一种基于单位产值能耗确定单位产品能耗的方法

技术领域

本发明涉及能耗测量技术领域，特别是涉及一种基于单位产值能耗确定单位产品能 耗的方法。

背景技术

综合能耗是用能单位在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。目前评价企业生产某种产品能效水平的指标主要有单位产 值能耗和单位产品能耗。

单位产值能耗是用工业综合能耗与工业总产值之比，是从经济价值的角度出发考虑 企业能效水平的指标，虽然在一定程度上可以用来评价企业生产某种产品的能效水平， 但由于产品价格变动、各产品占总产量的比例发生变化等原因，即使企业能效水平不变， 单位产值能耗也会出现波动。

单位产品能耗是生产某种产品实际消耗的综合能耗与相应的合格产品产量之比。根 据上述定义可知，单位产品能耗直接反映企业生产某种产品的能效水平，而且不受其他 非生产因素的影响。然而当企业生产两种以上的产品，且计量系统不完善时，导致生产 某种产品的单位产品能耗难以计算。

综上所述，单位产值能耗便于计算，但难以客观反映企业的能效水平，单位产品能 耗虽然能够客观反映企业的能效水平，但往往难以测算。因此，为了评价企业生产某种 产品的能效水平，急需一种基于单位产值能耗确定单位产品能耗的方法。

发明内容

本发明实施例中提供了一种基于单位产值能耗确定单位产品能耗的方法，以解决现 有技术中多种产品的单位产品能耗不易确定的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种基于单位产值能耗确定单位产品能耗的方法，包括：

根据产品的规格种数，选取短期内相应个数的样本点，并统计各个样本点的单位产 值能耗、各种产品的销售价格以及各种产品的合格产量；

根据各种产品的销售价格和各种产品的合格产量计算总产值；

根据所述单位产值能耗和所述总产值计算总能耗；

根据能量平衡关系，列出总能耗、各种产品的合格产量和各种产品的单位产品能耗 的关系方程式；

将各个样本点所对应的总能耗和各种产品的合格产量代入所述关系方程式，得到方 程组，其中所述方程组中方程式的数量与所述样本点的数量相同；

分析方程组的解空间，计算各种产品的单位产品能耗。

优选地，对所述方程组建立矩阵表达式：AX＝b，其中A代表各种产品的合格产量， X为解向量，代表各种产品的单位产品能耗，b代表总能耗；

设所述产品的规格种数为n，则所述分析方程组的解空间，计算各种产品的单位产 品能耗，具体包括：

判断方程组的系数矩阵的秩k是否等于n；

若k等于n，则计算所述方程组的解向量X，得到各种产品的单位产品能耗；

若k不等于n，则剔除方程组中n-k个样本点，重新取短期内n-k个新的样本点；

将新的样本点所对应的总能耗和各种产品的合格产量代入所述关系方程式得到n-k 个新的方程式；

将所述n-k个新的方程式与所述剔除n-k个样本点的方程组和并组成新的方程组；

返回上述步骤，判断方程组的系数矩阵的秩k是否等于n。

优选地，剔除方程组中n-k个样本点，具体包括：

剔除的n-k个样本点所对应的方程式与方程组中剩余的方程式具有线性相关性。

优选地，所述根据产品的规格种数，选取短期内相应个数的样本点，具体包括：

根据产品的规格种数获取短期内与产品的规格种数相同数量的样本点。

优选地，所述根据各种产品的销售价格和各种产品的合格产量计算总产值，具体包 括：

将每一种产品的销售价格与合格产量相乘并累积求和，得到总产值。

优选地，所述根据所述单位产值能耗和所述总产值计算总能耗，具体包括：

将所述单位产值能耗与所述总产值相乘得到总能耗。

优选地，根据能量平衡关系，列出总能耗、各种产品的合格产量和各种产品的单位 产品能耗的关系方程式，具体包括：

总能耗等于每一种产品的合格产量与单位产品能耗的乘积之和。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种基于单位产值能耗确定单位产品能 耗的方法利用能量平衡关系，建立单位产值能耗与单位产品能耗的关系式，通过合理假 设，取短期内相应个数的样本点并列出方程组，并对解空间进行分析，求解获得各种产 品的单位产品能耗。这种方法不仅建立了单位产值能耗与单位产品能耗的关系，而且提 供了根据企业若干个样本点数据测算单位产品能耗的方法，通过对解空间的分析，确保 解的唯一性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有 技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而 言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于单位产值能耗确定单位产品能耗的方法流程示 意图；

图2为本发明实施例提供的图1中步骤S600的具体方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施 例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实 施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领 域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本 发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种基于单位产值能耗确定单位产品能耗的方法流程示 意图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S100：根据产品的规格种数，选取短期内相应个数的样本点，并统计各个样本 点的单位产值能耗、各种产品的销售价格以及各种产品的合格产量；

由于在短期内(例如每周)单位产品能耗基本不变，因此，在本发明实施例中的样 本点选取短期内的样本点。具体为，统计各个样本点的单位产值能耗、各种产品的销售 价格以及各种产品的合格产量数据。其中，样本点的数量可以根据产品的规格中暑确定， 例如产品的规格种数为n，则统计n个样本点的相关数据。

例如，第i个样本点中，各种产品的合格产量分别记为：P1i、P2i、P3i、…、Pni， 其中，Pni代表第i个样本点中第n种产品的合格产量；各种产品的销售价格记为：V1i、 V2i、V3i、…、Vni，其中，Vni代表第i个样本点中第n种产品的合格产量；单位产值 能耗记为：R0i。

步骤S200：根据各种产品的销售价格和各种产品的合格产量计算总产值；

在本发明实施例中，将每一种产品的销售价格与合格产量相乘并累积求和，得到总 产值。第i个样本点中，总产值的计算公式如下式一所示：

式一：

V0i＝V1i·P1i+V2i·P2i+V3i·P3i+...+Vni·Pni

其中，VOi为第i个样本点中的总产值。

步骤S300：根据所述单位产值能耗和所述总产值计算总能耗；

在本发明实施例中，将所述单位产值能耗与所述总产值相乘得到总能耗。第i个样 本点中，总能耗的计算公式如式二所示：

式二：

E0i＝R0i·V0i

其中，E0i为第i个样本点中的总能耗。

步骤S400：根据能量平衡关系，列出总能耗、各种产品的合格产量和各种产品的单 位产品能耗的关系方程式；

在本发明实施例中，总能耗等于每一种产品的合格产量与单位产品能耗的乘积之 和，将各种产品的单位产品能耗记为：R1、R2、R3、…、Rn，其中，Rn代表第n种产品 的单位产品能耗。第i个样本点中，总能耗、各种产品的合格产量和各种产品的单位产 品能耗的关系方程式如式三所示：

式三：

E0i＝R1·P1i+R2·P2i+...+Rn·Pni

步骤S500：将各个样本点所对应的总能耗和各种产品的合格产量代入所述关系方程 式，得到方程组，其中所述方程组中方程式的数量与所述样本点的数量相同；

在本发明实施例中，将每个样本点所对应的数据代入式三得到一个与该样本点对应 的方程式，将所有方程式组合得到对应的方程组。由此可知，在本发明实施例中方程组 中方程式的数量与采样的样本点的数量相同，而样本点的数量与产品的规格种数相同， 则可确定产品的规格种数同样与方程组中方程式的数量相同。

假设产品的规格种数为n，方程组中对应n个方程式，假设各个方程式均满足非线 性相关性条件，则可确定方程组的唯一解向量，求得各种产品的单位产品能耗。

步骤S600：分析方程组的解空间，计算各种产品的单位产品能耗。

在本发明实施例中，为了便于对方程组进行分析，建立方程组的矩阵表达式：AX＝b， 其中A代表各种产品的合格产量，X为解向量，代表各种产品的单位产品能耗，b代表总 能耗。方程组的矩阵表达式(AX＝b)如式四所示：

式四：

$\left(\begin{array}{ccccc}P11& P21& P31& ...& Pn1\\ P12& P22& P32& ...& Pn2\\ P13& P23& P33& ...& Pn3\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ P1n& P2n& P3n& ...& Pnn\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R1\\ R2\\ R3\\ ...\\ Rn\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}E01\\ E02\\ E03\\ ...\\ E0n\end{array}\right)$

其中，在式四中的系数矩阵如式五所示：

式五：

$\left(\begin{array}{ccccc}P11& P21& P31& ...& Pn1\\ P12& P22& P32& ...& Pn2\\ P13& P23& P33& ...& Pn3\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ P1n& P2n& P3n& ...& Pnn\end{array}\right)$

图2为本发明实施例提供的图1中步骤S600的具体方法流程示意图，如图2所示， 在本发明实施例中步骤S600具体还包括：

步骤S601：判断方程组的系数矩阵的秩k是否等于n；

将系数矩阵的秩与未知数的个数进行比较，进而确定是否可以得到唯一解向量。

步骤S602：若k等于n，则计算所述方程组的解向量X，得到各种产品的单位产品 能耗；

若系数矩阵的秩与未知数的个数相等，则确定方程组具有唯一解向量，对方程组求 解进而可以得到各种产品的单位产品能耗R1、R2、R3、…、Rn。

步骤S603：若k不等于n，则剔除方程组中n-k个样本点，重新取短期内n-k个新 的样本点；

若系数矩阵的秩与未知数的个数不相等则说明系数矩阵的秩小于未知数的个数，说 明矩阵中存在具有线性相关性的样本点，则剔除方程组中n-k个样本点，重新取短期内 n-k个新的样本点。为了保证方程组中的有效数据不丢失，在剔除的n-k个样本点所对 应的方程式与方程组中剩余的方程式具有线性相关性，即在剔除n-k个样本点后，方程 组的秩仍然为k，保证有效数据不丢失。

步骤S604：将新的样本点所对应的总能耗和各种产品的合格产量代入所述关系方程 式得到n-k个新的方程式；

根据新的样本点采集到的数据代入关系方程式中得到n-k个新的方程式。

步骤S605：将所述n-k个新的方程式与所述剔除n-k个样本点的方程组和并组成新 的方程组，返回步骤S601。

将n-k个新的方程式代入剔除n-k个样本点的方程组中得到新的方程组，则新的方 程组同样具有n个方程式，返回步骤S601重新计算，直到得到唯一解向量，即实现基于 单位产值能耗确定单位产品能耗。

为了便于本领域的技术人员更好地理解本技术方案，以下结合某铜冶炼企业，根据 企业统计的不同生产期内的产值能耗，计算各种产品的单位产品能耗方法进行进一步说 明。

已知该铜冶炼企业生产三种不同的产品：粗铜、阳极铜和硫酸，则先选取该企业短 期内相邻三天DAY1、DAY2、DAY3的数据作为代表性样本点。该企业相邻四天DAY1、DAY2、 DAY3、DAY4的产品产量统计数据如表1所示：

表1：

产品的销售价格如表2所示：

表2：

单位产值能耗如表3所示：

表3：

则该铜冶炼企业在所选三个样本点的总产值VO1、VO2、VO2计算如下：

DAY1：V01＝V11·P11+V21·P21+V31·P31

＝40000·180+60000·140+400·870＝15948000元

DAY2：V02＝V12·P12+V22·P22+V32·P32

＝40000·160+60000·120+400·780＝13912000元

DAY3：V03＝V13·P13+V23·P23+V33·P33

＝40000·170+60000·130+400·825＝14930000元

三个样本点的总能耗E01、E02、E03计算式为：

E01＝R01·V01＝179.20tce

E02＝R02·V02＝156.74tce

E03＝R03·V03＝167.97tce

假设该企业各种产品的单位产品能耗在一周内是不变的。根据能量平衡关系以及所 选的3个代表性样本点DAY1、DAY2、DAY3的数据，列出3个方程式：

E01＝179.20＝R1·P11+R2·P21+R3·P31

E02＝156.74＝R1·P12+R2·P22+R3·P32

E03＝167.97＝R1·P13+R2·P23+R3·P33

建立方程组的矩阵表达形式A1X＝b1：

$\left(\begin{array}{ccc}180& 140& 870\\ 160& 120& 780\\ 170& 130& 825\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R1\\ R2\\ R3\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}179.20\\ 156.74\\ 167.97\end{array}\right)$

上述方程的系数矩阵A1的行列式为：

$\left(\begin{array}{ccc}180& 140& 870\\ 160& 120& 780\\ 170& 130& 825\end{array}\right)$

计算矩阵A1的行列式：

$\left|A1\right|=\left(\begin{array}{ccc}180& 140& 870\\ 160& 120& 780\\ 170& 130& 825\end{array}\right)=0$

矩阵A1的行列式等于0，所以矩阵A1的秩小于3，并且矩阵A1的第一行行向量与 第二行行向量线性不相关。因此，矩阵A1的秩等于2，需要剔除样本点DAY3。

再取1个代表性样本点DAY4，计算新样本点的总产值V04、总能耗E04：

DAY4：V04＝V14·P14+V24·P24+V34·P34

＝40000·170+60000·125+400·820＝14628000元

第4个样本点的总能耗E04计算式为：

E04＝R04·V04＝165.06tce

根据能量平衡关系，列出新的方程式：

E01＝179.20＝R1·P11+R2·P21+R3·P31

E02＝156.74＝R1·P12+R2·P22+R3·P32

E04＝165.06＝R1·P14+R2·P24+R3·P34

建立新的方程组的矩阵表达式A2X＝b2：

$\left(\begin{array}{ccc}180& 140& 870\\ 160& 120& 780\\ 170& 125& 820\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R1\\ R2\\ R3\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}179.20\\ 156.74\\ 165.05\end{array}\right)$

上述方程的系数矩阵A2的行列式为：

$\left(\begin{array}{ccc}180& 140& 870\\ 160& 120& 780\\ 170& 125& 820\end{array}\right)$

则计算矩阵A2的行列式：

$\left|A2\right|=\left(\begin{array}{ccc}180& 140& 870\\ 160& 120& 780\\ 170& 125& 820\end{array}\right)=10000$

矩阵A2的行列式不等于0，所以矩阵A2的秩等于3。

计算企业生产各种产品的单位产品能耗R1、R2、R3。

由于A2X＝b2，所以X＝A2^-1b2：

$\left(\begin{array}{c}R1\\ R2\\ R3\end{array}\right)={\left(\begin{array}{ccc}180& 140& 870\\ 160& 120& 780\\ 170& 125& 820\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}179.20\\ 156.74\\ 165.05\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}0.530\\ 0.580\\ 0.003\end{array}\right)$

因此，第一种产品即粗铜的单位产品能耗为0.53tce/t粗铜，第二种产品即阳极铜 的单位产品能耗为0.58tce/t阳极铜，第三种产品即硫酸的单位产品能耗为0.003tce/t 硫酸。

按照此种方法不仅可以根据单位产值能耗与单位产品能耗的关系，计算出单位产品 能耗，而且通过分析解空间，确保解的唯一性，使方法具有较好的可靠性。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种基于单位产值能耗确定单位产品能 耗的方法利用能量平衡关系，建立单位产值能耗与单位产品能耗的关系式，通过合理假 设，取短期内相应个数的样本点并列出方程组，并对解空间进行分析，求解获得各种产 品的单位产品能耗。这种方法不仅建立了单位产值能耗与单位产品能耗的关系，而且提 供了根据企业若干个样本点数据测算单位产品能耗的方法，通过对解空间的分析，确保 解的唯一性。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将 一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操 作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何 其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者 设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过 程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一 个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在 另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一 般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发 明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点 相一致的最宽的范围。