CN108154281A - 一种天然气净化厂能源消耗评价方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种天然气净化厂能源消耗的评价方法及装置。该方法包括：选取能源绩效参数和对应的能耗评价指标；采集所述能源绩效参数和对应的能耗评价指标的历史值；根据所述历史值得到表示所述能源绩效参数和对应的能耗评价指标之间关系的回归方程；将待评价的能源绩效参数实际值对应的能耗评价指标实际值代入所述回归方程，获得所述待评价的能源绩效参数的基准值；求得所述待评价的能源绩效参数实际值与所述基准值的差值。本发明更客观反映了天然气净化厂自身的能耗变化情况和节能措施的效果，为制订符合各厂自身需要的能源管理方法提供参考基准。
Description
技术领域
本发明涉及能源利用技术领域，特别涉及一种天然气净化厂能源消耗的评价方法及装置。
背景技术
目前对天然气净化过程中的能耗评价主要依靠统计方法：即统计一段时间之内，各种能源的消耗(水、电、气)数据，得到整个净化厂的总能耗，进而可根据天然气处理量计算单位能耗。企业管理者为了提升生产装置的能源管理水平，往往通过树立一个标杆企业，让所有的的净化厂都向标杆看齐。但由于天然气净化技术较复杂，不同的企业之间，由于其内外部环境不同，其用能水平自然不同，不具有可比性。例如，对于两个天然气净化厂而言，尽管其基本工艺流程大体相似，但由于所处理的原料气气质不同，因此其用能水平自然不同，不能因为甲净化厂能耗高，乙净化厂能耗低就简单地认为甲净化厂用能水平低，能源管理水平低，乙净化厂用能水平高，能源管理水平高。这种简单的比较是没有意义的，也偏离了能耗评价本身的目的。
能耗评价的目的旨在通过能耗评价来诊断过程系统的用能水平，寻找过程系统用能的薄弱环节，发现能耗瓶颈，从而有针对性的采取节能措施，提高过程系统的整体用能水平。因此，能耗评价应该是净化厂自身用能水平的评价，既将企业的现在与过去比，而不是只让不同企业之间去比较。然而当前的能源评价一般只是用同一标准评价不同的企业，以此得出结论，显然不够客观。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种反映净化厂自身用能水平的评价技术，这种技术可推广到各个净化厂，从而为每一个净化厂制订符合自身需要的能源管理方法提供参考基准。
具体而言，包括以下的技术方案：
一种天然气净化厂能源消耗评价方法，包括如下步骤：
选取能源绩效参数和对应的能耗评价指标；
采集所述能源绩效参数和对应的能耗评价指标的历史值；
根据所述历史值得到表示能源绩效参数和对应的能耗评价指标之间关系的回归方程；
将待评价的能源绩效参数实际值对应的能耗评价指标实际值代入所述回归方程，获得所述待评价的能源绩效参数的基准值；
求得所述待评价的能源绩效参数实际值与所述基准值的差值。
可选择地，所述能源绩效参数包括全厂或各单元装置总能耗、单位处理量能耗和产品单位产量能耗中的一个或多个。
可选择地，所述能耗评价指标包括天然气处理量、环境温度、原料气中二氧化碳含量、原料气硫化氢含量、原料气温度、原料气进气压力的一个或多个。
可选择地，所述采集所述能源绩效参数包括根据原始能耗数据计算所述选取的能源绩效参数。
可选择地，所述将待评价的能源绩效参数实际值对应的能耗评价指标实际值代入所述回归方程，获得所述待评价的能源绩效参数的基准值包括：
将待评价的能源绩效参数实际值对应的多个时间点的能耗评价指标实际值代入得到的回归方程，获得所述待评价的能源绩效参数的能耗基带线。
一种天然气净化厂能源消耗评价装置，包括如下模块：
选取模块，用于选取能源绩效参数和对应的能耗评价指标；
采集模块，用于采集所述能源绩效参数和对应的能耗评价指标的历史值；
方程建立模块，用于根据所述历史值得到表示能源绩效参数和对应的能耗评价指标之间关系的回归方程；
基准值获取模块，用于将待评价的能源绩效参数实际值对应的能耗评价指标实际值代入所述回归方程，获得所述待评价的能源绩效参数的基准值；
差值获取模块，用于求得所述待评价的能源绩效参数实际值与所述基准值的差值。
可选择地，所述能源绩效参数包括全厂或各单元装置总能耗、单位处理量能耗和产品单位产量能耗中的一个或多个。
可选择地，所述能耗评价指标包括天然气处理量、环境温度、原料气中二氧化碳含量、原料气硫化氢含量、原料气温度、原料气进气压力的一个或多个。
可选择地，所述采集模块还用于根据原始能耗数据计算所述选取的能源绩效参数。
可选择地，所述基准值获取模块还用于将待评价的能源绩效参数实际值对应的多个时间点的能耗评价指标实际值代入得到的回归方程，获得所述待评价的能源绩效参数的能耗基带线。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
1、本发明的一种天然气净化厂能源消耗的评价方法及装置，利用能源绩效参数和对应的能耗评价指标的历史值得到表示能源绩效参数和对应的能耗评价指标之间关系的回归方程，将待评价的能源绩效参数实际值对应的能耗评价指标实际值代入回归方程，获得待评价的能源绩效参数的基准值，然后求得待评价的能源绩效参数实际值与所述基准值的差值，根据差值可以知道天然气净化厂能源消耗是较高还是较低，节能是否取得了效果，从而为每一个净化厂制订符合自身需要的能源管理方法提供参考基准。与现有技术的各厂之间的横向比较相比，这种评价方法更客观反映了天然气净化厂自身的能耗变化，反映节能措施的效果。
2、本发明还可以将待评价的能源绩效参数实际值对应的多个时间点的能耗评价指标实际值代入得到的回归方程，获得待评价的能源绩效参数的能耗基带线，从而与能源绩效参数的实际值形成的连线进行比较，可直观显示出在一个时期内能耗较高还是较低，节能效果如何。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明一实施例的天然气净化厂能源消耗评价方法的流程图。
图2是根据本发明一实施例的天然气净化厂能源消耗评价方法采用能耗基带线时的示意图。
图3是根据本发明另一实施例的天然气净化厂能源消耗评价方法的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明一实施例提供了一种天然气净化厂能源消耗评价方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S1：选取能源绩效参数和对应的能耗评价指标；
步骤S2：采集所述能源绩效参数和对应的能耗评价指标的历史值；
步骤S3：根据所述历史值得到表示能源绩效参数和对应的能耗评价指标之间关系的回归方程；
步骤S4：将待评价的能源绩效参数实际值对应的能耗评价指标实际值代入所述回归方程，获得所述待评价的能源绩效参数的基准值；
步骤S5：求得所述待评价的能源绩效参数实际值与所述基准值的差值。
下面具体介绍各步骤的执行。
首先是执行步骤S1，包括如下内容：
1确定能源绩效参数
所谓能源绩效参数，实质是反映净化厂用能水平的具体数值或量度。能源绩效参数被定义为总能耗、单位处理量能耗和产品单位产量能耗，其中总能耗可包括全厂或各单元装置总能耗。这些能耗计算式如下：
1.1总能耗的计算
公式为：
式中：
E——总能耗(MJ)；
n——消耗的能源品种数(水、电和燃料气等)；
ei——生产和服务活动中消耗的第i种能源实物量；
pi——第i种能源的折算系数，按能量的当量值或能源等价值折算。
对天然气净化厂而言，一般有：
(1)净化厂全厂总能耗＝全厂总耗电*能源折算系数+全厂新鲜水供应量*能源折算系数+燃料气消耗量*能源折算系数
(2)脱硫装置总能耗＝脱硫装置总耗电*能源折算系数+脱硫装置蒸气消耗量*能源折算系数+脱硫装置循环水消耗量*能源折算系数+脱硫单元软水消耗量*能源折算系数
(3)脱水装置总能耗＝脱水装置总耗电*能源折算系数+脱水装置燃料气消耗量*能源折算系数+脱水装置循环水消耗量*能源折算系数
(4)硫磺回收及尾气处理装置总能耗＝硫磺回收及尾气处理裝置总耗电*能源折算系数+蒸气消耗量*能源折算系数++燃料气消耗量*能源折算系数+软水消耗量*能源折算系数
(5)公用工程及生产辅助装置总能耗＝公用工程及生产辅助装置总耗电*能源折算系数+新鲜水供应量*能源折算系数+燃料气消耗量*能源折算系数
1.2单位处理量能耗
式中：
e1——单位处理量能耗(MJ/m3)；
E1——总能耗(MJ)；
P1——处理量(m3)。
对净化厂而言，一般有：
(1)全厂单位天然气处理量能耗＝(全厂总耗电*能源折算系数+全厂新鲜水供应量*能源折算系数+燃料气消耗量*能源折算系数)/(天然气处理量)
(2)脱硫装置单位天然气处理量能耗＝(脱硫装置总耗电*能源折算系数+脱硫装置蒸气消耗量*能源折算系数+脱硫装置循环水消耗量*能源折算系数+脱硫单元软水消耗量*能源折算系数)/(天然气处理量)
(3)脱水装置单位天然气处理量能耗＝(脱水装置总耗电*能源折算系数+脱水装置燃料气消耗量*能源折算系数+脱水装置循环水消耗量*能源折算系数)/(天然气处理量)
(4)公用工程及生产辅助装置单位天然气处理量能耗＝(公用工程及生产辅助装置总耗电*能源折算系数+新鲜水供应量*能源折算系数+燃料气消耗量*能源折算系数)/(天然气处理量)
1.3硫磺产品单位产量能耗
式中：
e2——单位硫磺产量能耗(MJ/吨)；
E2——生产硫磺的总能耗(MJ)；
P2——硫磺的产量(吨)。
其中，一般地，硫磺回收及尾气处理裝置单位硫磺产量能耗＝(硫磺回收及尾气处理裝置总耗电*能源折算系数+蒸气消耗量*能源折算系数+燃料气消耗量*能源折算系数+软水消耗量*能源折算系数)/(硫磺产量)
2确定能耗评价指标
建立一套能耗评价方法体系，核心的问题是找到影响能源绩效参数的关键变量指标(一般称之为能耗评价指标)。
对国内的多个天然气净化厂能耗数据进行追踪分析发现，影响净化厂的能耗大小与待处理的天然气的温度、压力、含硫量和CO2含量等有密切联系。下表是净化厂的能源绩效参数以及对应的能耗评价指标：
显然以上能耗评价指标都很容易从天然气净化厂的日常数据中获取，从而易于执行能耗评价工作。
在步骤S1中，有些能源绩效参数并不是可直接得到的，可能需要执行步骤S1’来根据原始(即初始得到的)能耗数据计算能源绩效参数，例如，全厂单位处理量每日能耗＝(天然气净化装置总电耗(日)+水供应量(日)+燃料气消耗量(日))/净化装置处理量(日)。
然后执行步骤S2：输入(采集)能源绩效参数和对应的能耗评价指标的历史值：依据选定期间已发生的历史数据进行采集，如2015.1.1～2015.12.31每日的装置总电耗数据、每日全厂水供应量数据、燃料气每日消耗量数据、净化装置每日处理量数据、当地环境温度(日)、原料气中二氧化碳含量(日)、原料气硫化氢含量(日)、原料气温度(日)、原料气进气压力(日)。这里的对应一是类型的对应，一是采集时间的相互对应。
再执行步骤S3：根据历史值得到表示能源绩效参数和对应的能耗评价指标之间关系的回归方程。回归方程是根据样本资料通过回归分析所得到的反映一个变量(因变量)对另一个或一组变量(自变量)的回归关系的数学表达式。在这里，因变量是能源绩效参数，而自变量是对应的一组能耗评价指标，回归方程例如为多元线性回归方程。本领域技术人员应该理解，历史值的组数越多，获得的回归方程就越能与实际情况吻合。
继续执行步骤S4：将待评价的能源绩效参数实际值对应的能耗评价指标实际值代入得到的回归方程，获得待评价的能源绩效参数的基准值。
最后执行步骤S5：求得待评价的能源绩效参数实际值与求得的基准值的差值。能源绩效参数实际值大于基准值的差值时，这个差值为正，说明实际能耗太高，有浪费能量，能源绩效参数实际值小于基准值的差值时，这个差值为负，说明实际能耗较少，产生了节能效益，差值的大小反映了浪费能量或节能的多少。在有能耗基带线的情况下，如果能源绩效参数实际值的曲线一直在能耗基带线上方，说明有浪费能量，反之说明节能取得了效果。
为了更直观体现能耗评价，步骤S4可以是步骤S4’：将待评价的能源绩效参数实际值对应的多个时间点的能耗评价指标实际值代入得到的回归方程，获得待评价的能源绩效参数的能耗基带线。例如参见说明书附图2，采取节能措施后，右边上部是能耗基带线，下部是实际能耗线，两者之间的区域即可看做是节能效益。能源基准值是动态变化的，这符合客观事实。因为净化厂的工艺条件和设备运行参数时时刻刻都在发生显著变化，当然其能源基准值也会相应变化。求出回归方程后，实际的能耗数据都可以与这个基准值进行比较，并求出相差值。如果相差值为正，代表净化厂的能耗偏大；相差值为负，说明其能耗较低。能耗差值比例可根据管理者的接受程度自行决定，超过一定值时说明能耗异常，需要查找原因持续改进。
本实施例提供的天然气净化厂能源消耗的评价方法，利用能源绩效参数和对应的能耗评价指标的历史值得到表示能源绩效参数和对应的能耗评价指标之间关系的回归方程，将待评价的能源绩效参数实际值对应的能耗评价指标实际值代入回归方程，获得待评价的能源绩效参数的基准值，然后求得待评价的能源绩效参数实际值与所述基准值的差值，根据差值可以知道天然气净化厂能源消耗是较高还是较低，节能是否取得了效果，从而为每一个净化厂制订符合自身需要的能源管理方法提供参考基准。与现有技术的各厂之间的横向比较相比，这种评价方法更客观反映了天然气净化厂自身的能耗变化，反映节能措施的效果。
本实施例还可以将待评价的能源绩效参数实际值对应的多个时间点的能耗评价指标实际值代入得到的回归方程，获得待评价的能源绩效参数的能耗基带线，从而与能源绩效参数的实际值形成的连线进行比较，可直观显示出在一个时期内能耗较高还是较低，节能效果如何。
本发明另一实施例还提供了一种天然气净化厂能源消耗评价装置，如图3所示，包括如下模块：
选取模块1，用于选取能源绩效参数和对应的能耗评价指标。以装置为带有程序模块的计算机设备为例介绍(下面步骤相同)：例如，用户可在界面上选取能源绩效参数和对应的能耗评价指标各项，也可以自己输入。
采集模块2，用于采集能源绩效参数和对应的能耗评价指标的历史值。例如可以通过计算机设备的输入接口(键盘、网络接口、USB接口等)输入历史值数据或直接从内置的存储装置存储的历史值数据中读取。
方程建立模块3，用于根据历史值得到表示能源绩效参数和对应的能耗评价指标之间关系的回归方程。例如可以通过计算机设备中编制的解方程模块求解多元线性回归方程的各元的系数。
基准值获取模块4，用于将待评价的能源绩效参数实际值对应的能耗评价指标实际值代入回归方程，获得待评价的能源绩效参数的基准值。例如，直接将能耗评价指标实际值作为各元的值代入多元线性回归方程得到基准值。
差值获取模块5，用于求得所述待评价的能源绩效参数实际值与所述基准值的差值。
在实际应用中，能源绩效参数包括全厂或各单元装置总能耗、单位处理量能耗和产品单位产量能耗中的一个或多个；能耗评价指标包括天然气处理量、环境温度、原料气中二氧化碳含量、原料气硫化氢含量、原料气温度、原料气进气压力的一个或多个。
根据实际需要，由于一些能源绩效参数不能直接得到，采集模块还可用于根据原始能耗数据计算所述选取的能源绩效参数。
基准值获取模块还可用于将待评价的能源绩效参数实际值对应的多个时间点的能耗评价指标实际值代入得到的回归方程，获得待评价的能源绩效参数的能耗基带线。例如，在计算机设备的显示屏上直观显示得到的能耗基带线，从而与能源绩效参数的实际值形成的连线进行比较，可显示出在一个时期内能耗较高还是较低，节能效果如何。
本实施例提供的天然气净化厂能源消耗的评价装置，利用能源绩效参数和对应的能耗评价指标的历史值得到表示能源绩效参数和对应的能耗评价指标之间关系的回归方程，将待评价的能源绩效参数实际值对应的能耗评价指标实际值代入回归方程，获得待评价的能源绩效参数的基准值，然后求得待评价的能源绩效参数实际值与所述基准值的差值，根据差值可以知道天然气净化厂能源消耗是较高还是较低，节能是否取得了效果，从而为每一个净化厂制订符合自身需要的能源管理方法提供参考基准。
本实施例还可以将待评价的能源绩效参数实际值对应的多个时间点的能耗评价指标实际值代入得到的回归方程，获得待评价的能源绩效参数的能耗基带线，从而与能源绩效参数的实际值形成的连线进行比较，可直观显示出在一个时期内能耗较高还是较低，节能效果如何。与现有技术的各厂之间的横向比较相比，这种评价方法更客观反映了天然气净化厂自身的能耗变化，反映节能措施的效果。
本实施例的装置与上一实施例的方法是相互对应的关系，对两者的说明是相互适用的，因此基于清楚简明起见，本实施例中对装置的说明从简，可以参照上一实施例中对方法的说明。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种天然气净化厂能源消耗评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
选取能源绩效参数和对应的能耗评价指标；
采集所述能源绩效参数和对应的能耗评价指标的历史值；
根据所述历史值得到表示所述能源绩效参数和对应的能耗评价指标之间关系的回归方程；
将待评价的能源绩效参数实际值对应的能耗评价指标实际值代入所述回归方程，获得所述待评价的能源绩效参数的基准值；
求得所述待评价的能源绩效参数实际值与所述基准值的差值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能源绩效参数包括全厂或各单元装置总能耗、单位处理量能耗和产品单位产量能耗中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能耗评价指标包括天然气处理量、环境温度、原料气中二氧化碳含量、原料气硫化氢含量、原料气温度和原料气进气压力的一个或多个。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述采集所述能源绩效参数包括根据原始能耗数据计算所述选取的能源绩效参数。
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述将待评价的能源绩效参数实际值对应的能耗评价指标实际值代入所述回归方程，获得所述待评价的能源绩效参数的基准值包括：
将待评价的能源绩效参数实际值对应的多个时间点的能耗评价指标实际值代入得到的回归方程，获得所述待评价的能源绩效参数的能耗基带线。
6.一种天然气净化厂能源消耗评价装置，其特征在于，包括如下模块：
选取模块，用于选取能源绩效参数和对应的能耗评价指标；
采集模块，用于采集所述能源绩效参数和对应的能耗评价指标的历史值；
方程建立模块，用于根据所述历史值得到表示所述能源绩效参数和对应的能耗评价指标之间关系的回归方程；
基准值获取模块，用于将待评价的能源绩效参数实际值对应的能耗评价指标实际值代入所述回归方程，获得所述待评价的能源绩效参数的基准值；
差值获取模块，用于求得所述待评价的能源绩效参数实际值与所述基准值的差值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述能源绩效参数包括全厂或各单元装置总能耗、单位处理量能耗和产品单位产量能耗中的一个或多个。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述能耗评价指标包括天然气处理量、环境温度、原料气中二氧化碳含量、原料气硫化氢含量、原料气温度、原料气进气压力的一个或多个。
9.根据权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，所述采集模块还用于根据原始能耗数据计算所述选取的能源绩效参数。
10.根据权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，所述基准值获取模块还用于将待评价的能源绩效参数实际值对应的多个时间点的能耗评价指标实际值代入得到的回归方程，获得所述待评价的能源绩效参数的能耗基带线。
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