大學(xué)校區(qū)內(nèi)電采暖技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

彭程

1.1供暖及供電現(xiàn)狀

大學(xué)校區(qū)老校區(qū)供暖面積為19.9萬(wàn)㎡，建筑物主要為老舊建筑物，保溫措施較差，其中教學(xué)樓及學(xué)生宿舍供暖面積為147259㎡，家屬區(qū)供暖面積為51883㎡。老校區(qū)供暖現(xiàn)階段由學(xué)校鍋爐房?jī)?nèi)3臺(tái)10噸燃煤鍋爐提供熱源，供暖鍋爐設(shè)備老舊，管網(wǎng)不符合當(dāng)前環(huán)保相關(guān)要求。一個(gè)采暖季供暖時(shí)間為165天。

大學(xué)校區(qū)目前有6座配電室，由5回10kV線路供電，分別為小車庫(kù)配電室（500kVA）、一號(hào)教學(xué)樓配電室（630kVA）、教學(xué)樓區(qū)配電室（400kVA）、住宅樓區(qū)配電室（400kVA）、后勤區(qū)配電室1（200kVA）、后勤區(qū)配電室2（500kVA），其中后勤區(qū)的兩個(gè)配電室由1回線路供電?？紤]配電變壓器負(fù)載一般情況下不超過(guò)60%，大學(xué)校區(qū)老校區(qū)總體負(fù)荷不超過(guò)1.5MW。

2大學(xué)校區(qū)老校區(qū)19.9萬(wàn)㎡供暖分析

2.1供暖配置方案

現(xiàn)電鍋爐供暖主要有電極式鍋爐、電阻式鍋爐、固體蓄熱式電鍋爐三大類。現(xiàn)將鍋爐特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比。

老校區(qū)以未采取節(jié)能措施建筑物為主，含有較少節(jié)能措施建筑物，綜合考慮老校區(qū)建筑物情況在計(jì)算中取單位平米熱指標(biāo)60W/㎡。本項(xiàng)目采用蓄熱式電鍋爐加熱水供給，考慮降低后期運(yùn)營(yíng)成本，平電電價(jià)時(shí)段不用或者少用電，在谷電時(shí)期蓄熱。經(jīng)過(guò)計(jì)算得出以下鍋爐配置方案：

2.1.1供電方案

依據(jù)校區(qū)的供暖需求，年耗電量為約3028.6萬(wàn)kWh?？紤]到電鍋爐供暖用電負(fù)荷較大，同時(shí)校區(qū)周邊均為市區(qū)，如果通過(guò)其它110kV變電站供電，則需要多達(dá)十幾回10kV線路穿過(guò)市區(qū)，施工極為困難。因此，建議本期項(xiàng)目自建變電站，同時(shí)解決老校區(qū)、擴(kuò)建區(qū)的供電需求。

本期項(xiàng)目自建變電站可選擇的電壓等級(jí)為110kV和35kV，35kV電壓等級(jí)需要3-4回線路才能滿足要求，距離項(xiàng)目最近的公園110kV變并沒(méi)有35kV電壓等級(jí)，需要舍近求遠(yuǎn)，而且在市區(qū)內(nèi)新建35kV電壓等級(jí)的設(shè)施較難通過(guò)審批。因此，建議本期項(xiàng)目采用110kV電壓等級(jí)，新建一座110kV變電站。

考慮本期變電站建設(shè)時(shí)，有以下幾個(gè)因素影響較大：

（1）變電站造價(jià)較高。僅變電站本體造價(jià)就達(dá)到3000萬(wàn)元，極大地拉高了投資成本。

（2）外部供電申請(qǐng)有一定難度。項(xiàng)目本身用電負(fù)荷較大，又位于城區(qū)，周邊接入電網(wǎng)的條件較為有限，需要占用電網(wǎng)公司一定的資源。對(duì)電網(wǎng)公司來(lái)說(shuō)，電鍋爐項(xiàng)目冬季用電、夏季完全不用，提供資源后設(shè)備利用率不高。直接申請(qǐng)外部供電會(huì)有一定難度。

（3）外電線路難以建設(shè)、造價(jià)難以估算。外部供電線路施工條件較為困難，很可能需要采用電纜建設(shè)，造價(jià)難以估計(jì)，但至少也在1000萬(wàn)元以上。

因此，建議變電站建設(shè)模式為：在大學(xué)校區(qū)校區(qū)可建設(shè)范圍內(nèi)申請(qǐng)新建一座公用變電站，既為本期項(xiàng)目供電，也為周邊城區(qū)用戶用電負(fù)荷供電;既可以避免項(xiàng)目造價(jià)過(guò)高、施工難度較大，也可以借周邊城區(qū)的用電來(lái)調(diào)配變電站冬夏季用電，提高設(shè)備的利用率。

110kV變電站采用全戶內(nèi)變電站建設(shè)，市區(qū)公用變電站負(fù)載率一般不超過(guò)70%-80%，并且要為周邊的城區(qū)負(fù)荷供電，在公用變電站標(biāo)準(zhǔn)規(guī)模中，建議選擇主變?nèi)萘繛?×50MVA，采用雙卷降壓變壓器。110kV出線2回，10kV出線20回。造價(jià)約為3000萬(wàn)元（不含外部110kV線路）。

每回10kV線路供電能力約為6MW線路，考慮到每個(gè)鍋爐的備用線路，老校區(qū)電鍋爐供電需6-8回10kV線路，擴(kuò)建區(qū)電鍋爐供電需4-6回10kV線路，具體供電回路數(shù)在設(shè)計(jì)階段由電氣主接線決定。

2.2投資估算及經(jīng)濟(jì)性分析

本項(xiàng)目依據(jù)國(guó)家、部門、行業(yè)現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定、費(fèi)用定額、費(fèi)率標(biāo)準(zhǔn)等，鍋爐設(shè)備價(jià)格、其他設(shè)備和材料價(jià)格參考國(guó)內(nèi)2018年4季度及當(dāng)?shù)噩F(xiàn)行價(jià)格水平計(jì)算。采暖費(fèi)按17.8元/m2計(jì)算，電價(jià)蓄熱12h按0.132元/kWh，蓄熱5h分別按0.132元/kWh、0.264元/kWh。

本校區(qū)供暖總面積為19.9萬(wàn)平方米，按四種方案考慮。

方案一：建設(shè)規(guī)模為3×8MW電極鍋爐，蓄熱12h，該方案工程建設(shè)投資2337.41萬(wàn)元。單位面積的建設(shè)投資117.46元/m2。經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目年經(jīng)營(yíng)成本475.63萬(wàn)元（23.9元/m2），年平均總成本631.53萬(wàn)元（31.74元/m2），年采暖收入354.22萬(wàn)元。

方案二：建設(shè)規(guī)模為3×6MW電極鍋爐，蓄熱5h，該方案工程建設(shè)投資1517.13萬(wàn)元。單位面積的建設(shè)投資76.24元/m2。經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目年經(jīng)營(yíng)成本612.29萬(wàn)元（30.77元/m2），年平均總成本717.12萬(wàn)元（36.04元/m2），年采暖收入354.22萬(wàn)元。

方案三：建設(shè)規(guī)模為3×8MW固體鍋爐，蓄熱12h，該方案工程建設(shè)投資3712.70萬(wàn)元。單位面積的建設(shè)投資186.57元/m2。經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目年經(jīng)營(yíng)成本494.88萬(wàn)元（24.87元/m2），年平均總成本820.68萬(wàn)元（41.24元/m2），年采暖收入354.22萬(wàn)元。

方案四：建設(shè)規(guī)模為3×6MW固體鍋爐，蓄熱5h，該方案工程建設(shè)投資2837.54萬(wàn)元。單位面積的建設(shè)投資142.59元/m2。經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目年經(jīng)營(yíng)成本629.31萬(wàn)元（31.62元/m2），年平均總成本908.04萬(wàn)元（45.63元/m2），年采暖收入354.22萬(wàn)元。

對(duì)比以上四種方案，在收入相同的情況下，均不可行，但方案一總成本費(fèi)用最低。

3智慧能效管理

根據(jù)大學(xué)校區(qū)校區(qū)內(nèi)特殊性質(zhì)，可在學(xué)校供暖系統(tǒng)中增加智慧能效管理系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。智慧能效管理系統(tǒng)初步方案：在教學(xué)樓、體育館、圖書館、宿舍等有周期性采暖需求的建構(gòu)筑物入戶總供熱管道上設(shè)置溫控器、電磁閥的控制設(shè)施，采集信息反饋到后臺(tái)集中管理系統(tǒng)中，可根據(jù)建筑物內(nèi)的供熱需求調(diào)節(jié)供熱量，例如在寒假期間降低部分公共區(qū)域熱量供給，保障最低供熱需求、在采暖季夜間辦公及教學(xué)區(qū)域降低供熱輸送量等方法來(lái)控制供暖項(xiàng)目能耗。更加人性化、科學(xué)化、節(jié)能供熱。根據(jù)現(xiàn)階段收集資料，可在老校區(qū)及擴(kuò)建區(qū)寒假時(shí)期對(duì)6.3萬(wàn)㎡供暖面積實(shí)施節(jié)能管理，經(jīng)粗略估算一個(gè)采暖季可節(jié)約139.4萬(wàn)kWh用電量，達(dá)到節(jié)能降耗的作用。

4大學(xué)校區(qū)電采暖商業(yè)模式

（1）結(jié)合BOT模式的能源管理模式：企業(yè)與社會(huì)資源融資建設(shè)或企業(yè)獨(dú)立投資建設(shè)完成后，校方與企業(yè)建立能源管理公司，現(xiàn)經(jīng)過(guò)測(cè)算，19.9萬(wàn)m2區(qū)域供暖能正常運(yùn)行，經(jīng)計(jì)算盈虧平衡點(diǎn)為27.92元/m2（“一校兩制”采暖費(fèi)家屬區(qū)17.8元/m2、校區(qū)31.6元/m2）。運(yùn)行期三方共同推動(dòng)采暖費(fèi)上調(diào)至盈虧平衡點(diǎn)以上。股權(quán)比例、運(yùn)行盈利率等需三方商議而定，待特許期過(guò)后將該基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)償或有償移交校方。

（2）結(jié)合BTO模式的能源管理模式：企業(yè)與社會(huì)資源投資建設(shè)或企業(yè)獨(dú)立投資建設(shè)完成后直接移交所有權(quán)給師范大學(xué)，校方再通過(guò)與企業(yè)簽訂長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)合同以彌補(bǔ)項(xiàng)目投資成本、運(yùn)營(yíng)成本及收益。本模式盈虧平衡點(diǎn)與BOT模式相同，在合同中明確允許根據(jù)電價(jià)變動(dòng)調(diào)整盈利率漲幅區(qū)間。

基于以上兩種商業(yè)模式，當(dāng)企業(yè)獨(dú)立投資建設(shè)時(shí)，后期運(yùn)營(yíng)可與鍋爐廠家簽訂保價(jià)合同，經(jīng)與多個(gè)鍋爐廠家溝通了解，通過(guò)后期智能運(yùn)行調(diào)控可將盈虧平衡點(diǎn)控制在22元/㎡～25元/㎡區(qū)間范圍。

參考：《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736-2012）

《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ34-2010）