李益琴

交通运输部水运科学研究院



港口流动机械能耗指标评价研究

李益琴

交通运输部水运科学研究院

在对港口流动机械能耗测试的基础上，研究了典型机型的主要节能影响因素，应用敏感性分析法和能源消耗利用效率法确定了各影响因素的重要性和敏感性，得出了影响港口流动机械的主要节能技术指标，提出了能耗分级评价方法。

港口流动机械； 能耗； 评价

1　前言

国家交通运输部节能减排能力建设项目：港口生产能效和二氧化碳排放强度等级及评定方法研究(2014-JNJP-010-039)

加快转变交通运输发展方式、发展现代交通运输业是交通运输节能减排工作面临的新要求。近年来，我国沿海主要港口的能源消耗中电力所占比例有所上升，汽油和煤炭消耗呈下降趋势，但柴油消耗所占比例仍在40%左右，内河港口柴油消耗所占比例更高。因此以使用燃油为主的港口流动机械是港口节能减排工作的重点监控设备，做好港口流动机械的节能工作是港口节能的重中之重。

目前，国内外在港口机械能源消耗评价方面的研究还较少，相类似的研究仅有电梯的能效评价研究和相关地方标准制定[1]。本文在对我国港口流动机械能耗研究和检测实验的基础上，结合相关的标准与节能规范，筛选和甄别影响港口流动机械能耗的主要因素，应用敏感性分析法和能源消耗利用效率法确定各影响因素的重要性和敏感性，建立了港口流动机械能源消耗指标体系，提出了能耗分级评价的方法。

2　港口流动机械的节能评价指标

2.1港口流动机械能耗的主要影响因素

影响港口流动机械节能减排工作的因素有很多，包括人、设备和企业管理等多个方面，通过统计和分析，港口设备对能耗影响的主要技术指标有：

(1)载重量对能耗的影响；

(2)起升速度和运行速度对能耗的影响；

(3)起升高度对能耗的影响；

(4)前伸距(跨距)对能耗的影响；

(5)电机容量对能耗的影响。

2.2现场检测能耗数据的敏感性分析

采用敏感度分析方法[2]，对现场检测数据确定能耗影响参数的重要程度。敏感度的计算方法如公式(1)所示：

(1)

式中：E为目标函数A对技术参数F的敏感度；ΔA为技术参数F发生ΔF变化时，目标函数A的变化量；ΔF为技术参数F的变化量。

在港口流动机械的能耗敏感性分析中，目标函数为能源消耗值，技术参数选择对能耗值影响较大的运行速度、起动加速度和载重量等。

将现场检测试验的数据带入公式(1)中，得出敏感度值，对港口机械检测结果进行分析，得出不同技术参数的敏感度值见表1。

从表1可知：由起升速度变化引起的能耗变化的敏感度E1明显高于小车运行速度变化的敏感度E2，这说明与小车运行速度相比，起升速度对能耗影响的敏感程度高，是能耗的重要影响参数。

表1　起升速度和运行速度对能耗影响的敏感性分析

2.3能耗指标的影响趋势分析

由于流动机械的车辆类似于道路行驶车辆，根据类似的行驶经验和试验数据可知，流动车辆能耗的影响因素主要是运行速度和载重量。

根据现场检测的试验数据，分析能耗指标对能耗的影响趋势，为港口流动机械能耗评价方法和评价指标的建立提供依据。速度参数和载重量参数分别如图1和图2所示。

图1　牵引车速度-能耗试验平均值散点图

图2　牵引车载重量-能耗试验平均值散点图

2.4能耗影响技术指标的影响程度

本文的能源消耗评价指标选用“每单位操作吨公里的耗能”来表示，它与汽车的“百公里油耗”、“吨公里油耗”类似。

结合现场检测数据和2.2和2.3的研究结果，将影响参数等级确定为“重要”、 “一般”、“无影响或不重要”，分别采用 “◆◆”、“◆”、“/”表示，得到典型机型能耗影响技术指标及影响程度，见表2。

表2　典型机型能耗影响技术指标及影响程度

在进行能耗评价时，应优先考虑这些重要指标，在进行设备选型时应重点关注这些指标，以保证设备选型的合理性和节能环保性。

3　能耗分级及评价判定

3.1节能评价指标的权重分析

采用特尔斐法确定各参数的权重系数。特尔斐法是专家互不见面的情况下对某一项指标的重要性程度达成一致看法的方法，它是编评价方案中进行加权时常用的一种方法。

根据表2可以看出，影响典型机型的关键技术指标为起重量/载重量、起升/行驶速度。本文采用特尔斐法可确定关键技术指标的加权值。例如，额定载重量的25%、50%、75%、100%相对应的加权值见表3。

表3　不同载重量的加权系数

3.2能耗分级及评价判定

分别按港口流动机械额定起重量的25%、50%、75%、100%进行测量能耗[3]，最终的能耗测试值是能耗测试中间值与相应的加权系数乘积的加权值。

港口流动机械能耗测试值计算方法参考公式(2)。

δ=∑δ1W1

(2)

式中，δ为港口流动机械最终的能耗值；δ1为额定载重量的25%、50%、75%、100%测试的单位载重量的耗油量；W1为额定载重量的25%、50%、75%、100%相对应的加权值。

为了更好的表示港口流动机械的能耗情况，按照港口流动机械能耗高低的不同划分为不同的能源消耗等级。含义如下：

等级1：表示产品耗能最低；

等级2：表示产品的能源消耗为我国市场的平均水平；

等级3：表示产品能源消耗情况差。

根据对流动机械的能耗检测结果和计算分析，可以按照以下要求判定：

(1)能耗等级为3级的港口流动机械新产品不应出厂；

(2)能耗等级为3级的在用港口流动机械，检测机构应当将检测结果及有关情况报告上级部门，以便及时采取改造或节能监管措施。

4　结语

本文开展的港口流动机械能耗评价研究为港口流动机械的准入和退出机制的建立提供科学依据，为编制港口节能标准体系和制订港口流动机械能源消耗评价国家标准提供切实可行的技术支持。

[1]孙立新. 关于电梯能效评价的探讨[J]. 中国电梯， 2008,19(4):43-45.

[2]刘红光，刘卫东，唐志鹏. 中国产业能源消费碳排放结构及其减排敏感性分析[J]. 地理科学进展， 2010(6): 670-676.

[3]李海波. 港口机械能耗监测和评价方法的探讨[J].港口装卸. 2014(4):46-49.

Evaluation of Energy Consumption of Mobile Port Machinery

Li Yiqin

Waterborne Transport Research Institute, Ministry of Transport, CHINA

Based on the energy consumption test of mobile port machinery, this paper studies the main energy saving factors of typical machinery and analyzed the importance and sensitivity of the influencing factors by utilizing both sensitivity analysis method and Energy consumption and utilization efficiency method. The main technical indexes of energy saving are determined, and classified evaluation methods of energy consumption are proposed.

mobile port machinery; energy consumption; evaluation

2016-05-24

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.04.021

李益琴： 100088， 北京市海淀区西土城路8号