循环动力系统

循环动力系统（精选七篇）

循环动力系统 篇1

关键词：供热,动力循环系统,改造,耗热输电比

我国北方城镇采暖能耗占全国城镇建筑总能耗的40%, 而在采暖电力消耗中, 60%~70%是由输送和分配热量的水泵所消耗。近年来开始对供热系统进行节能改造, 但主要集中在气候补偿、水泵变频等技术措施, 对循环动力系统设置的改造较少, 通过对供热系统循环动力系统进行节能改造, 经测试改造后节能效果显著。

1 供热系统基本概况

1.1 工程概况

A热源厂供热面积54万m2, 设计热指标58 W/m2, 为间接式供热系统, 锅炉房内有2台29 MW的往复式燃煤锅炉, 一次网循泵3台, 两用一备工频运行, 其额定循环水流量G=596 t/h, 扬程H=40.5m, 电机功率N=90k W。户内采暖方式为散热器采暖, 热源厂下属3个换热站, 其中2个为新建换热站。

B热源厂供热面积72万m2, 设计热指标58W/m2, 为直供和间接式供热混用系统。锅炉房内有2台29MW往复式燃煤锅炉, 1台14MW往复式燃煤锅炉;一次网循环水泵2台, 循环流量G=900t/h, 扬程H=40m, 电机功率N=132 k W, 2台水泵并联工频运行。下属3个换热站, 其中2个为新增换热站。

1.2 存在问题

调研发现两个供热系统水泵选型均过大、远大于系统所需流量和扬程, 普遍存在水力失调、运行能耗高等问题, 两个热源系统存在如下问题。

(1) 循环水泵运行电耗高。由于一次网循环泵选型过大, 造成水泵运行电耗居高不下, 一次网2台水泵并联运行总功率远大于正常供热所需值, 例如A热源厂供热面积54万m2, 一次网供热尖峰时期循环水泵电功率不应超过75 k W, 改造前2台水泵并联运行功率为190 k W左右。

(2) 锅炉给水量过大。由于热源厂内锅炉并联运行, 且循环水泵流量远大于实际需要值, 运行时锅炉给水流量远大于额定流量, 锅炉给水流量过大, 会造成锅炉循环阻力增大, 增加水泵能耗。

(3) 无运行调节曲线和完善的运行调节方法, 司炉人员对锅炉的运行调节凭感觉、随意粗放, 造成锅炉效率低, 能源浪费较大。

2 节能改造方案

结合《既有热水供热循环动力系统节能改造研究》课题研究成果, 对这两个供热系统进行节能改造, 主要内容如下:

(1) 取消循环水泵前止回阀:在闭式循环系统中, 当水泵因某种原因停止工作时, 循环水泵前后的压力是相等的, 不会发生水倒流现象, 因此可取消循环水泵前止回阀, 减少阻力。止回阀前后压差约为0.1MPa, 即可减少10m水柱的阻力。

(2) 扩大循环水泵及锅炉进出口管径:现场循环水泵及锅炉进出口管径均小于额定循环水量对应的经济管径, 增大管径降低系统阻力。

(3) 更换并清洗除污器:根据现场调研, 部分除污器长期未清理或者除污效果差, 更换除污器、清洗堵塞除污器, 进一步减少系统阻力。

(4) 更换水泵:选择合适流量和扬程的水泵, 使得系统流量和扬程在合理范围内, 降低系统运行能耗。

为降低系统改造投资, 采取有效措施, 通过详细分析核算, 在循环水泵达到铭牌性能情况下, A为热源厂一次网供热尖峰时期循环水泵, 可选用循环流量G=650 t/h, 扬程H=35 m, 电机功率N=75 k W, 运行一台水泵;B为热源厂一次网供热尖峰时期循环水泵, 可选用循环流量G=1 450 t/h, 扬程H=23 m, 电机功率N=110 k W, 运行一台水泵, 同时加装变频器, 供热初末期变频运行。其他各换热站改造前后水泵参数见表1。同时根据室外温度的变化, 制订锅炉和管网的运行调节曲线;完善水处理设备, 加强水处理系统的运行管理, 对水质定时化验, 按时加药、排污、冲洗, 并且要有水处理运行记录。定期对司炉人员进行培训, 完善锅炉运行记录, 制定安全经济运行的奖惩办法。

3 供暖循环系统耗电比的测试研究与分析

为解决循环水泵选型过大, 超流量、超扬程等问题, 应控制热水供暖供热系统的一次水和二次水的水泵动力耗能。JGJ132—2009《居住建筑节能检测标准》规定应以系统的耗电输热比, 即输送单位热量的耗电ΕΗR值作为循环水泵动力消耗的控制指标。输热耗电比ΕΗR值按下式计算:

在供热系统正常运行条件下, 分别检测锅炉房一次网系统和二次网系统24h供热量及水泵耗电量, 根据公式 (1) 计算供暖输热耗电比是否满足限值要求。本课题对部分系统进行了耗电输热比测试, 结果见表2, 其中:检测期间室外温度–12~22℃;供热量大于设计值的50%。

根据测试结果, 改造前各供热系统耗电输热比均大于限值, 说明循环水泵规格偏大, 导致供暖系统在大流量、小温差下运行, 系统运行耗电量大。改造后各供热系统耗电输热比均小于限值。同时对改造后各系统远端各住户室内温度进行测试与调查, 室内温度均大于19℃, 大部分住户均未感觉与往年区别有明显区别, 部分住户感觉室内舒适度好于往年。

对比改造前后24h水泵用电量分析, 改造后西南锅炉房和中心锅炉房一次网循环水泵节电率分别为58.4%和58.3%;二次网循环泵骨科换热站节电率56.8%、中心换热站节电率39.4%、团结换热站节电率57.9%。

分析表2数据, 改造后EHRa, e实测值/EHRa, e限值的比值为0.44~0.69, 可见, 改造优化降低了原有系统阻力, 同时更换小功率水泵, 使单位面积耗热量所需水泵功率减少。

降低系统阻力可降低输热耗电比, 对照现有节能标准中EHR限值有较大的降低空间, 因此建议考虑提高节能标准中EHR限值要求, 从设计源头减少供热系统循环动力运行能耗。改造后节电效果显著, 降低了供热系统循环水泵运行费用, 同时减少了发电污染物排放量, 节能减排经济效益明显。

4 结束语

通过本课题的研究, 在满足供热需求的前提下, 取消循环系统水泵前止回阀;扩大水泵和锅炉进出口管径等优化系统阻力措施;更换过大的循环水泵等节能改造手段, 通过实测本项目的节电率可达39%以上, 考虑到大面积推广不确定因素, 供热循环动力系统节能改造的平均节电率可达30%, 值得在全国供热地区推广应用。

通过优化改造, 降低系统阻力可降低输热耗电比, 对照现有节能标准中EHR限值有较大的降低空间, 因此建议考虑提高节能标准中EHR限值要求, 从设计源头减少供热系统循环动力运行能耗。改造后节电效果显著, 降低了供热系统循环水泵运行费用, 减少了发电污染物排放量, 节能减排经济效益明显。

参考文献

[1]朱能, 王朝霞, 赵靖.公共建筑节能改造节能量修正计算方法[J].建筑技术, 2014, 36 (5) .

基于循环经济的企业动力机制探析 篇2

关键词：循环经济,企业,竞争力,动力机制

以2009年1月1日《中华人民共和国循环经济促进法》正式实施为标志,我国的循环经济已从试点进入到深化阶段。作为一种新的发展理念,也是一种新型经济发展模式,大力发展循环经济是提高经济增长的必然选择。

一、企业发展循环经济的意义

企业是经济发展、社会进步的主体,也是发展循环经济的主体。从企业自身角度来看,一方面,企业是各种资源的消耗大户,可供企业消耗的资源越来越少,对企业的发展必然会有制约;另一方面,企业是产生污染的主要源头。传统经济模式下,企业在生产过程中把资源持续不断地变为废物,必然导致许多自然资源的短缺与枯竭,这反过来也会制约企业的进一步发展。再者,现阶段企业的竞争已经从价格竞争、服务竞争等方面发展到了绿色竞争,如果跟不上这种步伐,企业也是缺乏希望的。而企业发展循环经济的益处表现在:

(一)发展循环经济有助于提高企业经济效益

发展循环经济,构建生态型企业要不断推进企业“3R”制造管理。而由美国杜邦化学公司借鉴生态循环而首先创立的循环经济的“3R”制造管理,要求企业在生产管理中投入原料减量(Reduce)、原料循环利用(Recycle)和废弃物再利用(Reuse)。企业推进“3R”制造管理法,可以在产品包装上追求简单朴实而不是豪华浪费,可以使废弃物再次变成资源以减少末端处理负荷,使企业生产出来的产品在完成使用功能后能重新变成可利用资源;同时也可以使产品和包装物能够以初始的形式被多次重复使用。通过构建生态型企业,促使企业采用和推广无害或低害的新技术、新工艺,降低原材料和能源的消耗,实现投入少、产出高、污染低,尽可能把污染排放和环境损害消除在生产过程之中,从而不断提高企业资源和能源利用效率,实现成本优势,增加效益,同时也增强竞争力。

(二)循环经济有利于增强企业社会竞争力

循环经济下企业实行产品的生态设计、清洁生产,并推行产品的绿色营销。第一,有利于减少进入生产领域的有毒和有害物质,对生产者的生产安全、职业健康起到很好的保障作用,有利于增强劳动者对企业的信任感,提高他们的劳动积极性。第二,有利于减少进入消费领域的污染物,消除对人体健康的损害,增强了消费者对企业的忠诚度。第三,企业开展循环经济在降低资源消耗和环境污染的同时,将有利于延长和拓宽生产技术链,推动环保产业和其他新型产业的发展,增加就业机会,促进社会发展。而这些都将涉及到人们对企业是否履行社会责任的关注,也会影响到企业竞争力的提升,即企业因满足各利益相关者——包括生产者、消费者、股东、社会等的权益而获得的竞争优势——企业的社会责任竞争优势。

二、企业发展循环经济面临的动力缺乏的问题

企业当下所面临的资源环境及自身竞争优势和长远发展的忧虑等现实压力,迫使企业对循环经济发展有所考量,而企业对发展循环经济的动力问题自然而然成为一个紧迫而重要的课题。

企业发展循环经济的动力机制是指企业循环经济系统运行演进过程中的动力获取及其作用方式,是循环经济各相关因素相互联系、相互作用进而形成推动系统发展前进动力的过程。可归结为经济利益驱动机制、社会需求拉动机制、技术进步推动机制和政府支持的促进机制。

(一)企业投资成本和收益的高风险性利益驱动机制

企业发展循环经济所依赖的替代性资源、新设备、新技术和科学的管理,在短期内可能会给企业带来经营成本的增加。如果这种经营的高成本无法及时通过政府补贴或市场手段得以补偿,那所带来的企业边际收益就会降低,会给企业产品的销售量和市场份额带来影响。而这些初始投资具有“沉淀成本”的特点,造成投资沉淀性的根本原因在于循环经济投资建设周期长、见效慢,投资主要物化要在具备较强公益性和外部性的基础设施上进行,这些项目一旦上马,其用途很难改变,产权也不易分割转让,形成威廉姆森所说的“专用性资产”。这种专用性资产投资刚性较强,风险也较大,形成“退出壁垒”。“退出壁垒”的存在,使绝大多数以短期利润最大化为目标的企业望而却步,形成了循环经济投资供给不足现象。而从收益的角度来看,循环经济效益表现出滞后性或时期不一致性等特点也同样增加了循环经济的高风险性。循环经济的建设周期一般较长,从建设完成到效益显现往往还需要一段长短不一的时间。因此其直接经济效益往往还需要较长时期才有可能获得,而间接效益的获取则需要更长的时间。这种效益明显滞后于投资期的特性,使得这些项目的投资回收期较长,投资效益很低,从而为普通投资者设置了较高的进入门槛。

(二)现实需求不旺拉力机制

消费者的需求决定企业的收益,在消费者主权的市场经济条件下,消费者的偏好以及消费者对产品的“投票”,影响着企业的生产行为,左右着企业的发展方向。企业的产品或服务只有在被最终消费之后才能真正实现其价值。而从市场需求的角度来看,目前我国正处于消费观念的转型时期,消费者绿色消费观念和消费行为偏好需求尚在倡导起步阶段,企业绿色产品在未来看好但从目前现实际况来看,其市场开拓还有相应的问题,企业绿色化运营所面临的并不一定是消费者的广泛认可和响应,企业面临着清洁生产与我国当前对能源资源节约、维护生态的绿色产品和绿色工艺技术等需求存在明显不对等的困境。

(三)技术创新乏力推动机制

构建生态型企业所需的技术创新不足表现在:在传统经济模式和计划体制影响下,企业经济效益较差。国家和企业在对发展循环经济所需的污染治理技术、废物利用技术和清洁生产技术等绿色研发上均存在资金不足的状况。企业的技术创新及应用重点偏重于那些能够给企业提升利润、降低成本的技术项目。而围绕有益环境、降低成本、节约资源、有益于循环经济发展的工艺技术研究则存在明显的不足。在技术人员方面,企业固然不乏大量的技术人员,但他们的价值侧重体现在如何促进企业成本的控制与新产品的开发研究上,在绿色技术创新方面存在优势不足。

(四)政府管理滞后促进机制

政府规制是纠正因市场失灵而引起的资源配置效率损失的一种有效手段。我国市场机制的建立尚未完善,而且市场机制难以克服我国目前普遍存在的信息的不完全性、有效竞争的不完全性和大量经济外部性的存在。因此政府规制对企业经济的发展就显得尤为重要。虽然《循环经济促进法》已经颁布和实施,但就伴随其相配套的针对循环经济的主要产品、关键环节或管理制度等专项法律、进一步明确企业的具体职责和相应的管理办法及对企业行为进行监测和控制的强有力监控体系尚未完善。尚未形成适合于循环经济发展、激励企业进行绿色化经营的制度体系和运行机制,政府缺乏对企业绿色技术创新进行扶持、激励和优惠的具体可行措施。

三、企业应对动力机制不足的转化措施

(一)企业应转变经营目标与价值取向

在循环经济发展战略下,企业必须适时转变经营目标和价值取向,应当确立社会综合价值管理理念,追求利润和社会责任双重目标的统一,即要求企业在其生产经营过程中,不但要考虑自身的利益,更要考虑众多利益相关者,如消费者、政府和社会的利益,最终提高其创造的社会综合价值。企业还应自觉地把环境资源价值纳入到生产核算体系中去,作为制定企业决策和衡量企业效益的重要依据。这就要求企业在生产经营过程中就必须对经济效益与坏境效益进行综合考虑,努力争取实现两者的协调发展,进而在消费者心目中树立绿色环保的企业形象。

(二)用循环经济理念指导企业发展规划和战略的制定

广大企业需要用循环经济思维指导各类规划的编制,把循环经济理念融入至企业中长期发展规划中。第一、要注重实施“适度相关多元化”战略。循环经济的理念为企业实施相关多元化战略奠定了基础,企业通过发展循环经济,优化资源的综合利用,发展与主导产业相关的多元产品及产业,可以最大限度的发挥自身在人才、技术、资源和管理上的相对优势,避免过度多元化运作所带来的风险。第二、要注重实施“互惠”战略。循环体系有小循环、中循环和大循环之分,企业越是将自身纳入到大循环之中,越是有助于形成完整的产业链条,而产业链之间的相互呼应,对企业发展的风险防范有极大益处。而这就要求强化供应链的设计和管理,强化本企业与其它企业、其它产业之间实现能量流、物质流和信息流的关联和互换,逐步建立起生态型企业网络体系。

(三)努力建立发展循环经济的长效企业管理机制

企业要想发展循环经济取得实效,就必须把发展循环经济作为一种长效管理机制来实施。第一,除了要认真贯彻《循环经济促进法》、《清洁生产促进法》、《节约能源法》和《环境影响评价法》等一系列综合性和专项性的法律法规,还要不断满足列入国家清洁生产、资源综合利用等鼓励名录的设备、产品以获得税收优惠,符合国家产业政策的节能项目以优先获得信贷支持,引进循环经济重大技术、设备以获得财政资金支持。第二,建立循环经济统计体系和信息平台。目前我国尚未建立起对于企业和地区进行循环经济管理所必需的基本的数据信息的物质流量表,而建立循环经济统计体系和信息平台是对循环经济进行有效管理的基础,所以需要企业从自身开始,首先建立起基本物质流量表,为相互交换企业间发展循环经济信息提供平台,在此基础上逐步建立地区乃至国家物质流量体统。第三,建立循环经济评价指标体系和指标考核体系。企业需要逐步把环境和资源成本计入自身成本,真实反映、科学评价企业效益的增长及其增长质量。同时企业要把发展循环经济的指标和措施具体化、定量化,纳入职工的业绩考核体系,从而将有关监督、考核、奖惩制度建立在科学的基础之上,为企业自身发展循环经济提供应有的动力。第四,逐步建立定期向社会发布环境和社会责任公报的制度,广泛接受社会公众监督,改变消费者对企业形象的认知,同时还可以间接地加强对消费者绿色消费的同化倾向。

(四)加强循环经济领域内的技术研发工作和技术创新工作

科技人才作为企业发展循环经济、实现技术创新的主导和决定性因素,企业必须注重科技人才的培养,加大资金投入,对员工进行专业技能培训;完善科技人才培养机制,积极培育循环经济发展所需要的专门人才,特别是科技创新人才和高层管理人才;采取有效的激励措施,鼓励员工进行技术改造和创新,最大程度的激发员工的创新积极性。在对待技术创新时,由于企业在面对所处的产品结构、特定行业和企业的技术资源具有相当的差异性时,在技术创新策略的选择上所出现的多元化倾向的考虑。将生态化技术创新与技术改造相结合,通过对现有工艺流程、技术、设备、产品的改造,实现增能降耗,作为一种创新形式。而加强开展国际技术合作,引进污染治理技术、废物利用技术、清洁生产技术等生态技术,提高对外部技术资源的消化和吸收能力,加强企业与高校及政府科研机构间的横向联合及协作,增强自身的技术研发能力作为另一种创新形式。而在面对我国企业普遍的技术创新投入和水平比较低的状况下,在技术创新的组织上,联合技术创新的组织形式无疑会大大降低技术创新的风险和成本。同时,在技术创新的投入方面,企业要充分利用政府在企业促进循环经济发展过程中的多项优惠政策,降低融资的成本。

(五)企业应建立环境管理体系和生产者责任延伸制度

企业要努力实施ISO14000环境管理体系标准认证,严格按该系列标准要求实施环境管理。企业要树立经济与资源环境协调发展的意识,不仅要保证和提高产品质量,开发、生产符合ISO14000认证标准要求的绿色产品,还要保证企业外部的环境质量。在商业利润和环境生态之间寻求平衡点,按建立现代企业制度的标准要求自身,建立和健全资源节约管理制度,加强资源消耗定额管理、全面质量管理和生产成本管理,完善计量、统计核算制度,实行科学管理。

企业建立生产者责任延伸(EPR)制度,要求企业通过强化和延长产品使用寿命等方式来提高总的资源利用效率,减少有害环境的物质使用和原材料、能源的消费及改变产品的使用和处置。企业就必须从产品设计开始尽可能地减少废弃物的产生,考虑环境的动机,从源头削减,使产品生命周期对环境生态的影响达到最低,对包括原材料、生产工艺、产品使用过程以及废弃等各个环节对环境的影响加以考虑。EPR制度同时要求企业建立自己独立的专用产品回收体系,或以行业联合的方式成立生产者责任组织,建立共用的产品回收体系,或出资委托生产者责任组织具体负责产品废弃物的回收与处置。企业通过环境友好产品的生产,一方面为消费者绿色消费提供了更多选择,提高了对消费者保护的水平,另一方面也起到了对消费者进行教育、鼓励选择环境友好产品的目的,并以此来促进消费方式向可持续性转变。

(六)积极争取国家在立法及各项政策上的扶持

从我国的实际情况看,在未来相当长的一段时间内,循环经济仍然是政策性产业,国家的政策倒向财税及国债投资、环境法规标准及其执行等,对循环经济的发展起到导向作用。而在市场配置资源的基础性作用日益增强的今天,资本的趋利性也是企业行为的选择依据。所有这些都将成为循环经济发展的驱动力。企业为了促进社会和自身发展必须争取国家在政策和立法方面的扶持,并积极利用好相关政策。

参考文献

[1]迈克尔.波特(著)，陈小悦(译)，竞争优势[M]，北京:华夏出版社，第七版，2003年.

[2]吴季松.循环经济[川.北京北京出版社，2003,

[3]杨华峰.基于循环经济的企业竞争力评价研究[幻.北京:科学出版社，2007, 06.

[4]王朝全.论循环经济的动力机制与制度设计[Jl.生态经济，2006，08

[5]涂自力，王朝全.发展循环经济的企业内生动力问题[Jl.社会科学研究，2009, 01.

动力氢镍电池循环寿命仿真方法研究 篇3

动力电池组是电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)的核心部件,在其动力系统的仿真研究中,动力电池的模型是必不可少的。文献已报道的主要有三种基本的电池模型:实验模型、电化学模型和等效电路模型[1]。其中等效电路模型侧重电池的电性能,如充放电电压、内阻等;电化学模型则关注电池的机理,能够描述电池的一些特殊的动态特性,如表征充放电电压特性的滞回效应[2]、表征不同电流下电池容量特性的Peukert效应等。然而现有的电池模型和电池性能仿真方法[3]几乎都没有考虑电池在使用过程中充放电性能随循环次数变化的问题,这在电动汽车动力系统的仿真中必然会带来误差。为了解决这个问题,本文提出了结合电池实际测试数据动态更新电池模型参数进行仿真的方法,其基础电池模型采用Olivier-Louis电池模型。首先给出基础模型的边界条件,并对其进行了实验验证,结果表明该模型无论是恒流还是动态充放电都能得到很好的精度,可以用于电池寿命仿真。在此基础上把该模型代入循环寿命测试模型中进行了全寿命仿真,仿真结果与实际数据吻合得很好,完全可以满足电动汽车动力系统仿真的需求。

1循环寿命仿真法及基础模型验证

1.1循环寿命仿真方法

我们以上海万宏动力能源有限公司生产的QNY7D型7 A·h,1.2 V氢镍电池为研究对象。图1给出了这种电池在45℃下循环寿命测试的放电曲线和放电容量。

从图1中可以看到,随着循环次数的增加,电池的放电容量逐渐减少,放电电压降低,电池寿命末期与初期性能的差异相当大。根据计算,如果在仿真过程中一直采用寿命初期的参数,到了电池寿命末期仿真误差会超过35%。

为了在仿真过程中加入循环寿命对性能的影响,本文提出在仿真过程中动态更新模型参数的方法来实现这一点。模型参数可以利用已有的电池寿命测试数据来提取,也可以通过一定的计算获得。这些参数表征了电池在不同循环次数下性能的差异及其变化趋势。之后,在仿真过程中按照循环次数动态更新模型参数,就实现了电池性能随寿命衰减的动态变化。用这种方法,在电池成组后同样可以对电池组中的单体电池进行仿真,进而预测电池组的性能及寿命状况。

本文将使用一个简单的电池充放电系统对该方法进行验证。验证所用的循环寿命测试仿真框图如图2所示,其中的电池模型可以根据需要选用前述各种类型的模型。

1.2 基础模型边界条件

本文选用的基础电池模型为Olivier-Louis电池模型,它由Olivier Tremblay和Louis-A. Dessaint提出[4],由简单的等效电路模型和电化学模型组合构成,精度高且使用方便。该模型在Shepherd模型[5]的基础上做了一些修改,能够在电流改变时准确地表现出电压的动态特性。其边界条件为:

1) 充电和放电过程中的交流内阻相等,并且不随充放电电流变化;

2) 从放电特性曲线中得到的电池模型参数与充电的模型参数相同;

3) 电池实际充放电容量不随电流变化;

4) 充放电效率为100%;

5) 由于模型主要应用于动态充放电的情况,因此自放电忽略不计;

6) 电池没有记忆效应。

1.3 模型参数提取

Olivier-Louis模型的一个突出优点是精度好、使用非常简便,并且在Simulink平台上有现成的仿真模块。获取该模型参数不需要做实验,也没有非常复杂的计算,只需要如图3所示的恒流放电曲线,一般电池说明书中均有提供。

依图3曲线的形状可以划分出指数区和标称区(或线性区)。从该曲线上可以得到初始放电电压Vfull, 指数区终点的电压Vexp与此时的放电累计电量 Qexp,标称区终点(即线性区的终点,电压开始快速下降处)的电压Vnom与此时的放电累计电量Qnom。最大可放电容量Qmax一般为标称容量Q的105%,也可根据电池的具体情况以及模型的计算结果再作调整。另外,电池交流内阻R通常也会在电池说明书中给出。

为了提高模型计算结果的精度,我们建议在条件允许的情况下以放电曲线的二阶导数趋近于0为标准来确定指数区和标称区的终点;此外,最大可放电容量可以根据模型的计算结果作适当调整,以使得仿真放电容量更逼近于实际放电容量,这样仿真曲线在放电末期能更吻合于实际曲线。

1.4 基础模型验证

1.4.1 稳态验证

对QNY7D氢镍电池进行参数提取,得到电池模型参数如表1所示。

用表1中的参数代入Simulink中的仿真模块,使用1.4 A的恒定电流,得到仿真的恒流放电、充电曲线,分别与实际的放电、充电曲线对比于图4、图5。可以看到,实际曲线和仿真曲线在整个放电过程都吻合得很好,相对误差的绝对值不超过2%;充电曲线在充电初期SOC(State of Charge, 荷电状态)在10%以下时误差较大,之后误差则能保持在4%以内,在EV或者HEV的应用场合,SOC下限一般都在20%以上,因此这种情况对仿真模型的应用几乎没有影响。特别值得一提的是,从图5可以看出,该模型还能仿真出氢镍电池在充电末期产生的负电压现象。

下面以不同电流下模型的仿真结果与实际放电曲线进行比对。分别使用7 A,14 A,35 A的电流放电,仿真和实际曲线的对比于图6。可以看到,随着电流的上升,模型精度逐渐下降,这是因为模型的一些假设条件与真实情况的差异会随着电流的增大而增大,例如大电流放电时温度迅速上升,必然导致放电特性与常温不同。相关结果与文献[6]相同。

1.4.2 动态验证

按照图7(a)所示的充放电模式对模型进行仿真,并用实际电池做相同的测试。实验电压曲线和仿真电压曲线对比结果如图7(c)。图7(d)为仿真曲线与实验曲线的相对误差,其中有少数尖峰是因为在电流突变处实验数据与仿真数据在时间轴上没有严格对齐所致,时间相差不超过1秒,不影响误差分析。由图7(d)可知,即使在一定范围内的不同电流连续动态充放电的工况下,模型的仿真结果与实际情况的误差也没有超过5%,如果忽略数据对齐的影响,最大误差仅3%,这个结果是完全可以接受的。

综上所述,即使模型参数是从稳态放电曲线上提取的,该模型也可以很好地表现出电池的稳态放电和动态充放电特性,端电压精度均在5%以内,可以用于电池循环寿命仿真。

2 单体电池循环寿命仿真

2.1 参数提取

我们已经有了在电池生产商的寿命例行检验中得到的QNY7D型电池45 ℃下循环充放电曲线,因此可以直接从这些曲线上提取模型参数。然而氢镍电池在45 ℃下,充电效率会大大降低,在电池寿命末期的平均充电效率甚至会低于80%,不满足模型的边界条件;而放电效率虽然也有降低,但基本接近于100%,因此在这里我们暂时仅对放电循环进行仿真。

电池循环寿命测试的原始数据是该电池于45 ℃下,在BS—93000R型电池测试仪上测试得到的。循环制度如表2。

按照1.3节的方法,编写程序自动提取了不同循环次数下的电池模型参数,整理得到的各个参数随循环次数变化关系的曲线如图8。

2.2 仿真过程和结果

用表2的循环制度对模型进行仿真,由于充电不做仿真,因此每个放电过程后把SOC重置为100%,并利用图8中的数据,根据循环次数动态更新电池模型参数,得到了仿真的循环放电曲线和仿真的放电容量。

图9(a)是仿真过程中不同循环次数下的放电曲线,与图1(a)中实际情况的变化趋势一致;图9(b)是每个循环中仿真与实际曲线电压的平均相对误差,可以看到,在整个寿命循环中,放电电压的平均相对误差不超过0.6%。

图10给出了实际与仿真的放电容量的对比,其相对误差小于3%,而实际放电容量略高于仿真放电容量恰恰反映出了高温下放电效率也有所降低的现象,因为这里的实际放电容量是根据实际放电时间和电流计算出的。这些仿真结果说明仿真数据与实际数据吻合得较好,精度远高于不考虑循环寿命的仿真结果。

此外,为了验证该方法在充电时的可行性,我们还针对1.3 A·h的氢镍电池在常温下的寿命测试数据,采用上述方法进行了仿真,仿真结果表明充电循环的平均相对误差不超过4%。

上述的仿真结果都说明,采用动态更新模型参数的方法进行仿真,能够有效减少电池性能随寿命变化而带来的仿真误差。

3 结论和展望

本文首先提出了一种通过动态更新模型参数进行电池寿命仿真的方法,选取了Olivier-Louis电池模型作为基础模型,并使用7 A·h氢镍电池对该模型作了多方面的实验验证,结果表明在一定电流范围内,恒流充放电和动态充放电电压均可以保持5%以内的精度,能够满足电池寿命仿真方法的需求。在此基础上,将该模型代入循环寿命测试仿真模型,结合已有的电池寿命数据,对7 A·h单体氢镍电池在循环过程中的放电电压和放电容量进行了仿真,仿真结果与实际情况吻合得很好,放电曲线平均相对误差不超过0.6%,容量误差小于3%。另用1.3 A·h的氢镍电池的常温测试数据对充电循环做了仿真,得到了充电曲线平均相对误差不超过4%的结果。这说明该方法与一般的电池仿真方法相比,由于考虑了电池寿命衰减对电池性能的影响,使得电池整个寿命范围内充放电性能的仿真精度显著提高,具有实际应用价值,可用于电动汽车和混合动力汽车动力系统仿真。

尽管已实现了单体电池的循环寿命仿真,但在电池组的循环寿命仿真方面还有一些工作要做,例如放电深度与循环寿命的定量关系、动态充放电时寿命衰减的算法等。解决了这些问题后,本文提出的方法在电池组循环寿命研究和电动汽车的仿真中有望发挥更大的作用。

参考文献

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循环动力系统 篇4

循环经济是一种善待地球的经济发展新模式,它要求把经济活动组织成为“自然资源—产品和再用品—再生资源”的闭环式流程,所有的原料和能源要能在不断进行的经济循环中得到合理利用,从而把经济活动对自然环境的影响控制在尽可能小的程度。旅游循环经济是循环经济思想与可持续发展思想在旅游业中的具体体现,根据执行服务来创造价值的第三产业的特点从旅游服务产品与设施的设计与开发,到整个旅游过程,都要考虑消除或使之尽可能地减少旅游企业、旅游者对旅游环境的直接与间接的负面影响,从而实现旅游业的可持续发展。旅游循环经济是从循环经济延伸而来,它与循环经济理论一脉相承,虽然研究起步较晚,但也取得了一定的进展。海南国际旅游岛有着国际知名的旅游资源,在旅游管理上也有比较丰富的经验和成熟的体系,发展旅游循环经济有很大的优势。同时,快速积累旅游循环经济运行和管理经验,在相关方面走在全国甚至世界的前列,为其他旅游地发展旅游循环经济提供示范和借鉴,海南有充足的内外动力。

2 海南发展旅游循环经济的优势

游客来海南度假休闲主要是享受海南纯净的空气、明媚的阳光、绿色的森林、金色的海滩,优良的生态环境是海南国际旅游岛建设的生命线。旅游业是海南的龙头产业,为了减少旅游对生态环境的影响和破坏,发展旅游循环经济,从体制管理上对海南国际旅游岛赖以生存和发展之源的生态环境进行精心呵护和优化,海南有得天独厚的优势。

2.1 生态环境优越

2.1.1 良好的生态环境基础

海南岛生态环境优良,各类资源质量都位居全国前列。人均水资源量全国第三,水质优良,82.8%的河流和88.9%的湖库水质达到或优于国家地表水m类标准,86.7%的近岸海域海水水质符合国家一、二类标准。森林覆盖率高达60%,居全国第二,高于全国平均水平的3倍多。空气质量总体保持国家一级水平。优良的生态环境基础是发展旅游循环经济的优势所在。

2.1.2 相对独立的生态环境体系

海南是一个岛屿型省份,长期的自然演化使整个海岛形成一个相对独立的区域生态系统。这个相对独立的生态系统,阻隔了河流、空气等外来污染和疫病的传播,又为自然生态的保护和建设提供了便利条件。

2.1.3 超大的生态环境容量

海南四面环海,拥有200多万平方公里的海域。海南有优越的生态环境,主要归功于拥有宽阔的海洋。海洋对污染有很好的过滤和净化作用,使海南岛陆地拥有巨大的环境容量,从而为海南生态系统的恢复和平衡创造了良好的环境空间。

2.2 旅游资源丰富

海南岛旅游资源丰富多样,不仅集聚了热带雨林、滨海沙滩、地热温泉等自然资源,还具有完全不同于我国传统农耕文化的海洋文化、海岛民俗风情等独特的文化旅游资源。

2.2.1 热带雨林资源

海南原始热带雨林主要包括五指山自然保护区、霸王岭国家森林公园、尖峰岭国家森林公园、吊罗山国家森林公园和黎母山国家森林公园等。这些原始热带雨林气息浓郁,以其天然的生态性,在调节全岛生态平衡方面有其关键作用。另外,从雨林的面积、交通便利性、景观丰富性等方面来讲,多数热带雨林都极适合旅游观光探险和避暑。

2.2.2 滨海沙滩资源

海南岛有长达1500多公里的海岸线,其中沙岸占到一半以上,多数地方海水干净清澈,沙子细白柔软。海水温度四季都适合游泳,阳光充足,整个海岸线上有很多的天然海滨浴场。

2.2.3 地热温泉资源

海南岛上温泉分布广泛,知名度比较高的有兴隆温泉、官塘温泉、蓝洋温泉、南田温泉等温泉旅游胜地。多数温泉矿化度低、温度高、水质佳,对神经衰弱、早期轻度心血管系统疾病、皮肤病、慢性风湿性关节炎等具有一定的医疗作用,属于治疗性温泉。且多数温泉所在区域景色宜人,适于发展为融观光、疗养等为一体的旅游度假目的地。

2.3 旅游经济发展迅速

2.3.1 旅游供给的快速提升

目前,海南已经初步建成了吃、住、行、游、购、娱等配套设施齐全的旅游度假设施,可以满足不同消费水平和消费层次的游客需求。首先,各类度假酒店的数量、档次和接待水平,均在全国酒店前列。现在光是海南三亚就聚集了喜来登、希尔顿等国际知名酒店品牌几十个,是当今中国乃至亚洲五星级酒店密度最高的城市。其次,海南旅游正逐步由三亚等滨海城市向腹地五指山地区延伸,形成了生态游、高尔夫休闲游、热带雨林探奇游、风情温泉游、黎苗文化体验游等一大批丰富多样,可以满足不同消费群体需要的旅游产品。另外,邮轮游艇、乡村旅游、航天主题文化旅游等旅游产品也正在蓬勃兴起。最后,海南开通了越来越多的国内、国际航线和包机航线,让国际国内游客出入岛更加方便快捷。还开通了全球首条环岛高铁,成功实现了海南东西部沿海12个市县的大串联,和南北两大机场与高铁的无缝对接,使岛内旅游从此进入更加便捷的“同城时代”。

2.3.2 旅游需求的不断增加

随着近年来中外游客对海南印象的加深,海南旅游度假需求不断增加。2015年,来海南观光度假的国内外游客总人数达到5335.7万人次,增长了11.4%,实现旅游总收入572.5亿元。与此同时,旅游度假产品的需求类型日趋丰富,邮轮游艇游、乡村体验游、康体保健游等需求增长迅速。

2.4 国家政策支持

2.4.1 经济特区政策

海南省自1988年建省之初,即是我国最大的经济特区,自身就拥有诸多政府设立经济特区的各种资金和人才引进优惠政策。另外,海南作为唯一的省级经济特区,拥有全国人大给予的特别立法授权。在遵循国家法律、行政法规原则前提下,海南立法机关可根据海南经济特区的具体情况和实际需要制定地方性法规,在海南经济特区实施。这个中央赋予了特区立法权,为海南建设生态省和发展旅游循环经济提供了政策优势。

2.4.2 国际旅游岛建设政策

2009年12月31日,国务院办公厅发布了《关于推进海南国际旅游岛建设发展的若干意见》,正式确定建设海南国际旅游岛为国家重大战略,将海南省定位为我国旅游业改革创新的试验区,世界一流的海岛休闲度假旅游目的地和全国生态文明建设示范区。在国际旅游岛建设发展方面,中央也给予了一系列先行先试的政策支持,这为海南旅游产业走循环经济道路提供了难得政策优势。

2.5 资金技术优势

旅游循环经济是一种新兴的旅游发展方式,其实现要靠雄厚的资金支撑来更新设备,改造技术和实施节能减排。而海南国际旅游岛建设上升为国家战略之后,吸引了一批大型的专业性强的旅游投资集团,将资金和技术转向海南。这些更能发挥整体规模效应的旅游产业集团,为海南旅游循环经济的发展,提供了资金和技术优势。

3 海南发展旅游循环经济的动力

3.1 外部动力

3.1.1 推进循环经济发展是大势所趋

随着循环经济发展理念在全球范围内逐渐形成,如何节约资源能源,保护生态环境,实现可持续发展,成为全人类共同关注的重大问题。能否促进循环经济发展,决定着一个国家能否培育新的竞争力并实现可持续发展。我国经济的快速发展带来了日益突出的环境问题,转变经济增长方式,大力发展循环经济更显迫切。从国际和国内形势与现实看,发展循环经济是全球经济社会发展的大势所趋。但循环经济的发展并不会自然生成,而是需要主动培育和推进。海南应该顺应趋势发展需要,有意识地积极自觉地去推动和培育循环经济发展。

3.1.2 国家引导循环经济发展的相关法律规制

新中国成立以来,涉及到保护生态环境和发展循环经济的法律法规相继出台,如《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国土地管理法》、《中华人民共和国海洋环境保护法》和《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国清洁生产促进法》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《节约能源法》、《循环经济促进法》、《环境影响评价法》等,都不同程度地对各类高能耗高污染行为进行了有效的规制。国家相关法律规制越来越健全和严苛迫使相关行为主体转变发展方式,发展循环经济。

3.1.3 游客绿色需求日益增长

海南旅游业发展的根基是游客的消费需求。随着生活水平和质量不断提高,人们对身心健康的重视和对生态环境的期望都越来越高,绿色消费需求也越来越多。随着旅游绿色消费需求的增长,海南旅游业有市场动力发展循环经济,在提供旅游服务中减少资源的使用,减少或避免污染物产生。如,出租车改用绿色燃料,餐饮业提供有机绿色食品,酒店业提供节能减排的绿色服务等,使旅游产品和服务尽量减少对环境和人身健康造成各种危害。

3.2 内部动力

3.2.1 改善生态环境,实现可持续发展

良好的生态环境既是海南岛发展的依托,同时又因其脆弱性成为海南岛发展的制约。随着海南旅游业的快速发展,过度开发、环境污染、资源短缺、生态破坏等旅游问题也都凸现出来。因此,海南国际旅游岛要想可持续发展,必须改变发展方式,走循环经济发展道路,首先发展旅游循环经济。

3.2.2 提升旅游企业能力,升级旅游产业结构

近年来,海南旅游业发展的瓶颈是旅游产品缺乏创新。旅游企业作为旅游产品的供给者,在旅游发展中起着重要作用。海南通过发展旅游循环经济,引进和组建一批大型综合性旅游集团公司,让这些旅游龙头企业通过循环经济的发展,带来旅游产品、技术和管理等方面的创新。旅游业中的其他中小成员为了市场竞争的需要,也会不但增强自身的产品创新能力和服务管理水平,这样有利于优化升级旅游业结构,提升旅游业整体管理水平和能力。

3.2.3 优化旅游产品供给,提升国际竞争力

海南虽然从2010年起已经定位为国际旅游岛,但是旅游品牌和产品的国际竞争力目前并不凸显,仍然处于国际旅游开发的起步阶段。与环绕在海南岛周围的马尔代夫、巴厘岛、普吉岛等世界著名岛屿相比,并没有突出很强的特色和不可替代性。再加上国际知名度不够高和国际营销网络不够成熟,海南国际旅游岛面临着较大的国际竞争压力。通过发展旅游循环经济,在旅游产品的供给上,调整和改进旅游产品的开发与设计,着重旅游产品的地域文化特色,打造面向国际市场的高端旅游精品。在旅游地建设上,邀请国内外知名规划团队,高水平规划,高标准建设,充分运用先进的循环经济技术和信息技术,开发能充分满足旅游者体验的多元休闲旅游产品。从而优化旅游产品供给,提升旅游产品的国际竞争力。

3.2.4 提高旅游资源利用率,降低经营成本

海南的旅游资源,由于缺乏科学合理的系统规划,缺乏可持续开发模式,多数旅游资源开发还处于盲目和低效能的状态。市场需求比较旺盛的经常超负荷开发利用,并且已经受到不同程度的破坏。而那些因为基础设施条件限制的,开发成本高,或市场需要培育的则无人问津,总体开发不成体系,同时又对旅游资源造成极大浪费。通过发展旅游循环经济,旅游业采用循环经济管理技术,综合使用资源,高效利用和节约能源,既提高了旅游资源的利用效率,又降低了旅游企业的经营成本,增强经济效益。

3.2.5 成为全国旅游循环经济示范区

海南国际旅游岛建设的六大战略定位,其中一个是我国旅游业改革创新的试验区,另一个是全国生态文明建设示范区。这说明了国家对海南旅游业改革创新和低碳发展的重视与期望。海南虽然早就确定了生态立省和绿色崛起的基本发展战略,更是启动了绿化宝岛大行动。但是,当前的旅游业管理水平依然相对低下,要想有质的飞跃,必须转变管理模式,构建科学先进的管理新体系。而旅游循环经济发展模式,一旦探索和实践成功的话,能对海南生态环境有着改善作用,还能够提升海南旅游形象,成为全国旅游循环经济示范区。

摘要：旅游循环经济是循环经济思想在旅游业中的具体应用和实践。海南有国际知名的旅游资源,旅游业是其支柱产业,旅游业的兴衰关系着整个海南的发展命运。在国际旅游岛建设热潮中,旅游开发与管理中的资源瓶颈问题和环境恶化问题日益凸显,走循环经济发展模式,或许是海南旅游业走上可持续发展道路的一个重要选择。重点分析海南在发展旅游循环经济方面的优势和动力,为这个研究话题抛砖引玉。

关键词：海南,旅游循环经济

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循环动力系统 篇5

一、经济利益才是推动企业发展循环经济的根本动力

在经济增长的方式上,循环经济提倡摒弃“资源-产品-废弃”线性的传统经济增长模式,变革为“资源-产品-废弃-再资源”的闭合式增长模式。经济增长模式的转变要顺应国家经济发展的战略要求,推进环境友好型和资源节约型的两型社会建设。只有尽量实现资源循环利用率最大化,尽可能地减少污染物排放,有效降低能耗和减少环境污染成本,促进经济系统和自然生态系统的共生共存,才能获得经济效益和社会效益的双赢。但在现代市场经济的形势下,推动循环经济的主体归根结底在于企业,但企业发展壮大的命门是如何获得尽可能大的经济效益,经济效益是企业生存的基石。而发展循环经济是否会增加企业的运营成本,是否降低了生产效率,这是在推进循环经济过程中企业经营者自然会产生的顾虑。不容讳言,企业是逐利的,要企业自觉自愿地发展推进循环经济,切实变革经济增长的模式,从粗放型转变成为集约型,口号再好再响,勾勒的愿景再怎么优美,还不如让企业看到真金白银来得有效。只有有利可图,企业才会真正把发展循环经济作为自身的内在动力。要使企业发展循环经济获得动力,必须保证企业的经济收益稳定或者能够获得提升,在此前提下,企业才可能真正关注循环经济,关注环境效益的改善。企业选择何种发展模式会比较参考不同模式之间成本收益核算的大小,而循环经济模式主张降低能耗,用合理有效的技术变废为宝,使废弃物再进入生产流程,也就提高资源效率,自然会增加成本收益,只有有利可图,才能让企业放弃那些高能耗、重污染和低效益的技术和项目。这才是循环经济产生和发展的利益基础。

二、循环经济利益机制影响因素分析

企业提振经济效益的方式有两种:直接型和间接型。直接型指的是企业通过引入高新技术、研发优质产品项目、调整优化人力资源结构等方式提高劳动生产率,降低生产成本,从而获得丰厚的经济效益;间接型指的是企业通过软实力提升,塑造企业文化,打造企业品牌,提升品牌知名度,从而增加企业的市场占有份额和竞争力,获得政府民众的支持。而循环经济生产模式,能直接和间接地提升企业的经济效益。循环经济一方面主张优化产业流程,使资源利用率最大化,从资源的开采、资源购入、生产、加工、销售、回收废弃物等流程中,寻找循环经济产业模式的介入点,用循环利用的相关技术和设备开展节能、环保、高效地生产利用资源,提高废弃物、污染物的利用处理率,这不仅能提升优化产业流程,还能切实降低在生产过程中的能耗和物耗,从而直接获得丰厚的经济效益。另一方面,企业减少废弃物排放,提倡经济系统和自然生态和谐发展,充分体现负责任的企业形象,有利于提升企业品牌价值,从而间接地获取了长远的经济效益。综合而言,循环经济有利于企业硬实力和软实力的提振,推行循环经济对于企业的长远发展是有益的。如何优化循环经济发展的产业流程,核算运营成本,提高资源利用率,使经济效益最大化,需要注意控制和注意以下五个方面:

(1)原生产品价格与成本

要让企业推行循环经济,通常要求经济效益能实现可视性和可预期。原生产品的价格与成本成为了企业实施循环经济战略的推动力。产品的价格越高,代表可能获得的收入越高,利润空间越大,实施循环经济再利用、再资源化的潜力就越高;原生产品成本可分解为原生资源和其他附加值组成,原生资源的价值在成本中所占的比重越大,再资源化可获得的经济效益会越高。

(2)再资源化产品的价格与成本

通常再资源化后生产产品的价格与原生资源产品的价格相差不大,由于今年来由于绿色消费观念的影响,再资源化产品的价格甚至会高于原生产品的价格;在成本方面,由于我国资源市场长期以来定价都偏低,资源再生的成本相对较高。原生资源的成本主要是其劳动成本,而再生资源的成本不仅仅包含废弃物的购买成本、购买后的处置成本、加工成本,还包括为了使用废弃资源而增加的设备、技术等的投资。一般来说,原生资源的价格会与再生资源的成本持平甚至会更低廉。根据南方某地区的统计资料显示,对农村土地征用的价格为每亩1-3万元,而旧街区或厂房改造、宅基地再利用成本每亩1-3万元;工业用水每吨0.95元,水回收再利用,综合成本每吨0.9元;建筑用砖粘土制砖每百块粘土开挖成本10元,粉煤灰制砖每百块粉煤灰成本15元,再生资源在成本上基本不会占优势,这就严重阻碍企业实施循环经济战略。

(3)可供回收产品的数量或成本

企业实施循环经济,通常为了使用废弃资源需要增加大量投资,如清洁生产设备和技术等。为了获得规模效益,减少回收资源单位成本,企业要求可供回收的资源或产品超过一定数量水平,再生资源中存在有回收的价值。按照我国传统会计核算的方法,废弃物不进行成本分配,无法衡量其价值,可以引入“资源价值流”的“负制品”或“资源成本损失”概念,对其进行衡量。按照资源价值流的思想,正负制品都参与了生产过程,共同耗费了资源和能源,不合格品和废弃物同合格产品一样,都应该进行成本分配,而分配的标准是数量、重量及元素含量等,其计算公式为:

(4)废弃物环境污染损害值或排污费等

除了直接获得经济效益外,实施循环经济的目的更多在于同步提升环境效益和社会效益。将外部成本内部化不仅完善环境效益的核算,还可以使环境效益和经济效益挂钩,加大企业等经济主体进行循环经济的积极性。在我国目前的排污收费制度中,虽然也有对超量排污等的收费、处罚方法,但是这种处罚的力度相对于清洁生产的投入来说相当的低,政府应该切实深化改革,加强环境整治处罚力度,进一步完善排污收费制度,坚持由污染者买单、“排污收费、超量加倍、超标处罚”、收费标准高于污染治理成本、治理污染优惠等四项原则,采取切实措施,对各类主要污染物的治理进行成本调查,制定高于末端治理成本的治污费用,采用总量控制、逐层分解核定排污收费的标准,逐步使主要污染物诸如化工尾气、工业废渣、污水等排污费提高至治理污染的成本平均线以上,在实行过程中注意有序推进,切不可粗暴武断,亦不可拖延不顾,在考虑社会治污成本的同时,也需兼顾企业经济承受能力,逐步推进实施到位。

通常衡量废弃物环境损害可以尝试采用外部成本内部化的方法进行,其计算流程为:1计算企业产生的各种废水、废气、废渣等废弃物的数量;2将废弃物数量予以标准化(如我国的三废当量的计算);3计算标准化后各种废弃物的环境损害系数。例如废水的单位环境损害值等。我国对于环境损害值的计算比较落后,可以参照国外学者的研究结果进行,例如日本的LIME、荷兰的Eco-indicator99,瑞典的环境优先战略(EPS),欧洲联盟的主导开发的Extern E认定等,可借鉴其中的环境损害综合系数计算表而得;4将标准化的废弃物数量与换算的损害系数值相乘即可得其外部损害价值。

如以日本的lime计算法为例,其计算的原理可以表示为:

其中,WEIij—第i流程环节j种环境影响废弃物;UEIVij—第i流程环节j种废弃物的单位环境损害价值系数。

(5)再资源化补贴或税收优惠

与排污费制度相对应的,是国家对再资源化的补贴或税收优惠。政府应切实有效地推进环境治理政策的制定和实施,对企业在环境保护或污染削减的经济活动给予一定的财政支持,包括税收减免补贴、奖金、贷款优惠等。政府推行除污减排绿色补贴的政策,会降低企业处理污染的成本,政策激励能进一步推动企业在污染治理技术上的革新;另外,政府还需逐步提高环境污染的标准,逐渐控制污染,改善人居环境。政府严格把控污染,监督环境的污染指数,加强对污染的控制和对环境的惩治力度,让绿色指数随着经济发展和人民对环境的期许日益水涨船高,经济发展模式断不能回到粗放型的老路上去,政府的雷厉风行,使企业能自发地实行清洁生产,达到政府对环境的监管目的,促进企业实施循环经济。

三、企业循环经济最优化决策分析

在以上几种因素的影响下,企业通常会根据利益最大化原则,在是否实施循环经济之间进行比较和选择。

(一)基本假设

企业在生产过程中发生多种投入,包括材料、能源、人工、设备、资本等,生产过程中的产出包括流向下一生产过程、下一生产者或者直接用于消费的产品以及生产中不合格废弃的产品等废弃物。合格产品产生正的效益,不合格品不产生效益或产生负效益,但二者共同耗用生产过程中发生的成本,向外排放不合格品或者废弃物对环境造成损害,产生负效益。简言之:

C总=C正+C负

V总=V正-V负-V外其中,C总指生产过程中的总成本,C正指合格品成本,C负指不合格品成本,V总指生产过程中的总效益,V正指合格品价值,V负指不合格品价值,V外指对环境的外部损害。

生产过程中利润π总=V总-C总

假定生产中投入的生产资源为r,产出的产品数量为q,单位资源的产出效率为α,则有Q=αR,即。根据质量平衡原则,废弃物的数量,假定单位产品的单价为p,p为常数,不随产量变化,单位资源成本为c,c也为常数,不存在规模效益,单位废弃物的外部环境损害为u,则可得利润函数,作为循环经济考察的重点废弃物(负制品)来说,未经回收利用的负制品价值基本为0,其利润函数

(二)企业实施循环经济效益分析

在上文中基本假设的基础上作出企业循环经济最优化决策。企业实施循环经济的方式可能有三种:从废弃物中再生资源,作为原材料投入生产;从废旧产品中回收资源以及从废弃物中回收副产品。三种方式下的经济和环境效益的分析是不一致的。

(1)废弃物资源化决策分析

废弃物资源化是指从企业生产流程对外排放的废弃材料和工业废水、废气、固废中回收可用的资源,将废弃物再资源化后继续投入生产环节。这种再生的废弃资源通常作为原材料继续投入生产。

假定单位废弃物再资源化率为β1,即每单位废弃物中可以产生β1单位再生资源,则生产过程中可以产生的再生资源总量为,以此再生资源生产的产品数量为;通常为鼓励企业实施循环经济,国家会有一定的补贴,假定国家的单位再资源化补贴为τ,即回收一单位再生资源,可得τ国家补贴;再生过程中单位回收成本为γ1,则增加的收入总量为(p+ι)β(1-α)Q,(成本为γ+c)β(1-α)Q,因为回收废弃物而减少的环境外部损害为uβ(1-α)Q,增加的总收益为

△π=(p+ι)β(1-α)Q+uβ(1-α)Q-(γ+c)β(1-α)Q=(p+ι+u-γ-c)β(1-α)Q,式中,β>0,1-α>0,因此由该分析可知,企业是否进行废弃物资源化决策取决于单位产品价格、废弃物的单位环境损害、单位产品成本以及再生成本的大小。废弃物的单位环境损害越高,企业进行循环经济改善的动力越大,单位资源化成本越高,企业再资源化的动力越小。

(2)旧产品回收决策分析

旧产品回收即是指企业将经过消费流程后废弃的产品进行回收,和资源再生化相比,旧产品回收中废弃物的分布更为分散,因此收集时通常需要更多的人工、运输等费用,旧产品回收后的用途通常是经过再加工后直接作为产品出售,假定旧产品投入使用环节后废弃时对环境造成的损害为u3,回收率为β2,即一单位的产品经过使用后可以回收β2单位新产品,为了回收Q单位产品,可以减少消费后的废弃旧产品Q/β2。可减少的废弃物环境损害为。假定回收过程中的费用率为γ2,国家为鼓励回收的补贴为τ2,回收制造新产品中产生的单位污染为u3,则回收可以产生的总效益为π=Q(p+u2+ι2-γ2/β2)-u3。企业常常需要在生产新产品或者旧产品之间做出决策,根据理性经济人假设,应该选择相对效益较高的生产方式,两者的效益差

(3)废弃物回收副产品决策分析

废弃物中回收副产品与资源再生化的原理类似,区别在于前者回收后直接作为副产品出售,后者作为再生资源继续进行生产和加工,两者都会使得生产过程对外排放的废弃物的数量大大减少,从而使环境负荷大大降低,切实增加了环境效益。回收副产品的经济效益在于回收的副产品的市场价值,相对于不回收来说,其经济效益绝对值就是其增量值,假定副产品的回收效率为β3,即一单位的废弃物经过使用后可以回收β3单位副产品,则企业在一个流程中可以回收的副产品总量为,单位价格为p副,可以减少的废弃物的数量也即为,则回收过程中的总收益为,为生产副产品所付出的单位成本为c副,则总效益。从该分析可知,企业是否做出回收副产品的决策,关键取决于回收副产品的单位价值、废弃物的环境损害以及回收成本。副产品的单位价值越高,废弃物的单位环境损害越大、回收成本越低,企业实施循环经济的动力越强。

四、结论

本文在分析影响企业循环经济效益机制的影响因素的条件下,对企业可能有的循环经济行为作出经济学分析,其主要结论和创新性意义有:

(1)利益机制是企业循环经济发展的最根本动力。企业内部的价值观,消费者的绿色消费观、政府的政策引导和技术资源的限制等都会促进企业发展循环经济,然而要使企业真正自发持久的主动实施循环经济,还是需要利益机制的驱动,这是由企业的经济特点所决定的。

(2)利益机制的影响因素包括原生产品和再生产品的价格和成本对比,政府的再资源化补贴或优惠、废弃物损害内部化的价值等。经过经济学分析后发现,企业是否实施循环经济主要取决于以上因素的对比。该分析结论不仅可以为企业等微观主体实施循环经济提供决策支持,更可为政府循环经济政策的制定提供参考。

(3)本文的经济学分析建立在一系列假设基础之上,事实上,实践中这些假设很难成立,企业面临的经济情况也远比本文所做的分析复杂,如规模效益的存在,消费者消费观的改变等都会影响企业的经济效益,文章的研究还存在一定的局限性,有待进一步完善。

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试析一种内-蒸双循环动力机技术 篇6

机械工程师沈岩华和他的研发团队经过多年潜心研究和攻关, 克服多项技术难点, 成功发明了内-蒸双循环动力机 (空气能混用动力机) , 并获得了国家实用新型技术专利, 专利号CN201220347826.1。该技术成功将内燃机热功效率提高至50%以上。

目前内-蒸双循环动力机已经在四缸汽油机和六缸柴油机改造上取得了成功。依据此专利改造的六缸柴油机样车已试运行一千多公里, 顺利通过国家汽车质量监督检验中心 (襄阳) 动力性能检测。2014年1月17日经中国高新技术产业开发区协会组织业内专家研讨, 专家们一致认为:该项技术有理论基础、有创意、有意义、值得推广, 并明确首先在电力和机车、船舶等行业进行推广应用。

一、技术概述

(一) 机械原理

内-蒸双循环动力机分别使用了内燃机四冲程原理和蒸汽机二冲程原理。将原有内燃机进行内部技术改造 (专利) , 改造后的动力机机体一部分缸筒仍使用原燃料 (内燃机原理, 其能量来源为化石燃料化学能) , 另一半缸筒改用非助燃压力气体, 非助燃压力气体纯物理做功 (蒸汽机原理, 其能量来源为内燃机余热) 。

非助燃压力气体 (液氮、压力空气等) 主要作用是做为内燃机余热转换的介质, 而非能量储备介质使用。这也是内-蒸双循环动力机技术和其他压力空气动力技术 (压力空气) 的最本质区别。

(二) 理论基础

热力学原理。内-蒸双循环动力机之所以能提高内燃机热功效率的根本原因在于将原内燃机尾气余热利用压力气体通过能量交换器成功转化成机械能。

(三) 技术要点

内-蒸双循环动力机的核心技术要点是将原内燃机50%左右的剩余无效热能通过非助燃压力气体的介入将热功率成功转换成机械能, 实际上是提高了内燃机的热功率, 所以达到了节能的目的, 当然也就实现了减排。

(四) 主要特点

内-蒸双循环动力机技术主要特点:一是在原发动机基础上进行改装, 改装成本非常低廉, 改装范围包括汽油机、柴油机、燃气机等任何使用燃料的多缸内燃机;二是内-蒸双循环动力机改造部分理想条件是使用价格十分低廉的液体氮, 非理想条件下使用压力空气。根据不同的内燃机及缸体数以及使用方式有多种改装方案, 节约成本效果十分明显。

(五) 使用方法

内-蒸双循环动力机技术根据不同的外部环境可以采用多种使用方式和方法, 其节能效率也因此不同:

1. 理想状态:有液氮

在具有液氮生产、运输、储存的条件下, 其节约燃料为50%, 节约运行成本在40%左右。可以在风力发电、天然气发电以及机车、舰船、钢铁生产等领域进行使用。

2. 非理想态:无液氮

在不具有液氮生产、运输、储存的条件下, 根据现场有无市电可分别采用双机联动和油电混用等多种模式, 采用此种联合方式可节约燃料40%左右, 节约生产成本在30%左右。其中在汽车、舰船等移动式内燃机领域可考虑油电混用, 在发电和航运领域可采用双机联动。

(六) 应用领域

内-蒸双循环动力机技术可广泛应用于一切使用燃料的多缸内燃机上, 在交通、运输、农业、电力以及军事领域均有可应用, 具有广阔在市场价值和发展空间。

(七) 应用示例

现以一柴油发电机电站为例, 其改造后的工艺流程模型如下两种模式:

技术查新:自18世纪中叶瓦特发明了改良蒸汽机后的一百多年中, 燃料使用效率一直停留在10%以内的水平。一百多年前, 内燃机的发明将动力机热功效率由个位数提高到了30%左右。在这一百多年中, 无数科研人员采用了尽可能多的技术和办法想提高内燃机的热功效率, 但收效不大。内-蒸双循环动力机成功将原内燃机浪费的热能转化成机械能, 从而大大提高了内燃机的热功效率, 目前我们改造的动力机热功效率已达到50%~60%。

二、应用前景分析

(一) 在柴油发电机组改造应用上的分析

1. 行业基本状况

据相关资料显示, 目前国内在用的柴油发电机组在300万台 (套) 以上, 占有密度及使用频率较高的行业主要集中在油、汽田及矿区、国防和基础建设等行业, 比较集中的地区为国内经济较为发达、能源消耗比较集中的长三角、珠三角以及基础建设比较活跃的四川等地。国内目前柴油发电机组最大生产能力为5000k W, 国内现有柴油发电机组生产厂家约160余家。近两年柴油发电机组销售市场较为疲软, 很多柴油发电机组生产企业已经由原来单一的销售业务转为销售、投资、租赁甚至先租后购等多业务并举。国内柴油发电机组业务主要集中在销售和租赁两大版块。柴油发电机组销售业务为全球销售, 租赁半径达数百公里。

目前柴油发电机组单位千瓦时 (度) 油耗约为210克至230克之间, 按目前市价7.4元每升0号柴油价格计算 (0号柴油比重0.84~0.86kg/L) , 柴油发电机组单位千瓦时油耗在1.83~2.0元。

2. 技术性分析

现以一油田钻井平台两台柴油机组 (2×1200k W) 电站进行分析:

基本技术措施:将原一台柴油机组用内-蒸双循环动力技术进行改造, 增设一台120k W空气压缩机, 配置一台热量交换器, 完成相关组件配套工作, 即形成双机联动的发电基本设置。

3. 经济性分析:

投入经费:120k W空气压缩机60, 000元

热量交换器10, 000元

柴油机改造10, 000元

其他费用10, 000元

合计:90, 000元。

以该电站机组工作时间4000小时计算, 年余热发电产生的经济效应为:

4000h×1200k W×2台×1.8元/k Wh×30%=5, 184, 000元

由此可见经济效益十分明显。

(二) 在天然气发电领域的应用分析

由于内-蒸双循环动力机启动时间非常短 (约两分钟) , 技术上适合目前我国做为调峰用电的基本要求, 尤其是做为峰尖调峰更是具有特殊的效果。

根据试验数据及分析结果显示, 利用现天然气发电机组 (内燃机) 进行改造后, 每m3天然气发电量约在6k W·h~8 k W·h之间。

现以20MW (2万千瓦) 天然气发电站建设和运行进行经济效益分析:

1. 建设成本:设备购置成本

燃气—蒸汽轮机联合发电设备成本按3200元/k W计算, 所需投入经费:20×1000×3200=64, 000, 000元。

空气能混用动力天然气发电机设备成本按2000元/k W计算, 投入经费:20×1000×2000=40, 000, 000元。

二者差额是2400万元。

2. 年运行材料成本:

天然气燃气—蒸汽轮机联合发电按3500h/年运行时间、每方天然气按发电4.8度、天然气按北京地区工业用气3.23元/m3进行计算, 年发电7000万度, 所需开支天然气材料费为:

4710万元。

内-蒸双循环动力天然气发电机按3500h/年运行时间、每方天然气按发电6度、天然气按北京地区工业用气3.23元/m3进行计算, 年发电量7000万度, 所需开支天然气材料费为:

70, 000, 000/6×3.23=3770万元

后者比前者节约燃气材料成本约为940万元, 即便除去燃气-蒸汽联合发电产生的供热效应, 内-蒸双循环动力发电其经济效性仍比较明显。

3. 内-蒸双循环动力机在天然气发电中的应用优势

(1) 设备投资成本低

大约为燃气-蒸汽联合发电的60%左右。

如以废旧小功率汽油发动机 (100马力左右) 改造利用, 其设备投资约为300元/k W, 约为联合发电投资的10%左右, 其结果是极其令人震撼的。

(2) 建设周期短

燃气--蒸汽联合发电建设周期大约为9个月以上, 内-蒸双循环动力机 (空气能混用动力机) 发电建设周期大约为3个月。

(3) 运行及管理维修成本低

由于空气能混用动力发电机采用千瓦级天然气发电机进行改造, 设备采购和维修均可行国产化。管理维修成本相对进口联合发电机组维修成本大幅降低。

(4) 经济效益好

天然气发电成本可在原基础上减少20%左右, 相应利润提高是燃气--蒸汽联合发电的10倍以上。

(三) 在风力发电建设中的应用分析

风电转化成液氮, 便于贮藏, 然后根据电网需求和天然气发电机组结合应用, 便于调峰。

现以一装机容量为50MW风电场为例进行经济性分析, 原工程总投资按7000元每k W计算总投资约35, 000万元, 该风电场年运行时间设计为2000小时, 上网电价以0.60元/k W·h, 年设计上网电费收入为50×1000×2000×0.6=6000万元, 现因多种原因无法上网, 上网率为20%, 年因弃风造成的直接经济损失达4800万元。如用内-蒸双循环动力机技术运用液态空气作储能介质, 将液氧销售给附近的钢铁公司 (价格约2000元每立方米) , 将夜间不能上网的风电储存, 在白天能上网的时段和天然气发电结合作为调网用电上网。其经济性分析如下:

需要投资增建一日产4000m3液氮的空分厂, 其贮藏能力为4000m3。另建一装机容量70MW的天然气发电厂 (天然气发电机组) 。

(1) 投入资金为:

液氮制造设备 (空分厂) :59, 500万元

天然气发电机组:70, 000×2000=14000万元

其他管网等投入:500万元

合计投入经费74, 000万元。

其单位千瓦投资为14, 800元, 比目前电池储能35, 000~50, 000元/k W的造价比有较大的价格优势。

(2) 效益对比:

风-燃联合发电厂即可实现调峰供电, 其上网电价可通过和电网公司商谈, 在目前国家竟价上网和清洁能源优惠政策的基础上有望达到0.82元甚至更高的上网电价, 其投资收益从以下方面获得:

天然气、液氮联合发电收益:50, 000×2000×0.8×2×0.82=13, 120万元

液氧收益:50, 000×2000×0.8/250/4×2000=16, 000万元

开支天然气费用:50, 000×2000×0.8×2×3.23/6=8613万元

合计年收入为13, 120+16, 000-8613=20, 507万元

成本收回期为74, 000/20, 507=3.6年。

由此可见利用内-蒸双循环动力机技术将在消风纳电领域创造十分明显的经济效益。

(四) 在钢铁产业中的节能应用分析

利用液氮的高效贮能特点, 结合天然气发电机组联合发电, 用于电网调峰用电, 其经济效益将十分明显。如以一小型钢铁公司氧气厂分例, 只需投入天然气发电机组100MW设备购置, 经费大约为100×1000×2000=20, 000万元, 投资约2亿元。

热力发电厂动力循环和热经济性分析 篇7

一、热力发电厂动力循环系统

热力发电厂动力循环系统是根据能源在燃烧使用时的梯级原理, 首先将煤炭和天然气等在锅炉中充分燃烧, 第一次产生热能进行发电, 再将发电后产生的余热用于发电厂的动力循环装置中, 再次发出相应的电能。使用这种动力循环系统相比以往的发电系统有很大的优势。主要表现在:能源使用上相比过去大大降低, 而且可以将资源再次利用;增加了电力的供应, 在原有的基础上电能的输出有了本质的提升;循环系统的建造可以节省发电厂的用地面积, 在最小的范围内, 完成发电的任务;集中收集尾气, 将尾气的热量再次利用, 有效地保护了环境, 减少了有害气体的排放量;发电的效率和质量有所提高;有利于企业对发电厂的综合治理, 在很大程度上减低了事故发生的概率, 保障了生产的安全。

二、热力发电厂动力循环的热经济性

在了解动力循环系统的原理后, 需要对该系统的相关参数进行深入的研究。

1. 锅炉效率。

在锅炉中燃烧存在一个公式:输入燃料热量=锅炉热负荷+锅炉热损失。在燃烧后会产生热能的损失, 排烟损失、未完全燃烧损失、排污损失。而使用动力循环系统可以有效地降低烟雾造成的污染, 改善不完全燃烧的现象, 以及减少了热量的逐渐耗损, 不但如此, 还可以收集热量进行二次发电, 这些都很大程度地提高了经济性, 减少了因排污治理所产生的二次费用。

2. 管道效率。

管道的能量平衡关系为锅炉热负荷=汽轮机热耗量+管道热损失。在气体在传输的过程中, 会因为管道的不平整或是有裂缝出现气体的排除, 这些也都会对发电效率产生一定的影响, 使用循环系统, 就可以很大程度上收集浪费的气体, 使其再次得到充分的利用。考虑到汽轮机也会有热消耗量, 把气体在回收时的热量和热耗量加在一起, 对整个机组产生更大的能量。这样减少了在收集尾气上的经济消耗, 还能提高效率, 将浪费的资源再次转化为经济效益。

3. 全厂能量效率。

全厂能量平衡关系为全厂热耗量=发电机输出功率+全厂能量损失。在整个系统中还要考虑整体的热能损失, 其中也包括发电机输出功率的损失、机械磨损造成的热能损失, 将这些都考虑在内, 使用循环系统都能在很大程度上增加能源的使用率, 从根本上降低了全厂的经济成本, 提升了热经济性。在这里着重提出几个参数指标, 就这些指标的变化对动力循环的热经济性的影响进行讨论。

(1) 初始温对热经济性的影响。在整个锅炉系统中, 提高初温对热经济性有很大的影响。当初始温度升高时, 锅炉内部的湿度就会随温度的升高而降低, 气体的排放就降低, 热经济性就提高。另外一方面, 当初始温度升高时, 气体的密度就会升高, 使得气体的损失就会有所减小, 这样也会使热经济性得到一定的提升。所以初始温度提高一定会使热经济性有所提升。为了改善这样的现象, 可以加大对材料上的投入, 对于金属材料上的选择更加准确, 确保初始温度升高的情况下, 不会对硬件设施造成不可逆的损坏。

(2) 初始压对热经济性的影响。在发电循环中, 压力指标会是实时监控, 这项指标也是反映发电效率高低的最主要因素之一。当初始压力增大时, 锅炉内的气体体积急剧减小, 密度也会变大, 导致气体的损失加大, 这就会使热经济性降低。当初始压力增大时, 锅炉内的湿度就会降低, 湿度损失就会加大, 煤炭在燃烧时就不能充分得到利用, 直接导致热经济性降低。此外, 当炉内压强超过标准大气压1.2倍时, 锅炉内的煤炭也得不到充分燃烧, 更加加剧了热经济性的降低。为了提升热经济性, 在加大初始压力的情况下, 还必须使用蒸汽系统进行再次加热, 有条件的情况下, 可以在加大初始压力的基础上增大锅炉单机的总容量。相比较之下, 加大单机容量会使得成本有很大的增加, 但是综合整体而言, 就之前的设计中还要考虑系统的维护以及安全方面, 初期加大成本可以在后面的发电中减少维修成本和安全维护的成本, 总体来说, 加大容量产生的效益要高于传统的燃烧方式。

(3) 蒸汽压对热经济性的影响。以上两点对热经济性的影响都比较有局限性, 影响最大的因素还是蒸汽。降低蒸汽压对热经济性会产生很大影响。首先, 从有利的一面考虑, 在蒸汽压降低的情况下, 锅炉的温度会有所提升, 在相应的计算后得出, 系统的功率也会随温度的升高而升高, 这样就可以提高循环系统的热经济性。但是另一方面, 降低蒸汽压也会带来一些不利的影响, 锅炉内部的压强降低, 湿度损失会升高, 直接影响的还有锅炉中散热片的使用寿命, 多余的热量不能通过散热片及时的排除并收集再利用, 这就会大大降低热经济性。所以, 在正常的压力作用下, 降低蒸汽压会对热经济性产生有利的影响。

三、结论