水電站庫(kù)區(qū)公路隧道合同能源管理項(xiàng)目實(shí)踐與體會(huì)

劉運(yùn)龍

摘 要：我國(guó)近幾年發(fā)展迅速，各種先進(jìn)的服務(wù)機(jī)制被不斷引進(jìn)。水電站庫(kù)區(qū)淹沒復(fù)建公路隧道在運(yùn)營(yíng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的用能，如何保證運(yùn)營(yíng)過程中的節(jié)能問題至關(guān)重要。隧道合同能源管理系統(tǒng)是將工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)與LED照明技術(shù)相結(jié)合的節(jié)能技術(shù)系統(tǒng)。鑒于此，隧道合同能源管理系統(tǒng)為水電站庫(kù)區(qū)淹沒復(fù)建公路隧道的運(yùn)營(yíng)節(jié)能提供了思路。

關(guān)鍵詞：水電站庫(kù)區(qū) 公路隧道 合同能源管理

中圖分類號(hào)：TQ153.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（c）-0152-02

1 合同能源管理的概念及特點(diǎn)

1.1 合同能源管理的概念

合同能源管理就是由專業(yè)的節(jié)能服務(wù)公司和用能單位簽訂合同進(jìn)行節(jié)能服務(wù)的約定，以此來幫助用能單位進(jìn)行節(jié)能改造。合同的制定基于用能診斷、工程設(shè)計(jì)、資金籌措、設(shè)備采購(gòu)、施工安裝、調(diào)試和驗(yàn)收、員工培訓(xùn)和維護(hù)保養(yǎng)等方面。節(jié)能服務(wù)應(yīng)該按照合同的約定進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用合同能源管理模式為用能單位進(jìn)行節(jié)能改造設(shè)計(jì)。節(jié)能服務(wù)公司在項(xiàng)目實(shí)施之前用合同的形式將目標(biāo)和服務(wù)的內(nèi)容進(jìn)行約定，項(xiàng)目實(shí)施后用取得的節(jié)能效益回收投資，以取得合理的利潤(rùn)。

合同能源管理是一種通過非行政手段的方式來解決高能耗問題的機(jī)制。雖然政府確定了一些節(jié)能減排的項(xiàng)目，但是很難推動(dòng)用能單位自主進(jìn)行節(jié)能改造。利用合同能源管理方式，用能單位可以零投入進(jìn)行節(jié)能改造，還可以減少投入的風(fēng)險(xiǎn)，在實(shí)現(xiàn)盈利的同時(shí)達(dá)到節(jié)能減排的目的。同時(shí)節(jié)能服務(wù)公司也能夠通過對(duì)能源的有效節(jié)約而獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。因此，合同能源管理模式是一種雙贏的機(jī)制。

1.2 合同能源管理模式的特點(diǎn)

（1）在進(jìn)行合同能源管理中，節(jié)能項(xiàng)目審計(jì)、方案設(shè)計(jì)、融資和設(shè)備采購(gòu)、施工測(cè)量以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)和認(rèn)證等都由節(jié)能服務(wù)公司統(tǒng)一負(fù)責(zé)，用能單位只需參與配合。

（2）采用合同能源管理模式，節(jié)能服務(wù)公司需對(duì)用能單位培訓(xùn)，以確保在合同期結(jié)束后，公路隧道用能單位也能夠自己管理節(jié)能設(shè)備，確保節(jié)能效果。如果節(jié)能服務(wù)公司達(dá)不到合同中規(guī)定的要求，則在項(xiàng)目過程中造成的損失由節(jié)能公司承擔(dān)。節(jié)能服務(wù)公司在和用能單位簽訂節(jié)能服務(wù)合同時(shí)，在合同中約定好節(jié)能改造效果，將節(jié)能改造前后對(duì)比，其所消耗的能源的總量有預(yù)期的下降。

（3）用能單位不用提供節(jié)能改造資金，節(jié)能改造的前期資金投入由節(jié)能服務(wù)公司來負(fù)責(zé)，有效降低了節(jié)能改造投入及風(fēng)險(xiǎn)。資金的來源一般有以下三個(gè)方面：通過租賃節(jié)能改造過程中需投入的設(shè)備；節(jié)能服務(wù)公司對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行融資；節(jié)能服務(wù)公司自己對(duì)該項(xiàng)目投入。

2 合同能源管理的模式及特點(diǎn)

2.1 節(jié)能效益分享型

節(jié)能效益分享型的模式就是節(jié)能服務(wù)公司通過提供資金的方式對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行節(jié)能改造，用能單位和節(jié)能服務(wù)公司共同享受節(jié)能的效益。

節(jié)能效益分享型的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。

用能單位以及節(jié)能服務(wù)公司的節(jié)能收益通過合同約定進(jìn)行分配。合同期限以及分配方案經(jīng)雙方協(xié)商一致后確定，節(jié)能收益的分享比例分為固定式和不固定式兩種。為了能夠盡快的收回成本，節(jié)能服務(wù)公司一般都會(huì)在節(jié)能改造完成的最早的幾年內(nèi)，收取收益的比例較高，然后隨著成本的不斷收回逐漸的下調(diào)收回比例。如項(xiàng)目的節(jié)能改造完成投入運(yùn)營(yíng)后，收益分享的期限為十年，則前五年內(nèi)，公路隧道用能單位和節(jié)能服務(wù)公司的收益比例分別為30%和70%，第六年到第八年內(nèi)，分享比例分別為50%，最后兩年內(nèi)用能單位和節(jié)能公司的分享比例為70%和30%。合同期滿之后，所有的節(jié)能設(shè)施和設(shè)備都將無條件的交付給公路隧道用能單位。

這種模式受能源價(jià)格影響比較大。只有能源價(jià)格保持不變或者價(jià)格上漲，才能保證項(xiàng)目的收益，才能確?？傮w的節(jié)能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

2.2 節(jié)能量保證型

在進(jìn)行合同能源管理的過程中應(yīng)向用能單位承諾節(jié)能指標(biāo)，以此保證項(xiàng)目在后期運(yùn)營(yíng)中的收益，如果節(jié)能公司無法達(dá)到節(jié)能效益就進(jìn)行一定的賠償。同時(shí)用能單位也應(yīng)在公路隧道驗(yàn)收合格后將所有的工程款立刻支付給節(jié)能公司。如果后期的節(jié)能效益沒有達(dá)到節(jié)能公司在合同中的約定，節(jié)能公司應(yīng)退回公路隧道用能單位的收益差額。

這個(gè)模式的特點(diǎn)是由用能單位負(fù)責(zé)全部的融資工作，節(jié)能公司只是做技術(shù)上的改造。該模式能否開展，除節(jié)能技術(shù)本身外，還受用能單位的資金、開展節(jié)能改造的積極性等因素的影響。其次，由于這種模式缺少節(jié)能監(jiān)督機(jī)構(gòu)以及保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)，難以有效測(cè)定節(jié)能效果以及減少或轉(zhuǎn)移合同能源管理項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的能力。

2.3 能源費(fèi)用托管型

這個(gè)模式是指用能單位的能源費(fèi)用都交給節(jié)能服務(wù)公司來進(jìn)行管理，如果滿足相應(yīng)的規(guī)范以及使用功能，節(jié)能服務(wù)公司的改造和節(jié)約效益就都?xì)w節(jié)能公司所有。

如該水電站庫(kù)區(qū)公路隧道每年用電賬單為1 000萬元，該水電站庫(kù)區(qū)公路隧道以5年4 000萬元費(fèi)用支付給節(jié)能公司，由節(jié)能公司代為繳納電費(fèi)。節(jié)能公司通過節(jié)能改造和管理，花去成本600萬元，節(jié)電率達(dá)到40%，因此只用花用3 000萬元即夠繳電費(fèi)，利潤(rùn)為400萬元，利潤(rùn)率為10%。而用能單位在五年中可節(jié)約1 000萬元。

這種模式能夠有效的避免用能單位在節(jié)能效率上的分歧，但是此模式對(duì)節(jié)能公司的要求較高。節(jié)能公司要對(duì)用能單位提供節(jié)能改造的設(shè)計(jì)、設(shè)備以及材料的采購(gòu)、融資和能效審計(jì)甚至是后期的測(cè)評(píng)以及運(yùn)行的管理方案等一系列的服務(wù)，由于節(jié)能公司承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)變大，所以對(duì)該公司的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)要求也較高。

3 合同能源管理項(xiàng)目的技術(shù)方案

3.1 照明能效管理方案

（1）隧道照明設(shè)計(jì)說明。

隧道能效管理系統(tǒng)照明方案設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵照照明設(shè)計(jì)規(guī)范。該實(shí)施合同能源管理模式的水電站淹沒復(fù)建公路隧道屬于三級(jí)公路，共9個(gè)隧道，隧道總長(zhǎng)度約16 km，隧道設(shè)計(jì)車速30 km/h，隧道建筑限界為9m×5.3m，雙向雙車道，混凝土路面，隧道車流量較小。白天洞外環(huán)境亮度取3000 cd/m2。原設(shè)計(jì)采用高壓鈉燈照明，能效管理系統(tǒng)照明設(shè)計(jì)選用高品質(zhì)的飛利浦專用隧道照明燈具，燈具的光通保持性好，光衰小，使用壽命周期內(nèi)可維持光衰量在20%以內(nèi)。在整個(gè)燈具使用周期內(nèi)，亮度值都高于標(biāo)準(zhǔn)值。

（2）照明節(jié)能措施和節(jié)能原理。

該系統(tǒng)主要從設(shè)備、工藝技術(shù)和管理三個(gè)方面進(jìn)行節(jié)能。

①設(shè)備節(jié)能。

采用品質(zhì)較優(yōu)的LED照明燈替換傳統(tǒng)的高壓鈉燈，可有效節(jié)能。

②工藝節(jié)能。

采用亮度傳感器及時(shí)序控制，實(shí)現(xiàn)隧道的自動(dòng)化控制，減少不必要的照明能耗，節(jié)約電能。

③管理節(jié)能。

建立照明能效管理系統(tǒng)，均衡照明燈具的使用壽命，優(yōu)化控制方案。

（3）系統(tǒng)功能。

①系統(tǒng)組成：隧道能效管理系統(tǒng)由現(xiàn)地控制單元和通訊網(wǎng)絡(luò)、LED照明燈具、檢測(cè)傳感器、照明能效管理系統(tǒng)等組成?，F(xiàn)地控制單元以PLC為核心，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)地照明設(shè)備的信號(hào)采集和處理，通過通訊網(wǎng)絡(luò)將照明設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)傳輸至相鄰的現(xiàn)地控制單元，實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)的數(shù)據(jù)共享和時(shí)序同步，達(dá)到節(jié)能的目的。

②控制對(duì)象：控制對(duì)象為隧道內(nèi)除應(yīng)急照明外所有的LED照明燈具。

③控制信號(hào)：控制信號(hào)主要有：亮度傳感器、電參數(shù)傳感器等。

④系統(tǒng)功能：隧道照明分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩類。

自動(dòng)控制：正常情況下，系統(tǒng)根據(jù)控制流程自動(dòng)實(shí)現(xiàn)照明燈組的開啟和關(guān)閉。

手動(dòng)控制：當(dāng)自動(dòng)控制失效或者需要手動(dòng)操作時(shí)，可以在各個(gè)照明段的現(xiàn)地控制柜上通過“開啟”和“關(guān)閉”按鈕實(shí)現(xiàn)各燈組的手動(dòng)開關(guān)。

3.2 通風(fēng)能效管理方案

（1）隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)說明。

隧道能效管理系統(tǒng)的通風(fēng)方案設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵照通風(fēng)規(guī)范，每座隧道均采用22kw的射流風(fēng)機(jī)。

（2）通風(fēng)節(jié)能措施和節(jié)能原理

該方案主要從設(shè)備、工藝技術(shù)和管理三個(gè)方面進(jìn)行節(jié)能。

①設(shè)備節(jié)能原理。

采用變頻器替代接觸器控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)無極調(diào)速和高效運(yùn)行，節(jié)約電能。

電機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，需要考慮建設(shè)前、后長(zhǎng)期工藝要求的差異和過載、重載啟動(dòng)、系統(tǒng)安全等因素，因此都留有一定的余量。這些電動(dòng)機(jī)大多在滿負(fù)荷下運(yùn)行，電能利用率低、耗電量過大，浪費(fèi)嚴(yán)重。變頻調(diào)速技術(shù)已成為節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施。很多用戶實(shí)踐的結(jié)果證明，節(jié)電率一般在10%～30%，有的高達(dá)40%，變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和節(jié)能技術(shù)，已經(jīng)滲透到各行各業(yè)中。

采用變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速，可使電動(dòng)機(jī)回到高效運(yùn)行狀態(tài)，變頻器通過降低電機(jī)轉(zhuǎn)速減少輸出功耗，實(shí)現(xiàn)按需供能。設(shè)備的轉(zhuǎn)速降低后，可減少磨損，延長(zhǎng)使用壽命，節(jié)約電能，獲得可觀的間接經(jīng)濟(jì)效益。使用變頻器進(jìn)行交流變頻調(diào)速，并與PLC、CO/VI傳感器等進(jìn)行配合，可以實(shí)現(xiàn)高精度控制，提高通風(fēng)效率，有效節(jié)能，使隧道空氣質(zhì)量明顯改善。

②工藝節(jié)能原理。

采用CO/VI、風(fēng)速儀等傳感器，實(shí)現(xiàn)隧道通風(fēng)的自動(dòng)化控制，節(jié)約電能。

該系統(tǒng)采用PLC控制，根據(jù)傳感器對(duì)隧道內(nèi)CO/VI濃度實(shí)際檢測(cè)情況進(jìn)行風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，確保通風(fēng)條件、空氣質(zhì)量良好的狀態(tài)下，最大化的提高節(jié)能效果。

③能效管理節(jié)能原理。

建立隧道能效管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能控制、無人或少人值守，節(jié)約管理成本。

采用最新的設(shè)計(jì)理念對(duì)通風(fēng)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，如對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，運(yùn)行時(shí)間監(jiān)視、運(yùn)行次數(shù)監(jiān)視。在這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，自動(dòng)調(diào)整各各組風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和次數(shù)，需要啟動(dòng)風(fēng)機(jī)時(shí)，優(yōu)先啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)間短的風(fēng)機(jī)，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的使用壽命。

（3）系統(tǒng)功能。

①系統(tǒng)組成：公路隧道能效管理系統(tǒng)由現(xiàn)地控制單元、通訊網(wǎng)絡(luò)、風(fēng)機(jī)、檢測(cè)傳感器、通風(fēng)能效管理系統(tǒng)等組成?，F(xiàn)地控制單元以PLC為核心，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)地風(fēng)機(jī)設(shè)備的信號(hào)采集和處理，通過通訊網(wǎng)絡(luò)將通風(fēng)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)傳輸至相鄰的現(xiàn)地控制單元，實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)的風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)共享和時(shí)序同步，達(dá)到節(jié)約電能的目的。

②控制對(duì)象：控制對(duì)象為隧道內(nèi)的所有的風(fēng)機(jī)。

③控制信號(hào)：控制信號(hào)主要有：CO傳感器、VI傳感器、風(fēng)速傳感器、電參數(shù)傳感器等。

④系統(tǒng)功能：隧道通風(fēng)分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩類。

自動(dòng)控制：正常情況下，系統(tǒng)根據(jù)控制流程自動(dòng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的開啟和關(guān)閉。

手動(dòng)控制：當(dāng)自動(dòng)控制失效或者需要手動(dòng)操作時(shí)，可以在各個(gè)現(xiàn)地控制柜上通過“開啟”和“關(guān)閉”按鈕實(shí)現(xiàn)各風(fēng)機(jī)的手動(dòng)啟停。

4 水電站庫(kù)區(qū)公路隧道合同能源管理項(xiàng)目的體會(huì)

（1）從技術(shù)方案的角度，考慮到目前新發(fā)布了《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》和《公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則》，后續(xù)能效管理系統(tǒng)的通風(fēng)、照明節(jié)能改造要滿足新的規(guī)范要求。在照明調(diào)光控制上，還可以采用無級(jí)調(diào)光的方式控制LED照明燈具，比該項(xiàng)目更節(jié)能，更加滿足運(yùn)營(yíng)安全的需要，在以后的照明改造中可以選用無級(jí)調(diào)光控制LED照明燈具。該項(xiàng)目節(jié)能效益良好：節(jié)能改造初步估算投入600萬元，年節(jié)約電費(fèi)193.46萬度，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤696.44噸，年減排CO21 855.23噸，年節(jié)省電費(fèi)125.75萬元。

（2）傳統(tǒng)照明均采用高壓鈉燈，其初期投入相對(duì)較低，但耗電量高、燈泡易壞，維修工作量大。LED燈具供電安全等級(jí)高，其為冷光源，無熱輻射，無危害人體健康的紫外線輻射，無有害金屬汞，可減少環(huán)境污染，降低溫室效應(yīng)和能源消耗，符合國(guó)家節(jié)能減排的要求，維修工作量小。在進(jìn)行合同能源管理中，節(jié)能服務(wù)公司負(fù)責(zé)節(jié)能改造的投入、能源審計(jì)、方案設(shè)計(jì)、融資和設(shè)備采購(gòu)以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)和認(rèn)證等工作，公路隧道用能單位只需參與配合。節(jié)能服務(wù)公司需滿足安全運(yùn)營(yíng)相關(guān)規(guī)范要求，承擔(dān)合同期內(nèi)安全運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，這就促使節(jié)能服務(wù)公司選用品質(zhì)較好的LED燈具和先進(jìn)的控制方式，以達(dá)到運(yùn)營(yíng)安全、節(jié)能的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)的不斷發(fā)展，公路隧道的建設(shè)越來越多，交通量越來越大，隧道運(yùn)營(yíng)能耗的問題越來越突出，合同能源管理能夠有效地應(yīng)對(duì)公路隧道的節(jié)能減排問題。因此，應(yīng)該注意在運(yùn)營(yíng)過程中實(shí)施能源節(jié)約措施，推廣合同能源管理機(jī)制的應(yīng)用，在保證經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，努力做到節(jié)能環(huán)保。

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