1. 中国石油西南油气田公司天然气研究院;
2. 中国石油西南油气田公司质量安全环保处
收稿日期：2011-09-02
基金项目：中国石油西南油气田公司科研项目资助(20110311-02)
The Basic Thought and Analysis for Building Energy Efficiency Benchmarking Index System
1. Research Institute of Natural Gas Technology, PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company, Chendu 610213, Sichuan, China;
2. Quality, Safety and Environmental Protection Department, PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company, Chendu 610213, Sichuan, China
Abstract: Based on the analysis of energy usage character of oil and gas field development, natural gas purification, light hydrogen recovery, CNG and rear-service, the basic thought for building energy efficiency benchmarking index system of the above five professional works is proposed. The principle of establishing energy efficiency benchmarking index as well as the basic contents of the energy efficiency benchmarking index is described. The necessity and significance of setting different energy efficiency benchmarking index are discussed.
Key words:
energy efficiency benchmarking index system assessment index
能效对标管理是在节能领域运用“对标管理”原理进行的管理实践，是企业为提高能效水平，达到标杆或更高能效水平的节能实践活动[1-2]。目前，能效对标被公认为是一种比较成熟的企业绩效管理方法。
中国石油天然气集团公司于2010年5月下发了“关于推进能效对标管理工作的通知”。2010年6月，勘探与生产分公司召开了“能效对标工作视频会”，下发了《勘探与生产分公司能效对标工作部署》。
为推动西南油气田公司能效对标工作的深入开展，使能效对标工作适应企业生产实际，提高对标工作的科学性和可操作性，西南油气田公司成立了能效对标体系研究小组，针对气田开发、天然气净化、轻烃回收、CNG和矿区服务五个耗能用水重点业务，开展了能效对标体系研究。能效对标体系研究的重点是能效对标指标体系的建立，在研究西南油气田公司各业务领域生产工艺和用能特点的基础上，提出了建立上述五项业务能效对标指标体系的基本思路。
1 业务特点研究
西南油气田公司业务面较广，其中油气田开发、天然气净化、轻烃回收、CNG生产销售以及矿区服务是主要的能耗用水业务。
油气田开发业务涵盖了单井采气站、单井采油站、气田水回注站、增压站、脱水站、输配气站等生产环节。由于油气田地下、地上工艺条件和生产环境变化较大，同一环节不同气田，以及同一气田不同生产阶段，所采用的工艺和设备都可能有较大的差异。例如，单井采气站有的采用水套炉加热的地面集输工艺，有的采用地下节流工艺；单井采油站又分为机抽井和自喷井两种。分析认为，油气田开发业务具有以下三方面的用能特点：(1)能源消耗链长；(2)工艺具有多样性；(3)能耗影响因素复杂。
对于天然气净化而言，由于气藏地质条件的不同，使得进入天然气净化厂的原料气气质差别较大，有的原料天然气含硫高，有的含硫低、有的含有机硫、有的还富含除甲烷以外的烃类。气质差异使得天然气净化工艺种类繁多。以硫回收工艺为例，既有常规克劳斯法，又有超级克劳斯法。归纳起来，天然气净化业务具有以下用能特点：(1)工艺具有多样性；(2)能耗设备多，耗能工质种类多，能源消耗量大；(3)能耗影响因素复杂。
矿区服务业务是五项业务中唯一的非生产性业务，其下属各管理站为生产和生活提供后勤服务。矿区服务业务看似简单，实则复杂，它随管理站所处的地域、管辖地域的大小、服务的对象的不同，供水供气管网的建设年代而有着非常大的差别。
轻烃回收业务和CNG业务也各有其自身的特点，业务特点不同决定了所采取的能效对标方法既要有普遍性，又要有针对性。
以上五项业务的对标管理是一项新的工作，可资借鉴的案例非常缺乏。针对上述业务的对标，可能存在以下制约因素：一是计量器具配备不够完善，获得全面、准确的能耗数据有一定困难；二是气田开采、集输、净化等生产环节，原料气组分、压力、地面工艺等方面差别较大，加上部分气田进入开发后期，导致很多装置的实际处理量远低于装置的设计处理能力；影响设备、装置、工序，以及单位产品能耗的因数多，能耗水平的可比性较差；三是依据能耗指标确定的标杆，其标杆效应有一定局限性。
2 建立能效对标指标体系应遵循的原则
在建立能效对标指标的过程中，应始终明确能效对标活动的终极目标是推动企业实施节能技术改造和加强经济运行管理，提高企业能源利用效率。
因此，在建立具体的能效对标指标时，应遵循以下几项原则：一要有助于促进节能技术进步；二要有助于促进节能精细化管理；三要有助于发掘节能潜力；四要突出主要矛盾和关键指标；五要具有可操作性。
3 建立能效对标指标的过程方法
建立科学的能效对标指标必须遵循一定的过程方法。通常，在建立能效对标指标之前，需认真分析研究系统的基本信息，包括工艺流程、用能特点、主要用能单元及关键用能设备等，即寻找系统中的主要能耗节点。
如何判断某一节点为系统中的主要能耗节点，通常可以参考以下几个原则：一是节点能耗在业务总能耗中的比重；二是节点相关参数的变化对能耗的影响程度；三是设立该节点能效对标指标是否可以促进节能技术进步和节能精细化管理。
以天然气净化装置为例，脱硫单元MDEA溶液循环泵电耗在本单元比重较大，MDEA溶液循环泵电耗与溶液循环量的大小密切相关。将MDEA溶液循环泵电耗作为能效对标指标具有如下优点：第一，可以指导实施溶液循环泵换泵、变频等适应性改造；第二，可以促进脱硫溶液技术进步，如促使生产单位加强脱硫溶液选型研究，提高溶液的酸气负荷和溶液选吸性，以减少溶液循环量，降低溶液循环泵电耗；第三，可以促进企业加强装置经济运行管理。
4 能效对标指标体系的基本构架
能效对标指标体系可分为“评价指标”和“基本信息”二个部分。
“评价指标”突出反映企业能源利用效率和能源管理水平。评价指标体系层层分解呈树枝状。评价指标要既能全面反映系统的整体能效水平，又能反映系统中重点耗能单元、关键耗能设备的能效水平，为对标单位提供系统或局部的对标选择，并为差距分析提供基础数据。以天然气净化业务为例，评价指标划分为全厂能效指标、重点耗能单元能效指标和关键能耗设备能效指标。全厂能效指标是以全厂为对象评价其整体能效水平；重点耗能单元能效指标和关键能耗设备能效指标具体反映生产单元和设备的能效水平，突出节能瓶颈，为制定对标改进方案提供支持。
“基本信息”是反映系统生产规模、主要工艺参数基本状态的一套指标。其目的是为对标单位选择标杆、分析差距和挖掘节能潜力、制定节能措施和目标提供参考。以天然气净化业务为例，其基本信息可包括：天然气脱硫、脱水和硫磺回收所采用的基本工艺方法，净化装置的设计处理能力，当前的处理规模，原料天然气的气质，对产品气的要求等。
天然气净化厂能效对标指标体系如图 1所示。
5 能效对标指标的基本内容
为了增强能效对标指标的可操作性，一个完整的能效对标指标通常应由指标定义、指标统计口径、指标计算公式、指标影响因素、指标改进途径五部分组成。
指标定义是对指标内涵的阐释，而指标统计口径是对指标外延的界定和具体描述。指标计算公式是对指标的具体量化，表达了指标各因素之间的因果关系。
指标影响因素实质上反映的是能耗影响因素，包括外部因素和系统固有因素两部分。以天然气净化厂为例，外部因素主要包括原料气气质、产品气及附属产品要求、装置生产负荷变化、气候变化、经济运行管理水平、检维修效果等；装置的固有因素包括工艺方案的选择是否合理、技术是否先进、机泵、加热炉等主要耗能设备效率等。
指标改进途径是针对能耗影响因素提出的通用性节能措施，包括技术改造措施和管理措施，其目的是为对标单位提供提高能效水平的措施参考。
下面以天然气净化业务全厂能效对标指标——“单位产品硫磺综合能耗”为例说明能效对标指标的基本内容[3-6]:
指标名称:单位产品硫磺综合能耗。
指标定义：在统计期内全厂生产单位硫磺的总能耗，单位为k tce/t。
指标统计口径：(1)综合能耗指天然气净化厂净化处理天然气过程中实际消耗的各种能源，包括生产装置及其辅助系统的全部耗能。不包括用于厂内外生活福利设施(如食堂、浴室、采暖和宿舍等)等的耗能。生产装置包括：脱硫单元、脱水单元、硫磺回收单元等工艺单元；辅助系统包括净化厂界区内的储运、污水处理、化验、研究、消防、生产管理等。装置开停工和检修所消耗的能源均应计入。(2)硫磺产量是指统计期内全厂生产合格硫磺的总产量。
指标计算公式：见公式(1)。
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(1) |
式中：QKTSS为全厂生产单位硫磺的综合能耗，k tce/t；QTS为统计期内全厂综合能耗，k tce；PTSS为统计期内全厂硫磺的产量，t。
指标影响因素：天然气净化厂能耗影响因素较多，大体上可以分为三类：一是外部影响因素；二是装置本身固有的影响因素；三是装置管理水平的影响因素。
外部影响因素主要包括原料气气质条件、产品气及其附属产品要求、装置生产负荷变化、气候变化、检维修效果等因素。例如，原料天然气中酸性组分含量高、要求的净化天然气脱水露点低、硫磺回收率要求高等都将会导致全厂总体能耗高。
装置的固有因素包括工艺方案的选择是否合理、技术是否先进、机泵、加热炉等主要耗能设备效率等。例如，装置中各主要动力设备如MDEA溶液循环泵、硫回收单元主风机等是否处于高效运转区；各主要换热设备如MDEA重沸器、TEG再生器、锅炉的热效率以及供热用热管道和设备的保温效果等。
管理水平的影响因素主要反映一个净化厂精细化管理水平的高低。例如，当装置处理量或酸性组分波动时，要求操作人员及时调整装置中的有关参数，以确保装置处于经济运行状态。气候发生季节性变化时，也要求操作人员对装置进行适当的调整以确保装置处于经济运行状态。
指标改进途径：针对天然气净化厂能耗影响因素，为使天然气净化厂各生产及辅助生产装置处于经济运行状态，应密切注意各装置的实时运行状态，加强装置的经济运行管理。例如，当装置的处理负荷波动时，应及时调整装置的相关运行参数，如溶液循环量，蒸汽供应量等；在季节变换时，合理调节装置的循环水量等。
技术节能方面，应根据实际情况，实施合理的工艺优化；尽量使机电设备处于高效运行区域。对远离高效运行区的设备及时更换，对负荷波动较大的机电设备进行变频改造；对于装置中的换热系统，应加强管网和用热设备的保温，对于炉类及换热设备，应加强维护与检修，尽量提高设备的热效率。
6 结语
能效对标指标体系建立是一个持续改进的过程。能效对标指标体系应随着生产发展进行动态调整，以更好地反映系统能效水平，使能效对标更具科学性。建立了系统能效对标指标体系后，通过开发能效对标网络管理平台，建立动态能效标杆，挖掘最佳节能实践案例，逐步形成最佳节能实践库，为企业(或单位)提供一个学习先进经验的平台。在此基础上，开发出能效对标综合评价体系，使能效对标工作真正进入到常态化的自主对标阶段，达到促进节能技术进步和节能精细化管理的目的。
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国家发展和改革委员会资源节约和环境保护司. 重点耗能行业能效对标指南[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 2009: 07.
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中国石油和化学工业协会, 中国化工节能技术协会. 石油和化工行业能源管理师教程[M]. 北京: 化学工业出版社, 2007: 3.
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2011, Vol. 40