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关键词:节能环保;产业组织;市场结构;策略
中图分类号:TE08文献标识码:A文章编号:16749944(2016)18019805
1引言
2005年以来,在政府强力行政推进和政策引导下,经过两个“五年规划”,我国节能环保产业获得了很大地发展。据统计,“十一五”期间,我国节能环保产业以每年15%-20%的速度递增。2009年,节能环保产业总产值达1.71万亿元, 2010年达到2万亿元。进入“十二五”,在国内生产总值增长逐步放缓的大背景下,我国节能环保产业产值仍保持强劲增长,年均增速超过20%,到2014年达到3.7万亿元,2015年达到4.5万亿元,比2010年分别增长了85%和125%。我国节能环保产业在快速发展的同时,也存在一些问题。
2产业组织分析常用指标
2.1市场结构指标
反映一个产业市场结构的主要指标是市场集中度、产品差别化、进入和退出壁垒、市场需求的价格弹性、市场需求增长率和短期成本结构等。
2.1.1市场集中度
表示特定产业或市场中卖者和买者具有的相对规模结构的指标,是考察一个产业市场结构的首要因素。研究选择了产业集中度和赫芬达尔-赫希曼指数进行市场集中度的计算与分析。
(1)产业集中度(Concentration Ratio,简记为CRn)。指一个产业内规模最大的前几个企业的有关数值X(X可以是产值、产量、销售额、销售量、职工人数、资产总额等)占整个市场或行业的份额。它是衡量产业市场结构类型最常用、最简单的指标,其计算公式为:
CRn=∑ni=1xi∑Ni=1xi
其中,CRn为产业内规模最大的前n家企业的集中度,xi为产业内规模第i位企业某指标(如产值、主营业收入,净利润、销量等)的数值,N为产业内的全部企业数;n为规模位于前n位的企业数(n≤N)。
CRn是使用广泛的反映一个产业市场结构的指标。具体分析时,通常取n=4或n=8,即计算前4家或前8家企业的集中度。在其他条件不变时,CRn越大,说明前n个大企业所占市场份额越多,该行业的垄断程度越高。贝恩依据CRn数值大小对产业的市场结构进行了分类,如表1所示。
其中,Xi为产业内规模第i位企业某指标(如产值、主营业收入,净利润、销量等)的数值,T为产业某指标的总值,N为产业中的企业数量。
日本公正交易委员会根据HHI指数了一个市场结构分类标准,如表2所示。
2.1.2产品差异化
企业在其提供给消费者的产品上,通过各种方法造成足以引发消费者个人偏好的特殊性,使消费者能够把它与同类产品区别开来,以达到占据有利市场竞争地位的目的。
丁新旗,等:我国节能环保产业市场结构分析经济与管理
3节能环保产业市场结构分析
市场结构反映市场竞争和垄断关系,它是决定产业组织竞争性质的基本因素。根据市场竞争程度可将市场结构分为完全竞争、完全垄断、垄断竞争和寡头垄断4种基本类型。
3.1节能环保产业集中度分析
3.1.1数据来源及样本选择
由于节能环保产业统计体系尚处于建立健全过程之中,不失一般性,笔者的研究样本取自国泰安数据服务中心的节能环保类上市公司系列数据。样本中各节能环保类上市公司的遴选,参照江苏省高科技产业投资有限公司所做的《中国节能环保行业分析报告》(2012)和中信证券交易系统中节能环保产业相应板块的公司分布,按照以下准则确定:①在沪深两个证券交易所上市的非ST、历史未出现过ST或PT的A股公司;②上市时间6个月以上;③公司经营正常,无重大亏损,无重大违规现象、财务报告无重大问题。
根据上述准则选择的2010~2015年历年节能环保类上市公司(研究样本)系列数据,各年上市公司数量如表3所示。
3.1.2节能环保产业集中度计算
以季度为样本计算期,以营业收入为市场份额计算指标,分别计算了2010~2015年节能环保类上市公司产业集中度CR4、CR8和赫芬达尔-赫希曼指数(以下简称HHI指数)如表4、图1、图2所示。
从图1和图2可看出,产业集中度CR4、CR8和HHI指数总体呈下降趋势。这是因为节能环保类上市公司数量逐年明显增加,企业数量增加导致竞争加剧,市场集中度下降。尽管研究期内出现部分上市公司重组、兼并,导致集中度出现起伏,但并没有形成寡头垄断市场结构,产业中规模最大的前4家和前8家公司所占的市场份额不高。
3.1.3我国节能环保产业集中度特征
研究期内节能环保上市公司的产业集中度指标描述性统计如表5所示。
这个结论与我国实际情况基本相符。事实上,若以节能服务公司为例,据有关统计,“十二五”末,我国从事节能服务业务的企业有5426家,比“十一五”期末增长了近6倍。至2015年底,节能服务产业总产值达到3127.34亿元,而产值超过10亿元的节能服务公司仅有25家,产业集中度低于10%。从企业规模看,通过国家发改委备案的节能服务公司有3210家,但注册资本金过亿元的不超过30家。国内节能服务公司大多只能提供单一技术的节能改造服务,缺少业务范围广泛、技术水平和资金实力过硬的综合性公司,与国际大公司能够提供总体解决方案的服务模式相比,明显处于劣势。
3.2产品差别化分析
按照产品的服务对象,节能环保产品可分为服务于公共部门的产品、服务于个人和家庭消费的产品、服务于企业生产的产品3类。
3.2.1服务于公共部门消费的产品
典型的服务于公共部门的产品包括公共设施的节能、大气治理、“三废”治理、生活污水和生活垃圾处置等。这一市场的终极需求来源于公众对环境质量提高的期盼,公众通过支付税金的方式委托政府购买并提供公共物品和服务。所以对实际提品和服务的企业而言,其直接面对的客户是政府,并不是最终的消费者。
公共服务领域对节能环保的需求差别不大,产品和服务趋于同质化。随着社会公众对环境质量的要求日益提高,政府的管理目标亦随之提高。客观上要求那些为公共部门服务的节能环保企业应不断提高生产经营水平,增强服务能力,提高工作效率,降低产品和服务成本。
3.2.2服务于个人和家庭消费的产品
典型的为个人和家庭消费提供节能环保服务的企业包括:节能空调、节能冰箱等节能家用电器生产和销售企业,以及提供饮用水净化、室内空气污染治理、防止辐射和噪声的服务性企业等,这是直接满足消费者最终需求的一类市场。伴随着经济发展带来的家庭收入增加、生活水平提高和节能环保意识增强,个人和家庭对节能环保产品和服务的需求呈现多样化的趋势。满足这种差异化需求是这类企业获得竞争优势的必然选择。因此,有关企业应通过产品功能设计、质量水平、能耗等级、产品价格的不同定位和文化概念方面的差别,形成同类节能环保产品的功能差异、质量差异、能耗差异、价格差异、文化差异等,以满足不同消费群体的消费需求。
3.2.3服务于企业生产消费的产品
典型的为企业生产服务的节能环保产品包括:为企事业单位进行节能改造、工业废水处理、工业废气脱硫脱硝、固体废弃物处置等。对节能环保企业而言,其主要任务是为其他企业的清洁生产、绿色生产、达标生产、合规生产提供服务。由于节能环保几乎涉及所有产业领域,不同生产部门所处的产业领域、产品对象、工艺流程、技术进步和管理水平等都存在很大差异,其需求难以通过提供统一标准的产品得到满足,这就促使节能环保企业通过市场细分选择目标市场。实践中,那些专注于某项节能环保技术或污染治理环节进行研发、生产,能够根据目标企业特殊要求制定并实施个性化解决方案的节能环保企业,往往深受社会欢迎,从而取得竞争优势获得成功。
例如,关于废气中的VOCs(挥发性有机物)治理,有两种技术:一是回收技术。其治理的基本思路是对排放的VOCs进行吸收、过滤、分离,然后进行提纯等处理,再资源化循环利用。比如吸附回收技术、吸收技术和膜技术等。二是销毁技术。其治理的基本思路是通过燃烧等化学反应,把排放的VOCs分解化合转化为其他无毒无害的物质。比如燃烧技术、生物技术和等离子体技术等。
吸附回收技术根据行业不同有不同的应用,溶剂吸附回收技术主要用于油气回收、集装箱喷涂、石油化工、化学化工、原料药制造等行业;活性炭吸附技术适用于VOCs的排放量小、排放浓度低、分散小型企业,像喷涂(如4S店喷涂)、印刷(包装印刷和书刊印刷)等行业。
当不需要对废气中的有机物进行回收利用时,通常采用燃烧法进行治理。如果废气中有机物的浓度较高,可以采用催化燃烧技术和高温焚烧技术;当废气中有机物浓度较低时,为了提高热利用效率,降低设备的运行费用,可以采用蓄热式热力焚烧技术(RTO)和蓄热式催化燃烧技术(RCO)。
3.3市场进出壁垒分析
3.3.1市场进入壁垒
市场进入壁垒是指进入节能环保产业的障碍。它既有保护节能环保行业内现有企业的作用,也是潜在企业进入时必须克服的困难。主要的市场进入壁垒包括:必要的资本量、节能环保产品差别、节能技术、国家政策法规形成的制度等。
目前,我国节能环保产业市场进入壁垒具有以下特征。
(1)服务于公共部门的节能环保领域具有较高的进入障碍。一是由于涉及公共服务,特别是出于环境安全的考虑,我国法律法规、政策对进入者提出较高的资质要求,例如,我国不定期公布节能环保服务公司、不定期公布政府采购的节能环保产品清单;二是服务于公共部门的节能环保项目通常投资较大,设备专用性强,一般企业难以进入。但是,资产专用性具有两重性,资产专用性高的企业,其退出成本也高,退出自然也比较困难。
(2)服务于个人和家庭消费的节能环保领域进入障碍较小。为个人和家庭消费服务的节能环保产品生产和服务的领域通常是竞争性领域,其进入障碍较小。特别是服务性领域,几乎没有进入壁垒。但有些节能环保产品生产企业,如节能空调、节能冰箱、节能灶具等家电生产领域,其规模经济优势比较明显,进入这样的制造业领域,其有一定的资本规模门槛。
(3)服务于企业生产的节能环保领域进入障碍较大。为生产部门服务的专业性强,要求规模大,技术、知识、人才和资本是这一领域的主要进入壁垒。为构筑并维持难以逾越的进入壁垒,对于现有企业的要求也很高。例如,中国节能环保集团公司具有很强的资本、技术集成和整合优势,其在市场开拓、组织管理、资金运作等方面具有较高的能力中国节能环保集团公司是国内目前唯一一家以节能减排、环境保护为主业的中央企业。拥有474家子公司,二级子公司28家,上市公司7家,业务分布在国内30多个省市及境外40多个国家和地区,是我国节能环保产业的领头羊之一。。
3.3.2市场退出壁垒
市场退出壁垒是与市场进入壁垒相对应的概念,指的是节能环保行业内现有企业退出该产业的障碍。现有企业退出的原因很多,可能是企业选择的目标市场容量不足、前景欠佳,也可能是企业绩效不好。但由于各种因素阻碍,企业退出很难。构成市场退出壁垒的主要因素是资产专用性、沉没成本、解雇成本、法律政策限制等。
从经济层面讲,目前我国节能环保产业处于低端市场竞争阶段,暂时不存在规模经济造成的进入壁垒,资产专用性导致的退出壁垒不是很明显,但随着专业化、规模化的发展,资产专用性导致的退出壁垒必然会提高。
从政策层面讲,目前我国各级政府都在鼓励节能环保,各地鼓励开设自己的节能环保企业,并提供相应的财税、土地等激励性政策,因此,节能环保几乎不存在政策性进入壁垒,相反地,却存在一定的政策性退出壁垒。另一方面,在我国经济体制转变过程中,劳动力市场、资本市场等要素市场发展尚不完善,产业转移困难。且由于企业一旦退出节能环保行业,地方政府节能环保绩效将因此受贬损,所以,政府节能环保动机也是节能环保企业退出市场的障碍之一,除非企业长期亏损,不退出难以扭转。
4我国节能环保产业市场结构评价
通过对产业集中度、产品差别化和市场壁垒等3个表征节能环保产业市场结构主要因素的分析,可以得到以下结论。
4.1节能环保产业企业多且呈倒金字塔分布
节能环保产业链包含上中下3个层次。其中,产业链上游是以装备制造、产品生产企业和技术研发机构形成的以产品供应为主的单位,其面对的市场是一些经销商、工程实施单位和服务提供商。产业链中游是一个以项目或工程分包为主要形式的市场,一些第三方服务机构参与其中。产业链下游是以业主和公共机构向总集成、总承包商发包项目为主的市场,这是整个产业链形成的最终目标,也是价值增值最为关键的环节。
我国节能环保产业市场上企业数量较多,但大多低水平运营,产业链短,综合收益低,企业之间各自为战,属于充分竞争市场结构。从企业分布看,节能环保产业的市场结构呈一个倒金字塔的形状(图3)。处于产业链下游的企业不过数千家,中游企业两三万家,为数众多的是上游的中小型节能环保企业,数量超过10万家,另外与“节能环保”概念相关的企业超过30万家,主要分布在经济较发达的长三角和珠三角地区,这些企业多数采取混业经营方式,呈现小而散的市场布局。
4.2节能环保产业企业规模小、产业集中度低
虽然经过“十一五”和“十二五”两个“五年规划”的发展,我国节能环保产业已经具备了一定的发展基础,但结构不合理,企业规模普遍偏小,产业集中度低,缺少旗舰式企业、产业离散程度高、缺乏集聚效应等问题仍严重存在。由于缺少龙头企业,没有形成国际知名品牌或国际知名品牌产品少,节能环保设备成套化、系列化、标准化水平低,产品技术含量和附加值不高,尚未形成系统分工体系,产业规模化、集群化程度有待提高,骨干企业带动作用有待进一步加强。
4.3节能环保产业进入门槛低、低水平重复项目多
我国节能环保产业的市场进入门槛很低或基本没有进入壁垒。“十二五”期间,为完成节能环保产业发展目标,全国各地纷纷出台节能环保产业发展规划,加大对节能环保产业扶持力度。2011年,地方政府投入节能环保产业的财政支出为2566.79亿元,2014年为3470.9亿元,增长了35.2%,年均增长率远超GDP增长率。此外,各地纷纷建设节能环保产业园、孵化园、示范基地等,出台相关税收优惠政策和激励政策,鼓励节能环保型企业进驻,大大降低或根本没有政策性准入门槛,导致节能环保项目在各地自行其是,分散投资,低水平重复建设问题突出,行业内企业间竞争十分激烈。
5加快我国节能环保产业发展的组织策略市场集中度低是导致我国节能环保产业整体市场效益或市场绩效低的主要原因。为改善节能环保企业的市场行为,必须迅速提高节能环保产业市场集中度。
5.1组建一批综合实力强的节能环保企业集团
应积极实施大企业或龙头企业发展战略,引导和支持一些节能环保骨干企业通过上市、兼并、参股、控股和战略联盟等多种方式,迅速扩大企业生产规模。对有条件的企业,政府应积极牵线,促成组建企业集团。通过扩大经济规模,提高市场份额,成为在技术创新、产品生产、技术服务、市场竞争等方面综合能力均处于领头羊地位的龙头企业。
5.2培育一批技术领先、管理先进的节能环保骨干企业结合重点工程建设项目,在节能、环保和资源循环利用领域筛选、培育一批技术领先、装备先进、产品对路、管理有序、竞争力强的骨干企业,并引导这些骨干企业与上下游企业、研发机构结成战略联盟,实现优势互补,成为节能环保产业内举足轻重的第二梯队,以带动配套中小企业,推动产业快速发展。
5.3制定并实施节能环保产业最低进入标准
建立和完善节能环保市场进入机制,实施市场进入管制,是控制节能环保产业内部企业数量,推进产业组织结构调整,避免低效竞争,提高市场集中度的重要手段。因此,有关政府主管部门应通过充分调研,建立市场准入制度,通过制定节能环保产业最低规模、最少注册资本金等标准,适当提高节能环保市场进入门槛。对达不到最低生产规模的项目和企业不审批、不建设。同时,加强各种各类节能环保企业资质,如节能技术服务资质、环保设施运营资质等认定工作,建立健全节能审计、环境评价等有关节能环保行为的监管制度,形成一定的节能环保市场进入壁垒。
参考文献:
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关键词:火电厂;热动系统;节能减排;具体措施
火力发电是发电方式中的一种,火力发电厂的存在历史是很悠久的,但是火力发电存在着很多的问题,这些对火力发电起到制约的作用,要不断完善,只有重点改进热动系统,才能够使火力发电顺利进行。热动系统的完善就是要节能减排,因为火力发电对资源的消耗是非常大的,如果对燃烧的资源不能够合理化的利用,那么就会导致资源的浪费,产生的二氧化碳和二氧化硫对大气的污染是十分严重的,因此,本文对这一现象进行分析,对热动系统进行完善,让火力发电可以最大程度的利用资源。
1 热动系统节能减排的简单阐述
火电厂的发电是离不开热动系统的,火力发电中的能量就是通过热动系统进行转化的,因此,热动系统是十分重要的,而热动系统的节能减排就是从节约能源的反面考虑热动系统的性能,具体全面的研究热动系统的节能方案、节能价值、节能性价比,只有综合这几点,热动系统的节能减排才是成功的。在节能优化的过程中要先制定合理的改造方案,方案必须科学化,要请专业的技术和学者来对热力系统进行研究,在考虑节能减排的情况下,还要对经济问题进行研究,一定要考虑性价比,这样才使热力系统的参数得到改进,发现热动系统中存在的问题,热动系统的节能减排才能够发展的更好。
2 热动系统节能减排的意义
热动系统在火力发电中起到的是核心的作用,但是热动系统的节能存在着很大的问题,传统的热动系统没有考虑节约能源保护环境这个理念,因此,热动系统的变革对经济的持续发展有着重要的意义。
2.1 是经济可持续发展的要求
火电厂在发电的过程中应该考虑经济的可持续问题,热动系统在运行时要最大程度的节能,因为资源是有有限的,应该对热动系统的性能进行提高,合理的处理环境与经济的问题,让环境与经济和谐发展,减少可污染物的燃烧,为火电厂的发展打下良好的基础。
2.2 降低企业的生产成本
发电厂的效益与成本是紧密结合的,如果热动系统的在提供能量的过程中,使用的可燃物不能够完全的利用,那么在同一个热量下的发电量就会存在严重的差别,这样就会使资源发生浪费,导致企业的发电成本增加,因此,如果对热动系统进行节能减排,企业的生产成本会有大幅度的减少,效益就会增加,这样就对这些可燃物起到保护作用,因为这些可燃物都是不可再生的资源,如果不合理的利用,导致资源枯竭,对人类社会的发展存在着极大的危害。
2.3 对增加了技术创新的脚步
火电厂要想进行节能减排,就要对热动系统进行变革,热动系统的变革离不开技术的支持,只有发电技术科学的改进,才能够节能减排提高利用率,排污处理才可以更好,火电厂的技术提高还能够带动人类技术的进步,进行技术创新,企业发展的目的就是为了利益最大化,因此,为了企业的生产效益也要进行技术的创新,火电厂的发展才可以向着更高的层次发展。
3 节能减排的可行性分析
火电厂的节能减排是一个新的研究方向,节能技术的研究对所有节能行业都是一种借鉴,可以带动其他行业的发展,有十分广阔的发展空间,并且其也符合现阶段的节能技术和节能理论。因此,开展火电厂热动系统的节能优化工作,不仅能提升企业的管理水平,还能合理调整企业的产业结构。对于热电厂热动系统的研发和生产,节能优化将为其提供足够的参考经验和实践配合,从而使热动系统逐渐得到优化,变得合理。而对于已投入生产的热能发电机组,则可以通过节能诊断来检查其能力损耗,进而得到能耗指数,并通过分析此数据进行相应的整改,最终实现降耗和节能减排的目的。
由于我国关于热动系统节能优化的研究工作尚处于滞后状态,对热动系统节能优化的工具和理论知识相当匮乏。因此,应借鉴国外先进企业的一些理念和方法,以支撑我国火电厂热动系统节能优化项目的完成。
4 火电厂热动系统节能优化的措施
4.1 运行方式的优化
要实现火电厂热动系统的节能优化,就必须有效降低能源的消耗,并确保机组热动系统保持稳定和良好的运行。因此,这就要求广大火电厂企业长期、密切地观察机组的运行状态。如果在每年的上半年采用顺序阀运行,在下半年采用单阀运行,就能有效降低能耗。与此同时,也需要时刻观察机组运行参的稳定性,保证相关参数都能满足相应的设备标准,这样机组才能保持在最佳状态下运行。因汽轮凝汽器的真空度会在一定程度上决定系统的运行效率,所以,在机组运行中要实时检查真空系统的运行状况,保证其处于比较合理的真空水平。
4.2 优化母管制给水系统
热动系统的循环水系统在整个火电厂体系中是比较复杂的一部分,只有通过对水系统不断的优化,才能实现节能优化的目标。因此,研究和优化母管制给水系统是特别重要的。火电厂在制订科学和合理的母管制给水系统的运行方式时,还应当开展大量的理论研究和动态模拟,并根据丰富的实践经验最终确定其运行方式。只有这样,才能提高系统运行的经济性,并实现节能的目标。
4.3 优化蒸汽系统
现阶段我国绝大多数火电厂采用的蒸汽系统仍然是比较传统的,其主要利用低压蒸汽完成热动系统的运行。但是,利用这种方式进行生产将会消耗较多的能源。为了避免不必要的浪费,需要对蒸汽系统进行改进,一般采取将原有的低压蒸汽换成蒸汽冷凝水制造蒸汽的方法。
4.4 充分利用锅炉排烟的余热
火电厂的锅炉在排烟时,其温度能超过200℃,这样高的排烟温度必然会导致大量的热损失。如果能对这部分排烟余热充分利用的话,就能够节约一定的能源。在锅炉的实际运行中,可根据热力系统的节能理论,对锅炉进行智能优化改造和机械更换,并充分回收和利用这部分排烟余热。现阶段,部分火电厂已经采用特殊的节能器将这部分排烟余热直接利用在热动循环中,不仅有效节约了能源,还提升了企业的经济效益。除此之外,也可以在锅炉的尾端安装低压省煤器,将其和热动系统连接在比较理想的引水位置,这样也可以充分利用锅炉的排烟余热实现节能。
4.5 加强供热系统蒸汽温度的优化
火电厂在减温时基本上都采用喷水的方式,其利用将高热能降低转换成低热能的方式,把过热的蒸汽转化为微过的热蒸汽,然后传送给用户,在这个转化的过程中就不可避免地造成了浪费。为了有效实现节能的目标,现阶段主要采用的处理措施是先将蒸汽输送到特制的装置中,并利用蒸汽的能量使汽轮器持续运行,这样就能有效地将高热量的蒸汽逐渐转变成低热量的蒸汽,并且使蒸汽的能力得到充分的应用,有效降低了能源的浪费。
5 结论
随着社会经济的不断发展,能源危机也越来越严重,每个人的节能减排意识也在提高,火电厂在发展中也意识到了热动系统节能优化的重要性。热动系统的节能优化是一个全新的领域,其具有较好的发展潜力和空间。
参考文献
【关键词】绿色施工;大型机械;用电量;节能措施
1 引言
由于工程项目在施工过程中的施工用电环境相对恶劣,在不同施工阶段负荷变化较大,电能的损耗率相对较大。如果从施工用电组织设计出发,在满足安全使用和实际投资效益的前提下,通过合理的选材、利用节能技术和加强运行管理,将能有效地控制施工过程中无谓的电能消耗。
2工程概况
2.1总体概况
工程项目位于南京市江宁区,地下2层,地上31层,建筑高度97.5 m。地下1层、地下2层为设备用房和车库,地上1~5层为商场,6层以上为住宅。建筑面积33 622 m2。结构形式为框支剪力墙结构,基础形式为柱下独立基础、墙下条形基础、局部筏板基础,设计使用年限为70年。
项目从2009年3月(主体结构施工至8层)开始按照中华人民共和国建设部文件《绿色施工导则》编制的方案组织施工,至2010年5月工程竣工,历时12个月,包括主体结构施工阶段、装饰装修施工阶段。
2.2施工用电设备
本工程生产设备主要包括:塔吊、客货电梯、混凝土输送泵以及钢筋、木工等加工设备,见表1。办公、生活区的主要用电设备包括:照明、空调、取暖、炊具等。施工过程中对主要施工机具,以及加工区、办公区和生活区的用电量做了计量统计。
表1 主要生产用电设备
2.3施工过程说明
2.3.1主体结构施工阶段
施工时间为2009年3月~11月18日。施工内容为混凝土结构工程和砌体工程。2009年3月~10月15日为混凝土结构施工期,主要使用塔吊和混凝土输送泵;2009年8月20日砌体开始施工,增加一台客货电梯。
2.3.2装饰装修阶段
施工时间为2009年11月19日~2010年5月30日。施工内容为室内外装修、机电设备及管道的安装。使用的大型施工机械为1台施工电梯,塔吊和混凝土输送泵为辅助机械。
3不同区域阶段性用电量分析
3.1大型施工机械
3.1.1塔吊
从2009年7月1日开始为塔吊安装电表计量用电情况,至2010年5月拆除,有效工作时间为234天。塔吊的用电量统计见图2:
图2 塔吊用电量曲线
a.主体结构施工阶段,塔吊主要用于吊运模板、钢筋、外墙脚手架管。记录时间为7月1日~10月1日,共93天,总用电量为6 363 kWh,平均用电量为68.4 kWh/天。该施工阶段用电高峰期用电量为74.1 kWh/天,发生在主体结构施工接近完成且二次结构正在施工时。
b.二次结构施工起止时间为8月20日~11月20日。因二次结构施工与主体结构施工部分时间重合,因此在8月20日~10月1日期间,塔吊主要为主体混凝土结构施工服务;在10月2日~11月20日期间,塔吊主要用于辅助运输部分砌体及混凝土材料,记录时间为50天,用电量为3 517 kWh,平均用电量为70.34 kWh/天。
c.装饰装修阶段为2009年11月21日~2010年3月20日,共计120天。塔吊主要工作在抹灰施工阶段,辅助运输低楼层砂浆;在其余时间内,用于外墙脚手架拆除吊运、屋面材料吊运及其他零星起重运输工作。在该阶段中,用电量共计2 652 kWh,平均耗电22.1 kWh/天。用电高峰期在抹灰工程初始阶段。
由上述塔吊用电量统计可见:塔吊的使用相对集中于主体结构和二次结构施工阶段,经统计分析,其使用期间日平均用电量为47.7 kWh/天,高峰期日用电量为74.1 kWh/天。其中主体结构施工阶段平均用电量为68.4 kWh/天,二次结构施工阶段平均用电量为70.34 kWh/天。
3.1.2客货电梯
客货电梯在2009年8月20日开始工作,至2010年4月19日拆除,共243天,扣除春节放假报停的时间,有效工作时间为224天。其主要用电量如下:
a.二次结构施工阶段为8月20日~11月20日。客货电梯主要用于运输砌体、砂浆及混凝土材料。此阶段总记录时间为93天,总用电量为5 655 kWh,平均用电量为60.8 kWh/天,最大日用电量为67.4 kWh/天。
b.装饰装修阶段为2008年11月21日~2009年4月19日,共计150天。客货电梯主要用于运输抹灰砂浆、零星混凝土材料、门窗、腻子,以及施工人员。在该阶段中,用电量共计6 652 kWh,平均用电量为44.3kWh/天,最大日用电量为64.4 kWh/天。
由上述统计数据可见:客货电梯集中使用于二次结构、装饰装修施工阶段,经统计分析,其使用期间日平均用电量为50.6 kWh/天,高峰期日用电量为67.4 kWh/天。其中二次结构施工阶段平均用电量为60.8 kWh/天,装饰装修施工阶段平均用电量为44.3 kWh/天。
3.1.3混凝土输送泵
混凝土输送泵使用时间为2009年7月1日~2010年4月19日,用电量统计及单位体积混凝土用电量统计如下:
a.主体结构施工阶段共泵送混凝土10 322 m3,共消耗电能30 511 kWh,平均每立方米混凝土耗电2.96kWh。该阶段单位最高峰用电量出现在施工34层及顶部构件时,为3.49 kWh/m3。
b.装饰装修阶段用于泵送地面混凝土,共输送混凝土829.4 m3,共消耗电能2 562 kWh,平均每立方米混凝土耗电3.09 kWh。
综合分析,混凝土输送泵单位体积混凝土用电量为2.97 kWh/m3,高峰用电量为3.49 kWh/m3。
3.2加工区用电分析
加工区在主体结构施工阶段主要用于钢筋、模板加工,在装饰装修阶段主要用作砂浆搅拌场地,有效工作时间为234天,用电量经统计分析:施工期间用电量为2 110 kWh,平均用电量为9.02 kWh/天,用电高峰出现在2009年7~10月的主体混凝土结构施工阶段。
3.3办公区用电量分析
办公区内共设办公室26间,面积520 m2,供建设、监理、总包、劳务管理人员共计64人办公,办公区用电高峰出现在2009年7月~8月初,以及2009年11月~2009年3月中旬,系采用空调和采暖设备所致。办公区平均用电量为62.47 kWh/天。
3.4生活区用电量分析
生活区设厨房、工人宿舍、卫生间、淋浴室等设施,共能容纳600人工作生活,记录期间生活区共用电65 441 kWh,平均用电量为248.8 kWh/天,每人每天消耗电能0.415 kWh/(人·天),在不同施工阶段其用电量较为均衡。
4各区域用电量的对比分析
为正确分析施工用电各构成因素以形成有效的节能措施,笔者将本工程不同区域用电所占比例、不同施工阶段主要机械在生产用电中所占比例做了对比分析。:
a.生产区用电占总用电量的75%,其中加工区域所占的比例很低。因此,在高层建筑的施工组织设计中,应根据建筑高度、平面尺寸、工程量、工期、模板形式等因素,在保证起重能力的基础上经济合理地选择混凝土输送泵、塔吊、客货电梯等大型垂直运输设备,节约用电。
b.生活区及办公区用电占总用电量的25%。其中生活区用电占20%,占非生产部分的80%。因此,在生活用水、取暖、临时用房的通风和保温等方面应制订相应的节能措施,并加强管理节约用电。
5施工现场设备节能措施
5.1管理措施
a.优先选用国家、行业推荐的节能、高效、环保的施工设备和机具,选择功率与负载相匹配的施工机械设备,严格限制大功率施工机械设备长时间低负载运行。
b.合理安排施工工序,提高各种机械的使用率和满载率,降低各种设备的单位能耗。
5.2技术措施
a.对经常处于轻重载交替或轻载下运行的塔吊和施工电梯,加装限制电动机空载运行的装置(如增加电梯电能回馈装置),提高电动机在轻载时的功率因数和效率,可节约有功电能5%~30%,降低无功损耗50%~70%。
b.对用电量较大的混凝土输送泵,加装变频调速装置,能节电20%~30%。
c.对长时间处在空载运行状态的电焊机,加装空载自动延时断电装置,限制空载损耗。据统计,17~40 kVA的交流电焊机,加装空载自动延时断电装置后,在通常情况下,每台焊机每天按8 h计算,可节约有功电能5~8 kWh,无功电能17~25 kvarh。
d.办公区和生活区的照明选用节能型灯具。
5.3策划节能控制点
在当前建筑施工项目的施工用电组织设计中,由于编制人员认为施工用电供配电系统是临时性的,所以存在一个普遍性现象,就是对如何控制电能损耗的具体策划内容十分有限。施工用电组织设计作为施工用电的指导性文件和施工用电的管理依据,对项目施工过程中的用电节能起到举足轻重的作用,因此施工用电组织设计的编制应根据项目的具体情况,在满足《建筑电气设计技术规程》的前提下,充分考虑项目的各种变化因素,策划用电节能控制点,并明确相应的控制措施,特别是对施工机械设备和电焊设备,这些在项目施工中都是量大面广的耗能设备,通常占施工用电总量的90%以上,因此应作为施工用电节能的重点控制对象。
6结语
通过统计分析得出的高层住宅工程在整个施工过程及不同施工阶段的用电量指标,将有助于制订绿色施工的现场用电量指标。在施工组织设计和绿色施工方案中,应对大型施工机械做出经济合理的选择和使用措施,对生活区应进行合理的规划并制订相应的节电措施。为了形成合理的绿色施工用电指标和相应的技术管理措施,还应对不同结构形式、不同建筑高度、不同工期要求的工程用电量,及其生产区和生活区用电量进行更多的统计分析。
参考文献:
[1]黎春艳.关于建筑的绿色施工简论[J].才智,2011,(25).
[2]樊丽军.工程建设各参与方绿色施工工作研究[J].电力学报,2012,(03).
[3]《建筑电气设计手册》编写组.建筑电气设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1991.
关键词 热电厂;锅炉;节能措施
中图分类号:TK229 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)15-0179-01
2006年,我国把节能减排列为基本国策,国家开始重视对能源的节约和对环境的保护。节能与减排,两者相互关联,却又相互独立,节约能源与保护环境也一样。本文对热电厂锅炉的节能措施分析,就是从“节能”与“减排”两方面着手。
1 传统热电厂锅炉的工作原理
热电厂是功能是发电供热,它利用锅炉,将煤炭等化学能转化成热能,热能一部分直接供热,另一部分转换成电能。传统热电厂锅炉的工作原理是利用电能对锅炉进行预热,然后利用送风机向锅炉里吹入煤粉等原料,煤粉等原料在锅炉里充分燃烧,引风机则根据锅炉的温度、气压情况,将锅炉内的空气吸走,保持锅炉温度、气压维持在稳定值,锅炉最后输出可供利用的高温蒸汽、高温水等。
2 传统热电厂锅炉的能量损耗问题
传统热电厂锅炉在运行过程中,能量损耗主要来自于以下几个方面:锅炉预热加热、风机、排放物(废水废气废渣)。
1)锅炉预热加热能量损耗:锅炉预热加热所消耗的电能,占据锅炉总电能消耗的55%,传统锅炉的功率因素低,对电能的利用率不高;隔热效果差,对电能的损耗大。
2)风机能量损耗:风机分为送风机和引风机,送风机又一次风机和二次风机,一次风机是向锅炉吹入煤粉和空气,二次风机则是根据煤粉在锅炉的燃烧情况,适时的吹入适量的空气,使煤粉充分燃烧,所以在锅炉工作过程中,二次风机会随着煤粉的燃烧情况,频繁的调节送风量。而传统风机采用的是全压输出、挡板调控的方式,即风机以额定电压满负荷工作,输出风量固定不变,在出风口设置挡板,根据风量需求,调整挡板的开合度。这样的调控方式会造成大量的电能损耗。风机消耗的电能占据锅炉总电能消耗的45%左右,而二次风机所消耗的电能占据风机总电能消耗的70%以上,在二次风机工作过程中,锅炉低负荷运转时,二次风机的电能耗损约为75%,锅炉高负荷运转时,二次风机的电能耗损约为25%。
3)排放物能量损耗:分析锅炉工作原理,根据能量守恒定律可知,如果转换的热能少于煤炭等原料的化学能加上电能的总和,那么必定有一部分能量浪费了。而浪费的这部分能量,大多来自于废水、废气、废渣。废水废弃的排放,带走了大量的热能,使得热能没有充分被收集;废渣的排放,带走了大量的热能和化学能,一方面化学能没有得到充分转换,另一方面热能没有得到充分收集。
3 热电厂锅炉的节能措施
分析传统热电厂锅炉的能量损耗问题可知,要采取节能措施,就需要从两方面入手,一个是节省设备的能量消耗,另一个是减少废弃物的排放(废水、废弃、废渣等)。
3.1 节省设备的能量消耗
1)改进锅炉。锅炉对于能量的利用率虽然达到了80%以上,但是仍存在改进的空间,对锅炉的改进主要来自于两方面:一方面是改进电路,提高锅炉的加热功率因素,使其对电能的转换率更高;另一方面是改进锅炉材质,增强锅炉的保温隔热效果,避免锅炉内部的热能流失。
2)改进风机。全压挡板式风机存在两个问题,一个是功率因素低,即电能转化成动能的转化率不高;另一个是能量耗损严重,尤其是在锅炉低负荷工作时,需要吹入的风量不多,但是风机依然是全压运转,多余的风量被挡板消耗了。可以采用高压变频技术对风机进行改进,高压变频技术能够控制输入电压,从而控制电机的功率,通过控制电机功率,进而控制电机的转速,调节风机的风量。而且使用单元串联型高压变频器对风机进行改造,还能利用拓扑结构电路提高电机的功率因素。如此一来,功率因素提高,对电能的转化率就得到了提升,同时避免挡板消耗风力。
如此一来,达到同样的加热效果,改进后的锅炉和风机所消耗的能量更少,从而达到了节能的目的。
3.2 减少废弃物的排放
减少废弃物的排放是另一种意义上的“节能”,减排的手段包括:回收引风机吸走的高温空气,回收锅炉排放的烟气和废渣余热,回收冷凝水,等等。这些排放的废弃物,往往携带着大量的热能,根据能量守恒定律,这些热能同样来自于化学能和电能的转化,所以,减少废弃物排放,对废弃物的余热进行综合利用,也是一种节能,节省了设备的初始能量投入。对低温余热的利用主要有以下三种方式。
1)热能交换技术。回收热电厂锅炉中的烟气余热,利用其对煤粉等原料进行初步预热,加快煤粉等原料在锅炉中的燃烧速度;或者对其他锅炉的空气进行预热,加快锅炉内部温度的提升。
2)热能转换技术。对回收的烟气余热,进行蒸汽化处理,从而利用蒸汽的气压,产生动力,为动力机械提供动能,产生机械能,利用机械能直接做功,或者产生电能,进行余热发电。
3)利用温差制冷制热。利用回收的低温烟气,对温度低于烟气温度的环境进行制热,对温度高于烟气温度的环境进行制冷。
如此一来,既减少了废弃物的排放,保护了环境,又对能量进行了综合利用,相当于节省了能源的消耗。
4 结束语
综上所述,传统电热厂锅炉存在大量的问题,主要集中在风机、锅炉、排污这三者上。采用高压变频技术改进风机,对锅炉电路和材料进行优化,综合利用废弃物的低温余热,是实现电热厂锅炉节能的有效措施。
参考文献
[1]梁宏明,王小军.热电厂锅炉的节能措施探讨[J].魅力中国,2013(25):363-363,364.
[2]吴洪达,赵洋.电厂锅炉节能措施分析[J].中小企业管理与科技,2010(15):240-241.
[3]田立先,陈建森.电厂锅炉的节能措施[J].硅谷,2012(19):147-147,187.
[4]范世祥,张宏,马文哲,等.火电厂锅炉运行过程中的节能措施探析[J].科技传播,2013(19):68-68,46.
作者简介
关键词:污水处理厂 能耗 节能降耗
近年来,我国建成了大量的城市污水处理厂,为削减污染物排放总量、减轻环境负担并改善水环境状况起到了关键性作用。但是由于系统能耗较大、运行费用偏高,尤其是在西北地区,因为经济和气候等差异造成处理工艺能耗水平差别较大,导致部分污水处理厂因经费问题不能全产运行[1]。据统计[2],我国近20年来新建城市污水处理厂499座,其中有125座采用A2/O工艺,占到25.1%,有151座采用氧化沟工艺,占到30.3%,可见A2/O和氧化沟工艺是我国新建城市污水处理厂的常用工艺,因此本文就新乡市采用A2/O和氧化沟工艺的两座污水处理厂的实际运行状况进行了调查,分析了其能耗构成及能耗损失的环节和原因,探讨了城市污水处理厂的节能途径,旨在为今后的设计和运行提供借鉴。
一、工艺介绍及能耗点分析
A2/O工艺流程,其产生能耗的环节主要包括:格栅机、提升泵、沉砂池曝气、A2/O的O段曝气、A1段污泥回流、A2段混合液回流、污泥提升、污泥脱水等。氧化沟工艺流程,其产生能耗的环节主要包括:格栅机、提升泵、沉砂池、氧化沟曝气及污泥回流、污泥提升、污泥脱水等。
二、能耗结构分析
根据对实际运行状况的现场调查,将上述两种工艺的各环节设备运行功率进行统计,见表1,经计算得到两种工艺处理单位水量的耗电量分别为0.31kw.h/m3、0.37kw.h/m3。从各个环节电耗的比例来看,电耗主要发生在污水提升系统、生物处理单元的供氧系统、污泥处理系统,这三个环节电耗在A2/O工艺的总电耗中所占的比例为27.6%、54.1%、11.8%,在氧化沟工艺的总电耗中所占的比例为24.5%、55.4%、15.8%。
1.污水提升系统的能耗
污水提升系统主要将粗格栅后的原水提升至高位配水井以满足后续单元自流进水,所以提升系统的能耗受提升高度和提升泵运行效率的影响。由表1可知,所调查的A2/O工艺和氧化沟工艺的污水提升系统的电耗占污水处理系统总电耗的27.6%和24.5%。两种工艺的提升泵房都安装有5台同型号水泵(3用2备),是以最不利工况进行的水泵选型,即以最大流量和扬程作为主要考虑因素,再乘以保险系数进行选型的,从而使得富裕流量、功率、扬程大大增加。实际上,多数时间下污水厂的进水流量不是最大流量,导致水泵长时间处于低效区,这种情况必然造成投资和能耗都偏高。
2.曝气系统的能耗
曝气的主要目的是为了使生物处理单元内保持一定溶解氧浓度从而维持微生物的正常生理活动,一般情况下生化池内溶解氧浓度应保持在2.0~4.0mg/L[3]。
图3是2011年3月~2013年2月间对两种工艺的生物处理单元的溶解氧浓度实际检测值(每月检测3次共36组数据)。从中发现,氧化沟工艺溶解氧浓度保持在2.0~3.0mg/L,而A2/O工艺大部分时段内溶解氧浓度都偏高,其好氧池内溶解氧在多数时段内都远远超过4mg/L,甚至高达7mg/L,这不仅容易引起有机污物分解过快使微生物缺乏营养、污泥易于老化,而且将导致能耗较大,造成能源浪费。
3.污泥处理系统的能耗两种工艺的污泥处理系统的电耗占污水处理厂工艺总电耗的12%以上,也是主要的能耗点。所调查的A2/O工艺和氧化沟工艺的脱水车间分别有3台、4台带式压滤脱水机,采用轮流工作。通过对脱水机设计处理量与实际污泥处理量比较,发现两种工艺的压滤机大部分时间都不在高效段运转,明显存在能耗浪费。
另外,污泥脱水系统所投加的PAM也是引起污水厂运行费用高的主要原因,一般情况下,PAM投加比例约为污泥干重的0.2%~0.3%就能达到满意的絮凝效果,脱水后泥饼含水率能达到国家标准要求[4]。所调查两种工艺的PAM 投加量情况见图6,从图中可以看出,A2/O 工艺的PAM 投加比例约为0.37%~0.78%,氧化沟工艺PAM 投加比例约为0.35%~0.52%,两种工艺的PAM 投加量都偏大,是造成整体运行费用偏高的又一原因。
三、节能途径探讨
1.提升泵的节能途径
提升泵是污水处理厂动力消耗的重要部分,其节能首先应从设计入手,进行节能设计,途径包括:①精确计算水头损失,合理确定水泵扬程。②合理搭配定速泵和变速泵,以适应流量变化。污水厂进水量往往随时间、季节波动,如果按目前通行的以最大流量作为选泵依据,水泵全速运转时间约占10%,大部分时间都无法高效运转,造成能量浪费。
2.曝气系统的节能途径
由于曝气系统向曝气池供氧具有多变量、高相关、非稳态、大滞后等特点,国内大部分污水厂是通过操作人员对当前工艺运行情况和溶解氧测定值与设定值的偏差分析,根据经验调节曝气设备的开启度来控制池内的溶解氧浓度以适应微生物反应需求,这种方法对溶解氧的调整大大滞后于系统的需求变化,严重影响处理效果。为了保证处理效果,设计人员选择风机时往往要在计算需气量基础上加上一个足够大的安全系数,过量供氧以满足最大负荷时的需要,从而造成曝气量与实际需气量相差过大,使得曝气单元能耗较高。借鉴国外的经验[5]合理的方法是对溶解氧进行在线检测,及时反馈给供氧系统及设备以同步调整,将曝气系统设计为定速加变速相结合的组合方式:①定速设备按平均供氧量选择,定速运转以满足基本需氧量;②调速设备变速运转以适应需氧量的变化;③需氧量波动较大时通过增减运转台数作为补充。
3.污泥处理系统节能途径
污泥处理系统的能耗主要是由于脱水机选择过大而造成大部分时间不在高效段工作,同时,为了提高污泥的脱水性能而投加过量的絮凝剂。因此设计人员应该精确计算污泥产量及含水率等,合理选择脱水机的台数和能力,最好通过试验来确定絮凝剂的投加量。
四、结论
城市污水处理厂的能耗主要发生在污水提升系统、生物单元的供氧系统和污泥处理系统三部分,分别占工艺总电耗的24%、55%和12%以上,是污水处理厂节能降耗的主要环节。提升泵的扬程要通过精确计算水头损失来确定,不宜采取估算方法,并且采取定速泵和变速泵搭配组合的措施以适应流量变化和节能。供氧设备的运行应以生物处理单元对溶解氧的需求量为依据,采取在线检测并反馈控制曝气设备的开启数量及运行功率。脱水设备尽量控制在高效段运行,絮凝剂的投加量应结合污泥性质的变化通过实验及时调整。
参考文献
[1]徐晓宇,李春光.污水处理厂运行的节能降耗技术进展.给水排水,2009,35(12):47~50.
[2]中国城镇供水排水协会排水专业委员会编.中国城镇污水处理厂汇编.北京:中国城镇供水排水协会排水专业委员会出版,2006.
[3]袁宏林,王晓昌.DE型氧化沟的脱氮除磷过程.西安建筑科技大学学报,2002,34(1):34~37.