工業企業能源系統分析

許正燁

一般認為能源系統是社會經濟結構中包括能源開采、運輸、轉換、分配直到最終使用的能源供應體系。它涉及能源資源的種類，一次能源的構成，能源開采、加工和轉換技術，以及終端能源利用的種類和形式：涉及從能源工業的生產到最終消費的各個環節，是整個社會經濟系統中一個重要的子系統。工業企業能源系統是相對微觀的系統。對于工業企業能源系統的分析有利于更加深入、全面的了解企業用能現狀，并為企業能源管理體系的建設奠定基礎。

工業企業的各類能源，在企業內部縱橫交錯形成錯綜復雜的系統，從結構上看，它由各類能源組成，從順序上看，由加工、轉換、輸送、利用等多個環節構成。

一、系統要素及結構

不同的行業.以及同一行業的不同企業.企業的生產工藝原理、設備、原料以及對生產中副產品和廢料的處理與回收都是不同的，使用原材料和燃料（或能源）的品種不同，能耗產品和能源污染物不同。但這些企業的共同特點是：除了直接消耗燃料能源外（如：原煤、原油、天然氣等），還消耗大量二次能源（如：電力、熱力、焦炭等國家統計制度所規定的能源統計品種）和耗能工質（如：水、氧氣等）；企業從初始原料到最終產品的生產過程，一般都要經歷一系列物理和化學變化，經過若干道生產工序，每道工序既消耗能源又消耗非能源，還產生各種污染物或廢棄品：在生產過程中，通常存在三種不同的物質流：能流（如煤炭、蒸汽、煤氣、電、水等能源物質的流動）、物流（即產品和中間產品等非能源物質的流動）和污染物流（即CO₂、SO₂、殘渣等污染物的流動）。即不同的企業雖然其工藝流程、用能設備以及用能類型都不同，但存在著共同點：a）除了消耗一次能源，還消耗二次能源和耗能工質.b）能耗過程同時貫穿著能源流、物質流、信息流：c）工藝流程雖不同，但都存在著多裝置、多過程、多工序的并行、串行、繞行、返流等結構特性。

根據企業能源種類還可以把工業企業能源系統分為煤炭利用系統、石油利用系統、天然氣利用系統等各類子系統。

二、系統功能及與其他系統的關系

工業企業加工生產需要用到各類形式的能源。但是能源進入企業生產需要符合一定的條件，遵循一定的規律。能源系統是企業系統的子系統，為企業的制造過程提供動力，基于這種觀點，能源系統的主要作用是為企業生產系統提供動力服務，為企業生產提供符合滿足條件的各類能源，并滿足企業能源成本、環境等各方面要求，從而實現企業產值（利潤）的目的。

三、系統環境

工業企業能源系統是區域（國家）能源系統的子系統，為區域（國家）能源系統的子系統的“利用”子系統，受能源供應的約束。工業企業能源系統同時是企業系統的子系統，受到企業經濟及社會方面的約束。

（1）經濟約束

企業生產追求利潤最大化，要求企業能源成本的最小化。能源系統需要在保證生產活動正常運行的前提條件下，優化能源系統的要素或結構，滿足企業能源成本的要求。

（2）環保約束

能源的加工轉化與利用同時伴隨著廢棄物的產生，基于環境保護的要求，能源系統輸出的有害氣體、塵、固體廢棄物等要低于一定水平。

（3）政策約束

能源系統的效率、管理等指標要符合國家法律法規、標準以及地方有關政策的要求。

四、系統特征

（1）開放性

能源系統本身及其子系統與周圍的環境有物質的交換、能量的交換和信息的交換，是一個可持續發展系統。

（2）復雜性

很多工業企業是多工序、多環節的現代化生產經營企業，設備類型多，部分設備需要消耗大量的能源，有時設備不僅僅是能源的消耗者也是轉換者，企業二次能源的分配和使用根據企業不同具有不同的復雜性，能源系統可以再利用的余能有時也比較多，且企業能源系統受企業很多因素的影響，如企業管理方法和水平、產品結構和工藝流程等。另一方面，企業能源系統受企業生產約束、管理模式指導，所以企業能源系統的元素及其關系具有復雜性特征。

（3）方向性

能源系統及其子系統具有能量流動的方向性。能量沿著購入→加工→傳輸→利用→回收的方向流動，能量最終形成有效能、損失能以及回收能。