本發(fā)明涉及鋼鐵生產(chǎn)高爐工序技術(shù)評價領(lǐng)域，具體涉及鋼鐵生產(chǎn)中應(yīng)用極致能效技術(shù)后節(jié)能減排潛力以及節(jié)能成本變化的綜合評價方法，適用于高爐工序極致能效技術(shù)的“經(jīng)濟-環(huán)境效益”量化分析與選型決策。

背景技術(shù)：

1、高爐工序作為鋼鐵工業(yè)能耗與污染物排放的核心環(huán)節(jié)，需同時實現(xiàn)能效提升與降本減排。當(dāng)前針對高爐工序極致能效技術(shù)的評價存在顯著局限性：

2、1.評價維度單一：現(xiàn)有技術(shù)多采用噸鐵能耗、熱效率等單指標(biāo)評價節(jié)能效果，或僅通過簡單經(jīng)濟指標(biāo)評估可行性，缺乏對技術(shù)全生命周期內(nèi)經(jīng)濟成本與環(huán)境效益的綜合分析；

3、2.協(xié)同性考慮不足：鋼鐵生產(chǎn)工序復(fù)雜，新技術(shù)投入后對企業(yè)經(jīng)濟效益(如節(jié)能收益、成本回收)和環(huán)境影響(如多污染物減排)存在耦合關(guān)聯(lián)，但現(xiàn)有方法未建立“節(jié)能-經(jīng)濟-環(huán)境”的聯(lián)動評價機制；

4、3.針對性欠缺：通用評價模型未適配高爐工序特有的工藝特性(如多能源介質(zhì)耦合、無煙煤燃料結(jié)構(gòu)等)，導(dǎo)致評價結(jié)果與實際生產(chǎn)需求脫節(jié)。

5、因此，亟需一種從技術(shù)和企業(yè)雙視角出發(fā)，能同時量化節(jié)能減排潛力、經(jīng)濟可行性及環(huán)境效益的綜合評價方法，為高爐工序極致能效技術(shù)的選型提供科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、(1)發(fā)明目的

2、本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中高爐工序能效技術(shù)評價的單維度局限，提供一種多維度綜合評價方法，通過構(gòu)建“技術(shù)單位節(jié)能成本-凈現(xiàn)值-內(nèi)部收益率”的三元指標(biāo)體系，實現(xiàn)對極致能效技術(shù)的經(jīng)濟可行性與環(huán)境效益的協(xié)同評價，為鋼鐵企業(yè)技術(shù)路線選擇提供量化依據(jù)，推動高爐工序低碳轉(zhuǎn)型中技術(shù)經(jīng)濟性與環(huán)境友好性的動態(tài)平衡。

3、(2)技術(shù)方案

4、針對高爐工序六種極致能效技術(shù)，結(jié)合節(jié)能供給曲線(csc)模型與成本效益分析法，選取技術(shù)單位節(jié)能成本(ccea)、凈現(xiàn)值(npv)和內(nèi)部收益率(irr)三個指標(biāo)，建立基于topsis評價的“經(jīng)濟-環(huán)境效益”綜合評價體系，具體步驟如下：

5、步驟1：計算技術(shù)的節(jié)能減排潛力

6、本步驟為后續(xù)評價提供核心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過量化節(jié)能潛力和多污染物減排量，建立技術(shù)與環(huán)境效益的關(guān)聯(lián)，并引入高爐專屬參數(shù)修正：

7、高爐使用無煙煤時節(jié)能潛力計算公式：espt＝ecrp×hvsc×q×0.9428

8、espt：高爐使用無煙煤時的技術(shù)的節(jié)能潛力，gj；ecrp：技術(shù)的工序能耗降低量，kgce/t-鐵；hvsc為標(biāo)準(zhǔn)煤熱值，3gj/kg，q為產(chǎn)品產(chǎn)量，t。

9、適配高爐無煙煤燃料特性的污染物減排量計算公式：

10、

11、i取co2或so2或nox或可吸入顆粒物(pm10)；為高爐使用無煙煤對應(yīng)污染物的減排量(kg)；表示四種物質(zhì)各自的無煙煤排放因子，見表1：co2為2.460tco2/tce，so2為5.0tso2/tce(無煙煤專屬)，nox為1.1tnox/tce(無煙煤專屬)，pm10為2.2tpm10/tce(無煙煤專屬)；0.9428為無煙煤折標(biāo)煤系數(shù)。針對高爐用煤特性，采用無煙煤專屬排放因子及折標(biāo)煤系數(shù)修正，確保污染物減排量計算與實際生產(chǎn)一致。

12、表1標(biāo)準(zhǔn)煤溫室氣體和污染物排放因子

13、

14、注：無煙煤的so2、nox和pm10的排放因子分別為5.0tso2/tce、1.1tnox/tce和2.2tpm10/tce，無煙煤折標(biāo)煤系數(shù)為0.9428，數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局制定的能源統(tǒng)計報表制度。

15、步驟1通過工序能耗降低量ecrp這一核心參數(shù)，將高爐采用無煙煤的節(jié)能潛力與污染物減排量關(guān)聯(lián)，形成“節(jié)能即減排”的量化基礎(chǔ)，同時采用高爐特有的無煙煤參數(shù)修正，確?；A(chǔ)數(shù)據(jù)貼合工藝實際，為后續(xù)經(jīng)濟成本與環(huán)境效益的耦合分析提供數(shù)據(jù)支撐。

16、步驟2：計算考慮協(xié)同效益的技術(shù)單位節(jié)能成本

17、基于步驟1的節(jié)能減排數(shù)據(jù)，整合技術(shù)全生命周期成本與環(huán)境效益，引入多污染物協(xié)同機制及技術(shù)專屬可達率，量化技術(shù)本身的經(jīng)濟性：

18、

19、其中：

20、ccea為考慮節(jié)能減排降污協(xié)同效益后的單位節(jié)能成本，元/gj；

21、c為技術(shù)綜合成本(元)，計算公式：k為資本成本(元/t)，d為貼現(xiàn)率(10％)，n為技術(shù)壽命(年)，δo&m為年運維成本)；

22、eb為高爐使用無煙煤時節(jié)能效益(元/年)，計算公式：eb＝ecrp×q×psc×0.9428(psc為標(biāo)準(zhǔn)煤價格)；

23、為高爐使用無煙煤時co2減排效益(元/年)，計算公式：(為co2價格，見表2)；

24、為高爐使用無煙煤時大氣污染物減排效益(元/年)，計算公式：(見表2)；

25、為高爐使用無煙煤時大氣污染物協(xié)同減排效益(元/年)(引入?yún)f(xié)同彈性系數(shù)α)：其中,α＝0.35(高爐燃燒過程中co2與so2減排的協(xié)同彈性系數(shù),通過3200m3高爐實測數(shù)據(jù)擬合)；為行業(yè)平均co2減排量；

26、表2二氧化碳及主要大氣污染物價格/貨幣化價值

27、

28、tai為技術(shù)專屬可達率(％):

29、高爐煤氣高效回收技術(shù):ta煤氣回收＝0.7+0.3×η(η為煤氣回收率,取值范圍[0.8,1.0])；

30、富氧燃燒技術(shù):ta富氧燃燒＝0.85+0.005×(ω-21)(ω為氧純度,取值范圍[21,30])。

31、步驟2通過“成本-節(jié)能收益-減排收益”的凈差計算，將步驟1的環(huán)境效益(eri高爐)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟價值并引入α系數(shù)量化污染物協(xié)同效益，結(jié)合技術(shù)專屬可達率修正實際應(yīng)用效率，突破傳統(tǒng)單一成本核算模式，最終得到反映技術(shù)本身經(jīng)濟性的單位節(jié)能成本ccea。

32、步驟3：企業(yè)成本效益分析

33、基于步驟2的成本與效益數(shù)據(jù)，從企業(yè)視角評估技術(shù)全生命周期的經(jīng)濟可行性：

34、凈現(xiàn)值(npv)計算公式：

35、內(nèi)部收益率(irr)滿足：

36、其中，cfi為第i年現(xiàn)金流入(直接引用步驟2的效益數(shù)據(jù))，cf0為初始投資(萬元)，r為貼現(xiàn)率(8％)，n為項目年限(20年)，trl(technologyreadiness?level)：技術(shù)成熟度，0-1之間劃分為5個等級。

37、步驟3將步驟2中的高爐使用無煙煤時節(jié)能效益(eb)和減排效益整合為企業(yè)現(xiàn)金流(cfi)，通過npv和irr量化技術(shù)對企業(yè)的長期經(jīng)濟價值，同時引入技術(shù)成熟度(trl)修正，使評價更貼合企業(yè)實際決策需求。

38、步驟4：topsis評價

39、整合步驟2和步驟3的指標(biāo)數(shù)據(jù)，通過多目標(biāo)決策方法確定技術(shù)優(yōu)先級：

40、指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化(極大型/極小型指標(biāo)分別處理)；

41、極大型指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理(npv、irr)：

42、

43、極小型指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理(ccea)：

44、

45、構(gòu)建加權(quán)矩陣z：

46、z＝(zij)n×m＝(x′ij*wj)(wj為權(quán)重，wnpv＝0.3,wirr＝0.2)；

47、確定正負理想解：

48、(參考高爐行業(yè)標(biāo)桿，如最優(yōu)cce＝120元/gj)

49、(取高爐技術(shù)極限值，如cce上限＝300元/gj)；

50、計算各樣本距離正、負理想解的距離：

51、

52、計算各評價對象與最優(yōu)方案的貼近程度：

53、

54、按ci排序確定技術(shù)優(yōu)先級。

55、步驟4將技術(shù)層面的單位節(jié)能成本(ccea)與企業(yè)層面的npv、irr結(jié)合，理想解取值錨定高爐行業(yè)實際，解決傳統(tǒng)topsis脫離工藝場景的缺陷，輸出精準(zhǔn)的技術(shù)選型排序，為企業(yè)提供明確的決策結(jié)論。

56、(3)有益效果

57、1.突破單維度評價局限：現(xiàn)有技術(shù)多依賴單一指標(biāo)，本發(fā)明通過三元指標(biāo)體系將節(jié)能潛力、多污染物減排與經(jīng)濟收益動態(tài)關(guān)聯(lián)，借助協(xié)同彈性系數(shù)量化聯(lián)動價值，解決了傳統(tǒng)評價的片面性。

58、2.適配高爐工藝特性：針對高爐無煙煤燃料特性，采用專屬排放因子和折標(biāo)煤系數(shù)修正計算，為不同技術(shù)定制可達率公式，使評價結(jié)果與實際工藝偏差率降低。

59、3.構(gòu)建全流程邏輯閉環(huán)：從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集到綜合排序，各步驟數(shù)據(jù)相互引用，形成完整閉環(huán)。