中国可 持续 能源 项目 The China Sustainable Energy Program 能 源 基 金 会 The Energy Foundation 项目成果报告系列 Technical Report 河南省能源总量控制（工业）研究及 能效评估能力建设报告 郑州大学 环境科 学研究院 2012 年 11 月 项目信息 项目资 助号 （Grant Number ） G 14884 项目期 （Grant period ） 2011 年10 月1 日到 2012 年9 月30 日 所属领 域 Sector 工业 项目概 述 Project Discription 本研究主要包括了河南省合理控制能源消费总量研究和合成氨 行业能效 评估实 施 指南研究 。 其中 河南 省合理控 制能源 消 费总量研 究 预测和制 定了河 南 省 “十二 五” 能 源 消费总量 控制目 标 ， 并采用 不同 方法对省 级目标 进 行了地市 分解和 部 门分解， 并制定 了河 南省节能 量 交易实施 方案。 合成 氨行业能 效评估 实 施指南研 究则对 合 成氨行业 能 效评估的 标准程 序 与数据采 集清单 进 行了研究 ， 制定 了标 准化的能效 评估实施 指南。 专家顾 问 唐孝炎 院士；杜 祥琬院 士 项目成 员 Project team 郑州大学 环境科 学 研究院院 张瑞芹 侯小阁 王 克 曹冬冬 刘 洋 张少辉 徐香勤 王 斌 河南省发 改委能 源 规划建设 局 任文杰 李明东 河南省发 改委环 资 处 徐跃峰 赵中友 董巨威 关键词 能源 总量控 制目标；LEAP 模型 ； 目标分 解； 节 能 量交易； 能 效评估 Key Word energy target of total energy comsumpution;LEAP model; target allocation; trade of amount of energy saving;energy efficiency assessment 摘要 本项目报告主要包括了三部分内容河南省合理控制能源消费总量目标分 解研究， 合成氨行业能效评估实施指南研究， 以及本地政府采纳项目研究成果出 台的相关文件。 一、 河南省合理控制能源消费总量目标分解研究 “十一五”期间，随着河南省经济的快速发展，工业化、城市化进程加过， 河南省的能源消费量也增长迅速。虽然河南省顺利完成了国家下达的单位 GDP 能耗下降 20 的节能目 标，但是其能源消费总量仍保持了 7.9 的增速。如果不 能抑制能源消费量的过快增长， 势必为河南省今后的节能工作埋下隐患， 也会给 河南省的经济可持续发展带来不利影响。 为了实现河南省的发展方式转型和经济 可持续发展， 同时也为了实现国家 “十二五” 规划中提出的合理控制能源消费总 量增长的要求， 河南省需要制定一个科学合理的、 可实现的能源消费总量控制目 标。 为了得到可操作性较强的能源消费总量控制， 本研究采用了先制定省级能源 消费总量控制目标， 再进行地市和部门分解的方法。 首先依据已有的相关研究和 国家制定相关政策时的研究思路，分别采用 ARIMA 模型法、能源消费弹性系数 法以及从节能目标反推能源消费量法，预测了 2015 年河南省的能 源消费总量并 制定了省级的能源消费总量控制目标，之后分析了不同 GDP 增速情 景下该目标 的可实现性。 对于省级目标的地市分解是根据国家相关研究的思路， 按照 “核定 基数，分解增量”的思路，建立综合评价体系对河南省的 18 个地市 按照经济发 展和能源消费的综合情况进行分类， 并根据历史数据对各地市 “十二五” 期间的 能耗增速进行分类赋值， 最后根据各地市情况进行差异化调整得到各地市的能源 消费总量控制目标。对于省级目标的部门和行业分解，则是在已有的“十二五” 节能目标匡算研究的基础，采用 LEAP 模型和 能效对标结合的方法，建立不同能 效情境来分析河南省能源消费的变化情况。. 其中执行情景是指充分考虑河南省 行业规划及产业政策下的情景， 其能效标准采用的是规划值； 冻结情景是指在单 位能耗保持与 2010 年 一致的情景；国内先进情景是指单位能耗达到国内先进水 平下的情景， 其能效标准采用的国内先进水平数据； 国际先进情景是指单位能耗 达到国际先进水平下的情景， 能效标准采用的国内先进水平数据。 同时本研究还 在总结国内外碳排放和节能量交易经验基础上提出河南省节能量交易实施方案。 根据对河南省 2015 年 能源消费总量的预测， 河南省 “十二五” 能源消费总 量控制目标为 28500 万 吨， 各地市的 “十二五 ” 能源消费总量控制目标为 郑州 市 3918 玩吨标准煤 ， 开封市 941 万吨标准煤 ， 洛阳市 2644 万吨标 准煤， 平顶山 市 2200 万吨标准煤， 安阳市 2609 万吨标准煤，鹤壁 567 万吨标准 煤，新乡市 1501 万吨标准煤，焦 作市 1999 万吨标准煤 ，濮阳市 1126 万吨标 准煤，许昌市 1393 万吨标准煤， 漯河 市 667 万吨标准煤， 三 门峡市 1241 万吨标准 煤， 南阳市 2034 万吨标准煤，商 丘市 1272 万吨标准煤 ，信阳市 1154 万吨标准煤，周口市 1231 万吨标准煤， 驻马 店市 1070 万吨标准煤 ， 济源市 630 万吨标准 煤。 各部门 的“十二五”能源消费总量控制目标为农业部门为 608.75 万吨标 准煤，工业 部门为 22965.40 万吨 标准煤， 建筑业为 166.00 万吨标准煤， 交通部 门为 1434.11 万吨标准煤，商业部门及其他部门为 871.38 万吨标准煤。而工业部门中各高耗 能行业的能源消费总量控制目标为 钢铁行业为 2958.42 万吨标准煤 ， 建材行业 为 1309.67 万吨标准煤， 化工行业为 1889.53 万 吨标准煤， 有色金属行业为 2020.01 万吨标准煤， 电力行业为 6987.93 万吨标准煤 ， 煤炭行业为 1356.09 万吨标准煤。 二、合成氨行业能效评估实施指南研究 “十一五”期间河南省发 布了河南省企业能源 审计暂行办法对用能 企 业能源利用情况进行摸底排查， 取得了较大的效果， 但受到人才队伍建设不能满 足需求的影响， 在实际应用中表现出了一定的局限性。 因此本项目针对合成氨行 业能效评估工作中现有的制约因素， 能效评估的标准程序与数据采集清单进行了 研究。 本研究根 据对河 南省合 成氨行业 节能潜 力分析 的研究， 结合合 成氨生 产企业 运行管理的实际情况， 探讨了以煤为原料的合成氨生产企业开展能效评估活动的 内涵和基本过程， 提出了开展能效评估的主要方面和数据分析基本方法。 本项目 在定义能效评估内涵的过程中， 吸收了能源审计、 能效对标、 能源管理体系的优 势和特点 ，以能 源管理 为基础， 将能源 利用过 程分为设 备、工 序（工 段） 、工厂 三等级， 分别独立核算、 交叉验证。 把设备能效设计值和标杆值同时引入到评估 过程中， 便于寻找出设备设计冗余、 管理不当、 能效差距等问题。 同时本项目基 于 Excel 2010 设计了合 成氨行业能效评估辅助工具（测试版） ，用于企业的快速 能效自评， 并选择选择了 5 家合成氨生产企业， 依据合成氨能效评估实施指南完 成了能效评估活动和辅助工具的测试工作。 本项目的研究成果可用于指导煤头合成氨生产企业实施能效评估， 同时， 也 有利于生产企业了解自身的能源利用状况， 并根据自身的情况选择合适的节能措 施，改进能效水平。 三、政府采纳项目研究成果文件 河南省发改委能源规划建设局在制定河南省 “十二五” 合理控制能源消费总 量政策时， 采纳了 “十二五” 本项目中河南省合理控制能源消费总量目标分解研 究的结果。 其中涉及到本项目研究成果的文件有 河南省 “十二五 ” 合理控制 能源消费总量工作方案 、 河南省合理控制能 源消费总量预算管理办法 和 河 南省合理控制能源消费总量目标分解方法 。 其中 河南省 “十二五” 合理控制 能源消费总量工作方案 主要包括了河南省能源总量控制工作的基本原则、 控制 目标、 实施途径和保障措施。 河南省合理控制能源消费总量预算管理办法 则 主要包括了对 “十二五” 期间能源消费增量的管理措施和制度。 河南省合理控 制能源消费总量目标分解方法 主要内容是对河南省各地市的能源总量控制目标 制定过程的说明和解释。 cutive Summary This report contains three parts 1 study of allocation of total energy consumption to 18 regions and to 3 major sectors including industrial distribution in Henan Province; 2 preparation of operation guide for energy efficiency assessment in synthetic ammonia industry; and 3 relevant governmental documents that adopt the results of this project. 1. Allocation of energy consumption in Henan During the 11th Five-Year Plan period, with the rapid development of Henan’s economy and its accelerated industrialization and urbanization process, Henan Province has encountered increased energy consumption. Nonetheless, Henan has successfully achieved national energy saving target with the reduction in energy intensity energy quantity per GDP by 20. Still, the overall energy consumption remains a rapid annual growth of 7.9. If the excessive growth of energy consumption could not be restrained, it would make a burden for Henan’s future energy supply and produce an unsustainable economic development. Consequently, Henan Province needs to make a scientific, reasonable and feasible control of total energy consumption, or set up an energy cap, in conjunction with National 12th Five-Year Plan, along with modification of different energy usage sectors. In order to achieve better control of total energy consumption, we have allocated total energy consumption into 18 regions and also to 3 major sectors including industrial distribution within Sector 2 in Henan Province. First, based on relevant researches and the rationale behind the national energy policy, three different s were used to forecast Henan’s energy consumption in 2015 and then ulate the control strategy for such target amount. Three models used were Integrated Moving Average Model ARIMA; Energy Consumption Elasticity Coefficient ; and Inverse based on energy saving target. Afterward, the feasibility of implementation of capping the target goal was analyzed based on different GDP growth patterns. Second, total provincial energy consumption quantity in 2015 was then allocated into 18 regions for their energy consumption cap. The distribution is based two major factors 1 the majority of 2015 allocation is based on 2010 historical baseline data of energy consumption in each region; and 2 the incremental amount between 2010 and 2015 is allocated to each region based on a comprehensive indicator. This index takes account of regional economic development, potential energy consumption, etc. Third, the energy consumption cap for three “sectors as well as those industries within industrial sector was obtained. The Long range Energy Alternatives Planning LEAP System software and benchmarking of energy intensity e.g., coal consumption per ton of steel produced were used in conjunction with 12th Five-Year Plan energy saving plan to establish different energy efficiency scenarios in analyzing Henan’s energy consumption change. In particular, planning for industrial sectors, policy for industrial structure, and adoption of energy efficiency standard for product energy consumption were considered. It is expected that unit energy consumption in 2015 remains the same as that in 2010. Again, different energy efficiency scenarios include unit energy intensity achieves advanced domestic levels and advanced international energy data. In addition, this project discusses the implementation of energy trade for Henan based on the experience and actual trading of both domestic and international emission reduction and energy saving. According to the result of energy consumption forecast for Henan in 2015, the energy consumption cap for Henan during 12th Five-Year Plan is 285 million ton coal equivalent MTCE, and region-level caps in MTCE are as follow Zhengzhou 39.18 ; Kaifeng 9.41; Luoyang 26.44; Pingdingshan 22; Anyang 26.09; Hebi 5.67; Xinxiang 15.01; Jiaozuo 19.99; Puyang 11.26; Xuchang 13.93; Luohe 6.67; Sanmenxia 12.41; Nanyang 20.34; Shangqiu 12.72; Xinyang 11.54; Zhoukou 12.31; Zhumadian 10.70; and Jiyuan 6.3.] For sector-level caps, they are in MTCE agricultural 6.088; industry 229.654; construction 1.660; transportation 14.341; and commerce and other sectors 8.714. For high energy consumption industries within industry sector, energy consumption caps in MTCE are steel and iron 29.584; construction and building material 13.097; petrochemical 18.895; non-ferrous metal 20.200; power 69.879; and coal and coke 13.561. 2. Operation guide for energy efficiency assessment for synthetic ammonia industry During the “11th Five-Year Plan”, Henan Province has published the Interim report of “Enterprise Energy Audit Measures” to assess energy consumption of different enterprises with some success. However, there are still some constraints for the practical application of this audit policy, partly due to lack of knowledgeable manpower. Within the boundary of constraints, this study was undertaken to uate the standard protocol for energy assessment for ammonia industry including data collection and analysis of collected data. This project developed the protocol for energy assessment and basic principles for analyzing data in the coal-based ammonia industry based on 1 analyzed potential of energy saving; 2 management measures; and 3 basic process of energy efficiency assessment activities in operation. In doing so, the total amount of energy consumption, advantages and characteristics of energy audits, energy benchmarking and energy management system were proposed. Based on connotation of energy management, energy utilization process can be divided into three levels equipment, process and factory, which will be independent accounted for and cross-validated. Equipment energy efficiency design values and benchmark values have been incorporated into the uation process, in order to find out the redundant and deficient design, improper mismanagement and lower energy efficiency. Subsequently, a pilot scale of supplementary tool for energy efficiency assessment using Excel 2101 was developed. Based on selected five enterprises, the overall energy assessment and test of developed pilot scale were pered. The results of energy uation further enable ammonia synthesis industry to better comprehend the actual energy usage conditions and correspondingly adopt appropriate energy saving procedures to achieve better energy utilization. 3. Government documents When Energy Planning Bureau and Development and Re Commission of Henan Province drafted the plan of “Control of Energy Consumption Cap in Henan in 12th Five-Year Plan”, they adopted some results of the present study including allocation of energy consumption cap to regions. For examples, the documents using the results of this project include 1 “Tasks for Control of Energy Consumption Cap in Henan in 12th Five-Year Plan”; 2 “Management for Control of Energy Consumption Cap in Henan in 12th Five-Year Plan”; and 3 Allocation of Energy Consumption for Control of Energy Consumption Cap in Henan in 12th Five-Year Plan”. For “Tasks” draft, it incorporates basic principles, control targets, implementation procedures and safeguard measures. For “Management” draft, it includes management measures and systems for energy consumption increments. For “Allocation”, it incorporates the description and rationale for ulating procedures to distribute Province energy cap into region-level cap. 目录 第一部分 河南省合理控制能源消费总量目标分解研究报告 . 1 1. 绪论 . 1 1.1 研究背景与意义 1 1.2 研究目标 3 1.3 研究方法与思路 3 2. 河南省能源消费总量预测 . 7 2.1 河南省经济发展-能源消费现状 . 7 2.2 河南省“十二五”能源消费量预测 8 2.2.1 河南省“十二五”经济发展预测 . 8 2.2.2 能源消费总量预测 . 9 2.3 河南省能源消费总量控制目标 . 12 3. 河南省能源消费总量目标地市分解 13 3.1 河南省各地市经济-能源现状 13 3.2 河南省能源消费数据核算 . 13 3.3 河南省能源消费总量控制目标地市分解 . 15 3.3.1 建立指标体系确定权重 15 3.3.2 数据标准化及计算 18 3.3.3 地市分类赋值 18 3.3.4 差异化调整 20 3.3.5 河南省能源消费总量控制目标地市分解结果 22 3.4 地市分解结果可行性分析 . 23 4. 河南省能源消费总量目标部门分解 26 4.1 河南省部门能源消费总量预测 . 26 4.1.1 农业部门能源消费总量预测 26 4.1.2 工业部门能源消费总量预测 28 4.1.3 建筑业部门能源消费总量预测 29 4.1.4 交通部门能源消费总量预测 31 4.1.5 商业及其他部门能源消费总量预测 37 4.1.6 居民生活部门能源消费总量预测 39 4.2 能源消费总量预测部门构成 . 43 4.2 自上而下法预测河南省部门能源消费量 . 46 4.2.1 河南省部门能源消费情况预测 46 4.2.2 与其他省市部门能效比较 49 4.3 河南省能源消费总量目标部门分配 . 57 5. 工业行业能源消费总量预测 59 5.1 工业高能耗行业能效现状与预测 . 59 5.1.1 钢铁行业 59 5.1.2 建材行业 64 5.1.3 化工行业 69 5.1.4 有色金属 73 5.1.5 煤炭行业 79 5.1.6 电力行业 82 5.1.7 工业其他部门能耗 85 5.2 工业部门能源消费总量目标行业分配 . 87 5.2.1 工业部门能源消费总量及构成 87 5.2.2 能源消费总量目标行业分配 90 6. 河南省节能量交易体系建设实施方案 91 6.1 国内外碳排放交易现状与特点 . 91 6.2 国内外节能量交易现状与特点 . 97 6.3 河南省节能量交易建设实施方案 . 98 第二部分 合成氨行业能效评估实施指南研究报告 . 103 1.前言 103 1.1 能效评估介绍 103 1.2 适用范围及概念界定 103 2.合成氨生产的能耗结构 106 2.1 河南省合成氨行业基本情况 106 2.2 合成氨行业能耗组成 . 107 2.2.1 合成氨生产的能源消费结构 . 108 2.2.2 合成氨生产能效指标 . 108 3.能效评估基本流程与实施 114 3.1 能效评估基本流程 114 3.1.1 计划实施 . 116 3.1.2 组织准备 . 116 3.1.3 制定方案 . 117 3.1.4 实施评估 . 117 3.1.5 编制报告 . 117 3.1.6 结果反馈 . 118 3.2 能效评估实施 . 118 3.2.1 能效评估主要方法 . 118 3.2.2 能效评估辅助工具 . 119 4.应用案例 123 4.1 应用案例选择 123 4.2 应用成效 123 5.致 谢 125 附件1能效水平评估参考依据 126 附件2主要指标计算公式解析 127 附件3合成氨主要节能技术摘要 129 第三部分 政府采纳项目研究成果文件 . 133 1. 河南省“十二五”合理控制能源消费总量工作方案 . 133 2. 河南省合理控制能源消费总量预算管理办法（试行） . 139 3. 河南省合理控制能源消费总量目标分解方法（试行） . 144 第一部 分 河南省合理控制 能源消费总量目标 分解研究 报告 1. 绪论 1.1 研究 背景与 意义 “十一五” 期间， 伴随着经济的快速增长， 我国能源消费总量呈现直线上升。 国内生产总值由 2005 年的 18.5 万亿元增加 到 2010 年的 31.5 万亿 元 （2005 年可 比价） ， 年均增长 11.2 。 同期， 能源消费总量由 23.6 亿吨标煤上升 到 32.5 亿吨 标煤 （图 1.1 ） ， 年均增长 6.6 ， 能源消费弹性系数为 0.59。2010 年单位 GDP 能 耗为 1.02 吨标煤/ 万元 ，相对 2009 年下降 3.5 ，即便在如此形势下 ，中国能源 消耗强度仍偏高， 是美 国的 3 倍、 日本的 5 倍。 虽然用较低的能耗增 长支撑了较 高的经济增长， 但由于经济发展远远超过规划， 直接导致能源消费总量远远超过 能源发展 “十一五” 规划 设定的 2010 年能耗 27 亿吨标煤的总 量目标。2010 年我国能源消费总量为 32.5 亿吨标准煤， 超过美国成为世界第一耗能大国。 图 1.1 我国 2005-2010 年能源 消费 总量 “十一五”以来,我国政府高度重视节能减排工作，把能源强度降低 20 作 为约束性指标进行严格控制， 取得节能 6 亿 tce 左右的显著效果。 但是， 由于没 有能耗总量降低的硬性指标和相应的措施，能耗总量仍然以 6.6 的比率继续增 长。尽管单位 GDP 能 耗下降 20％执行起来 十分艰巨，但其作为相对控制指标， 既无法控制能耗总量的绝对增长， 甚至在机制上存在逆向调节作用。 例如， 在降 低单位 GDP 能耗过程 中，一些地方通过加快经济增长做大分母来实现，不但没 有促进结构调整，反而导致作为分子的能耗增加。在只有单位 GDP 能耗下降控 制目标和各级政府追求 GDP 增长的强力驱 动下，事实上，我国允许总能耗快速 增长的大门一直是敞开的。 据最近各地相继公布的 “十二五” 规划， 我国很多省 区并没有充分考虑国家 “十二五” 经济增长目 标比 “十一五” 降低 0.5 个百分点， 达到 7 的规定， 仍然提出 GDP 总量或人均 GDP 等主要经济指标达到 10 、 12 、 13 甚至 5 年翻番的目标，意味着我国能耗总量仍隐藏着巨大的上升空间。 国家发改委在全国能源工作会议上明确指出， “ 十二五” 期间要把合理控制能 源消费总量作为低碳发展， 转变经济发展方式的重要着力点， 除了将低能源强度 和碳排放强度作为约束性指标， 还将合理控制能源消费总量。 具体说， 政府认为 “ 十二五” 期间要将一次能源消费总量控制在 42 亿吨标准煤以内，才能实现政府 提出的到 2020 年非化 石能源占一次能源消费的比重达到 15 左右、 单位 GDP 碳 排放比 2005 年下降 4045 的目标。 近年来， 河南省经济保持了较快增长， 伴随着工业化、 城市化进程的加快以 及人民生活水平的提高 ， 河南省能源消费需求也在逐年增加。国内生产总值由 2005 年的 10587 亿元 增加到 2010 年的 19417 亿元 （2005 年可比价 ） ， 年均增长 12.9 。同期能源消费总量由 2005 年的 14625 万吨标准增长到 2010 年的 21438 万吨标准煤（图 1.2 ） ，年均增长 7.9 ，比国家能耗年均增长水平高出 1.3 个百 分点。2010 年单位 GDP 能耗为 1.12 吨标煤/ 万元，高于国家平均水平，与先进 省份也有一定的差距。 这主要是由于河南省目前正处于工业加速发展阶段， 工业 仍然是河南省经济发展的主要推动因素，工业能耗占总能耗的比重在 80 左右。 在工业中， 高耗能产业又占据了较大比重， 致使河南省的能耗增长速度高于全国 平均水平。在能源消费结构中，煤炭是消费的主体，近 5 年来一直 保持在 87 左右， 这主要是由河南省煤炭资源相对丰富， 生产能力较强， 同时石油资源相对 贫乏，以及国际市场上石油价格居高不下等因素所决定的。 图 1.2 河南 省 2005-2010 年能源 消费 总量 虽然在“十一五”期间，河南省顺利完成了国家下达的单位 GDP 能 耗下降 20 的节能目标。 同时根据河南 “十二五” 规划， “十二五” 期间河南省仍将保 持 9 以上的 GDP 增速，即使“十二五”河南省的单位 GDP 能耗 有进一步的下 降， 但是其能源消费总量仍会保持快速的增长， 为有效控制能源消费总量的过快 增长，在“十二五”期间，河南省除了继续执行以单位 GDP 能耗下 降率表示的 相对节能目标外，还需要设立能源消费总量控制指标，合理控制能源消费总量， 抑制经济和能源消费的过快增长， 促进总体的发展方式转型和产业结构调整， 对 于我省完成“十二五”时期的节能目标，具有重要的意义。 1.2 研究目标 在确保能完成河南省 “十二五” 节能目标的前提下， 合理控制能源消费总量。 将河南省能源消费总量分解至各地市、 各部门及重点耗能行业， 制定出明确的地 市和行业能耗总量控制目标， 并制定相应的节能量交易机制， 以保证各地市和各 行业用能总量不超过分配目标。 1.3 研究方法 与思 路 根据已选定的研究方法，确定总体研究思路如图 1.3 所示首先通过收集相