浅析造船企业提升能源绩效的方法

李建国

(南通中远川崎船舶工程有限公司，江苏 南通 226005)

0 前言

在经历十年多快速发展后，从2010 年左右开始，由于世界金融危机和造船产能过剩，国内造船企业面临着激烈的市场竞争和生存压力。对于年综合能耗1 万t 标准煤以上的造船企业，国家要求在十二五期间必须完成累计16．7 万t 标准煤的节能量目标［1］。节能降本成为造船企业可持续发展必然选择。材料消耗大、能耗消耗大、返工率高，是我国多数造船企业存在的最大问题。我国造船企业的能源利用水平相比日韩还有较大差距，如万美元产值电耗在1 000 kW·h 以上，是日本的3 倍;造船效率为0．64，比日本平均0．9 要低29%［2］。王永良等人在比较我国与日韩造船企业能耗数据后指出，我国造船企业能效水平之所以低于日韩船厂，在于生产管理和工艺执行的差异［3］。如何挖掘节能潜力，是造船企业必须研究和解决的课题。提升能源绩效，指提升能源利用效率和降低能源消耗。学习节能的基本理论、现代技术，掌握寻求和实现节能机会的方法，是造船企业实现能源绩效提升的保证。

1 节能基本知识

1．1 节能的四个层面

企业节能方法可分为管理节能、技术节能和精益生产节能。如图1 所示，节能有四个层面，如果不能满足生产的需要，则①并非真正意义上的节能;②、③分属管理节能和技术节能;④属于广义节能，是最高层面的节能手段。

图1 节能的四个层面

图2 节能路线图

1．2 节能路线图

如图2 所示，从管理角度考虑，企业节能路线图应是:①制定规则→②培训教育→③设备和节能项目管理→达到“零浪费、高效、经济”的用能目的。①建立节能管理体制，制定管理程序和基准，并通过检查并评审，改进规则;②对员工进行用能技能培训和节能意识教育;③对用能设备进行管理，并实施节能项目。

2 寻求节能机会

节能机会即提升能源绩效的机会，可以是技改型，也可以是管理型。企业通过开展能源评审，并结合能平衡、能源因素识别、专家诊断等工具，识别节能机会［4］。能源评审流程见图3。能源评审前应收集节能新技术、新工艺、新设备、新能源以及节能技术最佳实践等信息。

图3 能源评审流程图

3 技术节能

技术节能是能效提升的重要手段。企业应了解最新的节能技术和最佳节能实践，并且运用于企业技术节能项目中。技术节能项目可分为:新改扩基本建设项目和针对现有设备设施的节能技术改造项目。

3．1 新改扩基本建设

能源法规要求，新改扩基本建设项目需进行节能评估并报政府主管部门审查，项目完工后需报请验收。企业在基本建设项目委托专业机构节能评估前，应组织内部研讨，进行节能预评估，与设计单位交流，使节能全面而系统地融于项目设计中。项目节能预评估对象包括:(1)总平面布置;(2)工艺流程、技术方案;(3)用能工艺;(4)主要耗能设备;(5)辅助生产和附属生产设备。

如:为充分利用空压机余热，可考虑将空压站紧靠涂装车间或浴室;为减少分段搬运，合理布置内业、组立、涂装等车间位置。

3．2 节能技术改造

3．2．1 设备能效提升

在设备需要更新或淘汰，要对照国家颁布的用能设备能效标准，优先考虑选用能效等级高的设备。

3．2．2 余能利用

造船企业产生许多余能，如空压机余热，涂装车间加热系统余热，蒸汽余热等。应评价余能的价值，并确定余能利用的优先顺序。由于需要压缩空气进行喷砂、打磨等作业，造船企业空压机耗电量很高，一般要占企业用电20%以上。空压机电能有效利用率仅15%左右，85%的能量被转化成热能，余热回收的节能潜力巨大。转化的热能中，3% ～5%通过电机机壳及空压机机壳散失不可回收，80% ～82%通过空压机冷却系统散失热量可回收。以一台850 kW 空压机余热回收为例，每年可回收热能511 t标准煤，相当于416 万kW·h 电。

3．2．3 节能技术运用

现在高效热交换器、热泵、光伏发电、LED 照明等节能新技术、新能源等运用日趋成熟，造船企业应充分运用。

如采用合同能源管理形式，利用车间屋顶进行光伏发电，企业不但能享受国家鼓励政策，降低用电成本，又能达到节能减排的目的。以屋顶可利用面积70 000 m2为例，可建设7 MW 光伏电站，平均每年可发电700 万kW·h。如以企业享受88%优惠电价计算，企业无需资金投入，每年就可节省电费67万元，节能860 t 标煤，减少排放二氧化碳7 000 t。

随着LED 技术的发展以及社会普及率的提升，造船企业用LED 照明替代传统照明(金卤灯、高压钠灯、高压汞灯等)，无论从节能效益还是经济效益考量，已成必然趋势。

4 管理节能

管理节能的管理对象是人和设备。管理节能目的在于，使员工遵守用能规则、具备节能的行为习惯，使用能设备处于经济运行状态，消除能源浪费，实现最低的能源消耗。企业必须做好能源计量、能源统计分析等能源管理基础工作。在此基础上，可采取以下手段实现管理节能。

4．1 员工培训与员工参与

4．1．1 教育培训(针对操作者)

对员工进行有关用能设备管控基准、节能行为规范的教育培训，落实责任，通过日常检查，来规范员工用能行为。如培养员工如下的节能行为习惯:人不在关灯，车辆停车3 min 熄火，减少设备待机时间，漏气的气管及时送修等。

4．1．2 交流学习(针对专业者、管理者)

组织企业能源专业技术人员、管理者外出交流、考察，开拓视野，向先进单位学习节能技术与管理经验。

4．1．3 员工参与

开展员工合理化建议活动，建立员工节能奖罚制度。发挥员工聪明才智，鼓励员工参与节能活动，奖励节能成果，形成企业节能氛围和节能文化。

4．2 用能设备管理

二八原则告诉我们:80%的能源被20%的设备所消耗。因此，用能设备管理的重点是对主要用能设备的管理。运用全生命周期管理的理念，企业应考虑对主要用能设备进行以下项目的管理。

4．2．1 日常运控

应制定包括以下管理内容的管控文件:设定用于日常监视的运转标准值，测量项目和记录要求，检查与维修项目，更新和新引入时考虑事项等［5］。

应定期开展节能检查:使用部门的节能巡回，设备主管部门的专业性检查，能源担当部门的监督检查。

4．2．2 节能测量与能效对标

设备主管部门应制定并实施主要用能设备节能测量计划。对照国家标准规定的能效限定值、经济运行指标，通过测量主要用能设备关键参数，评价用能设备的能效状况，寻求节能机会，制定高耗能设备淘汰计划。

4．2．3 更新管理

当需要新引入主要用能设备，应考虑到以下因素:能源计量配置的需求，能效等级要求，能源绩效的采购验收要求等。

4．3 能效对标与指标管理

4．3．1 能效对标

企业应建立能效对标机制，不断寻找和研究业内外一流企业的先进的能源管理理念、管理经验和技术措施，进行能效指标对比分析，确定能效标杆，并通过努力，实现企业自身管理水平和能源绩效的提升。

4．3．2 能耗指标管理

企业对部门及主要用能设备下达能耗指标，并予考核。实施能耗指标管理，有助于部门自主推进节能工作。能耗指标参数应结合部门生产量设定，如对涂装车间可用“综合能耗/涂装面积”(t 标煤/m2)，对钢板预处理线可设为“用电量/抛丸面积”(kW·h/m2)。

现在多数造船企业实行对部门成本控制。因此，将能耗指标与成本指标结合，一并考核，能够增强企业节能管理力度。

5 精益生产节能

5．1 概念

精益生产，是指通过消除企业所有环节上的不增值活动，来达到降低成本、缩短生产周期和改善质量的目的。如图4 所示，精益生产就是要减少“附带作业”，减少乃至消除“浪费”，以增加“净作业”。精益生产是以“彻底消除浪费”为基本思想，充分发挥人·物·设备的能力，按照JUST IN TIME 方式组织生产，是迅速提高生产效率的具有划时代意义的生产管理方式。

图4 精益生产目的净作业－ 能直接带来经济效益的作业;附带作业－为完成净作业所必需完成的辅助作业;浪费－作业过程中的无效动作

5．2 意义

技术节能和管理节能，属于直接节能，实施对象是所使用的能源。精益生产，属于广义节能，实施对象是企业各项生产活动。据统计，我国直接节能的潜力有1/3，而广义节能的潜力则有2/3［6］。由表1国内两家规模相当船企的能效水平分析可知，造船企业精益生产节能的潜力巨大。

5．3 方法

造船企业应从质量管理、成本管理、工程管理三个方面，运用PDCA 思想，开展精益生产。其中质量管理可从焊接质量管理、涂装质量管理、精度管理、新船型质量管理等入手;成本管理从单船人工成本管理、材料成本(焊材、涂料等主材)管理和部门费(辅材)管理等入手;工程管理从各工序工程预定管理入手。积极推进一目了然的管理、作业标准化、一人多能化、设备通用化等管理方法，消除无效工程，缩短准备工作时间，改善物流。同时，实施6S 活动、JM(凝神观察)活动，并定期表彰活动成果。

生产设计是船舶制造的源头，生产设计节能不容忽视。优化生产设计工艺，实现精益设计，从源头减少制造过程的资源消耗或返工。如:通过优化排板方式来提高钢材利用率，过焊孔形状加工由手工切割改为NC 切割，减少现场返工。精益生产理论正为国内不少造船企业所实践［7－8］。

表1 造船企业能效水平分析

6 建立能源管理体系

ISO50001:2011［9］是国际标准化组织为企业能源管理所建立的标准化的体系文件。国家工信部2013 年颁布的《船舶行业规范条件》指出，建立ISO50001 能源管理体系并通过第三方认证是造船企业的入门条件。

6．1 意义

企业建立ISO50001 能源管理体系，运用PDCA的思想方法，紧密围绕能源绩效改善主题，全面系统地实施各项能源管理活动。一方面，能够使企业能源管理体制和管理流程规范化、系统化，从而保证并保持技术节能、管理节能的成果;同时，能够使企业通过体系的良性运作，达到自我发现与实现节能机会，从而可持续提升企业的能源绩效。

6．2 将精益生产纳入体系

以消除各种浪费为切入点，适时地将能源管理体系扩展到精益生产，将能源管理上升到更高的层次，全面、深入地提升企业能源绩效和体系管理水平。

7 结束语

综上所述，造船企业要全面、持久地提升能源绩效，必须要从体制、程序、技术等方面系统策划，做好以下方面工作:

(1)运用管理节能与技术节能各项手段。造船企业应建立节能目标责任制、最佳节能技术实践识别机制及各项节能管理制度，培养员工遵守节能规则的习惯，通过管理以实现企业最低水平的能源消耗。同时，开展能源评审，发现节能机会，运用节能技术或措施，实施节能技改，实现企业能源绩效的整体提升;

(2)全面推行精益生产。精益生产对能源绩效改善至关重要。企业应全面开展精益生产，消除浪费，提高效率，改善企业整体经营绩效，实现企业能源绩效的根本性提升;

(3)建立能源管理体系。造船企业应将业已运用的节能管理制度和规则融于能源管理体系，避免建立的能源管理体系流于形式。通过建立能源管理体系，企业运用PDCA 思想方法，规范节能管理、节能改造等各项节能活动，实现企业能源绩效的可持续提升。适时将精益生产纳入能源管理体系，为体系绩效提升开拓更广阔的空间。

［1］国家发展和改革委员会，等． 关于印发万家企业节能低碳行动实施方案的通知［EB/OL］．http://bgt．ndrc．gov．cn/zcfb/201112/t201 －1 －12 －29_498695． html/211 －12 －07．

［2］陶永宏，邹嘉，苏昆． 基于StoNED 的中、韩、日造船业效率比较研究［J］．江苏科技大学学报:社会科学版，2013(3):91 －92．

［3］王永良，戴建恒． 造船企业能源管理和节能技术探讨与实践［J］．船舶标准化工程师，2013(5):40 －44．

［4］赵艳粉．能源管理新模式在企业用电精细化管理中的应用［J］．电网与清洁能源，2014，30(11):90 －96．

［5］原嶋敏彦． 日本能源管理师制度［EB/OL］． http://wenku．baidu．com/link?url=OGEtAW5rT957DLM1OrGeluyL OycxQkNprlsi8PeUt15UbVTOLNrGXl9iw2oWuXFMuJxtXKOp －L5AL5UJBAhmmYZ8oZZLCfonUup － ZbGwCCW/2012 － 11 －07．

［6］史兆宪．能源与节能管理基础［M］．北京:中国标准出版社，2012:35．

［7］王永良，周琦，钱慧富，等． 精益造船计划管理体系研究和应用［J］．船舶与海洋工程，2014(01)．

［8］蔡奕．精益生产在WGQ 造船公司船舶生产中的应用研究［D］．上海:华东理工大学，2013．

［9］国际标准化组织． 能源管理体系－ 要求及使用指南:ISO50001 －2011［S］．