能源效率指标2018

2019-07-01 03:39
中国计算机报 2019年20期
关键词:国际标准能耗制造业

国际能源署成员国:能源消耗和效率主要发展趋势

能源效率是“第一驱动力”,是能源转化成本效益的关键。采用强有力的能源效率政策对实现能源政策关键目标和获得能源效率的“多重效益”至关重要,如减少能源支出、应对气候变化和空气污染、提高能源安全性和增加能源获取渠道。尽管如此,全球能源政策覆盖率仅为 32%,因此扩大能源政策覆盖率具有极大的潜力与机遇。可靠的最终能耗数据和指标能够反映能源需求的驱动因素,是监测和了解能源效率政策是否有效的关键。本报告借鉴以往版本的《能源效率指标:重点》报告,并对相关数据进行了更新。2009年,国际能源署设计了一份调查问卷,涉及三个行业(住宅行业、制造业和运输业)内的终端用能、子行业和运输方式/车型的能源消耗和活动相关数据。基于这些数据,本部分阐述了能源使用的历史趋势并给出了各行业最终能耗的概况。

全球趋势。全球范围内能源使用量与经济发展的联系正在弱化。1990至2016年间,全球生产总值增长了一倍多,而一次能源供应总量只上涨了57%。每生产一单位国内生产总值所消耗的能源量,称为能源强度(一次能源供应总量/国内生产总值)。1990至2016年间,全球经济体能源强度下降了34%。但各区域下降幅度差异较大,总的来说非经合组织国家降幅普遍较大,比如中国的能源强度降幅超过一半,达到70%。

能源强度是能源效率指标吗?能源强度通常被用来衡量一个国家的能源效率。这是因能源强度是指满足能源服务需求所需的能源量,而且这个指标容易获得,可用于比较各国能源消耗状况。然而,能源强度相对较低的国家,并不一定具有较高的能源效率。比如,气候温和、以服务业为主的小国与气候寒冷、以工业为基础的大国相比,即便后者更有效地使用能源,其能源强度也会相对较高。

能源强度和发展趋势还受其它因素影响,包括经济结构(高耗能行业在国民经济中的份额)、地理特征(如地域越辽阔的国家对交通运输行业的需求越大)、气候和天气状况(决定一个国家对制热和制冷的需求大小)和汇率。正因如此,需要对影响能源最终使用趋势的因素进行更细致地分析和研究。

国际能源署成员国的能源终端消费和能效趋势

能源终端消费和排放:2016年在国际能源署成员国中,运输业的能源使用量在最终能耗中占比最大(36%),其次是制造业(23%)和住宅行业(20%),仅乘用车的能耗就超过整个住宅行业的能耗,而乘用车与货车耗能产生的二氧化碳排放,几乎占了与能源有关的二氧化碳最终排放量的三分之一。主要由于美国、加拿大和澳大利亚的车型较大且人均出行距离较长,因此运输业成为上述三个国家中耗能最高的行业。

在各国总能耗中,日本和韩国能源使用量最高的行业是以黑色金属和化工子行业为主导的制造业;而对欧洲国家而言,住宅行业的能源使用量(主要用于空间供暖和电器)占比最高。

住宅行业:在国际能源署成员国中,空间供暖能耗约占住宅行业能耗总量的一半,其中欧洲国家所占比例最高(匈牙利75%、英国71%),而亚洲和大洋洲国家所占比例最低(日本26%、新西兰30%)。

近年来,随着建筑物隔热性能提升、旧楼翻新及供暖设备的改善,国际能源署各成员用于空间供暖的能源效率都有所提高。住宅行业空间供暖方面能源强度趋势(每单位建筑面积供暖消耗的能源)反映了这一变化。自2000年以来,大部分成员国的空间供暖能源强度都大幅降低,如荷兰、葡萄牙、德国和爱尔兰降低了35%。气候温暖的国家通常空间供暖的能源强度较低,因为这些国家仅需较少能源就能保持舒适室温。

制造业:制造业中增加值最大的子行业是机械行业,占整个制造业增加值的37%;其次是运输设备,占比15%;第三是化工业,占比14%。制造业各子行业的能源强度(每单位增加值所需能源)相差很大。其中,基本金属和非金属矿物是能源强度最高的子行业,而机械行业能源强度最低。一个国家的制造业能源强度取决于制造业中各子行业的相对权重。比如,像芬兰这样的国家制造业能源强度格外高,因为能源密集型产业造纸和印刷业在芬兰2016年的总能耗中约占57%。

总体而言,随着时间的推移,大多数成员国的制造业能源强度都在下降。比如,在2000至2016年间,由于化工和基本金属业的能源效率提高,同时化工等非能源密集型产业在制造业中的占比增加,美国制造业的能源强度下降了40%。

正如经济结构从制造业为主向服务业为主转变会影响总体能源强度一样,制造业各子行业的权重变化也可显著影响整个制造业的能源强度。因此在分析能源效率时,发现和消除结构变化带来的影响至关重要。

运输业:在国际能源署成员国的运输业中,公路运输能耗最大,占运输业总能耗的89%,其中乘用车和货车共占86%。而航空运输、水运及铁路运输耗能很少,分别占总量的7%、2%和2%。

虽然柴油占乘用车能耗的比率由2000年的8%增长到了2016年的15%,但在国际能源署成员国中,车用汽油仍是乘用车的主要燃料。另外,各国公路货运主要燃料为柴油。

客运能源强度是指运载一名乘客行驶一公里所消耗的能量。客运能源强度因国家而异,主要决定因素为出行方式(如公路、航空、水运和铁路)、车辆类型(如乘用车、公交车)以及车辆平均入座率(每辆车载客人数)。许多国家的车辆平均入座率在降低。此外,美国的客运能源强度特别高。这是由于美国这样的国家大多选择乘用车(大多是运动型多功能车、SUV)和国内航班作为出行方式,而这种运输方式远比公交车和火车耗能高。与此相反,法国由于铁路运输更加普遍,客运能源强度较低。

因运输方式的改变和乘用车能效的提高,大多数国家的客运能源强度都在降低。如在2000至2016年间瑞士的客运能源强度下降了17%。然而,车辆入座率的下降部分抵消了客运能源强度的改善。

跨行业能源效率趋势。能源效率的改善被各行业日益提高的经济活动水平所蚕食,再加上经济模式的改变,意味着全球能源需求将持续增长。然而,国际能源署的细化分析结果显示,自2000年以来,各行业能源效率的提高加上经济模式的转变,抵消了经济活动增多和消费模式改变的影响。在多种因素作用下,国际能源署成员国的能源需求持续上升。在住宅行业,建筑面积和电器数量随人口增加而增加,导致能源消耗量上涨3%。同样地,能效较低的运输方式,包括高耗能运输方式(如使用SUV等大型乘用车)导致能源消耗量增长超过2%。受人口增长、行驶距离、旅客及货物运输和经济产值等因素影响,以及经济活动水平的提高,导致國际能源署成员国的能源需求上涨17%。

经济结构的变化,特别是经济活动从能源密集型的制造业向耗能较低的制造业的转移,抵消了上述因素对能源需求的增长。经济结构的变化使经济活动增加导致的能源需求上涨量下降了25%。在国际能源署成员国中,能耗下降的最主要因素是能源效率的提高。能源效率的提高是保持最终总能耗与2000年持平的关键。如果能源效率没有提高,最终总能耗将比2000年高出16%。

子行业的定义与能耗

住宅行业:空间供暖。空间供暖是指为空间加热的不同方式,具体指不同的供暖系统和燃料。供暖系统大致可分为两种,即中央供暖和区域或房间专用供暖系统。中央供暖系统可为整个房屋加热,包括带散热器的热水和蒸汽系统、地板炉或壁挂炉、集中供热、热泵等系统。区域专用供暖系统可分为以下几种:独立电加热器、壁炉和使用石油产品或其他燃料(如煤炭或木材)的独立炉灶。

空间制冷。空间制冷是指生活区域使用的所有制冷设备,可分为两大类,即中央制冷和房间专用制冷系统。中央空调通过管道系统制冷,这一管道系统也用于中央供暖系统供暖。房间专用制冷系统包括墙挂式空调和分体式空调。另外还有其他制冷系统,如通过蒸发水冷却空气的浸水冷却器(或蒸发冷却器),以及可在反向模式下使用的热泵。住宅行业的大部分制冷系统完全依靠电力运行。

热水。热水也称为家用热水,包括用于淋浴、沐浴、洗涤等的热水加热系统。水加热系统包括带储水柜或不带储水柜的热水器、空间供暖系统或其它设备。热水系统使用的主要能源为天然气、液化石油气、电力、生物燃料以及使用越来越广泛的太阳能。

烹饪。烹饪能耗指使用各种炉灶(从先进的感应炉到传统的三石炉灶)烹饪食物所消耗的能量。可用于烹饪的能源有很多,如天然气、电力、生物燃料、液化石油气、煤油和煤炭。除了炉灶,烹饪能耗也包括烤箱能耗。由于不能计算出各自的能耗量,因此烹饪用具如烤面包机和微波炉的能耗量通常放在其他电器类别中计算。

照明。照明能耗包括住宅内部或外部照明所消耗的能量(当前主要为电能)。白炽灯自发明以来到现在已超过一个世纪,现正逐渐被效率更高的灯具取代,如荧光灯管、紧凑型荧光灯和发光二极管。越来越多的国家立法禁止使用白炽灯泡。没有电的家庭仍然使用传统照明方式,如煤油和液化石油气灯,有时甚至使用蜡烛和手电筒。此外,未来,离网太阳能照明应用有望更为普遍。

家用电器。家用电器可分为两大类:大型(或主要)电器(有时也称为白色电器)和其他电器(通常很小)。在本报告中,家用电器的分类如下:冰箱、洗碗机、洗衣机、干衣机、电视、个人电脑(包括其他信息技术设备)及其他电器,包括上面未提到的所有电器,如电话、吹风机、微波炉、吸尘器等。

制造业:制造业中耗能最大的子行业是黑色金属和化工业,各占制造业耗能总量的21%;其次是造纸和印刷业,占比13%;第三是粮食生产,占比10%。

制造业包括下述所有子行业(《国际标准产业分类》(ISIC)第10至18和20至32类)。本报告中提到的制造业子行业不包括焦炭和精炼石油产品(《国际标准产业分类》(ISIC)第19类)。粮食包括食品、饮料和烟草子行业(《国际标准产业分类》(ISIC)第10至12类);纺织品包括纺织品、服装和皮革子行业(《国际标准产业分类》(ISIC)第13至15类);木制品包括木材和木材及软木制品子行业(纸浆和纸张除外)(《国际标准产业分类》16类);纸张和印刷包括纸张、纸浆和印刷子行业(《国际标准产业分类》第17和18类);化工包括化学品和化学及医药产品(《国际标准产业分类》第20和21类),不包括石化原料;橡胶包括橡胶和塑料制品子行业(《国际标准产业分类》第22类);非金属矿物包括非金属矿物(如玻璃、陶瓷、水泥等)子行业(《国际标准产业分类》第23类);基本金属子行业包括黑色金属制造和有色金属铸造子行业(《国际标准产业分类》第24类);黑色金属包括铁制造和钢铁铸造子行业,能源主要消耗在高炉和炼焦炉中。(《国际标准产业分类》第2410和2431类);有色金属包括有色金属(如铝)制造和铸造子行业(《国际标准产业分类》第2420和2432类);机械包括除运输设备以外的金属制品、机械和设备子行业(《国际标准产业分类》第25至28类);运输设备(《国际标准产业分类》第29和30类);其他制造业子行业包括家具制造、其他制造业子行业(如珠宝)(《国际标准产业分类》第31和32类)和非指定制造子行业。

运输业:运输业包括所有使用商业能源的运输方式,与运输活动所属行业无关。因此,尽管自行车、步行或划船等运输方式的乘客公里数值也许较大,但并未计入运输业。运输业不包括国际海运和航空运输、管道运输和燃料运输。按运输物划分,运输业可分为乘客运输和货物运输两类;按运输方式划分,运输业可分为公路运输、铁路运输、航空运输和水运;按车型划分,可分为汽车、摩托车等运输方式。

公路运输。公路运输分为乘客公路运输和货物公路运输,详情如下:乘客公路运输是指在公路上使用乘用车运载乘客。乘用车包括最多可载八人的轻型客车、汽车、小型货车、运动型多功能车和个人用卡车。乘用车涵盖类别较广,例如出租车、租用汽车、救护车和房车;货物公路运输是指在国境内使用公路货车载运货物。公路货车包括轻型货车(中小型货车和皮卡)、重型货车(卡车或货车)、公路牵引车和允许在公路上行驶的农用拖拉机。

铁路运输。铁路运输包括客运和货运列车运输。客运列车运输是指在国境内指定的区域、城市或郊区铁路网上,通过铁路载运乘客。客运列车包括火车、地铁和有轨电车。客运列车可用能源为电力、柴油和蒸汽。货运列车运输是指在国境内指定的区域、城市或郊区铁路网上,通过铁路载运货物。货运列车可用能源为电力、柴油和蒸汽。

航空运输。航空运输包括国内客机和货机运输。客机是指在国境内以运送乘客为目的的客机和其它飞机。货机运输是指在国境内通过货机载运货物或邮件。

水运。水运包括国内客船和货船运输。计算水运能耗时,不包括海洋、沿海及内陆捕鱼(包括划分在农业行业中的捕鱼活动)和军事活动消耗的能源。客船运输是指在国境内的海洋、湖泊和河流上,通过各种船舶载运乘客;货船运输是指在国境内的海洋、湖泊和河流上,通过各种船舶载运货物。

影响最终能耗的因素

国际能源署在分析能源需求的影响因素时,将经济活动和经济结构变化对能源强度的影响刨除,单独分析能源效率变化对能源强度的影响。因此,由能源效率变化导致的能源强度变化可称为“效率效应”,可用于估算能源效率的改善程度。详尽分析表明,有三大因素影响能源需求变化:

经济活动是指推动能源使用的活动水平。经济活动可按行业划分,活动水平可通过适当数据量化,如工业的增加值产出、住宅的人口、客运中乘客里程数和货运中吨公里数。

结构是指行业内各种经济活动的综合水平,如工业中每个子行业的生产份额;人均建筑面积、人均住房数量和住宅行业的电器拥有率;以及客运和货运中各种运输方式的占比。由于不同活动的能源强度不同,因此活动结构的变化会导致能源需求变化。

能源效率是指最终使用或子行业内每单位活动所消耗的能源量。本报告使用“效率效应”表示能源效率,与“能源强度”相区分。国际能源署尽可能细分能源需求的可能影響因素,因此能量强度可作为能源效率指标使用。

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