食品冷链能耗折算标准

摘要：王想, 邹金桂, 李由, 孙韵, 张小栓. 食品冷链能效评估与碳排放核算研究综述[J]. 智慧农业（中英文）, 2023, 5(1): 1-21. doi:10.12133/j.smartag.SA202301007

本文节选自：

王想, 邹金桂, 李由, 孙韵, 张小栓. 食品冷链能效评估与碳排放核算研究综述[J]. 智慧农业（中英文）, 2023, 5(1): 1-21. doi:10.12133/j.smartag.SA202301007

WANG Xiang, ZOU Jingui, LI You, SUN Yun, ZHANG Xiaoshuan. Review on Energy Efficiency Assessment and Carbon Emission Accounting of Food Cold Chain[J]. Smart Agriculture, 2023, 5(1): 1-21. doi:10.12133/j.smartag.SA202301007

食品冷链能耗折算标准

食品冷链在各环节会产生不同的资源消耗，有化石燃料、电能这一类能源消耗，也有包装材料、机械材料、气体等资源消耗，还有劳动力的消耗。但对食品冷链进行能耗分析时，一般只将能源消耗作为研究对象，而不考虑其他资源消耗，从而简化分析过程。不同能源间有着本质和价值的差异，所以在进行综合能耗计算时，不能对各种能耗进行简单加减和比较分析。因此，首先需要使用同一种能耗折算标准将各种能耗统一为一个单位，从而再计算食品冷链的综合能耗，进而评估冷链的能效水平。太阳能值、标准煤、等效电这三种折算标准在食品冷链的能耗分析与能效评估中具有较大应用潜力，其中，标准煤的应用已经十分广泛。

1 太阳能值

能值（Emergy）的定义为一种流动或储存的能量中包含的另一种能量的数量。每种资源、产品或劳务形成所需的直接和间接投入使用的太阳能的量，就是其所具有的太阳能值。这一理论由美国著名生态学家Odum提出并加以改进，克服了传统能量分析法中不同类别能量难以统一为同一能量的问题，形成了能够准确评估环境资源价值的科学指标体系。

不同能量具有不同的能级和能质，相互之间可通过能值转换率（Emergy Transformity）实现转换。能值转换率为单位能量或物质所具有的能值，即等级位置的能量度。实际应用的是太阳能值转换率，即单位能量或物质由多少太阳能焦耳的能值转化而来，并且能值转换率越高，该能质越高，在能量系统中的等级越高。因此，能值转换率可作为能耗折算的一种标准应用到食品冷链中。此外，能值转换率一般是在已有研究基础上选定的，所以能值转换率会因生产技术水平和生产过程的不同而有所差异，在选取能值转换率时也应尽量遵循“先高频后低频，先国内后国外，先近期后远期”的原则。

能值理论在农业领域有着广泛的研究和应用，但大多偏向于生产系统、农牧系统、养殖系统、种植系统等，而关于食品供应链以及食品冷链的能值理论研究尚未见文献报道。为此，将能值分析法应用于食品冷链能耗研究中的潜力巨大。食品冷链中消耗的主要资源有柴油、电力、农机产品、包装材料以及劳动力等，其主要折能系数和能值转换率如表1和表2所示。其中折能系数用于间接计算太阳能值。为此，食品冷链综合能耗即可折算为太阳能的总热量值，即各资源消耗量与各资源能值转换率的乘积之和。

表1 食品冷链主要折能系数

Table 1 Main energy conversion coefficient in food cold chain

表2 食品冷链主要能值转换率

Table 2 Main emergy transformity in food cold chain

2 标准煤

国际上通常采用的标准燃料有：油当量、电当量、热功当量（焦耳）和煤当量等。中国能源结构以煤为主，因此常采用标准煤来作为能耗的统一计量单位。《综合能耗计算通则》（GB/T 2589-2020）中将折标准煤系数定义为“能源单位实物量或者生产单位耗能工质所消耗能源的实物量，折算为标准煤的数量”，可通过其将各类能源或耗能工质的消耗量折算为标准煤耗。

近十几年来，折标准煤系数在产品生产、采矿以及发电供电等领域的应用较为广泛。食品冷链中主要消耗的能源包括电力、柴油、汽油等，主要耗能工质包括氧气、氮气、二氧化碳以及新水等，它们折标准煤系数如表3所示。此外，在实际计算时，应考虑实际上年制备耗能工质设备效率等影响因素，对耗能工质的折标准煤系数进行修正。

表3 食品冷链中主要折标准煤系数（参考值）

Table 3 Main standard coal coefficient in food cold chain （reference value）

虽然《综合能耗计算通则》为广大能源管理相关人员提供了参考，但在实际应用时，其中的综合能耗计算公式以及折标准煤系数仍存在一些局限，如能源消耗存在明显的重复计算、“当量热值”与“等价热值”存在混用等。为此，在计算实际综合能耗时，应当考虑输出能源的实物量以及根据实际需求对原综合能耗公式和折标准煤系数进行修正等。

3 等效电

能源有一次能源和二次能源、高品位能源和低品位能源之分，在传统综合能耗计算和能效评估中，有时也会忽略各种能源间品位的差别。在大量实例与分析下，江亿和杨秀基于“能质系数”概念提出的“等效电法”，能提高能源输送、转换等各环节损耗的透明性，对于能源统计、评估分析等工作也具有较强的实用价值。其基本原理是根据各种能源的最大电力转换能力，将能源统一转换为与之等效的电力，然后按照电力来进行综合能耗计算，具体计算方法见公式（1），而能源的能质系数可根据其能源的品位高低和做功能力大小来确定，如公式（2）。

其中，Qe为单位数量能源所对应的等效电，kWh/kg或kWh/m3；Q为单位数量能源所含的热量，kWh/kg或kWh/m3；η为能质系数，可由对外做功温度T1和外界温度T0计算。

这种能源折标方法科学合理性更强，也综合了能源的数量、品位和可利用度，实际应用潜力巨大，在食品冷链的综合能耗分析和能效评估中亦具有较强的适用性。食品冷链中消耗的能源主要为汽油、柴油、电力等，其单位数量等效电分别为7.893 kWh/kg、7.816 kWh/kg、1 kWh/kWh等。在实际工程应用中，应依据当前技术水平来计算等效电转换系数，从而提高数据的准确性和真实性。

标准煤作为典型的能耗折算标准一直被广泛沿用至今，有着大量的研究和成果作为参考，且在以火力发电为主其他新能源发电方式协同发展的中国，将其应用到食品冷链的能耗折算中最为实际、便捷。对于在食品冷链领域应用较少的能值理论，其基本理论体系已较为完善，并且还能计算劳力、农机产品以及包装材料等其他资源的消耗情况，所以太阳能值可作为一种较为综合的资源消耗折算标准。然而，由于能值转换率计算过程较为复杂、更新也十分缓慢。因此，该折算标准的时效性较差，若需应用应先保证各能值转换率的高可信度。最后，对于综合能源数量、品位和可利用度的等效电折算标准，虽与之相关的应用研究较少，但其优点明显，因而应用潜力巨大。为此，将其应用到食品冷链的能耗分析中具有较大的参考意义。

为方便农业科学领域读者、作者和审稿专家学术交流，促进智慧农业发展，为更好地服务广大读者、作者和审稿人，编辑部建立了微信交流服务群，有关专业领域内的问题讨论、投稿相关的问题均可在群里咨询。入群方法： 加小编微信17346525780，备注：姓名、单位、研究方向，小编拉您进群，机构营销广告人员勿扰。