李益琴

交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院

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港口流動(dòng)機(jī)械能耗指標(biāo)評(píng)價(jià)研究

李益琴

交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院

在對(duì)港口流動(dòng)機(jī)械能耗測(cè)試的基礎(chǔ)上，研究了典型機(jī)型的主要節(jié)能影響因素，應(yīng)用敏感性分析法和能源消耗利用效率法確定了各影響因素的重要性和敏感性，得出了影響港口流動(dòng)機(jī)械的主要節(jié)能技術(shù)指標(biāo)，提出了能耗分級(jí)評(píng)價(jià)方法。

港口流動(dòng)機(jī)械； 能耗； 評(píng)價(jià)

1　前言

國(guó)家交通運(yùn)輸部節(jié)能減排能力建設(shè)項(xiàng)目：港口生產(chǎn)能效和二氧化碳排放強(qiáng)度等級(jí)及評(píng)定方法研究(2014-JNJP-010-039)

加快轉(zhuǎn)變交通運(yùn)輸發(fā)展方式、發(fā)展現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)是交通運(yùn)輸節(jié)能減排工作面臨的新要求。近年來，我國(guó)沿海主要港口的能源消耗中電力所占比例有所上升，汽油和煤炭消耗呈下降趨勢(shì)，但柴油消耗所占比例仍在40%左右，內(nèi)河港口柴油消耗所占比例更高。因此以使用燃油為主的港口流動(dòng)機(jī)械是港口節(jié)能減排工作的重點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備，做好港口流動(dòng)機(jī)械的節(jié)能工作是港口節(jié)能的重中之重。

目前，國(guó)內(nèi)外在港口機(jī)械能源消耗評(píng)價(jià)方面的研究還較少，相類似的研究?jī)H有電梯的能效評(píng)價(jià)研究和相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)制定[1]。本文在對(duì)我國(guó)港口流動(dòng)機(jī)械能耗研究和檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與節(jié)能規(guī)范，篩選和甄別影響港口流動(dòng)機(jī)械能耗的主要因素，應(yīng)用敏感性分析法和能源消耗利用效率法確定各影響因素的重要性和敏感性，建立了港口流動(dòng)機(jī)械能源消耗指標(biāo)體系，提出了能耗分級(jí)評(píng)價(jià)的方法。

2　港口流動(dòng)機(jī)械的節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1港口流動(dòng)機(jī)械能耗的主要影響因素

影響港口流動(dòng)機(jī)械節(jié)能減排工作的因素有很多，包括人、設(shè)備和企業(yè)管理等多個(gè)方面，通過統(tǒng)計(jì)和分析，港口設(shè)備對(duì)能耗影響的主要技術(shù)指標(biāo)有：

(1)載重量對(duì)能耗的影響；

(2)起升速度和運(yùn)行速度對(duì)能耗的影響；

(3)起升高度對(duì)能耗的影響；

(4)前伸距(跨距)對(duì)能耗的影響；

(5)電機(jī)容量對(duì)能耗的影響。

2.2現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)能耗數(shù)據(jù)的敏感性分析

采用敏感度分析方法[2]，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)確定能耗影響參數(shù)的重要程度。敏感度的計(jì)算方法如公式(1)所示：

(1)

式中：E為目標(biāo)函數(shù)A對(duì)技術(shù)參數(shù)F的敏感度；ΔA為技術(shù)參數(shù)F發(fā)生ΔF變化時(shí)，目標(biāo)函數(shù)A的變化量；ΔF為技術(shù)參數(shù)F的變化量。

在港口流動(dòng)機(jī)械的能耗敏感性分析中，目標(biāo)函數(shù)為能源消耗值，技術(shù)參數(shù)選擇對(duì)能耗值影響較大的運(yùn)行速度、起動(dòng)加速度和載重量等。

將現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)帶入公式(1)中，得出敏感度值，對(duì)港口機(jī)械檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，得出不同技術(shù)參數(shù)的敏感度值見表1。

從表1可知：由起升速度變化引起的能耗變化的敏感度E1明顯高于小車運(yùn)行速度變化的敏感度E2，這說明與小車運(yùn)行速度相比，起升速度對(duì)能耗影響的敏感程度高，是能耗的重要影響參數(shù)。

表1　起升速度和運(yùn)行速度對(duì)能耗影響的敏感性分析

2.3能耗指標(biāo)的影響趨勢(shì)分析

由于流動(dòng)機(jī)械的車輛類似于道路行駛車輛，根據(jù)類似的行駛經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，流動(dòng)車輛能耗的影響因素主要是運(yùn)行速度和載重量。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析能耗指標(biāo)對(duì)能耗的影響趨勢(shì)，為港口流動(dòng)機(jī)械能耗評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立提供依據(jù)。速度參數(shù)和載重量參數(shù)分別如圖1和圖2所示。

圖1　牽引車速度-能耗試驗(yàn)平均值散點(diǎn)圖

圖2　牽引車載重量-能耗試驗(yàn)平均值散點(diǎn)圖

2.4能耗影響技術(shù)指標(biāo)的影響程度

本文的能源消耗評(píng)價(jià)指標(biāo)選用“每單位操作噸公里的耗能”來表示，它與汽車的“百公里油耗”、“噸公里油耗”類似。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)和2.2和2.3的研究結(jié)果，將影響參數(shù)等級(jí)確定為“重要”、 “一般”、“無影響或不重要”，分別采用 “◆◆”、“◆”、“/”表示，得到典型機(jī)型能耗影響技術(shù)指標(biāo)及影響程度，見表2。

表2　典型機(jī)型能耗影響技術(shù)指標(biāo)及影響程度

在進(jìn)行能耗評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮這些重要指標(biāo)，在進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注這些指標(biāo)，以保證設(shè)備選型的合理性和節(jié)能環(huán)保性。

3　能耗分級(jí)及評(píng)價(jià)判定

3.1節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重分析

采用特爾斐法確定各參數(shù)的權(quán)重系數(shù)。特爾斐法是專家互不見面的情況下對(duì)某一項(xiàng)指標(biāo)的重要性程度達(dá)成一致看法的方法，它是編評(píng)價(jià)方案中進(jìn)行加權(quán)時(shí)常用的一種方法。

根據(jù)表2可以看出，影響典型機(jī)型的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)為起重量/載重量、起升/行駛速度。本文采用特爾斐法可確定關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的加權(quán)值。例如，額定載重量的25%、50%、75%、100%相對(duì)應(yīng)的加權(quán)值見表3。

表3　不同載重量的加權(quán)系數(shù)

3.2能耗分級(jí)及評(píng)價(jià)判定

分別按港口流動(dòng)機(jī)械額定起重量的25%、50%、75%、100%進(jìn)行測(cè)量能耗[3]，最終的能耗測(cè)試值是能耗測(cè)試中間值與相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)乘積的加權(quán)值。

港口流動(dòng)機(jī)械能耗測(cè)試值計(jì)算方法參考公式(2)。

δ=∑δ1W1

(2)

式中，δ為港口流動(dòng)機(jī)械最終的能耗值；δ1為額定載重量的25%、50%、75%、100%測(cè)試的單位載重量的耗油量；W1為額定載重量的25%、50%、75%、100%相對(duì)應(yīng)的加權(quán)值。

為了更好的表示港口流動(dòng)機(jī)械的能耗情況，按照港口流動(dòng)機(jī)械能耗高低的不同劃分為不同的能源消耗等級(jí)。含義如下：

等級(jí)1：表示產(chǎn)品耗能最低；

等級(jí)2：表示產(chǎn)品的能源消耗為我國(guó)市場(chǎng)的平均水平；

等級(jí)3：表示產(chǎn)品能源消耗情況差。

根據(jù)對(duì)流動(dòng)機(jī)械的能耗檢測(cè)結(jié)果和計(jì)算分析，可以按照以下要求判定：

(1)能耗等級(jí)為3級(jí)的港口流動(dòng)機(jī)械新產(chǎn)品不應(yīng)出廠；

(2)能耗等級(jí)為3級(jí)的在用港口流動(dòng)機(jī)械，檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)將檢測(cè)結(jié)果及有關(guān)情況報(bào)告上級(jí)部門，以便及時(shí)采取改造或節(jié)能監(jiān)管措施。

4　結(jié)語

本文開展的港口流動(dòng)機(jī)械能耗評(píng)價(jià)研究為港口流動(dòng)機(jī)械的準(zhǔn)入和退出機(jī)制的建立提供科學(xué)依據(jù)，為編制港口節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系和制訂港口流動(dòng)機(jī)械能源消耗評(píng)價(jià)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提供切實(shí)可行的技術(shù)支持。

[1]孫立新. 關(guān)于電梯能效評(píng)價(jià)的探討[J]. 中國(guó)電梯， 2008,19(4):43-45.

[2]劉紅光，劉衛(wèi)東，唐志鵬. 中國(guó)產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)碳排放結(jié)構(gòu)及其減排敏感性分析[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展， 2010(6): 670-676.

[3]李海波. 港口機(jī)械能耗監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)方法的探討[J].港口裝卸. 2014(4):46-49.

Evaluation of Energy Consumption of Mobile Port Machinery

Li Yiqin

Waterborne Transport Research Institute, Ministry of Transport, CHINA

Based on the energy consumption test of mobile port machinery, this paper studies the main energy saving factors of typical machinery and analyzed the importance and sensitivity of the influencing factors by utilizing both sensitivity analysis method and Energy consumption and utilization efficiency method. The main technical indexes of energy saving are determined, and classified evaluation methods of energy consumption are proposed.

mobile port machinery; energy consumption; evaluation

2016-05-24

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.04.021

李益琴： 100088， 北京市海淀區(qū)西土城路8號(hào)