IPMVP在某酒店合同能源管理項目中的應(yīng)用分析

江森自控公司 陳一

國家《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》明確將合同能源管理項目的推廣作為節(jié)能減排重點工程之一，支持重點用能單位采用合同能源管理方式實施節(jié)能改造，公共機構(gòu)實施節(jié)能改造要優(yōu)先采用合同能源管理方式。

1 合同能源管理簡介

合同能源管理 EPC（EnergyPerformance Contracting）是指節(jié)能服務(wù)公司ESCO（Energy Services Company）與用能單位以契約形式約定節(jié)能項目的節(jié)能目標(biāo)，節(jié)能服務(wù)公司為實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)向用能單位提供必要的服務(wù)，用能單位以節(jié)能效益支付節(jié)能服務(wù)公司的投入及其合理利潤的節(jié)能服務(wù)機制[1]。項目前期，ESCO負(fù)責(zé)相關(guān)的能源審計、節(jié)能診斷、方案設(shè)計及節(jié)能量核算；實施階段，ESCO將負(fù)責(zé)整個項目的投資，施工及管理；竣工后的合同期內(nèi)，ESCO還將承擔(dān)節(jié)能系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)，同時，客戶從實際節(jié)能收益中按照約定比例付款給ESCO；合同期結(jié)束后，全部節(jié)能系統(tǒng)無償移交給客戶。整個項目中，ESCO承擔(dān)主要的財務(wù)和技術(shù)風(fēng)險，相應(yīng)的可以獲得比傳統(tǒng)業(yè)務(wù)更高的收益率和政府節(jié)能補貼；對于用能單位，不用承擔(dān)資金壓力和項目風(fēng)險，節(jié)能收益有保障；因此，作為一種雙贏的能源服務(wù)模式，合同能源管理得到政府在財政和稅收政策上的大力支持。

表1 EPC模式與傳統(tǒng)模式的比較

合同能源管理與傳統(tǒng)節(jié)能改造的區(qū)別如表1所示[2]：

由表1可知，大部分合同能源管理項目采用整體節(jié)能解決方案，項目資金由ESCO負(fù)責(zé)融資，節(jié)能收益得到保障，這也是合同能源管理與傳統(tǒng)節(jié)能改造的最大區(qū)別。

2 IPMVP簡介

制約合同能源管理發(fā)展的一個重要因素就是如何精確客觀地測量與驗證項目的實際節(jié)能收益。合理的節(jié)能量測量與驗證規(guī)程（M&V：Measurement and Verification）是合同能源管理順利實施的技術(shù)保障。目前，國際上普遍認(rèn)可的M&V標(biāo)準(zhǔn)是由國際能效評價組織（EVO：Efficiency Valuation Organization）制定的國際節(jié)能效果測量和驗證規(guī)程（IPMVP：International Performance Measurementand Verification Protocol）。規(guī)程指出：節(jié)能量是通過比較節(jié)能措施實施前后的能耗量，再對實施前后運行工況的變化進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整而得出的。其基本概念如圖1所示。

實際能耗量會受到天氣，運營時間、使用率等許多不可控因素的影響，因此不能簡單得通過比較節(jié)能改造前后的能耗量來確定實際節(jié)能量，需要引入相應(yīng)的調(diào)整量來排除這些不可控因素的影響。該調(diào)整分為常規(guī)調(diào)整和非常規(guī)調(diào)整。前者指預(yù)期會發(fā)生的正常變化，例如天氣，工廠產(chǎn)量，酒店入住率等；后者指不可預(yù)見的對能耗有決定性作用的因素，例如工廠班次，住戶類型等等。節(jié)能量的計算采用以下公式：

節(jié)能量=（改造前基準(zhǔn)期能耗量-改造后報告期能耗量）±調(diào)整量 （1）

IPMVP定義了四種M&V的方案來確定節(jié)能量[3]，參見表 2。

上述四種M&V方案的成本各不相同，在選擇采用哪種方案時應(yīng)進(jìn)行M&V的成本效益分析，具體數(shù)據(jù)可參考表3[4]。

3 IPMVP的應(yīng)用案例分析

上海某五星級酒店建筑面積5900m2，共有328間客房，2010年總能耗費用約900萬元人民幣。酒店采用合同能源管理的模式，針對空調(diào)、照明、鍋爐、蒸汽等主要能耗系統(tǒng)實施了整體節(jié)能改造。節(jié)能措施涵蓋節(jié)電和節(jié)省天然氣兩部分，如表4所示：

表2 IPMVP方案概覽

表3 各種M&V方法的成本費用比例

針對上述各項節(jié)能措施，我們依據(jù)IPMVP制定了不同的節(jié)能量測量與驗證方案。

3.1 節(jié)電量的M&V方案：采用IPMVP選項C

1）M&V方案選擇

本項目的節(jié)電措施主要涵蓋照明和空調(diào)等主要的耗電系統(tǒng)，項目預(yù)計每年節(jié)電量約為191萬kWh，同2010年酒店總耗電量928萬kWh相比，節(jié)電率達(dá)到20%。選擇節(jié)電量的測量與驗證方案時，我們考慮了以下因素：

（1）改造前酒店沒有分項計量，缺少照明、制冷站系統(tǒng)的耗電基準(zhǔn)；

（2）多項節(jié)電措施共同作用于同一系統(tǒng)，相互影響，很難單獨區(qū)分開各自的節(jié)電效果；

（3）節(jié)能率達(dá)到20%，大于IPMVP推薦的10%，電耗受未知因素的影響較小。

因此采用IPMVP選項C-整體耗能系統(tǒng)能耗比較作為節(jié)能量測量與驗證的方案。

2）基準(zhǔn)耗電量的數(shù)學(xué)模型

根據(jù)酒店的能耗特點，選擇客房入住率，室外氣象條件及每月天數(shù)等影響因素作為自變量，同每月實際耗電量一起進(jìn)行線性回歸分析，建立酒店的基準(zhǔn)耗電量的數(shù)學(xué)模型。其中，客房逐月入住率以及月耗電量來源于酒店原始記錄，室外氣象條件用制冷度日數(shù)-CDD18%表示。制冷度日數(shù)-CDD18℃是指某天室外日平均溫度高于18℃時，將高于18℃的度數(shù)（室外平均溫度值減去18）乘以1天得到當(dāng)日的制冷度日數(shù)-CDD18℃（單位：℃·日），每月制冷度日數(shù)指該月每日制冷度日數(shù)之和。

表4 案例節(jié)能措施介紹

為了保證耗電量數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性，我們選取酒店2008年1月至2010年12月共計36個月的逐月耗電量、月入住率、月制冷度日數(shù)CDD18℃、月天數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析，得到酒店月耗電量的數(shù)學(xué)模型，如公式2所示：

月耗電量(kWh)=3,371×酒店月入住率(%)＋637×月制冷度日數(shù)CDD18℃＋25,061×每月天數(shù) -312,551 （2）

為了驗證該能耗模型的準(zhǔn)確度，我們根據(jù)公式2計算出2008年至2010年酒店的逐月耗電量并與實際耗電量進(jìn)行對比，結(jié)果如表5所示，平均誤差率在5%以內(nèi)，數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確度符合要求。

3）節(jié)能效益分析

根據(jù)公式1，本項目每月的節(jié)電量=調(diào)整后的月基準(zhǔn)耗電量-驗證期的實際耗電量。調(diào)整后的月基準(zhǔn)耗電量根據(jù)公式2計算所得，驗證期的實際耗電量以實測為準(zhǔn)。我們以項目完成后的2012年6至8月作為節(jié)能驗證期，節(jié)能效益分析如表6所示：

3.2 鍋爐天然氣節(jié)約量的M&V方案：采用IPMVP選項B

1）M&V方案選擇

本項目中，鍋爐天然氣節(jié)約措施包括鍋爐排煙熱回收和蒸汽冷凝水閃蒸氣熱回收，預(yù)計每年節(jié)氣量約為1.2萬m3，同2010年酒店總天然氣耗量94萬m3相比，節(jié)電率約1.3%。選擇鍋爐天然氣節(jié)約量的M&V方案時，我們考慮了以下因素：

（1）節(jié)能比例偏小，不適合用改造前后鍋爐的天然氣耗量進(jìn)行比較；

（2）節(jié)能措施相對獨立，彼此之間幾乎沒有影響。

因此采用IPMVP選項B-隔離改造部分：測量所有參數(shù)作為節(jié)能量測量與驗證的方案。

表5 月耗電量數(shù)學(xué)模型的計算值與實際值比較

表6 采用IPMVP選項C的節(jié)電量

2）M&V方法

通過在熱回收裝置上加裝能量表，實時測量兩套熱回收裝置回收的熱量，根據(jù)等熱量原則，按照蒸汽鍋爐的測試效率，換算出生產(chǎn)同樣熱水所需要的天然氣量。該天然氣量即是如果不加裝余熱回收裝置鍋爐所需消耗的天然氣量。計算過程如公式3所示：

天然氣節(jié)約量（m3）=余熱回收量(kcal)/(天然氣熱值×鍋爐效率) （3）

其中：余熱回收量由熱回收裝置上的能量表實測所得，天然氣熱值取8500kcal/m3，鍋爐效率參照改造前的實測值81%；

3）節(jié)能效益分析

根據(jù)2012年6至8月實測的回收熱量值，通過公式3可以計算出相應(yīng)的天然氣節(jié)約量，如表7所示：

表7 采用IPMVP選項B的鍋爐天然氣節(jié)約量

3.3 廚房灶具天然氣節(jié)約量的M&V方案：采用IPMVP選項A

1)M&V方案選擇

廚房灶具節(jié)能改造每年預(yù)計節(jié)能量約為5000m3，約占酒店2010年總天然氣量的0.5%。由于灶具改造的節(jié)能量存在眾多未知的影響因素，例如就餐人數(shù)，使用時間，廚師習(xí)慣等等，而且節(jié)能量偏小，很難直接用改造前后廚房的天然氣耗量進(jìn)行比較。因此采用IPMVP選項A-隔離改造部分：測量關(guān)鍵參數(shù)作為節(jié)能量測量與驗證的方案。

2)M&V方法及節(jié)能效益分析

選取兩臺灶具作為測試對象，一臺為現(xiàn)有的傳統(tǒng)灶具，一臺為改造后的節(jié)能灶具。在為期兩周的測試周期內(nèi)，分別測量兩臺灶具的天然氣耗量，測試結(jié)果見表8：

表8 灶具節(jié)能改造測試結(jié)果

根據(jù)公式4，可以計算出灶具節(jié)能改造的天然氣節(jié)約量：

灶具天然氣節(jié)約量 (m3)=單臺節(jié)能灶日均節(jié)氣量 (m3)×使用天數(shù)×改造的灶具臺數(shù)×灶具同時使用系數(shù) （4）

其中，單臺節(jié)能灶日均節(jié)能量取測試值：1.57m3，使用天數(shù)按照與客戶的約定值取365，改造的灶具臺數(shù)為13，灶具同時使用系數(shù)也按照與客戶的約定值0.7計算，從而得到廚房灶具節(jié)能改造每年的天然氣節(jié)約量為5214.8m3。

4 結(jié)論

近幾年，隨著國家積極推動節(jié)能減排、綠色環(huán)保事業(yè)，合同能源管理得到政府和企業(yè)的廣泛關(guān)注和應(yīng)用。為了保證合同能源管理項目的客觀公正，節(jié)能效益的測量與驗證成為項目實施過程中的重點和難點。在國內(nèi)合同能源管理相關(guān)機制尚不成熟的條件下，作為國際上普遍認(rèn)可的能效評估規(guī)程,IPMVP可以為項目實施提供參考和指導(dǎo)。同時，相關(guān)部門正通過借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗并結(jié)合國內(nèi)合同能源管理項目的特點,制定符合中國國情的能效評估規(guī)程,《GB:節(jié)能量測量和驗證技術(shù)通則（征求意見稿）》的發(fā)布為未來中國合同能源管理節(jié)能評估體系的建立奠定了很好的基礎(chǔ)。

[1]合同能源管理技術(shù)通則.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T24915—2010∶1

[2]陳輝俊.臺灣ESCO節(jié)能績效測量與驗證的案例分析[J].太原理工大學(xué)學(xué)報,2010,(9)∶532-537

[3]Efficiency Valuation Organization.International Performance Measurement and Verification Protocol.-Conceptsand Optionsfor Determining Energy and Water Savings[S].Volume1,2010∶19-20.

[4]李巖,許艷,沙瑞麗.IPMVP在合同能源管理中的應(yīng)用模式研究[J].環(huán)境經(jīng)濟,2010,(7)∶46-48.