本發(fā)明涉及一種工業(yè)企業(yè)能效評(píng)估方法，具體說(shuō)是一種基于能效基準(zhǔn)模型的產(chǎn)品生產(chǎn)的能效評(píng)估方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有產(chǎn)能、用能企業(yè)能源管理系統(tǒng)尚不完善，能效也沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)，造成了很大的能源浪費(fèi)，同時(shí)增加了成本，所以無(wú)論從節(jié)能還是提高企業(yè)效益的角度考慮，能源管理體系的建立勢(shì)在必行。能效監(jiān)測(cè)、評(píng)估、診斷與調(diào)度優(yōu)化是工業(yè)企業(yè)開(kāi)展深層次能源管理工作需要解決的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，現(xiàn)代能源管控系統(tǒng)應(yīng)包含能效監(jiān)測(cè)、評(píng)估、診斷與調(diào)度優(yōu)化技術(shù)。能效監(jiān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)是診斷與調(diào)度優(yōu)化的基礎(chǔ)。而在目前大部分企業(yè)能源管理體系尚不完善的前提下，還沒(méi)有詳細(xì)具體的能效監(jiān)測(cè)方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)企業(yè)能源管理體系的上述不足，本發(fā)明提出了一種基于能效基準(zhǔn)的能源績(jī)效評(píng)估方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種基于能效基準(zhǔn)模型的工業(yè)企業(yè)能效評(píng)估方法，包括以下步驟：(1)確定生產(chǎn)產(chǎn)品的能效指標(biāo)及其影響因子；(2)建立以影響因子為自變量、能效指標(biāo)為因變量的能效基準(zhǔn)模型；(3)根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品的歷史數(shù)據(jù)建立能效基準(zhǔn)模型的參數(shù)模型；(4)求解參數(shù)模型得到模型參數(shù)估計(jì)值；(5)根據(jù)模型參數(shù)估計(jì)值通過(guò)調(diào)整后確定系數(shù)和顯著性檢驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)?zāi)苄Щ鶞?zhǔn)模型；(6)生產(chǎn)產(chǎn)品的能源計(jì)劃實(shí)施后，利用通過(guò)檢驗(yàn)的能效基準(zhǔn)模型得出能源計(jì)劃實(shí)施前影響因子條件下的能效指標(biāo)估計(jì)值；(7)根據(jù)能效指標(biāo)估計(jì)值與能效指標(biāo)實(shí)際值的差異得到能效評(píng)估結(jié)果。所述能效基準(zhǔn)模型為：Y＝a0+a1·X1+a2·X2+L+anXn其中，Y為能效指標(biāo)；X1，X2，……，Xn為n個(gè)能效指標(biāo)影響因子；a0，a1，……，an為模型參數(shù)。所述能效基準(zhǔn)模型的參數(shù)模型為y＝Aθ其中，m為歷史數(shù)據(jù)組數(shù)，n為能效指標(biāo)影響因子個(gè)數(shù)；Yj為能效指標(biāo)Y的第j個(gè)數(shù)據(jù)；Xij為能效基準(zhǔn)模型的第i個(gè)影響因子的第j個(gè)數(shù)據(jù)；i＝1,2,…,n；j＝1,2,…m。所述模型參數(shù)估計(jì)值為θ^=(a^0,a^1,...,a^n)T=(ATA)-1ATy]]>其中，為模型參數(shù)估計(jì)值。所述根據(jù)模型參數(shù)估計(jì)值通過(guò)調(diào)整后確定系數(shù)和顯著性檢驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)?zāi)苄Щ鶞?zhǔn)模型的準(zhǔn)確性包括以下步驟：(1)總離差平方和TSS=(y-y‾)T(y-y‾)]]>回歸平方和ESS=(y^-y‾)T(y^-y‾)]]>剩余平方和RSS=(y-y^)T(y-y^)]]>其中，為y的平均值，(2)調(diào)整后確定系數(shù)R2‾=1-m-1m-n-1(1-R2)]]>其中，確定系數(shù)調(diào)整后確定系數(shù)的取值范圍為[0,1]，其值大于設(shè)定值，則認(rèn)為能效基準(zhǔn) 模型準(zhǔn)確，通過(guò)檢驗(yàn)；(3)顯著性檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量：假設(shè)檢驗(yàn)的原假設(shè)H0和備選假設(shè)H1：原假設(shè)H0：a0＝a1＝……＝an＝0；備選假設(shè)H1：a0、a1、……、an不全為零；構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量：F=ESS/nRSS/(m-n-1)]]>在原假設(shè)H0成立的條件下，統(tǒng)計(jì)量F服從自由度為(n，m-n-1)的F分布；給定顯著性水平α得到Fα(n,m-n-1)；若統(tǒng)計(jì)量F>Fα(n,m-n-1)，則拒絕原假設(shè)H0，認(rèn)為能效基準(zhǔn)模型準(zhǔn)確，通過(guò)檢驗(yàn)。所述利用通過(guò)檢驗(yàn)的能效基準(zhǔn)模型得出能源計(jì)劃實(shí)施前影響因子條件下的能效指標(biāo)：Ygj(k)=a^0+a^1·X1(k)+a^2·X2(k)+...+a^n·Xn(k)]]>其中，k＝1,2,…,N；N為能源計(jì)劃實(shí)施后統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)組數(shù)；X1(k)，X2(k)，…，Xn(k)為第k組影響因子統(tǒng)計(jì)值；Ygj(k)為第k組影響因子下的能效指標(biāo)估計(jì)值。所述根據(jù)能效指標(biāo)估計(jì)值與能效指標(biāo)實(shí)際值的差異得到能效評(píng)估結(jié)果通過(guò)下式得到：Ygj(k)-Ysj(k)，即能源計(jì)劃實(shí)施前后能效指標(biāo)的差異作為能效評(píng)估結(jié)果。所述根據(jù)能效指標(biāo)估計(jì)值與能效指標(biāo)實(shí)際值的差異得到能效評(píng)估結(jié)果通過(guò)下式得到：能效指標(biāo)為單位產(chǎn)品能耗，則：SE=Σk=1N[Ygj(k)-Ysj(k)]*P(k)*ΔT(k)]]>其中，SE為能源計(jì)劃實(shí)施后所關(guān)注的時(shí)間段內(nèi)節(jié)能量；N為能源計(jì)劃實(shí)施后統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)組數(shù)；ΔT(k)為每相鄰兩次統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)間間隔；P(k)為生產(chǎn)效率，即單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量；Ysj(k)為相應(yīng)時(shí)間間隔的實(shí)際能效指標(biāo)。本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)：1.本發(fā)明使用工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立能效基準(zhǔn)模型，并使用該能效基準(zhǔn)模型進(jìn)行能效監(jiān)測(cè)與評(píng)估。能效基準(zhǔn)模型簡(jiǎn)單易用，直接依賴生產(chǎn)數(shù)據(jù)，不需要對(duì)復(fù)雜生產(chǎn)工藝、機(jī)理進(jìn)行分析，適用于現(xiàn)有大部分生產(chǎn)過(guò)程。2.本發(fā)明采用調(diào)整后確定系數(shù)和顯著性檢驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)?zāi)苄Щ鶞?zhǔn)模型的準(zhǔn)確性，保證了能效指標(biāo)與選取的影響因子之間的關(guān)系的正確性。3.本發(fā)明解決了企業(yè)如何進(jìn)行能源計(jì)劃實(shí)施效果的定量評(píng)估的技術(shù)問(wèn)題，使得企業(yè)的能源管理體系能夠更加具體化，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明在能源管理體系中的用途示意圖。圖2為具體實(shí)例能耗指標(biāo)變化圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。能效監(jiān)測(cè)、評(píng)估、診斷與調(diào)度優(yōu)化是工業(yè)企業(yè)開(kāi)展深層次能源管理工作需要解決的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，現(xiàn)代能源管控系統(tǒng)應(yīng)包含能效監(jiān)測(cè)、評(píng)估、診斷與調(diào)度優(yōu)化技術(shù)。能效監(jiān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)是能效評(píng)估、診斷與調(diào)度優(yōu)化的基礎(chǔ)。本專利詳細(xì)描述了如何建立能效基準(zhǔn)模型和基于能效基準(zhǔn)模型進(jìn)行能源績(jī)效評(píng)估。圖1描述了企業(yè)能效管理的過(guò)程，并指出了本發(fā)明在能效管理中的位置及用途。對(duì)于實(shí)施能源政策的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程，本發(fā)明使用工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立能效基準(zhǔn)模型，并使用該能效基準(zhǔn)模型進(jìn)行能效監(jiān)測(cè)與評(píng)估。在確定能效關(guān)鍵指標(biāo)及相應(yīng)影響因子的前提下，本發(fā)明基于工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的歷史數(shù)據(jù)建立能效基準(zhǔn)模型，并基于能效基準(zhǔn)模型實(shí)時(shí)評(píng)估能源計(jì)劃實(shí)施后企業(yè)節(jié)能效果。能效指標(biāo)反映了產(chǎn)品的主要生產(chǎn)能耗，一般選取為生產(chǎn)單位產(chǎn)品的能耗，影響因子反映了影響能效指標(biāo)的主要因素，能效指標(biāo)和相關(guān)影響因子選定后，根據(jù)采集的有效歷史數(shù)據(jù)通過(guò)用統(tǒng)計(jì)回歸的方法建立能效基準(zhǔn)模型；在能源調(diào)整計(jì) 劃實(shí)施后，相同影響因子條件下由基準(zhǔn)模型估計(jì)出的能效指標(biāo)與實(shí)際能效指標(biāo)相減即可得到能源計(jì)劃實(shí)施前后能效指標(biāo)差異，從而評(píng)價(jià)節(jié)能效果。在產(chǎn)品企業(yè)通過(guò)監(jiān)督、檢查、矯正環(huán)節(jié)保證能源計(jì)劃正確實(shí)施的前提下，根據(jù)能效指標(biāo)評(píng)估結(jié)果判定是否達(dá)到了預(yù)期的節(jié)能目標(biāo)，并通過(guò)審查產(chǎn)品的投入、產(chǎn)出及經(jīng)濟(jì)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)計(jì)劃。一種基于能效基準(zhǔn)的能源績(jī)效評(píng)估方法，包括以下步驟：(1)確定能效指標(biāo)及影響因子確定能效指標(biāo)Y，一般選取為單位產(chǎn)品能耗；能效指標(biāo)的n個(gè)影響因子為X1，X2，……，Xn；影響因子為產(chǎn)品生產(chǎn)的條件。(2)建立能效基準(zhǔn)模型實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中能效指標(biāo)與其影響因子呈現(xiàn)出線性關(guān)系，基于此，建立能效基準(zhǔn)模型為：Y＝a0+a1·X1+a2·X2+L+anXn其中，Y為能效指標(biāo)；X1，X2，……，Xn為能效指標(biāo)影響因子；a0，a1，……，an為模型參數(shù)。(3)能效基準(zhǔn)模型的參數(shù)求解所述能效基準(zhǔn)模型的參數(shù)模型為y＝Aθ其中，其中，m為歷史數(shù)據(jù)組數(shù)；n為能效指標(biāo)影響因子個(gè)數(shù)；Yj為基準(zhǔn)模型的能效指標(biāo)Y的第j個(gè)數(shù)據(jù)；Xij為基準(zhǔn)模型的第i個(gè)影響因子的第j個(gè)數(shù)據(jù)；i＝1,2,…,n；j＝1,2,…m。則將y和A作為輸入可得到模型參數(shù)的最小二乘解為：θ^=(a^0,a^1,L,a^n)T=(ATA)-1ATy]]>為模型參數(shù)估計(jì)值。(4)模型檢驗(yàn)計(jì)算統(tǒng)計(jì)量：總離差平方和：TSS=(y-y‾)T(y-y‾)]]>回歸平方和：ESS=(y^-y‾)T(y^-y‾)]]>剩余平方和：RSS=(y-y^)T(y-y^)]]>其中，為y的平均值，(a)調(diào)整后確定系數(shù)檢驗(yàn)確定系數(shù)為：R2‾=1-m-1m-n-1(1-R2)]]>其中，確定系數(shù)的取值范圍為[0,1]，越接近1代表則模型越好的解釋因變量與變因的關(guān)系?？墒孪雀鶕?jù)需要設(shè)定閾值，如大于該閾值，則認(rèn)為模型精確，并通過(guò)檢驗(yàn)。(b)顯著性檢驗(yàn)(F檢驗(yàn))統(tǒng)計(jì)量：給出假設(shè)檢驗(yàn)的原假設(shè)H0和備選假設(shè)H1：原假設(shè)H0：a0＝a1＝……＝an＝0備選假設(shè)H1：a0、a1、……、an不全為零構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量：F=ESS/nRSS/(m-n-1)]]>由數(shù)理統(tǒng)計(jì)可知，在原假設(shè)H0成立的條件下，統(tǒng)計(jì)量F服從自由度為(n，m-n-1)的F分布。給定顯著性水平α，可查詢F分布臨界值表得到顯著性水平為α、自由度為(n，m-n-1)的F分布臨界值Fα(n,m-n-1)。若統(tǒng)計(jì)量F>Fα(n,m-n-1)，則拒絕原假設(shè)H0，認(rèn)為模型具有顯著的線性關(guān)系，即認(rèn)為模型精確，并通過(guò)檢驗(yàn)。如果能效基準(zhǔn)模型均通過(guò)調(diào)整后確定系數(shù)檢驗(yàn)和顯著性檢驗(yàn)，則該模型用于估計(jì)能效；否則，重新設(shè)定影響因子，重復(fù)步驟(1)～(4)，直到通過(guò)調(diào)整后確定系數(shù)檢驗(yàn)和顯著性檢驗(yàn)為止。(5)基于能效基準(zhǔn)模型估計(jì)能效指標(biāo)能源計(jì)劃實(shí)施后基于能效基準(zhǔn)模型估計(jì)的能效指標(biāo)為：Ygj(k)=a^0+a^1·X1(k)+a^2·X2(k)+...+a^n·Xn(k)]]>其中，k＝1,2,…,N；N為能源計(jì)劃實(shí)施后采集的數(shù)據(jù)組數(shù)；Xi(k)為第k組影響因子統(tǒng)計(jì)值；Ygj(k)為第k組影響因子下的能效指標(biāo)估計(jì)值；(6)能源績(jī)效評(píng)估若能效指標(biāo)為單位產(chǎn)品能耗，則：SE=Σk=1N[Ygj(k)-Ysj(k)]*P(k)*ΔT(k)]]>其中，SE為能源計(jì)劃實(shí)施后所關(guān)注的時(shí)間段內(nèi)節(jié)能量；N為能源計(jì)劃實(shí)施后統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)組數(shù)；ΔT(k)為每相鄰兩次統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)間間隔；P(k)為生產(chǎn)效率，即單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量；Ysj(k)為相應(yīng)時(shí)間間隔的實(shí)際能效指標(biāo)。若能效指標(biāo)為其他形式，則可以直接將Ygj(k)-Ysj(k)，即能源計(jì)劃實(shí)施前后能效指標(biāo)的差異作為衡量能源計(jì)劃實(shí)施效果的標(biāo)準(zhǔn)。能效實(shí)際值小于估計(jì)值，則認(rèn)為有效果。實(shí)施例：某用能單位生產(chǎn)產(chǎn)品甲，其主要消耗能源為電能，因此采取了節(jié)能措施改善了能源利用率，需要對(duì)能源措施的有效性進(jìn)行定量評(píng)估。已知上一年度的生產(chǎn)能耗數(shù)據(jù)及采取節(jié)能措施后的能耗數(shù)據(jù)，則用本發(fā)明所述方法解決此問(wèn)題的過(guò)程如下：(1)建立能效指標(biāo)，分析變因，取得歷史數(shù)據(jù)首先根據(jù)背景描述，建立能效指標(biāo)為：生產(chǎn)單位產(chǎn)品甲消耗的電能，設(shè)能效指標(biāo)為Y，產(chǎn)品甲的產(chǎn)量為P，消耗的電能為E，則有Y＝E/P。經(jīng)分析影響能效指標(biāo)的因素有三個(gè)：產(chǎn)品產(chǎn)率(X1)、外界溫度(X2)、投入人力(X3)。上一年度歷史數(shù)據(jù)見(jiàn)表1：表1某單位產(chǎn)品甲基準(zhǔn)年能源數(shù)據(jù)(2)依據(jù)歷史數(shù)據(jù)建立能效基準(zhǔn)根據(jù)三個(gè)因素建立能效基準(zhǔn)模型：Y＝a0+a1·X1+a2·X2+a3X3將歷史數(shù)據(jù)代入模型得：y＝Aθ其中，y=152215191709169018161830186618681840162816531580,A=1545-5.41011518-1.510415057.5107153914.5116151923100151225.9100152027.5103150427.1112150622.2114154715.811215475.51091528-2.5110,θ=a0a1a2]]>則模型參數(shù)的最小二乘估計(jì)值為θ^=(a^0,a^1,L,a^n)T=(ATA)-1ATy=2522.4-1.76319.0327-0.0775]]>(3)模型檢驗(yàn)計(jì)算相關(guān)統(tǒng)計(jì)量：y‾=1710;]]>y^=Aθ^=150415871691169418071845184618691821169215991560;]]>總離差平方和：TSS=(y-y‾)T(y-y‾)=19093;]]>回歸平方和：ESS=(y^-y‾)T(y^-y‾)=17706;]]>剩余平方和：RSS=(y-y^)T(y-y^)=13768.]]>(a)調(diào)整后確定系數(shù)檢驗(yàn)影響因子個(gè)數(shù)n＝3，數(shù)據(jù)組數(shù)m＝12，計(jì)算確定系數(shù)：R2=ESSTSS=0.93]]>R2‾=1-m-1m-n-1(1-R2)=0.9]]>調(diào)整后的確定系數(shù)為0.9，在實(shí)際工程中已經(jīng)能夠判定：模型能夠很好的解釋因變量與變因的關(guān)系。(b)顯著性檢驗(yàn)(F檢驗(yàn))給出假設(shè)檢驗(yàn)的原假設(shè)H0和備選假設(shè)H1：原假設(shè)H0：a0＝a1＝a3＝0備選假設(shè)H1：a0、a1、a3不全為零構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量：F=ESS/nRSS/(m-n-1)=51.6]]>由數(shù)理統(tǒng)計(jì)可知，在原假設(shè)H0成立的條件下，統(tǒng)計(jì)量F服從自由度為(3，8)的F分布。給定顯著性水平α＝0.005，由數(shù)理統(tǒng)計(jì)資料查表得到Fα(3,8)＝9.6。統(tǒng)計(jì)量F＞Fα(3,8)，拒絕原假設(shè)H0，認(rèn)為模型具有顯著的線性關(guān)系。檢驗(yàn)(a)及檢驗(yàn)(b)結(jié)果顯示能效基準(zhǔn)模型的兩種檢驗(yàn)都通過(guò)，說(shuō)明得到的能效基準(zhǔn)模型準(zhǔn)確、可用。(4)基于能效基準(zhǔn)評(píng)估能源績(jī)效能源計(jì)劃實(shí)施1年后，得到1年中每個(gè)月的生產(chǎn)數(shù)據(jù)如下表：表2能源計(jì)劃實(shí)施年產(chǎn)品甲生產(chǎn)數(shù)據(jù)由表2的數(shù)據(jù)估算出能效指標(biāo)基準(zhǔn)值：Ygj=Aθ^=596-3.1105563-0.51075477.210956015.510852223.110054725.110152128.31035272810153923.410754715.91095996.5100551-1.5108·2522.4-1.76319.0327-0.0775=152515791604167517371790182817971756163615171509]]>由表2可得實(shí)際能效指標(biāo)(單位產(chǎn)品甲能耗)Ysj與產(chǎn)品甲的產(chǎn)率分別為：Ysj=149415611528160816961705174817681687160414581497,P=596563547560522547521527539547599551]]>則能源計(jì)劃實(shí)施1年中共節(jié)能(SE)：SE=Σk=112[Ygj(k)-Ysj(k)]*P(k)*ΔT(k)=331579(kwh)]]>其中，ΔT(k)＝1(月)。如圖2所示，橫軸為月份，縱軸為能效指標(biāo)?；鶞?zhǔn)年(前12個(gè)月)由能效基準(zhǔn)模型估計(jì)的能效估計(jì)值曲線與能效實(shí)際值曲線基本吻合，說(shuō)明建立的能效基準(zhǔn)模型準(zhǔn)確；計(jì)劃實(shí)施年(后12個(gè)月)由能效基準(zhǔn)模型估計(jì)的能效估計(jì)值曲線均在能效實(shí)際值曲線之上，說(shuō)明能源計(jì)劃有效，達(dá)到了節(jié)能的目的。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3