CN104375035B - 一种节能设备能效测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能设备能效测试方法，包括：基于IPMVP，节能项目实施前确定项目边界和项目测评方案；确定节能项目基准期，建立预评估数学模型并搜集基准期相关元件参数和运行数据；在基准期，对节能项目实施后可能的节约电力电量进行预评估，形成预评估报告；确定节能项目统计报告期，建立后评估数学模型并搜集统计报告期相关元件参数和运行数据；对节能项目实施后实际的节约电力电量进行后评估，形成测量与验证报告。本发明所述节能设备能效测试方法，可以克服现有技术中生产效率低和节能效果差等缺陷，以实现生产效率高和节能效果好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力节能技术领域，具体地，涉及一种节能设备能效测试方法。
背景技术
我国是一个发展中的大国，能源却相对匮乏，人均能源资源占有量不到世界平均水平的一半。同时，我国是世界上第二大能源消耗国。随着国民经济的高速发展，对能源的需求也不断增长。而石油、煤炭等不可再生资源却日渐枯竭，在资源不足的情况下，我国还存在能源利用率低下和无节制的资源浪费现象。我国目前能源效率比国际先进水平低10个百分点，能源密集产品单位耗能平均比国际先进水平高45％，由此引起的环境污染和资源枯竭问题已日趋严重。因此如何实现节能和高效利用现有能源已成为当务之急。据测算，如果将全国能源效率提高1个百分点，可节约能源费130亿元能源问题。作为一种适用范围最广、使用最方便的清洁能源，电能的可持续发展已成为国民经济持续健康发展的重要基础。
同时，中国是全球碳排放量最大的国家。中国已经承诺2020年单位GDP碳排放量降到2005年的一半。经济可持续发展派生出巨大低碳新能源与节能设备需求。节能减排，大力发展低碳经济，调整能源与产业结构，是未来我国经济建设和社会发展的核心内容，是巨大的挑战、艰巨的任务。
国家己经明确“十二五”期末单位国内生产总值能源消耗要比“十一五”期末降低16％，将节能降耗目标与经济增长目标放在同等重要的位置上。作为电力输送的主要载体，电网关系着电力资源在全国范围内优化配置，也为电能的可靠利用提供重要保障。
通过推广应用新技术、新设备、新工艺，实现资源的高效利用，以提高电网输送能力、降低电网输电损耗。目前，为建设坚强、自愈的智能电网，国家电网公司推广应用节能型非晶合金配电变压器、单相配变供电方式，中压配电网升压改造，限制淘汰中压6kV、高压35kV电压等级，以优化电网电压等级，加装TSC、TCR、SVG等新型无功补偿装置和APF等消谐滤波装置；强制淘汰落后、低效、高耗设备，并大力加强节能技术改造，实现节能技术改造与基本建设、科技投入有机结合，提高生产效率，科技创新促进节能减排，为国家节能减排的目标实现发挥中流砥柱的作用。
新型节能设备层出不穷，新型节能设备的具体节能情况需要实际验证才可得知，而目前，很少有针对新能节能设备的能效测试方法和应用方案。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在生产效率低和节能效果差等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种节能设备能效测试方法，以实现生产效率高和节能效果好的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种节能设备能效测试方法，包括：
步骤1：基于IPMVP，节能项目实施前确定项目边界和项目测评方案；即确定节能项目实施后的影响范围和测评方案；
步骤2：确定节能项目基准期，建立预评估数学模型并搜集基准期相关元件参数和运行数据；即确定用于项目计算节约电力电量的时间小时数，该时间段内应涵盖典型负荷工况，然后根据预计的负荷工况建立预评估数学模型，并根据所建模型搜集相关元件参数和运行数据；
步骤3：在基准期，对节能项目实施后可能的节约电力电量进行预评估，形成预评估报告；即根据所建预评估模型，对项目预期可能的节能效果进行评估，并形成预评估报告，分析节能项目的可行性和效果空间；
步骤4：确定节能项目统计报告期，建立后评估数学模型并搜集统计报告期相关元件参数和运行数据；即确定用于项目计算节约电力电量的时间小时数，该时间段内应涵盖典型负荷工况，然后根据预计的负荷工况建立后评估数学模型，并根据所建模型搜集相关元件参数和运行数据，基准期时间小时数应与统计报告期时间小时数相同；
步骤5：对节能项目实施后实际的节约电力电量进行后评估，形成测量与验证报告；即根据所建后评估模型，对项目实施后实际的节能效果进行评估，并形成测量与验证报告，为实际节能效果提供可靠依据，并可与预评估报告进行对比分析。
进一步地，在步骤2和步骤4中，搜集相关元件参数所用采集装置，包括计量仪表、电能质量分析仪、功率分析仪、烟气分析仪；和/或，运行数据包括电流、电压、用功功率、无功功率、谐波含有率、流量、冷量、照度。
进一步地，在步骤3中，节能项目实施前按照预计的负荷工况进行节约电力电量的预估算，此时的节约电力电量为仿真项目实施后的能耗与在预计负荷工况下仿真项目实施前的能耗之差。
进一步地，在步骤5中，在统计报告期按照实际的负荷工况进行节约电力电量的计算，此时的节约电力电量为项目实施后实际的能耗与在预计负荷工况下仿真项目实施前的能耗之差。
进一步地，在步骤1中，所述基于IPMVP，节能项目实施前确定项目边界和项目测评方案的操作，具体包括：
根据国际节能测量与认证规程IPMVP，节电量和节约的最大负荷可以通过比较节能项目实施前后的电量和负荷来确定；考虑到节能项目实施前后运行环境和工况的变化，式中的“调整量”计算，需要将基准期和统计报告期的能耗量代入同样的运行条件，则节电量为：
Es＝Eab-Er (1-1)；
节电力反映了电能的需求度，需求度越高，***配备容量就越大，所需投资就越大，因此，尖峰负荷的降低具有重要的意义，从而电力节约应注重最大负荷的降低，则节电力为：
Ps.max＝max(Pab-Pr) (1-2)；
式中：
ES—节能改造后的节能量；
Eab—基准期能耗参数模拟统计报告期工况下电量损耗；
Er—节能项目实施后统计报告期工况下电量损耗；
An—基准值调整值；
Ps.max—项目实施前后最大节电力；
Pab—原参数预计或统计报告期工况下的电力损耗；
Pr—新参数预计或统计报告期工况下的电力损耗。
进一步地，基于该节能设备能效测试方法的节能设备工程应用方案，包括：
2.1)输电导线应用方案
2.1.1)项目边界
本项目是指负荷线路更换前后的节约电力电量，边界划分为送端线路隔离开关至受端线路隔离开关间(不包括线路隔离开关)的输电导线；
2.1.2)数学模型
配电网电压等级一般为110kV及以下，为简化分析，此处不考虑输电导线对地电导损耗，仅考虑因导线电阻而产生的损耗；
为准确获得项目实施前后的节约电力电量，应将负荷工况调整为预期或统计报告期的负荷工况，设预期或报告期的有功功率为P′，平均功率因数为，则调整后基准期阶段的功率损耗为：
预期或统计报告期的功率损耗为：
预期或报告期节约电力为：
Δ(ΔP)＝ΔP-ΔP′ (2-3)；
预期或报告期节约电量为：
2.1.3)方案预评估
输电导线的损耗为对地电导损耗PG与线路载荷损耗PR两部分之和，对于110kV的供电***，忽略对地电导损耗，当P′＝P′max时，节电力取得最大值；因此，节电力Δ(ΔP)为：
考虑到现场数据获取的可操作性和数据处理的准确度，均方根值P′rms用平均值P′av和形状系数Kf的乘积表示，节电量Δ(ΔE)为：
或用最大负荷损耗小时数进行节电量的计算，公式如下：
式中：
R、R′—基准期与预期输电导线电阻，单位欧姆(Ω)；
—预期输电导线功率因数。当用P′av计算时，表示平均功率因数；当用P′max计算时，表示最大有功功率时的功率因数；下同；
Ui—基准期输电导线额定电压，单位千伏(kV)；
P′max—预期输电导线最大有功功率，单位千瓦(kW)；
P′av—预期输电导线平均有功功率，单位千瓦(kW)；
Kf—形状系数；
T—预期输电导线运行时间，单位小时(h)；
τmax—预期最大负荷损耗小时数，单位小时(h)；ΔP总j与最大负荷利用小时数Tmax和线路传输功率因数有关；
2.1.4)方案后评估
统计报告期节电力Δ(ΔP)为：
节电量Δ(ΔE)为：
式中：
R——基准期输电导线电阻，单位欧姆(Ω)；
R'——统计报告期输电导线电阻，单位欧姆(Ω)；
ΔP′——统计报告期最大负荷情况下输电导线功率损耗，单位千瓦(kW)；
ΔE′——统计报告期，输电导线电能损耗，单位千瓦时(kWh)；
2.2)高效变压器应用方案
2.2.1)项目边界
本项目指改造前后变压器因本体损耗减少而节约的电力电量，仅考虑空载损耗和负载损耗；
2.2.2)数学模型
为准确获得项目实施前后的节约电力电量，应将负荷工况调整为预期或统计报告期的负荷工况，设预期或报告期的负荷为S′，根据公式ΔP＝P0+β2Pk，则调整后基准期阶段的功率损耗为：
预期或报告期功率损耗为：
则预期或报告期节约电力为：
Δ(ΔP)＝ΔP-ΔP′ (2-12)；
预期或报告期节约电量为：
2.2.3)方案预评估
变压器改造可为变压器的整体更换，或仅为铁芯的更换；在变压器容量不能满足负荷要求或是已到服务年限时，变压器需要整体更换；在轻载运行时间较长的情况下，可进行变压器铁心的替换，以减少变压器的空载损耗；
由以上公式可知，当S′＝S′max时，即P′＝P′max时，节电力取得最大值；因此，节电力Δ(ΔP)为：
电量损耗公式为：
考虑到现场数据获取的可操作性和数据处理的准确度，方根均值P′rms用平均值P′av和形状系数Kf的乘积表示，则最终的节电量Δ(ΔE)为：
或用最大负荷损耗小时数进行节电量的计算，公式如下：
仅更换铁心时，节电力Δ(ΔP)为：
Δ(ΔP)＝(P0-P′0) (2-18)；
节电量Δ(ΔE)为：
Δ(ΔE)＝(P0-P′0)T (2-19)；
式中：
P0、P′0—基准期与预期变压器空载损耗，单位千瓦(kW)；
Pk、P′k—基准期与预期变压器负载损耗，单位千瓦(kW)；
SN、S'N—基准期与预期变压器额定视在功率，单位千伏安(kVA)；
—预期变压器功率因数，当用P′av计算时，表示平均功率因数；当用P′max计算时，表示最大有功功率时的功率因数；下同；
P′max—预期变压器最大有功功率，单位千瓦(kW)；
P′av—预期变压器平均有功功率，单位千瓦(kW)；
Kf—形状系数；
T—预期变压器运行时间，单位小时(h)；
τmax—预期最大负荷损耗小时数，单位小时(h)；τmax与最大负荷利用小时数Tmax和线路传输功率因数有关，具体数据可查阅附表A；
2.2.4)方案后评估
统计报告期变压器的节电力Δ(ΔP)为：
如果变压器改造仅更换铁芯材料，非晶合金铁芯替代传统硅钢片铁芯，仅考虑变压器铁耗降低引起的节电力，计算公式简化Δ(ΔP)为：
Δ(ΔP)＝ΔP0-ΔP′0 (2-20)；
统计报告期节电量Δ(ΔE)为：
式中：
P0、P′0—基准期与统计报告期变压器空载损耗，单位千瓦(kW)；
Pk、P′k—基准期与统计报告期变压器负载损耗，单位千瓦(kW)；
SN、S'N—基准期与统计报告期变压器额定视在功率，单位千伏安(kVA)；
ΔP′——统计报告期最大负荷情况下配电变压器功率损耗，单位千瓦(kW)；
ΔE′——统计报告期配电变压器电能损耗，单位千瓦时(kWh)；
T—统计报告期变压器运行时间，单位小时(h)。
本发明各实施例的节能设备能效测试方法，由于包括：基于IPMVP，节能项目实施前确定项目边界和项目测评方案；确定节能项目基准期，建立预评估数学模型并搜集基准期相关元件参数和运行数据；在基准期，对节能项目实施后可能的节约电力电量进行预评估，形成预评估报告；确定节能项目统计报告期，建立后评估数学模型并搜集统计报告期相关元件参数和运行数据；对节能项目实施后实际的节约电力电量进行后评估，形成测量与验证报告；从而可以克服现有技术中生产效率低和节能效果差的缺陷，以实现生产效率高和节能效果好的优点。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明中节能项目实施流程图；
图2为本发明中测量与验证方案边界划分示意图；
图3为本发明中节电力与节电量示意图；
图4为本发明中预评估及后评估测量与验证示意图；
图5为本发明中线路改造项目边界图；
图6为本发明中变压器改造项目边界图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
根据本发明实施例，如图1-图6所示，提供了一种节能设备能效测试方法。
本发明的技术方案，针对新型节能设备，提出了一种能效测试方法和应用方案，从而为新能节能设备能效测试和应用提供技术支持。本发明的目的是在国际性能测量与认证规程(International Performance Measurement and Verification Protocol,IPMVP)基础之上，提出一种新能节能设备的能效测试方法，主要包括预评估和后评估，同时，针对具体节能设备，体现出相应的节能应用方案，方便节能设备的实际应用。
本发明所采用的技术方案是，一种新型节能设备能效测试方法及应用方案，具体包括新型节能设备能效测试方法和新型节能设备工程应用方案两部分。其中，新型节能设备能效测试方法是在IPMVP的基础之上，针对新型节能设备，提出的一种能效测试方法。新型节能设备工程应用方案是新型节能设备在实际中应用的具体方案，主要包括项目边界、数学条件、方案预评估和方案后评估。
具体地，本发明的技术方案，由新型节能设备能效测试方法和新型节能设备工程
应用方案两部分组成，下面对这两个部分进行详细说明。
1、新型节能设备能效测试方法
在IPMVP的基础上，提出了项目实施前节约电力电量的计算思路，即预评估阶段的测评。通过预评估，可分析节能项目的节能潜力和可行性；而后评估的分析可有助于为申请国家节能补贴和合同能源管理双方分享节能收益提供可靠依据。方法具体流程见图1所示，方法包括如下步骤：
步骤1：节能项目实施前确定项目边界和项目测评方案；即确定节能项目实施后的影响范围和测评方案，具体可参考IPMVP详细说明。
步骤2：确定节能项目基准期，建立预评估数学模型并搜集基准期相关元件参数和运行数据；即确定用于项目计算节约电力电量的时间小时数，该时间段内应涵盖典型负荷工况，然后根据预计的负荷工况建立预评估数学模型，并根据所建模型搜集相关元件参数和运行数据。
步骤3：在基准期，对节能项目实施后可能的节约电力电量进行预评估，形成预评估报告；即根据所建预评估模型，对项目预期可能的节能效果进行评估，并形成预评估报告，分析节能项目的可行性和效果空间，为项目的实施提供建设性意见。
步骤4：确定节能项目统计报告期，建立后评估数学模型并搜集统计报告期相关元件参数和运行数据；即确定用于项目计算节约电力电量的时间小时数，该时间段内应涵盖典型负荷工况，然后根据预计的负荷工况建立后评估数学模型，并根据所建模型搜集相关元件参数和运行数据。基准期时间小时数应与统计报告期时间小时数相同。
步骤5：对节能项目实施后实际的节约电力电量进行后评估，形成测量与验证报告。即根据所建后评估模型，对项目实施后实际的节能效果进行评估，并形成测量与验证报告，为实际节能效果提供可靠依据，并可与预评估报告进行对比分析，找出不足之处，不断完善项目方案，为将来的节能项目奠定技术基础。
其中，步骤2和步骤4，搜集相关元件参数，所用采集装置包括计量仪表、电能质量分析仪、功率分析仪、烟气分析仪等；运行数据包括电流、电压、用功功率、无功功率、谐波含有率、流量、冷量、照度等。
其中，步骤3表示节能项目实施前按照预计的负荷工况进行节约电力电量的预估算，此时的节约电力电量为仿真项目实施后的能耗与在预计负荷工况下仿真项目实施前的能耗之差。
其中，步骤5表示在统计报告期按照实际的负荷工况进行节约电力电量的计算，此时的节约电力电量为项目实施后实际的能耗与在预计负荷工况下仿真项目实施前的能耗之差。
另外，统计报告期后持续的节约电力电量关系着后期节能项目的调整和实施，因此应对统计报告期之后持续节约电力电量进行估算，具体可根据企业用户的生产计划、扩建计划、市场需求进行准确的负荷预测，以获得相对准确的负荷工况，估算出长期的节约电力电量，为后期节能项目的实施提供建议性参考，并根据情况的变化，对项目方案做出应有的调整，以获得最佳的节能效益。
通过节能评估和改造可实现增加节能量；减少项目或工程的投资成本；有助于显现能效项目和可再生能源投资对减少排放的价值；帮助全国及行业组织提高资源效率、实现环境目标。对于电力企业来说，能效测评可帮助电力企业清楚认识用电情况，找出最大的节能空间和潜力，并针对节能点采取最有效的节能措施，从而以最低的投入，获得最优的运行方式和最大的经济利益。IPMVP给出了A、B、C、D四种测量与认证方案，逐一进行了详细说明，并给出了指导性意见，如表1和图2所示。
电网中的节能降损可分为节电力和节电量两个方面，两者的意义有所不同。节电力主要指功率的节约，单位为kW，而节电量为电能量的节约，单位为kWh。
对于用户来说，节电量是关注的重点，因为它直接关系到用户的经济利益。而对于电力企业来说，两者同样重要，节约电量可以降低电网的损耗，提高电能的输送能力，减少经济损失。另外，节电力表示了电能的需求度，用户需量的降低，可以使电力企业不必投资增容扩建，就可以满足已经很高且可能还会上升的峰荷。从而减少了投资成本，且避免了新增设备在电网中引起的额外损耗，如图3所示。
按照评估时间阶段，整个测量与验证可分为预评估(基准期)和后评估(统计报告期)两个阶段，IPMVP重点介绍了后评估节电量的测量与验证，但未对节电力作出详细阐述，且未提及基准期和报告期之后的持续节约电力电量。在IPMVP的基础上，进一步提出了预评估阶段的节约电力电量，同时指出了统计报告期之后持续监测节约电力电量的必要性，持续的监测可以获得各种影响因素下的节约电力电量，凸显节约电力电量的长期经济效益，也为将来的测量与验证工作提供宝贵的信息资料和指导性意见。
表1：四类测量与验证方案及其决定因素和成本比例
预评估与后评估的本质区别是预评估部分电气量无法进行测量，将来的负荷情况未知，只能对其值进行估计或模拟，如图4(a)中的虚线Eab和Er表示估计或模拟值，分别表示原参数在预计工况下的能耗和新参数在预计工况下的能耗，而在后评估阶段，Er可实际测量，Eab为估计值或模拟值，如图4(b)中的Er为实线和Eab为虚线。
根据国际节能测量与认证规程(IPMVP)，节电量和节约的最大负荷可以通过比较节能项目实施前后的电量和负荷来确定。考虑到节能项目实施前后运行环境和工况的变化，式中的“调整量”计算，需要将基准期和统计报告期的能耗量代入同样的运行条件。则节电量为：
Es＝Eab-Er (1-1)；
节电力反映了电能的需求度，需求度越高，***配备容量就越大，所需投资就越大，因此，尖峰负荷的降低具有重要的意义，从而电力节约应注重最大负荷的降低，则节电力为：
Ps.max＝max(Pab-Pr) (1-2)；
式中：
ES—节能改造后的节能量；
Eab—基准期能耗参数模拟统计报告期工况下电量损耗；
Er—节能项目实施后统计报告期工况下电量损耗；
An—基准值调整值；
Ps.max—项目实施前后最大节电力；
Pab—原参数预计或统计报告期工况下的电力损耗；
Pr—新参数预计或统计报告期工况下的电力损耗。
其中基准值分为常规性调整和非常规性调整，调整值可为正数或为负数。其中常规性调整是可预计的，整个改造后时期内都会发生，通常是季节性或循环出现，如气候变化。
非常规性调整，此类变化无法预测，需要进行基准值调整的情况有：设备的数量或设备使用的数量发生变化；由于标准限制的原因使运行环境条件发生变化(如电网电压合格率调整，装置运行时间的调整等)。不需要进行基准值调整的情况有：需调整的变量已包含在为项目开发的数学模型中；变化影响到测量和认证方案所约定的一个变量；确定节能量界限以外的设备发生变化。
2、新型节能设备工程应用方案
2.1)新型输电导线应用方案
2.1.1)项目边界
本项目是指负荷线路更换前后的节约电力电量。边界划分为送端线路隔离开关(不包括线路隔离开关)至受端线路隔离开关间(不包括线路隔离开关)的输电导线，如图5所示。
2.1.2)数学模型
配电网电压等级一般为110kV及以下，为简化分析，此处不考虑输电导线对地电导损耗，仅考虑因导线电阻而产生的损耗。
为准确获得项目实施前后的节约电力电量，应将负荷工况调整为预期或统计报告期的负荷工况，设预期或报告期的有功功率为P′，平均功率因数为，则调整后基准期阶段的功率损耗为：
预期或统计报告期的功率损耗为：
预期或报告期节约电力为：
Δ(ΔP)＝ΔP-ΔP′ (2-3)；
预期或报告期节约电量为：
2.1.3)方案预评估
输电导线的损耗为对地电导损耗PG与线路载荷损耗PR两部分之和，对于110kV的供电***，可忽略对地电导损耗，当P′＝P′max时，节电力取得最大值。因此，节电力Δ(ΔP)为：
考虑到现场数据获取的可操作性和数据处理的准确度，均方根值P′rms用平均值P′av和形状系数Kf的乘积表示，节电量Δ(ΔE)为：
或用最大负荷损耗小时数进行节电量的计算，公式如下：
式中：
R、R′—基准期与预期输电导线电阻，单位欧姆(Ω)；
—预期输电导线功率因数。当用P′av计算时，表示平均功率因数；当用P′max计算时，表示最大有功功率时的功率因数。下同；
Ui—基准期输电导线额定电压，单位千伏(kV)；
P′max—预期输电导线最大有功功率，单位千瓦(kW)；
P′av—预期输电导线平均有功功率，单位千瓦(kW)；
Kf—形状系数；
T—预期输电导线运行时间，单位小时(h)；
τmax—预期最大负荷损耗小时数，单位小时(h)。ΔP总j与最大负荷利用小时数Tmax和线路传输功率因数有关，具体数据可查阅附表A。
预评估节约电力电量计算所需参数来源见表2。
表2：节约电力电量计算所需参数来源
2.1.4)方案后评估
统计报告期节电力Δ(ΔP)为：
节电量Δ(ΔE)为：
式中：
R——基准期输电导线电阻，单位欧姆(Ω)；
R'——统计报告期输电导线电阻，单位欧姆(Ω)；
ΔP′——统计报告期最大负荷情况下输电导线功率损耗，单位千瓦(kW)；
ΔE′——统计报告期，输电导线电能损耗，单位千瓦时(kWh)。
后评估节约电力电量计算所需参数来源见表3。
表3：节约电力电量计算所需参数来源
2.2)高效变压器应用方案
2.2.1)项目边界
本项目指改造前后变压器因本体损耗减少而节约的电力电量，仅考虑空载损耗(铁耗)和负载损耗(铜耗)。因此，项目边界为变压器本体。
2.2.2)数学模型
为准确获得项目实施前后的节约电力电量，应将负荷工况调整为预期或统计报告期的负荷工况，设预期或报告期的负荷为S′，根据公式ΔP＝P0+β2Pk，则调整后基准期阶段的功率损耗为：
预期或报告期功率损耗为：
则预期或报告期节约电力为：
Δ(ΔP)＝ΔP-ΔP′ (2-12)；
预期或报告期节约电量为：
2.2.3)方案预评估
变压器改造可为变压器的整体更换，或仅为铁芯的更换。在变压器容量不能满足负荷要求或是已到服务年限时，变压器需要整体更换；在轻载运行时间较长的情况下，可进行变压器铁心的替换，以减少变压器的空载损耗。
由以上公式可知，当S′＝S′max时，即P′＝P′max时，节电力取得最大值。因此，节电力Δ(ΔP)为：
电量损耗公式为：
考虑到现场数据获取的可操作性和数据处理的准确度，方根均值P′rms用平均值P′av和形状系数Kf的乘积表示，则最终的节电量Δ(ΔE)为：
或用最大负荷损耗小时数进行节电量的计算，公式如下：
仅更换铁心时，节电力Δ(ΔP)为：
Δ(ΔP)＝(P0-P′0) (2-18)；
节电量Δ(ΔE)为：
Δ(ΔE)＝(P0-P′0)T (2-19)；
式中：
P0、P′0—基准期与预期变压器空载损耗，单位千瓦(kW)；
Pk、P′k—基准期与预期变压器负载损耗，单位千瓦(kW)；
SN、S'N—基准期与预期变压器额定视在功率，单位千伏安(kVA)；
—预期变压器功率因数，当用P′av计算时，表示平均功率因数；当用P′max计算时，表示最大有功功率时的功率因数。下同；
P′max—预期变压器最大有功功率，单位千瓦(kW)；
P′av—预期变压器平均有功功率，单位千瓦(kW)；
Kf—形状系数；
T—预期变压器运行时间，单位小时(h)；
τmax—预期最大负荷损耗小时数，单位小时(h)。τmax与最大负荷利用小时数Tmax和线路传输功率因数有关，具体数据可查阅附表A。
附表A
最大负荷损耗时间τmax与最大负荷利用小时数Tmax的关系
预评估节约电力电量计算所需参数来源见表4。
表4：节约电力电量计算所需参数来源
2.2.4)方案后评估
统计报告期变压器的节电力Δ(ΔP)为：
如果变压器改造仅更换铁芯材料，例如：非晶合金铁芯替代传统硅钢片铁芯，仅考虑变压器铁耗降低引起的节电力，计算公式简化Δ(ΔP)为：
Δ(ΔP)＝ΔP0-ΔP′0 (2-20)；
统计报告期节电量Δ(ΔE)为：
式中：
P0、P′0—基准期与统计报告期变压器空载损耗，单位千瓦(kW)；
Pk、P′k—基准期与统计报告期变压器负载损耗，单位千瓦(kW)；
SN、S'N—基准期与统计报告期变压器额定视在功率，单位千伏安(kVA)；
ΔP′——统计报告期最大负荷情况下配电变压器功率损耗，单位千瓦(kW)；
ΔE′——统计报告期配电变压器电能损耗，单位千瓦时(kWh)；
T—统计报告期变压器运行时间，单位小时(h)。
后评估节约电力电量计算所需参数来源见表5。
表5：节约电力电量计算所需参数来源
综上所述，本发明的有益效果是，通过建立新型节能设备的能效测试方法，对新型节能设备的节能效果进行验证，便于设备投入实际进行应用，同时建立工程应用方案，为设备的实际应用提供可行的技术手段和方法，使节能设备更合理的得到应用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种节能设备能效测试方法，其特征在于，包括：
步骤1：基于IPMVP，节能项目实施前确定项目边界和项目测评方案；即确定节能项目实施后的影响范围和测评方案；
步骤2：确定节能项目基准期，建立预评估数学模型并搜集基准期相关元件参数和运行数据；即确定用于项目计算节约电力电量的时间小时数，该时间段内应涵盖典型负荷工况，然后根据预计的负荷工况建立预评估数学模型，并根据所建模型搜集相关元件参数和运行数据；
步骤3：在基准期，对节能项目实施后可能的节约电力电量进行预评估，形成预评估报告；即根据所建预评估模型，对项目预期可能的节能效果进行评估，并形成预评估报告，分析节能项目的可行性和效果空间；
步骤4：确定节能项目统计报告期，建立后评估数学模型并搜集统计报告期相关元件参数和运行数据；即确定用于项目计算节约电力电量的时间小时数，该时间段内应涵盖典型负荷工况，然后根据预计的负荷工况建立后评估数学模型，并根据所建模型搜集相关元件参数和运行数据，基准期时间小时数应与统计报告期时间小时数相同；
步骤5：对节能项目实施后实际的节约电力电量进行后评估，形成测量与验证报告；即根据所建后评估模型，对项目实施后实际的节能效果进行评估，并形成测量与验证报告，为实际节能效果提供可靠依据，并可与预评估报告进行对比分析；
基于该节能设备能效测试方法的节能设备工程应用方案，包括：
2.1)输电导线应用方案
2.1.1)项目边界
本项目是指负荷线路更换前后的节约电力电量，边界划分为送端线路隔离开关至受端线路隔离开关间(不包括线路隔离开关)的输电导线；
2.1.2)数学模型
配电网电压等级一般为110kV及以下，为简化分析，此处不考虑输电导线对地电导损耗，仅考虑因导线电阻而产生的损耗；
为准确获得项目实施前后的节约电力电量，应将负荷工况调整为预期或统计报告期的负荷工况，设预期或报告期的有功功率为P′，平均功率因数为则调整后基准期阶段的功率损耗为：
预期或统计报告期的功率损耗为：
预期或报告期节约电力为：
Δ(ΔP)＝ΔP-ΔP′ (2-3)；
预期或报告期节约电量为：
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2.1.3)方案预评估
输电导线的损耗为对地电导损耗PG与线路载荷损耗PR两部分之和，对于110kV的供电***，忽略对地电导损耗，当P′＝P′max时，节电力取得最大值；因此，节电力Δ(ΔP)为：
考虑到现场数据获取的可操作性和数据处理的准确度，均方根值P′rms用平均值P′av和形状系数Kf的乘积表示，节电量Δ(ΔE)为：
或用最大负荷损耗小时数进行节电量的计算，公式如下：
式中：
R、R′—基准期与预期输电导线电阻，单位欧姆(Ω)；
—预期输电导线功率因数；当用P′av计算时，表示平均功率因数；当用P′max计算时，表示最大有功功率时的功率因数；下同；
UN—基准期输电导线额定电压，单位千伏(kV)；
P′max—预期输电导线最大有功功率，单位千瓦(kW)；
P′av—预期输电导线平均有功功率，单位千瓦(kW)；
Kf—形状系数；
T—预期输电导线运行时间，单位小时(h)；
τmax—预期最大负荷损耗小时数，单位小时(h)；
2.1.4)方案后评估
统计报告期节电力Δ(ΔP)为：
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式中：
R——基准期输电导线电阻，单位欧姆(Ω)；
R'——统计报告期输电导线电阻，单位欧姆(Ω)；
ΔP′——统计报告期最大负荷情况下输电导线功率损耗，单位千瓦(kW)；
ΔE′——统计报告期，输电导线电能损耗，单位千瓦时(kWh)；
2.2)高效变压器应用方案
2.2.1)项目边界
本项目指改造前后变压器因本体损耗减少而节约的电力电量，仅考虑空载损耗和负载损耗；
2.2.2)数学模型
为准确获得项目实施前后的节约电力电量，应将负荷工况调整为预期或统计报告期的负荷工况，设预期或报告期的负荷为S′，根据公式ΔP＝P0+β2Pk，则调整后基准期阶段的功率损耗为：
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预期或报告期功率损耗为：
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则预期或报告期节约电力为：
Δ(ΔP)＝ΔP-ΔP′ (2-12)；
预期或报告期节约电量为：
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2.2.3)方案预评估
变压器改造可为变压器的整体更换，或仅为铁芯的更换；在变压器容量不能满足负荷要求或是已到服务年限时，变压器需要整体更换；在轻载运行时间较长的情况下，可进行变压器铁心的替换，以减少变压器的空载损耗；
由以上公式可知，当S′＝S′max时，即P′＝P′max时，节电力取得最大值；因此，节电力Δ(ΔP)为：
电量损耗公式为：
考虑到现场数据获取的可操作性和数据处理的准确度，方根均值P′rms用平均值P′av和形状系数Kf的乘积表示，则最终的节电量Δ(ΔE)为：
或用最大负荷损耗小时数进行节电量的计算，公式如下：
仅更换铁心时，节电力Δ(ΔP)为：
Δ(ΔP)＝(P0-P0′) (2-18)；
节电量Δ(ΔE)为：
Δ(ΔE)＝(P0-P0′)T (2-19)；
式中：
P0、P0′—基准期与预期变压器空载损耗，单位千瓦(kW)；
Pk、P′k—基准期与预期变压器负载损耗，单位千瓦(kW)；
SN、S'N—基准期与预期变压器额定视在功率，单位千伏安(kVA)；
—预期变压器功率因数，当用P′av计算时，表示平均功率因数；当用P′max计算时，表示最大有功功率时的功率因数；下同；
P′max—预期变压器最大有功功率，单位千瓦(kW)；
P′av—预期变压器平均有功功率，单位千瓦(kW)；
Kf—形状系数；
T—预期变压器运行时间，单位小时(h)；
τmax—预期最大负荷损耗小时数，单位小时(h)；τmax与最大负荷利用小时数Tmax和线路传输功率因数有关，具体数据如附表A所示：
最大负荷损耗时间τmax与最大负荷利用小时数Tmax的关系
2.2.4)方案后评估
统计报告期变压器的节电力Δ(ΔP)为：
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如果变压器改造仅更换铁芯材料，非晶合金铁芯替代传统硅钢片铁芯，仅考虑变压器铁耗降低引起的节电力，计算公式简化Δ(ΔP)为：
Δ(ΔP)＝ΔP0-ΔP0′ (2-20)；
统计报告期节电量Δ(ΔE)为：
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式中：
P0、P0′—基准期与统计报告期变压器空载损耗，单位千瓦(kW)；
Pk、P′k—基准期与统计报告期变压器负载损耗，单位千瓦(kW)；
SN、S′N—基准期与统计报告期变压器额定视在功率，单位千伏安(kVA)；
ΔP′——统计报告期最大负荷情况下配电变压器功率损耗，单位千瓦(kW)；
ΔE′——统计报告期配电变压器电能损耗，单位千瓦时(kWh)；
T—统计报告期变压器运行时间，单位小时(h)。
2.根据权利要求1所述的节能设备能效测试方法，其特征在于，在步骤2和步骤4中，搜集相关元件参数所用采集装置，包括计量仪表、电能质量分析仪、功率分析仪、烟气分析仪；和/或，运行数据包括电流、电压、用功功率、无功功率、谐波含有率、流量、冷量、照度。
3.根据权利要求1所述的节能设备能效测试方法，其特征在于，在步骤3中，节能项目实施前按照预计的负荷工况进行节约电力电量的预估算，此时的节约电力电量为仿真项目实施后的能耗与在预计负荷工况下仿真项目实施前的能耗之差。
4.根据权利要求3所述的节能设备能效测试方法，其特征在于，在步骤5中，在统计报告期按照实际的负荷工况进行节约电力电量的计算，此时的节约电力电量为项目实施后实际的能耗与在预计负荷工况下仿真项目实施前的能耗之差。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的节能设备能效测试方法，其特征在于，在步骤1中，所述基于IPMVP，节能项目实施前确定项目边界和项目测评方案的操作，具体包括：
根据国际节能测量与认证规程IPMVP，节电量和节约的最大负荷可以通过比较节能项目实施前后的电量和负荷来确定；考虑到节能项目实施前后运行环境和工况的变化，式中的“调整量”计算，需要将基准期和统计报告期的能耗量代入同样的运行条件，则节电量为：
Es＝Eab-Er (1-1)；
节电力反映了电能的需求度，需求度越高，***配备容量就越大，所需投资就越大，因此，尖峰负荷的降低具有重要的意义，从而电力节约应注重最大负荷的降低，则节电力为：
Ps.max＝max(Pab-Pr) (1-2)；
式中：
ES—节能改造后的节能量；
Eab—基准期能耗参数模拟统计报告期工况下电量损耗；
Er—节能项目实施后统计报告期工况下电量损耗；
An—基准值调整值；
Ps.max—项目实施前后最大节电力；
Pab—原参数预计或统计报告期工况下的电力损耗；
Pr—新参数预计或统计报告期工况下的电力损耗。
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