产钢国家和地区粗钢总产量为13.3亿t,同比下降1.2%,产量连续第二年超过13亿t。欧盟、北美、南美和独联体等主要产钢国和地区粗钢产量均有所下降,但中东及亚洲特别是中国钢产量有所提高。2008年,亚洲粗钢产量为7.7亿t,同比增长1.9%,占世界总产量的58%;中国钢铁产量连续12年保持世界第一,并且遥遥领先于其他国家。中国钢铁产量比排名2~8位的日本、美国、俄罗斯、印度、韩国、德国、乌克兰等7个国家的总和还多,如图24所示。

图242008年世界十大钢铁生产国的粗钢产量

注:数据来源:国际钢铁协会网站,http://www.worldsteel.org。

2.能耗现状

钢铁工业是中国最重要的温室气体排放源之一,降低中国钢铁工业的温室气体排放,对于中国减缓温室气体排放速度,促进社会、经济、环境可持续发展具有非常重要的现实意义。对此,《钢铁产业发展政策》提出要按照可持续发展和循环经济理念,提高环境保护和资源综合利用水平,节能降耗;要最大限度地提高废气、废水、废物的综合利用水平,力争实现“零排放”,建立循环型钢铁工厂。当前中国钢铁行业推动低碳发展的主要切入点是节能降耗和保护环境,主要措施包括淘汰落后生产能力,实行设备大型化,推广和应用重点节能技术等。

2008年,重点统计的大中型钢铁企业能耗总量为2.23亿tce,吨钢综合能耗为

630kgce/t;分别比2005年上升25.3%和下降8.6%。2005年以来,钢铁行业能源效率水

平提高很快,节能降耗工作取得明显成效,单位产品综合能耗的年均下降率达到2.94%,为行业的低碳发展奠定了良好基础(图25)。

图252002~2008年大中型钢铁企业能源消费量及吨钢综合能耗变化情况

注:2005年及以后年份吨钢综合能耗中电力按当量值折算。

在淘汰落后生产能力方面,2006年,国家发改委与河北省、辽宁省、江苏省等10个省市区签订了第一批淘汰落后产能责任状,累计关停和淘汰落后高炉炼铁生产能力3986.2万t,落后炼钢生产能力4166.8万t。2007年已关停和淘汰落后高炉炼铁生产能力1242.2万t,炼钢生产能力872.7万t。此外,还淘汰了一批初轧/开坯机等落后生产工艺,钢铁行业初轧/开坯机较2002年减少了15台套,生产能力减少了7871万t。

在设备大型化方面,2007年底中国2000m3以上的高炉共有63座,生产能力达到

13750万t,较2005年增加了3600万t,增长35%;100t以上的转炉98座,生产能力增加到13465万t,较2005年增加了8座,生产能力增加1000万t,增长8%。

在重点节能措施的推广应用方面,截至2007年底,完全采用中国自主创新技术并建成的75~160t/h干法熄焦装置共54套,与2005年相比增加20套,钢铁企业内焦化厂干熄焦率由2005年的不足30%提高到45%以上;共有49座2000m3以上的高炉装备了TRT发电,吨铁发电量达到35~40kW·h;大力推广转炉煤气回收干法除尘技术,可回

收余能达35kgce/t钢水左右,继宝钢之后目前已有莱钢、包钢、太钢、天钢、承钢等企业的20余家转炉实现了干法除尘回收。

当前中国钢铁行业推动低碳发展面临的最主要的问题就是落后产能比重过大,结构调整进展迟缓。当前,仍有相当一批中小型钢铁企业,由于工艺装备落后,节能减排措施不到位,极大地影响了全行业低碳发展水平的提升,全行业推动低碳发展的任务依然艰巨。

2.4.2 水泥行业

1.发展规模

2000年以来,由于全社会固定资产投资的快速增长,强劲拉动了国内的水泥消费,水泥进入新一轮高速增长期。2000年中国水泥产量5.9亿t,到2007年水泥产量增长到

13.6亿t,7年净增7.7亿t,年平均增长率达到12.7%。进入2008年,虽然受全球金融

危机影响,水泥产量增速放缓,但仍增长了2.9%,水泥产量达到14亿t,占世界水泥总

产量的48%。

与此同时,国家采取了一系列宏观调控措施,使水泥工业结构调整取得突破性进展,新型干法水泥生产能力迅速增长,其占水泥总产量的比重大幅提高。2000年,中国新型干法水泥产量为7775万t,产量比重为13.1%,到2008年新型干法水泥产量已达到9.1亿t,产量比重达到65%,比2000年提高了近52个百分点,如图26所示。

图262000~2008年中国水泥总产量及新型干法水泥比重变化情况

自1985年以来,中国水泥产量已连续23年保持世界第一,所占比重也由10%左右提升至50%左右。2000年以来全球水泥生产保持了较快的增长速度,年均增长率达到7%;中国水泥生产增长速度更快,比世界平均水平高出5个百分点左右,占全球总产量

的比重也由2000年的35.5%上升至2008年的48%,如图2 7所示。

2008年,中国水泥产量分别是位居世界第二、三位的印度和美国产量的8倍和17倍,生产规模远远高出其他国家。

水泥行业是典型的高耗能行业,其能源消耗在建材工业和整个工业部门中占有相当比重。据中国建筑材料联合会信息部统计,2007年,中国水泥制造业能源消费总量为1.43

图272000~2008年世界水泥总产量及中国所占比重

亿tce(电力按发电煤耗折算),占建材工业能源消费量的比重为73.4%,占整个工业部门能源消费量的比重为7.5%,占全国能源消费总量的比重为5.4%。与2000年相比,

2007年水泥行业能源消费量增长了96.9%,净增7000万tce,年均增长率达到10.2%,

如图28所示。

图282000~2007年中国水泥行业能源消费量及占全国比重

2.能耗现状

水泥工业消纳利用各种工业废弃物及城市生活垃圾、污泥有其独特的优势,具有利用废弃物品种多,适用范围广,消纳量大,水泥生产与消纳利废同时进行,成本低廉,环境友好的优点,客观上也产生了显著的二氧化碳减排效益。当前,水泥行业推动低碳发展的切入点是节能降耗、资源综合利用和余热利用,主要的政策措施包括加快行业结构调整步伐,淘汰落后水泥产能,提高新型干法水泥比重;提高行业集中度,提升生产线规模,实现装备大型化;实施以纯低温余热发电为代表的技术改造,提高工艺技术水平;制定鼓励废弃物在水泥生产中利用、替代原燃料和熟料的优惠政策等。其驱动力来自国家设定的强制性的节能降耗目标,优惠性的财税政策及节约成本,增加效益等方面。

从水泥单位产品综合能耗看,由于新型干法水泥比重不断提高,生产线规模不断扩

大,以及多项节能技术的推广应用,2007年产品单耗比2002年下降了18kgce/t,降幅10.2%,年均下降率达到2.1%。同时,由于水泥行业增加值增速高于能源消费增速,其单位增加值能耗也不断下降。2002~2007年,水泥制造业单位增加值能耗下降了28.1%,年均下降率达到6.5%,高于工业行业的平均下降率,如图29所示。上述两项指标表明中国水泥行业能源利用效率和效益不断提高,推动了全行业的低碳发展。

图292002~2007年中国水泥行业单位增加值能耗和单位产品能耗变化情况

2005~2008年,中国水泥行业结构调整取得明显进展:新型干法水泥产量比重由45%提高到65%,产能增长接近1倍,平均每年新增产能约1.5亿t,每年新增新型干法生产线100条以上;与此同时,加快了立窑、湿法窑等落后生产能力的淘汰步伐,3年内共淘汰落后水泥产能约1亿t,使其产能比重下降了约20个百分点。

截至2008年底,中国共有14家企业水泥产量超过千万吨,比2005年时的6家增长了1倍多;排名前10位的企业市场份额达到30%以上,远高于2005年时的15%,大型水泥集团快速成长,生产集中度迅速提高。投产的新型干法生产线规模不断提高,技术装备的大型化、先进化趋势明显:2006年所有新型干法水泥生产线中,日产4000t及以上生产线产量比重为39%,当年新投产生产线平均规模为3000t/d;到2008年日产4000t及以上生产线的产量比重已达到55%以上,当年新投产生产线平均规模为4000t/d。

在纯低温余热发电方面,2005年以来,装备余热发电的生产线条数呈几何式增长:2006年投产14台余热发电机组,装机容量66MW;2007年投产59台机组,装机容量

571MW;2008年投产106台机组,装机容量975MW,如图2 10所示。截至2008年底,

中国共有263条水泥生产线实施了余热发电项目,总装机容量达到1662MW,相应的水泥熟料产能28587万t,占全部新型干法水泥生产线产能的比重为37.8%。

在利用废弃物替代水泥生产中的天然矿物原料,燃料推动资源综合利用方面,中国政府制定了优惠性的财税政策,包括:对掺有不少于30%的煤矸石、石煤、粉煤灰、烧煤锅炉等其他废渣为原料生产的水泥实行增值税即征即退政策;对利用本企业外的大宗煤矸石、炉渣、粉煤灰作主要原料生产建材产品的所得免征5年所得税等。这些政策极大鼓励了水泥行业开展资源综合利用的积极性,也成为水泥行业低碳发展的重要推动力,取得了

图210 历年水泥生产线余热发电项目投产情况

显著的碳减排效果。

2.4.3 化工行业

1.发展规模

改革开放以来,石油和化学工业的发展取得了长足的进步,总体水平的提高超过了历史上任何一个时期。我国石油和化学工业已经形成具有20多个行业,能生产4万多种产品,门类比较齐全,品种大体配套的工业体系。目前,我国已有10多种主要石油和化工产品的产量居世界前列[30]

化工行业作为国家的支柱产业之一,在国民经济中起着重要作用,直接关系到人们日常生活的衣食住行等问题。世界化学工业的发展速度很快,在各主要工业国中均高于整个工业平均速度,其增长率是国民生产总值增长率的2倍。随着中国经济的持续增长,对化工产品的需求将稳步增长。根据化工项目平均1.5~2年的建设周期,统计2003年、2004年以来的产能扩张,化工行业的投产高峰主要集中在2005~2006年,2007年投产速度开始下降,“十一五”期间将是逐步消化现有产能的过程。

2.能耗现状

2007年石油和化工行业消费能源3.75亿tce,占全国能源消费总量的15.2%。其中,化工行业消费2.5亿tce,占全国能源消费总量的10.1%。合成氨、烧碱、电石和黄磷是化工行业的重点耗能产品,其能源消费量占化工行业的43%以上。2007年,合成氨能耗

0.75亿tce,占30%;烧碱能耗0.12亿tce,占4.8%;电石能耗0.18万tce,占7.2%;黄磷能耗0.035亿tce,占1.4%。

化工行业中,主要耗能产品均为大宗产品,发达国家企业规模一般都比较大,便于合理利用能量和提高设备利用效率。而我国中、小企业较多,平均生产规模较小,与发达国家相差较大。例如合成氨企业国内户均产能不足10万t/a,而国外一般为30万t/a;电石

企业国内户均产能不足5万t/a,日本为22万t/a,美国为17万t/a,德国为20万t/a。

这种企业规模上差距是国内化工主要耗能产品能耗相对较高的一个重要原因。例如,大型合成氨装置的单位产品能耗平均水平为1490kgce/t,中型装置的平均水平为1792kgce/t,小型装置的平均水平为1811kgce/t。国内中小电石企业平均综合电耗约3650kW·h/t,而大型密闭式电炉企业电耗约3200kW·h/t,与国外基本一致。

化工行业的原料路线对产品能耗有重大影响。在这方面,国内外的差异较大。例如合成氨行业,国内70%以上的合成氨以焦炭为原料,20%以天然气为原料,而世界上以天然气为原料的合成氨则为80%~90%,美国甚至达到了98%的水平,由于煤制合成氨单位能耗比天然气多60%以上,因而造成了我国合成氨单位产品能耗明显高于国外平均水平的结果。

3.主要产品能耗水平

2007年,化工重点耗能产品的单位综合能耗均有不同程度的下降。其中,合成氨综

合能耗1421.68kgce/t,同比下降4.1%。烧碱综合能耗501.78kgce/t,同比下降2.78%;其中30%离子膜法碱综合能耗386.37kgce/t,同比下降0.54%;30%隔膜法碱综合能耗768.38kgce/t,同比下降2.7%;电石综合能耗1107.26kgce/t,同比下降2.96%。总体

来说,我国化工行业这4个主要耗能产品(合成氨、烧碱、电石和黄磷)的能耗水平与国外先进水平相比存在一定差距,并且差距正在逐步缩小。

近年来国内能耗统计口径发生了改变,为了便于国内外比较,我们选择了统计口径较接近的2005年的数据进行对比分析。我国几个主要耗能产品的能耗水平与国外先进水平相比,合成氨单位产品耗能量平均多14%~23%,烧碱多8%~18%,电石多15%~21%,黄磷多6%。差距大小的依次排序是:合成氨、电石、烧碱、黄磷。我国也有部分产品由于原料或工艺路线的改进,能耗水平达到或接近国际先进水平,如以天然气为原料的大型合成氨厂生产的合成氨、离子膜法烧碱、大型密闭式电石炉生产装置、大型黄磷等。

化工行业主要耗能产品的能耗水平国内外的比较见表26和表27。

表2 6

2005年国内外化工行业几大高耗能产品的单位能耗

续表

注 1.隔膜法电耗是将国内统计值折算成与国外相同电流密度(2150A/m2)时的理想值。

2.1kW·h=0.404kgce。

表2 7

国内外化工行业几大高耗能产品的单位能耗比较

注 1kW·h=0.404kgce,电石、黄磷的括号内则按1kW·h=0.1229kgce折算。

2.4.4 有色行业

1.发展规模

2006年,我国有色金属工业总耗能量超过9000万tce,约占全国能源消耗总量的4%左右,见表28所列。其中冶炼能耗为社会所广泛关注,尤以电解铝能耗总量为最,2006年仅耗电一项就超过1300亿kW·h,占全国总耗电量的5.5%左右。“十五”期间,有色金属工业通过淘汰落后工艺,优化调整产业结构等措施,使“节能降耗”成效显著,特别是一些主要的有色金属企业和产品的综合能耗指标不断得到改善。但应当清醒地认识到有色金属工业节能工作的严峻形势及其蕴含的巨大潜力[30,31]

2.能耗现状

我国有色冶金工业目前呈现出这样的格局:一方面在积极淘汰落后产能,另一方面产量却又在急剧增长。这种“跷跷板”式的不平衡发展使我国有色金属工业能耗不仅没有减少,反而出现膨胀,见表28所列。

表2 8

2001~2008年主要有色金属能耗指标

续表

注 2008年为快报数。数据来源:中国有色金属工业协会http://duibiao.chinania.org.cn/。

分析认为,我国有色金属工业节能减排目前面临以下几方面的问题:(1)冶炼项目投资继续增加;

(2)缺乏行业能耗标准;

(3)冶炼生产能力增长过快,带来能耗总量增加,尤其是电解铝产量快速增长给整个行业带来冲击;

(4)调整结构推出机制尚未建立,难以有效淘汰落后产能;(5)技术创新能力不足,节能降耗的技术支撑薄弱。

3.主要产品能耗水平

中国有色金属工业协会制定了有色金属工业“十一五”节能减排工作的总体规划,以贯彻落实国务院关于节能减排工作的一系列方针政策,推进全行业节约能源和保护环境工作的步伐。有色金属行业节能减排工作的主要目标包括节能和减排两个方面。其主要节能目标是到2010年末,主要有色金属产品技术经济指标接近或达到世界先进水平。

2.4.5 电力行业

1.发展规模

我国电源结构现状以火电为主,水电为辅,电力生产主要依靠燃煤发电。截至2008年底,我国电力行业发电装机容量达到79253万kW。其中,火电装机容量达60132万kW,占

75.87%;水电装机容量达17152万kW,占21.64%;核电装机容量885万kW,占1.1%;风电装机容量达到894万kW,占1.1%。2008年全国电力行业发电量为34334亿kW·h,其中火电发电量为27793亿kW·h、占80.95%;水电发电量为5633亿kW·h,占16.41%;核电发电量为684亿kW·h,占1.99%;风电发电量为128亿kW·h,占0.37%。

2008年我国电源结构如图211所示,不同电源发电量比重如图212所示。2.能耗现状

2007年,全国6000kW及以上火电厂发电消耗燃料8.8亿tce,比上年增长10.4%。其中,消耗原煤12.9亿t,比上年增长8.9%;消耗燃油813万t,比上年减少18.2%;

消耗燃气816亿m3,比上年增长14.3%。全国6000kW及以上电厂供热消耗燃料1.1亿

tec,比上年增长14.6%。其中,消耗原煤1.5亿t。比上年增长8.9%;消耗燃油72.6

万t,比上年减少5.2%;消耗燃气156亿m3,比上年减少22%。

图213为2006年火电厂发电燃料消耗量,图2 14为2007年火电厂发电燃料消耗量。

图2112008年我国电源

结构示意图

图2122008年我国不同电源

发电量比重示意图

图2132006年火电厂

发电燃料消耗量

图2142007年火电厂

发电燃料消耗量

3.主要产品能耗水平

2007年,受小火电机组关停及大容量高效机组大量投产等因素的影响,火电机组供电煤耗明显降低。全国6000kW及以上电厂供电煤耗为356gce/(kW·h),比上年下降

11gce/(kW·h);发电煤耗为332gce/(kW ·h),比上年下降10gce/(kW ·h)。2001~

2007年全国6000kW及以上电厂供电煤耗和发电煤耗如图215所示。

图2152001~2007年全国6000kW及以上电厂供电煤耗和发电煤耗

注:数据来源:中国电力企业联合会,2001~2007年《电力工业统计资料汇编》。

从各省(区、市)火电机组供电煤耗来看,新疆供电煤耗最高,为453gce/(kW·h),

四川次之,为406gce/(kW·h)。其他省(区、市)均低于400gce/(kW·h),2007年四川火电机组供电煤耗为406gce/(kW·h),2006年为426gce/(kW·h)。

4.耗能水平国内外比较

进行供电煤耗国际对比时,不宜简单地进行比较,需要选取同类型机组进行比较。根据各国火电机组容量和发电量构成、火电供电煤耗分别折算到对应的燃煤机组供电煤耗,2005年,英国、美国、澳大利亚、意大利和日本的煤电机组供电煤耗分别为384gce/(kW·h)、

383gce/(kW·h)、368gce/(kW·h)、342gce/(kW·h)、338gce/(kW·h)。我国2007年煤

电机组供电煤耗约为357gce/(kW·h),低于英国、美国、澳大利亚2005年的煤耗水平,但高于意大利、日本2005年燃煤机组煤耗水平。各国供电煤耗情况见表29所列。

表2 9

我国与典型发达国家供电煤耗对比

注 中国数据来源:中国电力企业联合会2007年《电力工业统计资料汇编》。其他数据来源:《国际能源与电力统

计手册(2008)》。

2.4.6 四川省高耗能行业情况

四川省高耗能行业耗电量情况(2008年12月)见表210所列。

表2 10

四川省高耗能行业售电量情况统计表

从表210中可以看出,四川省工业耗电量占全省耗电量的48.58%,其中高耗能行业占38.28%。电机耗电情况如图216所示。

图2162008年四川省高耗能企业耗电量

注:此为2008年12月份高耗能企业用电数据,数据来源:四川省电力公司。

四川省2008年主要工业行业综合能耗见表211所列。四川省2007年分部门规模以上工业企业能耗情况见表212所列,四川省2008年分部门规模以上工业企业能耗情况

见表213所列。

表2 11

四川省2008年主要工业行业综合能耗表

续表

表2 12

四川省2007年分部门规模以上工业企业能耗情况表

表2 13

四川省2008年分部门规模以上工业企业能耗情况表

2.4.7 主要工业产品产量、产值及电耗情况

1.四川省主要行业工业产品电耗估计

根据2008年《四川省统计年鉴》数据,2007年四川省电力生产、消耗情况见表2 14所列。全社会电力需求趋势,社会各行业用电量见表215所列。

表2 14

2007年全省电力生产消耗情况表

表2 15

社会各行业2003~2008年用电量

注 服务行业包括交通运输、仓储和邮政业,信息传输、计算机服务和软件业,商业、住宿和餐饮业,金融、房地

产、商务及居民服务业。

2.相关行业用电比例图(图217~图221)

图2172008年各大行业消费电比例图

图2182003~2008年农业用电量图

图2192003~2008年建筑用电量图

图2202003~2008年服务行业用电量图

图2212003~2008年公共事业及管理组织用电量图

3.社会各行业2004~2008年用电增长率(图2 22)

图2222004~2008年各行业用电量增长率

4.2007年社会各行业用电比

从图223所示各行业用电占比看,工业占全社会用电比例达85%,交通运输、仓储和邮政业,信息传输、计算机服务和软件业,商业、住宿和餐饮业,金融、房地产、商务及居民服务业等服务行业合计占8.4%,公共事业及管理组织用电占3.1%,建筑业占

2%,农业仅占1.4%。从各行业用电增长情况看,除农业外,工业、服务业、公共事业、建筑业用电都呈稳步增长态势。

图2232007年各行业用电比例图

5.各主要工业产品电效情况

根据调研和统计资料,2007年全省各主要产品平均单位电耗、主要产品产量、用电量见表216所列。

表2 16

2007年各主要产品平均单位电耗、主要产品产量、用电量汇总表

续表

四川省主要工业产品按平均单位产品电耗计算,电耗合计621.4亿kW·h,占当年全省工业用电总量的81.2%,基本反映了主要工业品的能效水平(图224)。

图224 主要工业品生产耗电量

6.主要工业产品单位电耗与全国或行业水平比较

根据调研汇总,四川省主要工业产品单位能耗指标与国家、省能耗限额对比情况见表

2 17所列。

表2 17

单位产品能耗和国家、省能耗限额情况表

续表

从表217可以看出,粗钢、铁合金、焦炭、电解铝、水泥、纯碱、电石等产品单位能耗超过国家、省能耗限额5%~20%,节能节电潜力较大。

7.各主要工业行业产值及单位电耗情况

根据2008年《四川省统计年鉴》数据中各主要工业行业总产值、增加值及调研数据,计算得各行业增加值平均电耗和耗电总量见表218所列。

表2 18

主要行业产值、产值电耗表

各主要工业行业耗电量合计为703.8亿kW·h,占全省工业耗电总量的92%。行业平均增加值电耗有色金属冶炼压延加工最高,非金属矿物制品(主要是建材类)次之,石油加工、炼焦及核燃料最低,如图225所示。

图225 工业各行业增加值电耗

通过上述对重点用电企业、行业、主要工业产品电耗数据分析表明,制定能够强化用电企业节能管理,优化用电方式,促进企业节电技术改造的政策措施和管理机制是四川省电力需求侧管理的核心内容。