作者简介：江海啸（1966-），男，工程师， 主要从事轮胎厂动力方面工作，已发表论文5篇。
收稿日期：2022-06-13
能源规划是依据规划周期内企业的发展目标，预测相应的能源需求，从而对能源的种类、用途、来源、可靠性、清洁度、成本、单耗及总量等各个环节作出的统筹计划。通过实施到位，使能源的种类尽量多元化、来源更加便捷、可靠性更有保障、对环境影响更小、成本更有优势、能源单耗和总量及综合能耗逐步下降，以达到生产相同轮胎的能源成本最低、碳排放量最小的目的。下面分别进行阐述和分析。
1 能源的种类及用途
1.1 能源的种类和现状
能源分为一次能源和二次能源。一次能源是指直接取自于自然界且没有经过加工转换的能量和资源，如原煤、原油、天然气、太阳能、水力等；二次能源是指由一次能源经过加工直接或转换得到的能源，如电力、蒸汽、煤气、石油制品等。
目前，轮胎生产企业使用和外购能源和资源主要包括电、煤/燃料油/天然气/蒸汽、地下水/自来水、石油制品等。
以前，轮胎生产企业的能源种类比较单一，渠道相对固定，可靠性不能自行掌控，污染程度较高，能源的消耗量较大，成本没有优势，能源成本在总成本中所占比例较高。目前，随着能源结构的调整和技术进步，能源种类逐步增多，能源渠道相对便捷，可靠性大幅增加，清洁度日渐提高，而且能源单耗明显下降，能源成本得到控制。
轮胎生产企业能源的规划与实施
江海啸1 ，王其营
2
(1.杭州朝阳橡胶有限公司，浙江 杭州 310018；2.中策橡胶（天津）有限公司，天津 滨海新区 300452)
摘要：从能源的种类、用途、来源、可靠性、清洁度、成本、单耗、综合能耗和总量等方面阐述轮胎生产企业能源的规划及实施，并对实现能源种类的多元化、来源的便捷和可靠性、对环境影响、成本优势、单耗及总量等进行分析，目的是达到生产相同轮胎的能源成本最低、碳排放量最小的目标。
关键词：轮胎生产企业；能源；规划；实施中图分类号：TQ330.9
文章编号：1009-797X(2022)10-0055-08
文献标识码：B DOI:10.13520/jki.rpte.2022.10.012
1.2 能源的用途
轮胎生产企业使用和外购能源和资源的用途主要与轮胎生产有关，其次是与企业员工的生活有关。
1.2.1 电的用途
在轮胎生产企业，电的主要用途包括：一是用于轮胎生产设备、动力及机加工设备的驱动，以电为动力的运输工具的电源；二是空调及其他制冷、加热（像温控装置、硫化工序电加热热板等）设施的动力；三是生产区域及办公区域的灯光照明，网络、通讯传媒设施利用，以及上述类型之外的用途。
1.2.2 煤/燃料油/天然气/蒸汽的用途
煤、燃料油、天然气、蒸汽是轮胎生产需要热量的来源，最终都是以蒸汽的形式来使用。
煤是燃煤锅炉的燃料。目前，轮胎生产企业的自备锅炉越来越少，而且也从最早使用吨位小、排放标准低的燃煤蒸汽锅炉发展到吨位大、排放标准高的大吨位（35蒸吨及以上）锅炉。为达到标准越来越高的脱硫、脱硝、脱白及烟气氮氧化物控制要求，在燃煤采购指标特别是含硫量方面的要求也逐步提高，导致燃煤采购成本和蒸汽生产成本越来越高。
燃料油是燃油蒸汽锅炉的燃料。燃油锅炉在自备锅炉中所占比例不是很高，而且随着环保要求的逐步提高，对燃油蒸汽锅炉的要求也越来越高。对于不能
达到烟气排放标准的燃油蒸汽锅炉，一般都进行幅度较大的改造或直接更换为燃气蒸汽锅炉。
天然气是燃气锅炉的燃料。目前，燃气锅炉吨位越来越大，对烟气排放的要求也越来越高，进而对燃气锅炉的燃烧器要求也随之提高。目前国内天然气（包括液态天然气LNG等）的供需基本平稳，再没有出现2017年冬季因供不应求LNG出现21连涨的现象。
如果轮胎生产企业没有自备锅炉，则从离厂区距离最近的热电厂或专门供应蒸汽的企业采购蒸汽。由于热电厂或专门供应蒸汽企业的情况不一样，不同区域和轮胎企业采购蒸汽的参数、管损、计量及单价等也不一样。
1.3 水的用途
根据生产、设备和工艺要求以及水质状况，轮胎生产企业的用水大致可分为三类，一是生活用水，二是生产用水，三是消防用水。
生活用水包括饮用、餐饮、洗澡、清洁等方面用水，除了压力和流量达到要求外，水质的浑浊度、硬度、含盐量、电导率、碱度、PH值及含氧量等指标必须满足生活用水的标准要求。
生产用水一般包括低温水、循环水和软化水等，其用途是根据生产工艺等因素确定。低温水主要用于制冷设施使用，循环水一般用于设备和工艺半成品冷却使用，软化水则用于锅炉、除氧器及要求较高的设备冷却使用。
消防用水则是用于消防灭火时的水，必须保持水源不断、压力和流量稳定。消防用水可以与生活用水或循环水使用统一的水源，对水质要求不高，但是必须保持压力和流量稳定，可以随时应对火情。
1.4 石油制品的用途
轮胎生产企业需要的石油制品主要包括橡胶软化剂、燃油锅炉需要的燃料油、柴油和汽油、溶剂汽油等。
橡胶软化剂是用于改善橡胶加工性能和使用性能的一种助剂，通常是指脂肪烃油、环烷油、芳香烃油、机油、白油等。
锅炉燃料油，一般是由石油直馏的减压渣油、溶剂精制抽出油及轻质石油馏分以一定比例掺配调合而成。
柴油和汽油一般是企业内部机动车辆使用的内燃机用油。随着环保要求的提高，企业内部燃油机动车辆逐步减少，电动车辆逐步增加，柴油和汽油的用量逐步减少。
溶剂汽油是指用作溶剂的汽油，是由天然石油或人造石油经分馏而得的轻质产品。轮胎生产过程溶解胶料和配制胶浆等常用120号溶剂油，也称橡胶溶剂油。
轮胎生产企业一般把锅炉燃料油列入能源统计范围内，橡胶软化剂和溶剂汽油则不列入；柴油和汽油，有的企业和区域列入能源统计范围，有的不列入。由于柴油和汽油在能源统计总量中占比较小，故下文不再单独涉及石油制品。
2 能源的来源
相同的能源，来源不同，其使用成本和可靠性具有较大的差别。
2.1 电的来源
通俗地讲，电是由另一种形式的能转化而来，像内能（火力发电、核能发电）、风能（风力发电）、水能（水力发电、潮汐发电）、太阳能（太阳能光伏发电、电池）、化学能（蓄电池）等电的主要转化形式。
从轮胎生产企业用电而言，以前主要是从电网购买使用。虽然电网电的来源种类较多，但是企业用电的来源主要是电网供电。随着新能源的推广及发电技术和设备的逐步成熟，轮胎生产企业电的来源比以前增加诸多渠道。根据企业所处地域的不同，像目前比较普及的光伏发电、风力发电等得到较好的推广；蓄电池储电等可以起到削峰填谷、降低用电成本的作用，已经在一定范围内得到应用；热电联产、炭黑尾气发电及冷热电三联供等模式也逐步成熟，使用电的可靠性和清洁度逐步提高，而且用电成本也逐步降低。当然，像核能发电、大型水力发电、潮汐发电等受投资额及政策方面的限制不是一般企业所能涉及的。
2.2 煤/燃料油/天然气/蒸汽的来源
煤、燃料油、天然气（包括LNG）等锅炉燃料，一般都是从原产地或中间商购买。计划经济时期由国家或政府调拨，市场经济则由客户按照市场规律进行购买。没有自备蒸汽锅炉的轮胎生产企业，则直接购买蒸汽。
由于地域及采购渠道不一样，各企业采购煤、燃料油、天然气及蒸汽的价格就有较大的差别。
2.3 水的来源
按照源头区分，水的来源可以分为地表水和深井水；按照供应方式可以分为自备水源和自来水。
中策轮胎
地表水主要包括水库、江、河、湖等水源，经过
简单处理就能用于轮胎生产。深井水矿物质含量较高，可以根据矿物质的种类和含量确定是否可以作为优质的饮用水源；但是对于轮胎生产企业而言，水质处理的成本相对较高。
目前，随着水资源的日益紧张，除部分老企业有自备水源（一般都是深井水）外，新建企业都是使用自来水或水务系统供应的地表水、处理过的中水等。
3 能源的可靠性
能源的可靠性对轮胎生产的连续性、产品质量的稳定性及运营成本的可控性都会产生较大影响。因此在条件具备的前提下，要想法提高能源供应的可靠性。
3.1 电的可靠性
为提高轮胎生产企业供电的可靠性，可以按照“先使用电网供电保证生产，在条件具备或创造条件再使用和增加光伏发电、风力发电、储能电站储存电量、热电联产、冷热电三联供等新能源或就近能源”的原则，这样不但可以提高供电的可靠性，而且用电成本也容易控制。
目前，光伏发电是技术比较成熟、推广比较普遍的新能源发电技术，安装位置易于选择，发电设施故障
率低；而且投资额度可大可小，发电用途广泛，投资回报率较高。当然，光伏发电受光照条件限制，只能在有光照的时间发电，其他时间无法正常工作。
风力发电也是逐步成熟的新能源发电技术，由于一天24 h可以连续运行，风力发电的用电成本比光伏发电要低。但是风力发电对位置的选择比较苛刻，必须有丰富的风能资源，无论是风速还是风功率密度必须满足风力发电要求，而且对周围会产生一定的噪声污染。
储能电站一般是建设一座储能电站，并规划为一充一放供电模式，既可用于吸纳厂区内光伏、风力电站所产电能，又能利于峰、谷电价差值，减小企业最高负荷值，达到降本增效的目的。同时还可以作为备用电源，为厂区提供临时用电，提高供电系统的可靠性。
热电联产一般是生产规模较大、用汽量较多的生产企业为提高锅炉热效率而建设的高中压蒸汽发电上网或自用、中低压蒸汽用于生产和采暖的联动线。不但可以增加综合效益，而且还能提高企业供电系统的可靠性。
冷热电三联供是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机、微燃机或内燃机发电机等燃气发电设备运行，产生的电力供应用户的电力需求，系统发电后排出的余热通过余热回收利用设备(余热锅炉或者余热直燃机等)向用户供热、供冷。通过这种方式不但可以提高系统的一次能源利用率、实现能源的梯级利用，而且还可以提供并网电力作能源互补，使整个系统的收益、效率及可靠性均相应提高。
3.2 蒸汽的可靠性
正常情况下，通过燃煤、油或天然气等燃料的蒸汽锅炉产生的蒸汽基本稳定，而且每个具有自备锅炉的企业都有备用锅炉，可以在一定时期内保证生产，具有一定的可靠性。但是随着环保标准的不断提高，小吨位（35蒸吨以内）燃煤和燃油蒸汽锅炉因为达不到烟气排放标准而逐步被淘汰，进而被同吨位的燃气锅炉替代。为保证燃气锅炉的可靠性，除正常的管道天然气供应燃气外，最好再建设一座气化能力适中的LNG（液态天然气）气化站，以保证燃气锅炉的燃料供应。
对于从热电厂等企业购买的蒸汽，为保证蒸汽压力和温度的稳定，可以在蒸汽使用前增加一套蒸汽蓄热器，除满足工艺要求外，还可以起到节能作用。如果企业周围有两家或多家供汽单位，可以再就近选择一家并敷设管道作为蒸汽冷备用，从而进一步提高蒸汽系统的可靠性。
3.3 水的可靠性
为提高供水的可靠性，有自备水源的企业，一般都设置两个或多个水源地，以免出现意外无法保证生产和生活用水；同时，也接取自来水，以便于生活使用自来水，并作为生产用水的备用水源。
如果使用自来水，一般用水量较大的企业也从不同的管网敷设两根进水管道，以提高供水的可靠性。同时，为应对全系统停水问题，可以在水泵房周围建设一个或两个容积适宜的水池。平时用于储水，特殊情况作为消防水源，并可作为消防水池使用。
4 能源的清洁度
能源的清洁度在此处可以理解为清洁能源，除核能外，主要是指“可再生能源”。可再生能源是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、海潮能等。清洁能源不但要强调清洁性，也要强调经济性，并符合相应的排放标准。
4.1 电的清洁度
虽然从电网采购的电有一定比例可再生能源所发的清洁电源，但是目前我国煤电发电量仍然占总发电量的60%以上，煤电市场化电量占煤电总发电量的70%以上，这也是国家发展改革委于2021年10月发布《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》（以下简称《通知》）的主要原因。由于《通知》明确了有序放开全部燃煤发电电量上网电价、扩大市场交易电价上下浮动范围、将燃煤发电市场交易价格浮动范围扩大，导致网购电价比之前平均提高6%以上，给现有生产企业带来较大的成本压力。
在此种情况下，各生产企业可以根据所在地域的资源，因地制宜建设风力发电、光伏发电、生物能发电，甚至在水源丰富的地域建设小型水力发电，可以起到提高电清洁度的作用，不但可以有效减少碳排放，而且还可以降低企业的能耗成本。
4.2 蒸汽的清洁度
无论是燃煤、燃油、燃气锅炉还是购买蒸汽，对于蒸汽本身的清洁度而言，基本已经确定。但是在蒸汽生产环节，可以通过提高锅炉热效率减少单位蒸汽的碳排放、提高蒸汽的清洁度；在蒸汽输送环节，通过采取措施，减少蒸汽浪费和损耗，确保蒸汽的品质；在使用环节，通过提高蒸汽的利用率，减少单位产品的蒸汽用量；在回收利用环节，把蒸汽的余热和凝结水都充分利用，通过减少浪费、提高利用效果、降低单耗等途径，相当于提高了蒸汽的清洁度。
4.3 水的清洁度
水的清洁度与蒸汽类似，在水的来源确定以后，水本身的清洁度无法改善，但是可以通过减少管道和设备泄漏、杜绝直排、提高水的循环利用率、利用中水或处理后的雨水代替自来水等措施，降低单位产品新鲜水的耗用量，也就相当于提高了水的清洁度。
5 能源的成本
能源成本是轮胎生产企业能源规划的重要组成部分。随着能源的日益紧张，能源成本在轮胎生产总成本中的比例日渐提高。
5.1 电的成本控制
按照“先使用电网供电保证生产，在条件具备或创造条件再使用和增加光伏发电、风力发电等新能源或就近能源”的原则分析电的成本控制。5.1.1 电网供电
电网供电的价格和相关条款会根据国家发改委及地方的实际情况进行适时调整，企业无法控制。但是企业可以根据电网电价组成及相关条款，控制企业可以管控的因素，使用电成本得到合理控制。
轮胎企业用电一般都属于大工业用电，其电价主要由电度电价、基本电价、基金、力调电价及其他部分等组成。
（1）电度电价
电度电价是按用户用电度数（kW.h）计算电费的价格，它代表发电企业成本中的电能成本，为变动费用。为缓解不同时段电量的供需矛盾，根据正常的用电规律，利用价格杠杆作用，将一昼夜分为用电的尖峰、高峰、平段（部分省市无平段）、谷段等不同时段。通过不同时段收取不同电价的方式来限制高峰和尖峰时段用电，鼓励低谷时段用电，而平段则不予控制。不同地域的电网，相同用途的供电对峰平谷的划分方式和划分时段具有明显的差别。对于可以调整运行时间的设备，可以按照“扩大谷段用电、均衡平段用电、减少峰段用电、杜绝尖峰用电”的原则，有效降低电度电价，进而降低电网用电成本。
（2）基本电价
基本电价是按用电管理规定，对变压器总容量在315 kVA以上用户执行的两部制电价。基本电费是根据用户变压器容量或最大需要及国家批准的基本电价计算的电费，属于固定成本。基本电费的计费方式分为容量计费和需量计费两种方式。在主变压器容量一定的情况下，如果用电负荷的最大需量稳定在变压器容量的40％~68.2％之间，选择需量计费比较经济；当最大需量大于变压器容量的68.2％时，选择容量计费更为经济。目前，需量收费一般按照实际最大需量收费。无论选用容量还是需量来缴纳基本电费，都要尽量将用电负荷均衡，避免最大需量与平均负荷之间差距太大，造成基本电费过高。
（3）力调电价
力调电价是指根据供电部门计算功率因数的方法，高于或低于规定标准时，在按照标准计算出当月电价后，再按照“功率因数调整电费表”所规定的百分数增减（±）的电价。功率因数标准因电压等级、用途和地区不同而有所区别。目前，35KV~110 kV大工业用电的功率因数标准都为0.90。在此基础上，功率因数每提高0.01，力调电费减少（相当于奖励）电费
总额的0.15%，最高减少0.75%；功率因数每降低0.01，力调电费增加（相当于）电费总额的0.5%；功率因数低于0.70，每降低0.01，力调电费增加1%；功率因数低于0.65，每降低0.01，力调电费增加2%。为此，必须确保供电系统的功率因数不低于0.9，以免增加无谓的用电成本。
（4）基金及附加
基金及附加是由国家和地方政府批准同意而由供电部门收取或代收的费用。同一电网中的基金项目和金额因用电类型不同而有所区别，不同省市收取的基金项目和金额也有一定的差别。全部基金类别包括七项，分别是：农网还贷、国家重大水利工程建设基金（重大水利）、城市公共事业附加费、大中型水库移民后期扶持资金（后扶基金）、可再生能源电价附加（能源附加）、地方水库移民后期扶持资金、农维费代收。基金及附加属于强制缴费，企业无法单独控制。
（5）其他电价
由于各大工业用电用户实际情况不一样，供电公司也有针对性地制定解决方案。同时，按照发改委最新的电价政策要求，还增加了一些新的费用，这是近期用电成本增加的主要原因，需要明晰并想法消化。
线损计费，因贸易结算表位置原因增加的线损，一般是根据供电线路的实际长度、材质、截面积、电压等级等因素确定线路的损耗电量，其电费单价与大工业用电电价相同，并按峰平谷的比例分配到大工业用电电量内。
一般工商业及其他用电计费，即用户用电除大工业性质用电外的一般工业、照明及其他（非居民）用电。不同省市的处理方法有差别，例如，天津市电网根据用户实际情况，将总用电量（不含线路损耗电量）中的10%作为一般工商业及其他用电计费，并按照峰谷分别计价；山东省电网则根据用户具体情况，按一定比例或一定的量，确定不同性质的用电量，即定比定量值，然后确定用电价格及计费方式；
而浙江省则统一按照大工业用电计费方式进行结算。
输配电价，是补偿电网企业电能传输的成本，包括电能传输过程中的损耗。不同的电网，对输配电价的管理及收费方式有差别。例如，山东和浙江电网，输配电价就涵盖在电度电价之内，并且按照峰谷分时段收费；而在天津电网，则将输配电价单独列出，而且大工业用电和一般工业及其他用电的输配电价有所差别，并按照峰谷分时段收费。
网损新增费，是指电网为保证输配成本平衡而追加的费用，是从《通知》下发后才新增的费用。如果实际网损数值低于规定值，则将低出的部分以电费的形式反馈给用户；如果实际网损数值高于规定值，则将高出的部分以电费的形式由用户补偿。
居民和农业用电补贴，也是在《通知》下发后才新增的费用。由于居民和农业用电也参与售电交易，而国网供应的农业和居民用电价格是固定的，当交易价格高于供应价格时，不足的差价就由大工业和工商业用电补偿；当交易价格低于供应价格时，多余的差价反馈给大工业和工商业用户。对同一电网的同一用户，每月的网损新增费、居民和农业用电补贴都不一样，而且反馈的几率低，补偿的概率高。
5.1.2 光伏发电
对于装机容量较小、投资额不大的光伏发电设施，可以由企业自行投资建设；而对装机容量较大、投资
额较高的光伏发电设施，则可以采用合同能源管理模式进行运作，然后按照“自发自用、余电上网”的模式运行。
按照分布式光伏发电正常设计，投资成本在1.4~1.8元/w之间，即1 MWP光伏电站的投资额在140万元~180万元之间。综合考虑装机容量、倾斜面辐照量、系统效率及光伏组件标称效率衰减等因素，装机容量为1 MWP的光伏电站平均每年可以发电100万kWh以上。如果全部由企业内部消纳，按照当前平均电网电价0.75元/kWh、合同能源管理电价0.52元/kWh、上网电价0.36元/kWh计算，以合同能源管理模式运作，每MWP光伏电站每年可以给企业增加经济效益23万元、给投资方的回报为52万元、比上网收益增加16万元，可以实现企业与投资方的双赢。5.1.3 风力发电
目前，已经成熟和定型的风力发电最大单机容量达到6.0 MW。由于风力发电对位置的选择比较苛刻，再加上单机容量较大，所以风力发电设施的体积比较庞大，造价和安装费用也较高。
与光伏发电相比，相同装机容量的投资成本一般是光伏发电的4倍左右，而且单机容量越大，单位投资额就越高。以3×6 MW 风力发电机组为例，总投资大约在12 500万元，其中设备购置费10 000万元，工程安装费600万元，建筑工程费1 200万元，其他费用700万元，平均投资成本约为7元/w。
由于风力发电机组的投资额较大，大多数项目采
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