非生产电能比率概念及其在能源管理中的应用

韩 冬

(天津一汽丰田汽车有限公司 天津 300457)

天津一汽丰田汽车有限公司在“十一五”期间，按照国家和天津市政府的要求，顺利完成了一汽集团下达的节能目标，万元产值综合能耗0.040 3 t标煤。随着“十二五”规划的实施，国家和天津市政府制定了更为严格的发展规划，要求国内生产总值能源消耗低减16%。一汽集团相应下达了更为严格的节能指标，万元产值综合能耗0.033 9 t标煤。能源递减目标见表1。

表1 “十一五”与“十二五”能耗目标对比表Tab.1 Comparison of energy consumption targets between 11th Five-Year Plan and 12th Five-Year Plan

随着汽车市场逐年扩大，各汽车厂商竞争加剧，出现了供给能力过剩的现象。这就要求汽车企业在市场需求不断变化的前提下，随时调整自己的生产能力，做到在生产负荷不断变化时，降低成本，提高品质。其中能耗管理成为一项亟待解决的课题。

在生产状态随市场变化而大幅改变的条件下，减少非生产时的能耗相对于降低单车生产的能耗更为重要，效果也更加显著。

1 非生产电能比率概念的引入

对能耗进行管理，首先要明确汽车企业能耗的构成。汽车企业的能耗构成主要分3类，即基本能耗、基础能耗、生产能耗。基本能耗，为了保证工厂正常生产运营、人员活动的基本需求所消耗的能源，此部分能源属于连续不间断使用，如：车间通路照明、车间温湿度调节、车间换气等能耗属于此类。基础能耗是为了生产活动正常进行提供必要的条件所消耗的能源，此部分能源在生产时连续不间断使用，生产停止后即停止使用，如输送链、工艺空调、冷却循环、排烟集尘装置等能耗属于此类。生产能耗是直接作用于制件上，使制件转化为产品所消耗的能源，其中包括两部分，一是在生产设备进行制件加工时才消耗的加工能源；二是不进行制件加工时消耗的待机能源。

有了上述对能耗构成的认识后，在不考虑设备故障、品质不良等影响下，分析每日两班生产的能耗曲线可以发现，双班生产时，两班之间为每日能耗的低谷，每周的休息日为一周的用能低谷。此时耗能为基本能耗和基础能耗部分。由于设备运行要求的不同，两班之间的能耗会高于休日的能耗水平。

由此引入非生产能耗比率概念：在非生产时间段内(包括两班之间和休日)的能耗与生产时的能耗之比率，用百分比表示。

两班间非生产能耗比率：

2 非生产能耗比率在能源管理中的应用

在日常生产过程中，总是伴随着生产所需的能耗和辅助生产所需能耗。生产所需的能耗在日常管理中难以减少，需要依靠引进新的节能技术的方式解决。辅助生产所需能耗，由于不直接用于生产，管理改善空间大，宜通过管理工具递减能耗。在市场需求发生变化时，生产负荷也变得十分不稳定。在产量低时，必然会使生产时间缩短，非生产时间延长。为了能在低产能负荷的状态下降低能耗，非生产能耗比率的运用成为了理想的管理工具。

为了评价在非生产时间的能源消耗状况，利用非生产能耗比率的概念，编制了非生产能耗比率周报。由于生产使用能源种类较多(电、压缩空气、天然气、蒸汽等)，首先选取了消耗量最大，使用范围最广的电能，进行非生产能耗比率的计算。

在周报中特别对比了本周和上周每天的非生产能耗比率，以便在电能比率变化较大时，可以迅速发现，并找出本周与上周的差异点。

3 利用非生产电能比率作为工具实施改善

通过对非生产电能比率的计算和对比，确定了新节能指标，即通过对休日用能进行管理，降低电能比率，从而达到减少非生产时间能耗的目的。通过现场实践，分4步实施对非生产能耗的管理。

第一步，对故障设备进行维修。在导入电能比率进行非生产时间能源管理的初期，工厂节能事务局组织各车间负责设备的人员，对全厂设备实施检查。检查内容有：压缩空气泄漏点，由于传感器故障造成设备持续运转等设备故障。通过检查发现压缩空气泄漏点562处，并制定维修计划，按照计划全部实施维修。由于传感器故障造成的电机、泵持续运转的36处故障，在更换传感器后得到消除，降低能耗的同时，也减少了设备因持续运转造成的磨损。

第二步，关掉不必要的设备。在生产过程中，生产辅助设施的运行也是必不可少的，例如：照明、空调、排送风设备等。这些设备在非生产时持续运行显然是没有必要的。在生产现场的检查中，发现部分照明、排送风设备的开关位置比较隐蔽，而且没有明确管理责任者，造成生产结束后无人关闭设备的情况发生。就此首先将这些开关移动到明显的位置，并且将每个开关明确责任者，避免忘关闭的发生。为了彻底杜绝忘关闭的发生，还采取了设置总开关，及部分设备与生产设备联动等方式，对生产辅助设施的运行进行管理。

第三步，设备运转方式的改变。对于生产设备，在非生产时间内的关闭就需要根据设备性质不同而采取不同的方式。例如：输送链、举升机、烘干炉等设备是可以关闭的，机械手等设备可以进入待机状态，此时仅消耗待机能耗，但空压机、循环泵、搅拌设备等则需连续运行。下面介绍几个通过调查整改而改变设备运转方式的事例。

事例一，烘干炉顺次停止。涂装车间内的喷漆间-干燥炉的运转方式是：生产结束后，最后一台车身离开干燥炉后，整体关闭喷漆间-干燥炉的排送风设备。在这种运行方式下，生产虽然停止，但排送风设备依然处于运转的状态，明显增加了非生产时间内的能耗。通过现场调查发现，喷漆间-干燥炉排送风设备的运行模式是可以通过程序改变的。与现场保全人员合作，将喷漆间-干燥炉的排送风设备运行模式设定为顺次关闭，即最后一台车身离开某个喷漆间或干燥炉后就执行该处排送风设备关闭。

事例二，循环泵采用小型空压机维持运转。涂料供给装置的运转依靠压缩空气，在非生产时间内涂料供给装置需要持续运转，防止涂料固化，所以对于涂料供给系统需要24 h不间断提供压缩空气。为工厂提供压缩空气的大功率的空压机无法停机，增加了能源的消耗。为此调查了涂料供给装置所需气量的需求，特别为涂料供给系统配置了合适的小功率空压机。在非生产时间内，切换为由小空压机供气、大空压机停机。这样就减少了非生产时间内不必要的电能消耗。

第四步，统和设备资源提高能源利用率。由于在非生产时间内部分设备运行及施工、检查等工作的需要，空压机无法完全关闭，工厂内分别有2个空压站，向两条生产线供应压缩空气。由于需求的不同，两个空压站各有1台空压机在非生产时间内处于开启状态，造成非生产时间内能耗的增加。现场调查空压机发现，开启的空压机每台负荷均在40%～50%，无法满负荷运转。通过将2个空压站实施并网，可在非生产时间内，停止1台空压机，全厂压缩空气可由1台空压机供给，从而减少了非生产时间内电能的消耗。

从以上4步的应用，使工厂的两班间非生产电能比率由34%降低到23%，休日非生产电能比率由20%降低到14%。

4 非生产电能比率应用的延伸

通过绘制能耗-产能曲线，发现产能与能耗之间基本呈线性关系，但由于有基本能耗和基础能耗的存在，无法实现不生产就不耗能的理想状态。

非生产电能比率的管理思路是将基本能耗和基础能耗在合理的范畴内降至最低，并且将生产时和非生产时的状态区别对待，改变能耗与产能的线性关系。在低产能状态下，呈现曲线下降的趋势，使工厂能够在低产能负荷的条件下，同样得到较低的单台能耗水平。

在成功引入非生产电能比率对工厂电能消耗进行管理后，还将继续在其他种类能源的管理上引入非生产能耗比率的概念，将对能耗的日常管理控制从电能扩展到水、蒸汽、压缩空气、天然气等原动力上，争取实施全面的能源管理。■