工业企业能源系统分析

许正烨

一般认为能源系统是社会经济结构中包括能源开采、运输、转换、分配直到最终使用的能源供应体系。它涉及能源资源的种类，一次能源的构成，能源开采、加工和转换技术，以及终端能源利用的种类和形式：涉及从能源工业的生产到最终消费的各个环节，是整个社会经济系统中一个重要的子系统。工业企业能源系统是相对微观的系统。对于工业企业能源系统的分析有利于更加深入、全面的了解企业用能现状，并为企业能源管理体系的建设奠定基础。

工业企业的各类能源，在企业内部纵横交错形成错综复杂的系统，从结构上看，它由各类能源组成，从顺序上看，由加工、转换、输送、利用等多个环节构成。

一、系统要素及结构

不同的行业.以及同一行业的不同企业.企业的生产工艺原理、设备、原料以及对生产中副产品和废料的处理与回收都是不同的，使用原材料和燃料（或能源）的品种不同，能耗产品和能源污染物不同。但这些企业的共同特点是：除了直接消耗燃料能源外（如：原煤、原油、天然气等），还消耗大量二次能源（如：电力、热力、焦炭等国家统计制度所规定的能源统计品种）和耗能工质（如：水、氧气等）；企业从初始原料到最终产品的生产过程，一般都要经历一系列物理和化学变化，经过若干道生产工序，每道工序既消耗能源又消耗非能源，还产生各种污染物或废弃品：在生产过程中，通常存在三种不同的物质流：能流（如煤炭、蒸汽、煤气、电、水等能源物质的流动）、物流（即产品和中间产品等非能源物质的流动）和污染物流（即CO₂、SO₂、残渣等污染物的流动）。即不同的企业虽然其工艺流程、用能设备以及用能类型都不同，但存在着共同点：a）除了消耗一次能源，还消耗二次能源和耗能工质.b）能耗过程同时贯穿着能源流、物质流、信息流：c）工艺流程虽不同，但都存在着多装置、多过程、多工序的并行、串行、绕行、返流等结构特性。

根据企业能源种类还可以把工业企业能源系统分为煤炭利用系统、石油利用系统、天然气利用系统等各类子系统。

二、系统功能及与其他系统的关系

工业企业加工生产需要用到各类形式的能源。但是能源进入企业生产需要符合一定的条件，遵循一定的规律。能源系统是企业系统的子系统，为企业的制造过程提供动力，基于这种观点，能源系统的主要作用是为企业生产系统提供动力服务，为企业生产提供符合满足条件的各类能源，并满足企业能源成本、环境等各方面要求，从而实现企业产值（利润）的目的。

三、系统环境

工业企业能源系统是区域（国家）能源系统的子系统，为区域（国家）能源系统的子系统的“利用”子系统，受能源供应的约束。工业企业能源系统同时是企业系统的子系统，受到企业经济及社会方面的约束。

（1）经济约束

企业生产追求利润最大化，要求企业能源成本的最小化。能源系统需要在保证生产活动正常运行的前提条件下，优化能源系统的要素或结构，满足企业能源成本的要求。

（2）环保约束

能源的加工转化与利用同时伴随着废弃物的产生，基于环境保护的要求，能源系统输出的有害气体、尘、固体废弃物等要低于一定水平。

（3）政策约束

能源系统的效率、管理等指标要符合国家法律法规、标准以及地方有关政策的要求。

四、系统特征

（1）开放性

能源系统本身及其子系统与周围的环境有物质的交换、能量的交换和信息的交换，是一个可持续发展系统。

（2）复杂性

很多工业企业是多工序、多环节的现代化生产经营企业，设备类型多，部分设备需要消耗大量的能源，有时设备不仅仅是能源的消耗者也是转换者，企业二次能源的分配和使用根据企业不同具有不同的复杂性，能源系统可以再利用的余能有时也比较多，且企业能源系统受企业很多因素的影响，如企业管理方法和水平、产品结构和工艺流程等。另一方面，企业能源系统受企业生产约束、管理模式指导，所以企业能源系统的元素及其关系具有复杂性特征。

（3）方向性

能源系统及其子系统具有能量流动的方向性。能量沿着购入→加工→传输→利用→回收的方向流动，能量最终形成有效能、损失能以及回收能。