“十三五”期间上海节能项目情况分析与实践

张 禕 申 沛

上海市能效中心

0 引言

上海市为了响应国家的节能减排政策，完成“十三五”的节能目标，即到2020 年全国万元国内生产总值能耗比2015 年下降15%，能源消费总量控制在50 亿tce 以内，依据国务院印发的相关工作方案，在“十三五”期间继续推进工业节能工作，归并整合了节能方面的扶持办法，对工业节能、合同能源管理、高效电机等三项节能政策进行归并整合，确定了五个重点支持方向，推进工业节能全领域、全过程、全模式的升级改造。

1 工业节能技术改造的背景

为了落实节约资源的基本国策，加快建设节约型社会，实现节能目标，2006 年8 月，国务院印发了《国务院关于加强节能工作的决定》，提出要在六个方面着力抓好重点领域的节能，大力推进节能工作的落地实施。2007 年6 月，国务院印发了《节能减排综合性工作方案》，对节能减排工作作出了部署，提出要完善政策，形成激励和约束机制[1]。2013 年7 月，国务院再次印发《节能减排综合性工作方案》，针对用能规划及用能形势，继续加大节能投入，从四个方面和十大重点节能工程（比如能量系统优化、工业锅炉窑炉等）持续推进节能减排工作。

为了积极完成本地区的节能减排任务目标，上海市也先后出台了《上海市节能技术改造项目专项扶持实施办法》《关于做好节能项目节能量核定工作的通知》等文件，确定由市级财政安排专项资金“以奖代补”方式对企业实施节能技术改造给予适当支持和奖励[2]。

2 上海市“十三五”期间节能技改政策的更新

上海市依据国家和本地节能减排政策，发布了节能技术改造项目的专项扶持办法，旨在提高工业能源利用效率，加快工业节能改造升级。随着节能工作的不断深入，工业节能成本大幅上升。因此，2017年上海市更新了相关扶持办法，主要加大了支持力度，降低了补贴门槛。在节能技改方面，补贴标准由 300 元/tce 提高到 600 元/tce，补贴门槛由500 tce降低到300 tce。

3 节能量审核项目的总体情况

“十三五”期间（2016 年没有项目申报和审核，因此仅考虑2017-2020 年期间项目）上海市工业节能专项共补贴节能技改项目114 个，投资额总计14.9 亿元，节能量总计24.3 万tce，专项补助资金共计0.98万元。

按照年份来统计项目数量、投资额和节能量的情况详见表1。

表1 “十三五”节能技改项目总体情况表

3.1 按照打包和单一项目分析

根据项目打包申报（即同一个企业将不同设备的节能改造项目作为一个项目申报）或单一申报（即同一个企业仅对某个设备节能改造项目进行申报）的数量变化情况可知，打包项目占比不断增加，而单一项目占比不断下降（见图1）。

图1 打包或单一节能技改项目数量变化情况

这一变化趋势表明，随着节能技改工作的不断深入，许多节能技术成熟、效果好的项目已经完成，而企业在不断的节能技术改造过程中，可挖掘的节能潜力变小，只能从多种设备的小改造入手。因此。300 tce 节能量的申报门槛导致了越来越多的小项目通过打包才能进行申报。

3.2 按照五大领域汇总的项目特点分析

“十三五”期间，上海市市级财政奖励节能技改项目按照能量系统优化工程、电机系统节能工程、余热余压利用工程、工业锅炉窑炉工程、绿色照明工程这五大领域进行划分，其中：能量系统优化项目 53 个，投资额 120 916 万元，节能量 15.5 万 tce；电机系统节能项目36 个，投资额16 230 万元，节能量2.8 万tce；余热余压利用项目13 个，投资额5 901 万元，节能量4.5 万tce；工业锅炉和窑炉工程项目 5 个，投资额 4 442 万元，节能量 1.1 万 tce；绿色照明项目7 个，投资额1 773 万元，节能量0.4 万tce（见表2）。

“十三五”节能技改审核项目中能量系统优化和电机系统节能这两个领域的技改项目数量，合计占到总量的78%（见图2）。同时，图3 反映了能量系统优化领域的项目数量随着年份变化，逐渐减少。而相反，电机系统节能领域的项目数量则不断增加。其它三类领域的项目数量比较稳定，变化趋势不明显（见表3）。

图2 五大领域的技改项目数量占比

结合图3 和图4 分析，余热余压和工业锅炉窑炉工程进行节能技改产生的节能量效果的性价比较高，且投资门槛低，但考虑到大部分企业没有余热余压或采用工业锅炉窑炉，且锅炉提标改造适用其他专项政策，因此每年的项目总数量变化不大。绿色照明工程的投资门槛低，而且节能技术成熟，考虑大体量的节能项目改造已在前几年完成，目前大多数是较小体量的改造工程，不一定满足申报门槛，因此项目总数量处于较低水平。电机系统节能工程的适用性非常广，且投资门槛低，因此项目总数量逐年递增。能量系统优化工程节能量较高，但投资门槛也较高，出现了项目数量逐年下降的趋势。

表2 “十三五”节能技改项目数量按照五大领域的逐年分布情况

表3 五大领域的项目总数量、总投资额和总节能量的情况

图3 五大领域的技改项目数量变化趋势

图4 五大领域单个项目的平均节能量和平均投资额

3.3 按照年度汇总的项目特点分析

按照年份来比较投资额和单个项目产生的平均节能量，查看所有的项目发现，某几个重大项目的投资额或节能量占比非常大，从而影响了节能效果对于总体节能技改情况的分析。因此，我们剔除以下几个项目，分别为：2017 年的宝钢和上电的2个技改项目，其投资额占比为95.2%，节能量占比为60.0%；2018 年宝钢的3 个技改项目，其投资额占比为56.8%，节能量占比为36.4%；2019 年的漕泾热电和吴泾第二电厂的2 个技改项目，其投资额占比为68.8%，节能量占比为41.7%；2020 年宝钢的技改项目，其投资额占比不高，为5.8%，但其节能量占比为37.1%。

依据以上调整，将原始数据作为调整前数据，剔除上述项目后的作为调整后数据，对比调整后每年的情况如表4。

图5 每万元投资额的平均节能量的年度趋势

图6 每个项目的平均节能量的年度趋势

通过图5 和图6 可知，每万元投资额和每个项目产生的平均节能量均呈现阶梯式下降，但后者较前者下降趋势更缓慢，而两者的线性趋势均为逐年减少。

4 节能技改项目典型案例介绍

从审核项目中按照不同节能领域，选取节能技术成熟且效果较好的典型案例作简要介绍，其中绿色照明工程的技术已经非常成熟，普及性容易且改造要求低，因此不在此进行赘述，仅从另外四个领域中选取了典型案例。

表4 “十三五”节能技改项目调整前后总体情况对比

4.1 能量系统优化项目案例

1）某粮油公司优化精炼生产线中车间的工艺流程。在两个车间中均增加一台换热器并通过管路改造，使车间一中的中间油产品与精炼油产品进行换热，减少精炼油的热量浪费。改造后中间油产品温度提高30 ℃，减少后续加热中间油产品的蒸汽消耗。车间二中的油产品二与精炼油换热，提高了油产品二的出油温度，改造后油产品二温度上升5 ℃，减少后续燃气炉燃料气消耗。项目最终节约了蒸汽和天然气的消耗。

2）某电脑公司的中央空调系统冷回收。该项目通过增加冷却塔板式换热器，在冬季室外温度较低的情况下替代冰机制冷，节约冰机的用电量。

工厂中共有4台不同制冷量的冰水主机，一般夏季4 台全开，春秋季开2 台，冬季开1 台。考虑到冬季室外温度为8 ℃或者更低，而冷却塔系统中的循环水经冷却后温度为5～8 ℃或者更低，所以，工厂结合实际情况进行流程优化设计。在冷却塔系统中增加板换来回收冷却水中的冷量，转换成冷水后接入冰水系统，供给车间使用，能够完全满足冬季车间冷负荷的使用要求，节省了冬季冰机的运行费用。

4.2 电机系统节能项目案例

1）某公司传动系统的工厂空调系统原先使用两台溴化锂机组及两台螺杆式冷水机组。此次改造是将一台离心式冷水机组（制冷量4 650 kW）替换原先的一台溴化锂机组（制冷量6 265 kW），即拆除一台溴化锂机组，另一台作为备用。

新增的离心式冷水机组采用变频磁悬浮压缩技术，无任何接触摩擦，因此无需润滑油，也不产生无换热器油膜热阻，可提高蒸发、冷凝换热效率15%以上。采用永磁同步电机实现变频驱动，其转速随负荷变化进行自动调节，确保机组在不同工况下的高效运行。

该改造实现了用一台离心式冷水机组完全替代一台溴化锂机组，并且改造后在夏季制冷时，备用溴化锂机组在未开启状态已经能满足工厂内需求，达到了很好的节电效果。

2）某仪表公司通过增加伺服系统来改变传统注塑机的定量泵液压系统的缺点。传统的注塑机的液压传动装置中的油泵都是定量油泵,电动机提供额定功率和转速，油泵将电动机所输入的机械能转变为压力能，然后向液压系统的液压元件输送具有一定压力的恒定流量液压油，满足液压执行机构驱动负载所需能量的要求，但从注塑成型整个过程来看，在加料及冷却这两个阶段所需的液压油量要求较低，完全可以通过减少供油量来减少油泵的用电量。

因此，伺服马达通过编码器传输信号回馈至驱动器进行精准的回转控制，来调节输出合适的液压流量，且油泵上串联压力传感器，将压力信号反馈至驱动器端进行连续的闭回路控制来精准调节液压油的压力，通过伺服控制系统匹配注塑成型各阶段所需要的压力与流量，大幅降低非必要的电力消耗。

另一部分改造是采用新型的电磁感应加热系统，来替代传统的电热圈即电阻丝发热方式。其采用磁场感应涡流加热原理，即电流通过线圈产生磁场，磁场内磁力线通过导磁性金属材料时会使金属体内产生无数小涡流，使金属材料本身自行高速发热，达到加热金属材料体内物件温度。另外，可以根据具体情况在料筒外部包裹一定厚度的隔热保温材料，这样就大大减少了热量的散失，提高了热效率，因此节电效果十分显著，可达30%～75%。

4.3 余热余压利用项目案例

1）某化工塑料公司的增设预加热器回收蒸汽余热技改项目。原先工艺是需要通过一股额外蒸汽循环加热温度为20～30 ℃A+B 的混合溶剂，在精馏分离塔进行分离提纯。混合溶剂进入分离塔后，其中低沸物A经过塔顶流出，而含有水蒸气的气相混合物B 需要先进入冷凝器，使用冷却循环水降低混合物温度，最后进入静置分离槽分离回收B。

改造增设预加热器，使用未冷却前的气相混合物作为热源，对混合溶剂进行预加热，使其升温至45 ℃，从而减少额外蒸汽的加入量。而在预加热器中，换热冷凝后的气相混合物B 可直接送入静置分离槽，分离后回收B，减少使用冷却循环水，降低了水泵等耗电量。

2）某材料公司原先车间的蒸汽加热布匹后冷凝水未进行回收直接排走。公司通过节能技改增加冷凝水收集箱，用2台水泵供给锅炉房，用于补充锅炉水。锅炉房供水温度提高了，软水的使用量也减少了，不仅节约了天然气用量，也减少了新水的用量。

4.4 工业锅炉窑炉项目案例

1）某陶瓷公司的干燥窑在设备改造前采用天然气直接燃烧产热对生坯进行加热干燥，需要消耗大量的能源。本次改造主要包括将原来的单层干燥窑改造为双层干燥窑，放慢干燥速度，使得窑体内的热气和坯体充分交换热量，与原来的单层干燥窑相比提高了热交换效率。改为双层窑炉后，干燥窑通过热风管与后工段烧成窑炉的窑头尾气排放管进行连通，直接利用后工段烧成过程中排放的尾气预热（尾气温度在200～250 ℃）对坯体进行加热干燥。后工段烧成窑炉尾气提供的热量可以完全满足干燥窑加热干燥坯体的需要，大幅减少了天然气的使用量。双层干燥窑全部改装了变频器，将原来单层干燥窑使用的50 Hz 变频器全部改为20 Hz的变频器，可以使干燥窑内热风温度自动控制，同时也使窑内的湿气快速而有效地排出体外，干燥效率提高，减少电能消耗。

2）某化工公司新增一套废热锅炉及配套的给水泵组锅炉，使700 ℃的烟气经过废热锅炉换热后降至550 ℃，然后再经过水冷却到240 ℃后进入袋式过滤器（袋式过滤器的最高温度为260 ℃）。减少原先直接采用喷水将高温烟气从700 ℃冷却至240 ℃的过程中，浪费的大量水蒸气。同时又产生2.2 Mpa 的蒸汽用于加热其它产品。

废热锅炉采用的是效率高，产气量大的带汽包的管壳式余热锅炉，烟气由管层由上至下流经换热器，经过处理的软水进入汽包后在重力作用下由下降管进入换热器壳层，所产生的蒸汽由上升管进入汽包后进行气液分离，分离后的气体通过蒸汽出口进入系统，而液体则再通过下降管进入换热器本体进行热交换。同时，项目采用了大量的先进仪表，如双液位控制、温度、压力、流量测量、智能调节阀调节、DCS 实时监测控制等措施保证锅炉的高效安全运行。

项目运行后，根据车间产品生产情况的不同，废热锅炉吸收的烟气余热所产生蒸汽，可年产2.2 MPa 的蒸汽3.2 万t，用于加热某原料油到200 ℃，对于未使用完的蒸汽通过减压阀降压至1.2 MPa 后供另外两个车间生产使用。

5 结语和建议

5.1 “十三五”节能技改项目的主要趋势

1）节能技改项目的总投资额每年波动变化，但整体呈现下降趋势。对应的每万元平均节能量呈现阶梯式下降，整体呈现减少的趋势。

2）每年的总节能量整体变化较平稳，但单个项目产生的平均节能量呈现阶梯式下降，整体呈现减少的趋势。

3）企业申报项目多为几个子项目的打包项目，单一项目节能量超过300 tce 的难度增大，改造项目的节能挖掘难度增大，节能潜力随着改造工作的实施逐步减小。

5.2 建议

1）深入挖掘新的节能技术和节能产品，需要从审核完成并且节能效果好的项目中总结适用性广的技术和产品，通过各种宣传渠道推广，让企业能够了解并转化为己用。

2）对于采用新的节能技术和节能产品的项目，提高补贴标准，提高企业对新技术的应用意愿。

3）引入专业的第三方机构对企业能源利用状况进行全方位的诊断，采用新技术、系统能源利用优化等节能措施，进一步提升企业能效水平。