山西省年产36000万Ah高容量纳米锂离子动力电池项目节能评估报告案例
第一章 评估依据
二、评估内容
第二节 评估依据
第二章 项目概况介绍
第一节 项目建设单位概况
第二节 项目建设方案
项目名称:某有限公司年产36000万ah高容量纳米锂离子动力电池项目
建设地点:山西省某市
建设性质:新建
建设规模:项目建设完成后,具备10条生产线产能,每条生产线144000ah/d(两班制生产),设计生产能力为36000万ah/年。
本项目产品标准依据我国汽车行业标准《电动汽车用锂离子蓄电池》(qc/t743-2006)制定。
产品生产方案
锂离子动力电池产品标准
1、生产工艺简介
(1)工艺流程图
(2)工艺流程简述
(1)配料与和浆
正极干粉混合:将磷酸亚铁锂、导电剂石墨按一定比例称重后混合。
正级浆料混合:用去离子水稀释羧甲基纤维素和丁苯橡胶乳,然后与正级干粉和浆。
负极浆料混合:用去离子水稀释羧甲基纤维素和丁苯橡胶乳,然后与负级干粉和浆。
(2)涂布
将正极浆料涂在薄铝箔上,将负极浆料涂在薄铜箔上。
(3)极片烘干
正极涂布烘干、负极涂布烘干这两道工序没有具体环境要求,烘干温度100℃左右,浆料中的水分将被排除,其它物质保留在极片中。极片通过蒸汽间接加热。
(4)模切与辊压
模切将涂布后的极片切成工艺设计的形状,辊压进一步将涂层压实。
由于锂电池电解质对水的要求非常严格,所以在模切和辊压之后还要再次烘干。
……
1、主要建设内容
项目选择先进工艺技术和配套设备,生产锂离子电池。主要建设内容包括一号联合厂房、二号联合厂房、试制联合厂房、35kv变电所、热泵与锅炉房、办公楼、培训中心、多功能厅、门卫 。
1、门卫2、门卫3及总平面工程等,并配套供电、供水、供气等公用工程。
2、总平面布置原则
3、项目总平面布置
……
第三节 项目用能情况
本项目用电接某变电站10kv输配线路,项目用电负荷主要有生产、辅助设备、照明及生活系统等,负荷等级为二类负荷,全厂总装机容量为7186.11kw,总用电量2938.84kwh。
项目用气主要为冬季采暖热水锅炉用气,整个厂区内设独立的锅炉房,设供热量为1400kw的热水锅炉三台,为厂区集中供暖,年耗煤层气量为376万m3。
三、供用水系统
项目用水主要为生产用水、生活用水及其他用水等,其中生产用水主要为设备循环用水和部件冲洗用水,年耗水量为15万m3,生活用水按每天50l/人计,年用水3.38万m3,绿化和道路洒水年消耗水量为2.60万m3。考虑厂区内输水管网损失等消耗性用水,未预见水量为2.09万m3。项目实施后,年耗水量为23.07万m3,日耗水量为922.79m3/d。
第一节 项目所在地能源供应条件及消费情况
第二节 项目能源消费对当地能源消费的影响
项目建设实施后年耗电4990.6万kwh/a、耗煤层气376万m3/a、耗水23.07万m3/a,综合能耗为8013.44tce。该县2010年电力消费67287.79万kwh,水资源消费量为8013万m3,能耗总量为260万tce。
因此,项目实施后能源消耗不会对该县能源供应产生负面影响,同时不会影响该地区正常的能源供应。
第三节 本章评估小结
经过收集项目所在地各种能源供应和消费条件的资料,经分析,项目建成实施后年能源消耗量占全县能源消耗比例为电耗占7.42%,不会对当地电力供应产生负面影响,水耗占0.288%,综合能耗占0.31%,对当地能源供应影响较小。
第四章 项目建设方案节能评估
第一节 项目选址、总平面布置节能评估
1、平面布置方案
厂区用地面积为188393m2,整个厂区用地呈梯形状,地形南低北高。
厂区分3个区域布置:厂区南面布置1号联合厂房,北面布置2号联合厂房,联合厂房之间布置辅助用房,3个区域均含有办公与动力站房。在主要建筑物周围设环路,两侧配置行道树。2号联合厂房西面布置厂区的集中绿地,既与道路有隔离作用又美化了厂区和城市环境。
……
2、平面布置节能分析
①单层轻钢结构厂房,进行合理功能分区,南北坐落,工艺流程顺畅,采光充足。
②办公楼及培训中心、多功能厅、食堂、试验联合厂房等生产厂房辅助用房,设置在1号联合厂房和2号联合厂房之间,方便人员进出和管理。提高效率,减少成本。
……
第二节 工艺流程、技术方案节能评估
(1)在上述工艺流程中,配料与和浆、模切与辊压等许多工序完全在密闭状态下进行,并通过氮气抽空保护,不排放任何废气;同时要求严格的干燥作业环境,采用电烘烤线进行烘干,节约了煤炭。
(2)循环冷却水和锅炉冷凝水循环使用,节约了水资源、抽水和纯水制备电耗等。
(3)锂电池生产线许多工序是在空调房内严格的生产环境下进行的,设备连续运行,年生产250天,日生产两个班,提高了设备利用率,又减少了能源的消耗。
(4)工艺设备选择国内著名企业生产的设备配套锂离子电池生产线,关键生产设备和部分研发设备选择引进。
1、主要设备选型原则
2、工艺设备选择方案
根据国内专家的介绍,锂电池设备的设计制造,基本与国内锂电池生产同步,国内设备中一部分是自己开发设计制造的,也有根据国外设备仿造并有改进的,仅在自动化程度上地域国外先进水平,设备的稳定性也低于国外先进水平。由于目前国内电池虽有国家规定的标准,但都是由买方提出容量、冲放电特性、大小等要求,因此,即使是同一容量,其规格、大小也不一样,因此还不具备同一规格采用自动化生产线的大批量生产。
为此本工程关键生产设备和部分研发设备选择引进,其余都选择国内著名企业生产的设备配套锂离子电池生产线。
3、主要耗能设备比选
第三节 主要耗能工序和耗能设备节能评估
项目主要耗电设备包括制片系统、搅拌系统所需设备及辅助及附属系统用电设备,各主要设备电耗见下表(表略)。
由上表可知,项目全自动间歇涂布机和烘烤线占到总设备计算负荷的45.13%;而辅助设备仅为总设备负荷的32.78%。项目生产系统总有功计算负荷为14166.55kw,年总耗电量为4990.6万kwh。
项目采暖设置独立的锅炉房,设供热量1400kw的热水锅炉3台,燃料采用煤层气,用于冬季采暖,项目年耗煤层气量为376万m3。
本项目生产过程中主要耗水为生产循环用水和部件冲洗水,年耗水量为23.07万m3/a。
项目能耗情况
由上表可以看出,本项目年消耗能源折算标准煤约为8013.44tce(当量值),其中电力消耗占能源消耗76.54%,煤层气消耗占能源耗23.46%,因此,电力和煤层气是本项目主要能源组成。
第四节 辅助生产系统和公用工程节能评估
1、供配电系统
2、节能分析
该项目在电气节能方面采取以下两点措施:
①照明供电与生产用电分路供给
该项目照明供电改由一条主干电缆供电,这样既便于消防切除非消防电源,又可使同样大的干线截面传输较小的电流,从而减少线路的损耗。
②对无功功率进行补偿
……
1、照明系统设计方案
2、节能分析
①该项目生产车间选用高压钠灯作为照明灯具,高压钠灯具有发光效率高、耗电少、寿命 长、透雾能力强和不锈蚀等优点;项目辅助生产建筑选用较为先进的t5节能灯具为照明灯具,白炽灯泡发光效率一般为7-20lm/w,其寿命一般为1000h,特殊的为2000h;单端的紧凑型荧光灯(俗称节能灯)其光通量一般为50lm/w,采用一只9w寿命3000-5000h的节能灯完全可以替代40w的白炽灯泡;而现在t5能达到90-110lm/w,寿命可达8000-10000h,节能效果显著。
……
1、采暖系统
2、通风系统
1、用水量
2、给排水系统建设方案
1、建筑布置
2、建筑方案
3、建筑节能分析
第五节 本章评估小节
本报告经过对该项目平面布置、工艺技术、主要工序、主要耗能设备、辅助生产系统和公用工程等方面系统分析,该项目建成实施后在满足生产需要的前提下,能够有效节约占地,缩短工艺流程,优化设备选型,选用节能产品,节能效果显著。因此,评估认为从节能评估角度出发,本项目的建设是可行的。
第五章 主要耗能工序及其能耗指标
第一节 项目能源消费种类及来源
本项目设计工艺合理,能耗部分主要为生产设备、辅助及附属设备,运行中所消耗能源种类主要为原煤和电力,耗能工质为水和压缩空气,耗能工质不计入项目能源平衡中。
1、电力核算
根据《某有限公司年产36000万ah高容量纳米锂离子动力电池项目可行性研究报告》、《某有限公司年产36000万ah高容量纳米锂离子动力电池项目环境影响评价报告》及业主提供的技术资料,以项目达产达标后分析能源消耗情况。
按照《综合能耗计算通则》(gb/t2589-2008)的有关规定进行计算。项目用电量核算依据用电设备装机容量和需要系数,结合最大负荷利用小时数计算年需电量,需要系数和最大负荷利用小时数的选取依据《工业与民用配电设计手册》,计算结果计入适当的同时工作系数。
1)用电设备组的计算负荷
根据用电设备组的设备容量pe,即可算得设备的计算负荷:
2)配电干线或变电所的计算负荷
3)项目耗电情况根据项目耗电设备所属系统可以分为生产系统耗电、辅助生产系统耗电、公用工程系统耗电(照明、采暖、通风),其中生产系统耗电按照工艺流程,可划分为搅拌、制片、装配及分容。
(1)生产系统耗电
①用电负荷计算:
项目生产系统主要用电主体为涂布机、烘烤线、制片机等生产设备,总装机容量为21009.7kw,经计算年耗电量为4990.6万kwh。具体电能消耗量如下表:
能耗计算表
②主要工序能耗
山西省年产36000万ah高容量纳米锂离子动力电池项目节能评估报告案例
山西省年产36000万ah高容量纳米锂离子动力电池项目节能评估报告案例
项目主要工序能耗对比饼状图(当量值)
由上表、图可以看出,本项目工序能耗中制片工段所占的比例较大,其占总电耗的56.66%。
(2)辅助生产系统耗电
用电负荷计算:
项目辅助系统主要用电主体为布袋除尘器、螺杆式空压机及风机等,总装机容量为1075kw,经计算年耗电量为376.36万kwh,具体电能消耗量如下表:
能耗计算表
(3)公用工程系统
用电负荷计算:
公用工程电耗主要为通风系统和照明系统耗电量,经计算年耗电量为17.22万kwh,具体电能消耗量如下表:
(4)输配线路损耗
经上式计算,项目全部变压器年电量损耗为148.49万kwh,并考虑厂区内输电线路损失,项目年线路损耗电能为7.43万kwh。
(5)项目电力消耗情况汇总
山西省年产36000万ah高容量纳米锂离子动力电池项目节能评估报告案例
项目电力消耗情况表
(6)项目工程负荷计算
山西省年产36000万ah高容量纳米锂离子动力电池项目节能评估报告案例
2、煤层气用量核算
3、用水量核算
4、压缩空气核算
某有限公司年产36000万ah高容量纳米锂离子动力电池项目能源消耗指标详见下表。
资源能源消耗指标
由上表可以看出,本项目所消耗的能源主要为电力,按当量值计电耗占81.93%,按等价值计电耗占92.50%,因此,项目节能重点为节约电力。
第二节 能源加工、转换、利用情况分析评估
本项目电力、煤层气、水为外购,直接消费,不存在加工转化过程。
压缩空气由空气压缩机中间转化,用于生产工艺;水资源部分循环利用和经污废水处理站处理后复用。
第三节 项目能耗指标计算与分析
综合能源消耗是指用能单位的统计报告期内实际消耗的各种能源实物量,按规定的计算方法和单位分别折算后的总和。
对企业,综合能耗是指统计报告期内,主要生产系统、辅助生产系统和附属生产系统的综合能耗总和。其计算公式如下:
式中:e——综合能耗;
n——消耗的能源品种数;
ei——生产和服务活动中消耗的第i种能源实物量;
pi——第i种能源的折算系数,按能量的当量值或能源等价值折算。
根据上述公式计算本项目综合能耗,当量值为8013.44tce,等价值为18798.33tce。
在正常工况下,生产单位产品对资源、能源消耗程度可以部分地反映一个企业的技术工艺和管理水平,即反映生产过程状况。从清洁生产方面分析,资源指标的高低同时反映企业生产过程中宏观上对生态系统的影响程度。
(1)单位产品电耗
项目年产36000万ah高容量纳米动力锂离子电池,年耗电量=4990.6万kwh;
则:单位产品耗电量=4990.6×10000÷36000=1386.28(kwh/万ah);
(2)单位产品煤层气耗
项目年产36000万ah高容量纳米动力锂离子电池,年耗煤层气量=376万nm3;
则:单位产品耗煤层气量=376×10000÷36000=104.44(nm3/万ah);
(3)单位产品水耗
项目年产36000万ah高容量纳米动力锂离子电池,年用新水量=230712 m3;
则:单位产品耗水量=230712×1÷36000
=6.41(t/万ah);
(4)单位产品综合能耗
=8013.44×1000÷36000=222.60(kg/万ah)
(5)万元工业产值能耗
第四节 本章评估小节
经过分别对该项目各种能源消费、各个系统能源消费、主要工序能源消费量、各个设备能源消费进行了核算、比对,经核算,本项目建成实施后年耗电力4990.6万kwh,煤层气376万nm3,耗水量23.07万m3,综合能耗当量值为8013.44tce,等价值为18798.13tce,万元生产总值能耗为0.0287ce/万元,单位gdp电耗为178.65kwh/万元,低于全省的平均水平,因此评估认为从节能评估角度讲本项目建设是可行的。
第六章 节能措施评估
第一节 项目节能措施概述
(1)工艺节能技术措施
本项目采用的是目前国内先进的高容量纳米动力锂离子电池生产技术,其主要节能技术措施:
1)公司产品标准依据《电动汽车用锂离子蓄电池标准》(qc/t743-2006)国家标准制定,高容量纳米锂离子动力电池技术具有先进性,达到国内先进水平;
……
第二节 单项节能工程
第三节 节能措施管理
第四节 节能措施效果评估
节能措施效果评估
第五节 节能措施及经济性评
项目节能措施实施后,总计节约折合标煤量2681tce/a,年可节约支出约合161万元,具有较好的节能收益。
第六节 本章评估小结
本项目严格遵循节能设计相关标准及规范、相关终端用能产品能效标准,不采用国家明令禁止或淘汰的落后工艺、设备,在节能措施中积极采用新工艺、新技术、新产品,所有设备均选用先进、成熟、可靠、高效率、低能耗节能型设备,最大程度降低能耗。
第七章 存在问题及建议
第一节 存在问题
第二节 建议
第八章 评估结论
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