EPC在分布式供能改造項(xiàng)目中節(jié)能收益的測(cè)算方法

上海航天能源股份有限公司 張 丹

1 概述

EPC(合同能源管理)方式是運(yùn)用市場(chǎng)手段促進(jìn)節(jié)能的服務(wù)機(jī)制。其運(yùn)作模式為：節(jié)能服務(wù)公司，一種基于合同能源管理機(jī)制運(yùn)作的、以贏利為直接目的的專業(yè)化公司，與愿意進(jìn)行節(jié)能改造的用戶簽訂節(jié)能服務(wù)合同，為用戶的節(jié)能項(xiàng)目進(jìn)行投資（或融資）和節(jié)能改造。在節(jié)能改造之后，用戶利用節(jié)能收益（改造后能源費(fèi)用相比改造前能源費(fèi)用的節(jié)?。┲Ц豆?jié)能服務(wù)公司的費(fèi)用。合同期滿，即在節(jié)能服務(wù)公司的項(xiàng)目資金、運(yùn)行成本、所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)及合理的利潤(rùn)得到補(bǔ)償之后，用戶享有全部的節(jié)能效益。

分布式供能系統(tǒng)，即（冷）熱電聯(lián)供系統(tǒng)，以靠近用戶、一次能源利用效率高、環(huán)境友好、能源供應(yīng)安全可靠等特點(diǎn)，已逐漸成為用戶節(jié)能改造中的一種重要節(jié)能方式。它以天然氣為主要燃料，在用戶側(cè)安裝燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組，利用燃料高品位的能量進(jìn)行發(fā)電滿足用戶的電力需求，同時(shí)通過余熱利用設(shè)備（如溴化鋰吸收式空調(diào)機(jī)組或換熱設(shè)備）回收發(fā)電所產(chǎn)生的煙氣熱量，向用戶供熱、供冷。

EPC(合同能源管理)方式在分布式供能節(jié)能項(xiàng)目中的應(yīng)用是促進(jìn)分布式供能行業(yè)發(fā)展的有力措施，同時(shí)也是建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的客觀需要。然而這種應(yīng)用成功的關(guān)鍵在于：節(jié)能收益測(cè)算方法的合理確定。本文將主要從這個(gè)方面展開詳細(xì)闡述，以期能夠與所有節(jié)能行業(yè)同仁共同探討，對(duì)EPC(合同能源管理)方式在分布式能源行業(yè)，乃至節(jié)能行業(yè)的發(fā)展應(yīng)用作出些許貢獻(xiàn)。

2 節(jié)能收益測(cè)算方法

EPC(合同能源管理)的實(shí)質(zhì)是一種允許用戶使用未來的節(jié)能收益為工廠設(shè)備升級(jí)和節(jié)能的投資方式。因此節(jié)能收益測(cè)算是EPC(合同能源管理)項(xiàng)目實(shí)施的重要部分。

分布式供能項(xiàng)目中，用戶可按季度付給節(jié)能服務(wù)公司節(jié)能收益。

每季實(shí)際節(jié)能收益的計(jì)算方法如下：

式中S收益——項(xiàng)目的季度節(jié)能收益（元）；

S電——項(xiàng)目的季度電收益(元)；

S余熱——項(xiàng)目的季度余熱收益(元)；

Z燃?xì)狻?xiàng)目的季度燃?xì)庵С觯ㄔ?/p>

2.1 季度電收益（S電）

式中q平電，q峰電——本季平、峰時(shí)段分布式供能系統(tǒng)累計(jì)發(fā)電量（kWh）；

p平電，p峰電——同季平、峰時(shí)段分時(shí)電價(jià)（元/kWh)；

2.2 季度余熱收益（S余熱）

分布式供能系統(tǒng)的煙氣余熱經(jīng)一定方式利用后，可作兩種用途：供應(yīng)冷/熱空調(diào)；產(chǎn)生可使用的生活熱水或蒸氣。因此其余熱收益可分為空調(diào)收益和生活熱水/蒸氣收益。

1)空調(diào)收益

分布式供能節(jié)能改造項(xiàng)目實(shí)施后，利用余熱供應(yīng)空調(diào)，相比改造前空調(diào)設(shè)備（利用電或燃?xì)獾饶茉打?qū)動(dòng)）耗能量的節(jié)省即為節(jié)能量，乘以該種所耗能源的實(shí)時(shí)價(jià)格即為節(jié)能收益。該節(jié)能收益可由兩種方法進(jìn)行測(cè)算。

（1）面積平均法

將用戶的冷/熱空調(diào)能耗費(fèi)用按空調(diào)面積的大小來平攤。前提是需對(duì)改造前的冷/熱空調(diào)設(shè)備季度耗能量進(jìn)行記錄統(tǒng)計(jì)，以建立單位空調(diào)面積的季度耗能量“基準(zhǔn)線”。 利用該“基準(zhǔn)線”可以得出用戶任何空調(diào)面積下，改造前空調(diào)設(shè)備的季度耗能量，即分布式供能改造項(xiàng)目余熱的季度節(jié)能量，對(duì)應(yīng)節(jié)能收益計(jì)算如下：

式中S余熱——同前所示；

q1——單位空調(diào)面積的季度耗能量（kWh/m2)；

A——實(shí)際空調(diào)面積（m2)；

P——為用戶空調(diào)改造前所耗能源（如：電）的實(shí)時(shí)價(jià)格，隨政府定價(jià)的波動(dòng)而波動(dòng)（元/kWh）；

（2）能量型計(jì)費(fèi)法

將用戶的冷/熱空調(diào)能耗費(fèi)用按空調(diào)冷/熱量的大小來平攤。前提條件，除了需對(duì)改造前的冷/熱空調(diào)設(shè)備季度耗能量進(jìn)行記錄統(tǒng)計(jì)；還需通過監(jiān)測(cè)空調(diào)系統(tǒng)的冷／熱水流量和溫差，利用對(duì)溫度和流量信號(hào)進(jìn)行積算的能量?jī)x表，得出用戶同季度下的耗冷／熱量。以這兩個(gè)前提條件，建立單位冷/熱量的季度耗能量“基準(zhǔn)線”。利用該“基準(zhǔn)線”可以得出用戶實(shí)際空調(diào)耗冷/熱量下，改造前設(shè)備的季度耗能量，即分布式供能改造項(xiàng)目余熱的季度節(jié)能量，對(duì)應(yīng)節(jié)能收益計(jì)算如下：

式中S余熱，p，——同前所示；

q2——單位空調(diào)冷/熱量的季度耗能量；

Q空——與q2對(duì)應(yīng)季度下，用戶實(shí)際消耗的空調(diào)冷/熱量（kWh）。

2）生活熱水/蒸氣收益

分布式供能節(jié)能改造項(xiàng)目實(shí)施后，利用余熱產(chǎn)生生活熱水/蒸氣，相比改造前設(shè)備（利用燃料燃燒供應(yīng)生活熱水/蒸氣）的燃料節(jié)省即為節(jié)能，乘以該種所耗燃料的實(shí)時(shí)價(jià)格即為節(jié)能收益。該節(jié)能收益可由兩種方法進(jìn)行測(cè)算。

（1）熱效率法

改造前利用燃料燃燒供應(yīng)生活熱水/蒸氣的設(shè)備，其燃料消耗量很大程度取決于設(shè)備的熱效率。經(jīng)專業(yè)機(jī)構(gòu)測(cè)試出改造前供熱設(shè)備的熱效率，并通過用戶和節(jié)能服務(wù)公司（即合同雙方）確認(rèn)后，在合同中對(duì)該效率進(jìn)行約定。約定后，具有法律意義的熱效率可作為節(jié)能收益的計(jì)算依據(jù)。具體公式如下：

但是，目前國(guó)內(nèi)高等教育，尤其是本科教育階段，對(duì)這部分知識(shí)的講授未能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用所要求的深度。大多數(shù)院校在大學(xué)物理、理論力學(xué)等課程中講授相關(guān)內(nèi)容，在運(yùn)動(dòng)學(xué)方面，介紹質(zhì)點(diǎn)在三維空間的運(yùn)動(dòng)以及剛體的“平面運(yùn)動(dòng)”；在動(dòng)力學(xué)方面，介紹質(zhì)點(diǎn)在三維空間的動(dòng)力學(xué)以及少量剛體“平面運(yùn)動(dòng)”的動(dòng)力學(xué)。講授多個(gè)剛體在三維空間的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)的院校較少。而實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)械系統(tǒng)大多是多個(gè)剛體組成的系統(tǒng)；而且很多情況下，剛體在三維空間的運(yùn)動(dòng)并不能簡(jiǎn)化為“平面運(yùn)動(dòng)”，如行駛的車輛、飛行的飛機(jī)、衛(wèi)星、多關(guān)節(jié)的機(jī)器人等，且二者在理論上區(qū)別較大，自學(xué)難度較高。

S余熱——同前所示；

Q熱——用戶實(shí)際使用的生活熱水/蒸氣量（t）；

h——生活熱水/蒸氣焓值（kJ/t）；

M——改造前供熱設(shè)備所消耗燃料的低位熱值（kJ/m3）；

η——改造前供熱設(shè)備熱效率；

P'——改造前供熱設(shè)備所消耗燃料（如：天然氣）的實(shí)時(shí)價(jià)格，隨政府定價(jià)的波動(dòng)而波動(dòng)（元/m3）；

（2）噸數(shù)平均法

將用戶使用生活熱水/蒸氣的能耗費(fèi)用按生活熱水/蒸氣的噸數(shù)來平攤。前提是需對(duì)改造前的供熱設(shè)備季度耗能量和同季度內(nèi)生活熱水/蒸氣噸數(shù)進(jìn)行記錄統(tǒng)計(jì)，以建立該項(xiàng)目單位生活熱水/蒸氣噸數(shù)的季度耗能量“基準(zhǔn)線”。利用該基準(zhǔn)線可計(jì)算實(shí)際生活熱水/蒸氣量下，改造前設(shè)備的季度耗能量，即分布式供能改造項(xiàng)目余熱的季度節(jié)能量，對(duì)應(yīng)的節(jié)能收益為：

式中S余熱，Q熱，P'——同前所示；

q3——單位生活熱水/蒸氣噸數(shù)的季度耗能量（m3/t）

2.3 季度燃?xì)庵С觯╖燃?xì)猓?/h3>

Q燃——分布式供能系統(tǒng)季度累計(jì)消耗燃?xì)饬浚∟m3），按燃?xì)夤緦?shí)際抄表數(shù)計(jì)；

P''——分布式供能系統(tǒng)消耗的燃?xì)鈫蝺r(jià)（元/Nm3）。

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，將（2）式，（3）式（或（4）式），（5）式（或（6）式）及（7）式代入（1）式可得出用戶按季度付給節(jié)能服務(wù)公司的節(jié)能收益。

3 結(jié)論

用戶與節(jié)能服務(wù)公司采用EPC（合同能源管理）方式實(shí)施分布式供能改造項(xiàng)目，可以使得這項(xiàng)節(jié)能技術(shù)盡快為用戶使用。然而在該種合同能源管理節(jié)能投資模式推廣時(shí)，節(jié)能效果的評(píng)估和確認(rèn)極其重要，甚至是決定性的，關(guān)系到節(jié)能服務(wù)公司和用戶的收益與承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)。因此尋找一種合理易行的節(jié)能收益測(cè)算方法是合同能源管理項(xiàng)目順利實(shí)施的關(guān)鍵之一。

本文通過對(duì)分布式供能系統(tǒng)節(jié)能收益測(cè)算的思考，提出了多種不同余熱利用情況下節(jié)能收益測(cè)算公式，公式中變量均可得可測(cè)，具有一定的可實(shí)施性和合理性，希望能對(duì)EPC方式的應(yīng)用推廣起到些許幫助。