前言:工业能耗与能效
位于华盛顿的美国能源信息署一直在监控和报告与全球能源问题有关的统计数据。该机构称,工业领域是全球的能耗“巨无霸”—用掉了全球能源生产总量的51%。这也就是为什么各国政府、环保人士和工业企业都在绞尽脑汁地保持或提高工业生产力的同时降低能耗、节约成本。
这一问题关系到全球的经济和环境健康状况。因此,欧洲复兴开发银行启动了一个旨在提高工业能效的计划。该计划会对现有的和未来的项目进行筛选,以发现节约能源的空间,并且还会提供能源审计和能源管理培训,以挖掘这些节能潜力。欧洲复兴开发银行称:“如果能效投资得到恰当的评估和实施,回报会很可观,技术风险也会相对较低。这样的投资可帮助减少能耗,同时还会产生其他积极的影响,如提高产品质量……企业承受着前所未有的竞争压力,需要以相同或更低的成本生产高质量的产品……企业必须将能源成本与最佳实践标准紧密结合起来。”
尽管近期原油价格大幅下挫,但在过去十年甚至更长的时间里,电价却一直在上升。这是因为新兴经济体的经济快速发展带动了电力需求,以及政治不稳定地区的电力供应具有不确定性。工业领域消耗的电力占全球总耗电量的42.3%。虽然油价的大幅下跌无疑会降低制造企业的总能源成本—尤其是现场利用化石燃料的加热等工序—但实际效果杯水车薪,因为在油价暴跌前,石油的每千瓦时成本就比其他化石燃料高很多倍(所以很少会有企业使用石油)。电价的长期发展趋势给所有国家的制造业都带来了挑战—尤其是那些在未来几年会扩建工业基础设施的国家,如中国、印度、土耳其和东欧国家等。
高能效的主要举措
国际能源署(IEA)的一个对未来20年的展望描绘了在全球范围内提高能效可能会带来的好处。这家位于巴黎的机构预测:“到2035年,工业领域的投资累计将达到1.1万亿美元,而节约的能源成本可达3.3万亿美元。”虽然在很多经合组织(OECD)国家,大型能源密集型行业已经采用了高能效技术,但我们仍可通过替换老旧设施、优化工艺或改进能源管理实现进一步提升。虽然油价下跌将对工业领域整体的能源管理产生影响,但该领域的用电情况仍然会遵循国际能源署的预测。同时,国际能源署也提出了一系列提升工业领域的能源/用电效率的具体建议:
1.更先进的设备和技术。国际能源署估计,加快普及现有的、最先进的工业技术可将全球工业领域的能耗降低约三分之一。更换能效较低的工业电机、驱动器和压缩机,以及安装热量保存系统都被视为降低能耗的有效手段。
2.管理能源使用和优化运营。在某些情况下,以提升能源效率为目的的系统优化可以额外节约最高20%的能耗。这里的“优化”不是指简单的技术和设备更新,而是审视整个制造工艺。优化风机、泵、压缩机和驱动器等电机系统,可帮助所有工业领域以高性价比的方式实现大幅节能。
3.全面改造生产体系。还有一些更富远见的工业节能设想,包括在整个生产工艺和物料管理过程中以一体化的方式管理物资、资源和废弃物。这可能需要将工业垃圾转化成能源,并在生产工艺中循环利用这些能源—诸如收集工艺过程中过多的热量,或将最终产生的废弃物转化成能量。
工业用电面临的挑战
由于电能在工业领域总体能耗中所占的比例越来越大,制造企业、设备厂商和决策者愈发关注提高用电效率方面所存在的挑战。全球制造业的电气化正如火如荼,而且将持续下去。在过去40年中,工业能耗增加了65%(15.41至25.41亿公吨油当量)。令人吃惊的是,同期的工业用电量却增加了193%(2.35亿公吨油当量至6.88亿公吨油当量),占目前工业总能耗的四分之一以上。制造业使用的电力占全球总用电量的五分之二以上(42.3%),但具体的比例在各个国家有较大的差异。在中国,工业用电量目前占总用电量的四分之三,而在欧盟的28个成员国中,这一比例仅为25.6%。在印度,工业用电量占总用电量的33%。
在所有调研的国家中,不仅工业领域的用电量在增长,电价在过去三十年也大幅上升。即使在那些电价一直享受补贴或被限制在较低水平以至于不能反映真实发电成本的国家,市场也已经实现自由化,电价正在这一自由化市场中逐步上升。近期油价的下跌可能会对此造成影响。但燃油发电成本比其他化石燃料要高很多,且会往大气中排放大量的污染物,因此燃油发电只是一种应急手段。除非大规模地将发电厂转化成燃油发电厂,否则目前的电价上升趋势还将持续,而且电价肯定不会像原油价格一样出现反复。
美国能源信息署(EIA)表示,加剧用电效率问题的另一个因素是制造业的用电量水平会对总的能源消耗产生巨大影响。要生产一单位的电,需要三个单位的初级能源(如煤、核燃料、天然气等)。这意味着用电量的增加将大大提高发电厂对初级能源的总需求。因此,工业企业减少用电量不仅可以节约成本,还可以帮助减少碳排放量。