能源托管型合同能源管理在高校供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用

孫元磊 徐承浩

（1.青島大學(xué)，山東青島 266071；2.青島國工能源科技有限公司，山東青島 266071）

0.概述

能源是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基礎(chǔ)和保障?！笆奈濉睍r期，是全面貫徹習(xí)近平總書記“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，落實“碳達(dá)峰、碳中和”要求的關(guān)鍵5年。建筑節(jié)能減排工作是推進(jìn)實施能源戰(zhàn)略的重要組成部分，而合同能源管理是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段。我國高等院校建筑具有較大的節(jié)能潛力，但由于可投入的資金有限，不能較好的開展相應(yīng)的節(jié)能工作。為此，通過引入合同能源管理這種市場化的節(jié)能合作模式，可充分利用社會資本進(jìn)行節(jié)能改造與運(yùn)維，既可獲得專業(yè)的節(jié)能服務(wù)，達(dá)到降低能耗的目的，又可以進(jìn)行示范宣傳，有助于培養(yǎng)在校師生的節(jié)能意識，進(jìn)一步推進(jìn)節(jié)約型校園的創(chuàng)建[1]。

本文以青島某大學(xué)校區(qū)供熱系統(tǒng)采用能源托管型合同能源管理模式為例，介紹該項目的節(jié)能改造內(nèi)容及節(jié)能合同約定情況，對于相似用能現(xiàn)狀的高校推進(jìn)節(jié)能工作具有一定的參考意義。

1.能源托管型合同能源管理

合同能源管理是一項政策性、技術(shù)性、業(yè)務(wù)性、實用性都非常強(qiáng)的市場化節(jié)能機(jī)制，要求的文件多、限定條件多、涉及專業(yè)性強(qiáng)。為促進(jìn)合同能源管理健康有序發(fā)展，國家標(biāo)準(zhǔn)《合同能源管理技術(shù)通則》（GB/T 24915）于2010年8月9日批準(zhǔn)發(fā)布，并于2011年1月1日起正式實施。2010版的國標(biāo)僅附帶節(jié)能效益分享型這一種參考合同，節(jié)能效益分享型成為合同能源管理機(jī)制在中國的推進(jìn)過程中使用最廣泛和最基礎(chǔ)的一種合同類型。隨著節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在復(fù)雜的市場條件和用戶需求下，節(jié)能服務(wù)公司實施的合同能源管理的類型也越來越多，例如，針對公共機(jī)構(gòu)所屬的建筑及設(shè)施的節(jié)能改造或運(yùn)行維護(hù)的節(jié)能項目，采用能源托管型合同，對節(jié)能服務(wù)公司和公共機(jī)構(gòu)都更加適合。2020年新修訂版《合同能源管理技術(shù)通則》已于2020年10月1日正式實施，其修訂后最大的變化就是增加了能源費(fèi)用托管型和節(jié)能量保證型的合同類型。能源費(fèi)用托管模式下，節(jié)能服務(wù)公司為用能單位提供能源系統(tǒng)的運(yùn)行、管理、維護(hù)或（和）節(jié)能改造服務(wù)[2]。

本項目學(xué)校與節(jié)能服務(wù)公司對校內(nèi)供熱系統(tǒng)采用能源費(fèi)用托管型合同能源管理方式進(jìn)行合作，由節(jié)能服務(wù)公司在對學(xué)校供熱系統(tǒng)調(diào)研的基礎(chǔ)上，出資建設(shè)智慧能源管控平臺，實施供熱設(shè)施的節(jié)能改造，并負(fù)責(zé)換熱站及熱力系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)管理工作。節(jié)能服務(wù)公司通過科學(xué)的管理運(yùn)行和節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到節(jié)約能源的目的，獲取合理的利潤。

2.供熱托管的意義

供熱系統(tǒng)能源使用是高校后勤部門節(jié)能工作的重點區(qū)域，其管理運(yùn)維水平是校園綜合管理水平的重要指標(biāo)。后勤黨委積極響應(yīng)學(xué)?；鶎狱h建創(chuàng)新項目的開展，結(jié)合學(xué)校能源管理的實際情況，提出共聯(lián)共建方案，聯(lián)合相關(guān)專業(yè)學(xué)院黨組織，通過合同能源管理模式引入節(jié)能服務(wù)公司一起開展能源管理相關(guān)的實踐活動。并重點夯實基礎(chǔ)搭建平臺：

（1）夯實基礎(chǔ)管理：通過各種手段對能源基礎(chǔ)工作進(jìn)一步完善，為后續(xù)建設(shè)提供有力保障。

（2）實施專業(yè)的運(yùn)維托管：通過專業(yè)化運(yùn)維改造，及時消除管理中的缺憾，優(yōu)化能源應(yīng)用模式。

（3）建設(shè)智慧能源管控平臺：運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，打造智慧能源管控平臺，建立能源管控的數(shù)據(jù)中心。

（4）加強(qiáng)節(jié)能宣傳：通過宣傳欄、公眾號等多種途徑開展節(jié)能宣傳工作，與學(xué)院或?qū)W生團(tuán)體結(jié)合開展節(jié)能宣傳現(xiàn)場活動，讓綠色校園建設(shè)深入人心。

對校內(nèi)供熱系統(tǒng)采用能源費(fèi)用托管的合同能源管理模式，利用節(jié)能服務(wù)公司的專業(yè)優(yōu)勢，在保證現(xiàn)有供熱質(zhì)量的前提下，解決供熱系統(tǒng)存在的問題，挖掘節(jié)能潛力，降低校園人力、管理等成本輸出，降低供熱系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。校內(nèi)供熱系統(tǒng)托管具有以下優(yōu)點：

（1）專業(yè)優(yōu)勢：供熱托管重在提供專家型的管理服務(wù)，對系統(tǒng)的能源消費(fèi)、設(shè)備效率以及能源管理和設(shè)計中存在的問題進(jìn)行逐一排除，理順能源在消費(fèi)過程中的各個環(huán)節(jié)，進(jìn)而提出解決辦法和達(dá)到的長短期目標(biāo)；

（2）人才優(yōu)勢：節(jié)能公司配置專門的能源管理和維修班組，省去了用戶培訓(xùn)、人員變更、尋求外協(xié)等帶來的經(jīng)濟(jì)成本和技術(shù)風(fēng)險；

（3）專業(yè)管理：嚴(yán)格培訓(xùn)考核合格的維護(hù)人員負(fù)責(zé)能耗系統(tǒng)的日常運(yùn)行及維護(hù)管理，用戶無需再配備相應(yīng)管理及操作人員；

（4）專業(yè)維護(hù)：一年內(nèi)定期全面的檢查維護(hù)和保養(yǎng)服務(wù)，免費(fèi)更換所有易損消耗材料，使您的設(shè)備更可靠、高效的運(yùn)行；

（5）專業(yè)診斷：節(jié)能公司根據(jù)長期的工程管理經(jīng)驗和能源托管經(jīng)驗，定期對客戶能源中心使用情況進(jìn)行診斷、分析，挖掘節(jié)能潛力，使用戶的運(yùn)營成本保持最低。

3.學(xué)校供熱系統(tǒng)節(jié)能改造

3.1 配置能源管控平臺

能源智能管控平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的應(yīng)用，依托互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)各環(huán)節(jié)信息共享，實現(xiàn)供熱系統(tǒng)全面透徹的信息化管理；采用B/S架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫安裝在云服務(wù)器上，客戶端電腦上不需要安裝任何程序，在任何地點、任意時間、通過任何一部可以上網(wǎng)的電腦，打開瀏覽器以自己的身份登錄系統(tǒng)即可訪問；操作簡單，功能多樣；采集現(xiàn)場設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳至平臺，其功能滿足當(dāng)下智慧精準(zhǔn)供熱的需求，本系統(tǒng)本身架構(gòu)可滿足未來功能的二次擴(kuò)展開發(fā)及預(yù)留其他系統(tǒng)接口的功能。

通過與換熱站控制器實時通訊，換熱站控制柜或視頻設(shè)備將檢測到的數(shù)據(jù)和信號實時傳輸?shù)狡脚_。系統(tǒng)可以存儲長期運(yùn)行數(shù)據(jù)，用于供熱生產(chǎn)管理、考核、分析、控制。

智慧供熱管理平臺具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，能快速實現(xiàn)使用者的個性化定制需求，隨著使用者業(yè)務(wù)需求的不斷變化，我們可以增加相應(yīng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫，增加實現(xiàn)實際業(yè)務(wù)要求的服務(wù)模塊，從而實現(xiàn)新的訪問系統(tǒng)。

作為節(jié)能型集中供熱系統(tǒng)的重要組成部分，智慧供熱管理平臺由現(xiàn)場控制設(shè)備、采集設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、計算機(jī)軟件等無縫集成，自動化程度高，能夠大幅度提高勞動生產(chǎn)率，提高熱效率，節(jié)約能源，有效降低供熱成本。

智慧供熱管理平臺將實時、全面監(jiān)測供熱系統(tǒng)的運(yùn)行工況，監(jiān)視最不利工況點的壓差，協(xié)調(diào)熱源供給，以適應(yīng)熱網(wǎng)負(fù)荷的變化。同時安全合理地進(jìn)行供熱系統(tǒng)的調(diào)度，并可根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行供熱規(guī)劃。

3.2 換熱站系統(tǒng)升級改造

（1）增設(shè)換熱站自控系統(tǒng)：采用自動控制裝置監(jiān)控機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，對某些關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行自動控制，按照自動控制方案給定的控制策略運(yùn)行，現(xiàn)場就地設(shè)置控制單元和一些必要的監(jiān)測儀表，對熱力站的熱力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測與控制，以便將相應(yīng)信號遠(yuǎn)傳到中央控制室并接受調(diào)度系統(tǒng)的監(jiān)測與控制，從而保證熱網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。功能包括遠(yuǎn)程查看換熱站實時數(shù)據(jù)、控制參數(shù)優(yōu)化、查看歷史數(shù)據(jù)、換熱站遠(yuǎn)程控制、報警參數(shù)設(shè)置等。其中水泵通過變頻控制柜按照設(shè)定策略變頻運(yùn)行。

（2）板換加保溫及增設(shè)水處理裝置：每臺板換配置拆卸式換熱器保溫套，采用耐高溫、防火保溫材料。站內(nèi)配置一臺處理量為30t/h的全自動軟化水裝置，該裝置采用陽離子交換樹脂，用來除去水中的Ca、Mg等離子以防止結(jié)垢，以此來延長用水設(shè)備的使用壽命的設(shè)備。

3.3 二次管網(wǎng)系統(tǒng)升級改造

增設(shè)管網(wǎng)平衡及分時分區(qū)控制系統(tǒng)：在每棟建筑單元井處的供回水管路上安裝熱量表、電動調(diào)節(jié)閥、溫度壓力儀表。管網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)：通過控制裝置智能調(diào)節(jié)每個熱力入口智能閥的開度，實現(xiàn)全網(wǎng)動態(tài)熱力平衡，解決水利失調(diào)等問題，節(jié)能運(yùn)行。分時分區(qū)控制。分時分區(qū)控制：針對學(xué)校的特定用熱情況通過分時分區(qū)控制裝置對每個建筑按照不同的時間段進(jìn)行有計劃的供熱，針對每個建筑負(fù)荷進(jìn)行分時分區(qū)用熱調(diào)度管理[3]。

系統(tǒng)具有水力平衡方案規(guī)劃功能，如圖1所示：智能控制器把二次管網(wǎng)上每一個用熱負(fù)荷的回水溫度和電動閥當(dāng)前開度都定時上傳到云平臺，云平臺收集所有用熱負(fù)荷的回水溫度，根據(jù)加權(quán)平均算法，計算每個電動閥的期望閥門開度，最后云平臺把每個用熱負(fù)荷對應(yīng)的電動閥期望閥門開度通過智能控制器下發(fā)給對應(yīng)的電動閥，電動閥根據(jù)下發(fā)的開度指令控制自己的閥門開度。同時云平臺根據(jù)既定的規(guī)則，聯(lián)動換熱站的控制。

圖1 水力平衡控制架構(gòu)圖

可以針對二次管網(wǎng)設(shè)計不同條件下的水力平衡方案：對每一個用熱負(fù)荷，定義不同時間段的水力平衡規(guī)則，在實際執(zhí)行中，計算負(fù)荷的當(dāng)前時間的控制規(guī)則，根據(jù)規(guī)則來執(zhí)行水力平衡調(diào)節(jié)。

云端平臺根據(jù)負(fù)荷當(dāng)前的規(guī)則執(zhí)行實際的電動閥控制，如圖2所示。

圖2 控制策略

管網(wǎng)排查與整改：對管網(wǎng)的情況進(jìn)行摸底排查，并根據(jù)摸底情況繪制校區(qū)供熱管網(wǎng)圖，對管網(wǎng)的跑冒滴漏及管道未保溫等情況進(jìn)行整改；對部分主要支線安裝關(guān)斷閥、泄水閥、放氣閥。

3.4 配置末端室內(nèi)測溫子系統(tǒng)

在樓座室內(nèi)選擇典型房間配置遠(yuǎn)傳的溫度傳感器，對室溫進(jìn)行實時采集，室溫采集分析可實現(xiàn)對用戶室溫的遠(yuǎn)程實時監(jiān)測，為及時掌握不同區(qū)域的供熱質(zhì)量、實施熱網(wǎng)負(fù)荷優(yōu)化調(diào)整提供可靠的依據(jù)。使用具有遠(yuǎn)傳功能的室內(nèi)溫度采集器采集典型房間內(nèi)室內(nèi)溫度，通過無線通訊將數(shù)據(jù)傳至基站后傳至云平臺。

用戶室溫監(jiān)測是供熱企業(yè)評估供熱質(zhì)量、調(diào)整供熱方案、檢驗節(jié)能效果的重要依據(jù)。室溫采集分析可實現(xiàn)對用戶室溫的遠(yuǎn)程實時監(jiān)測，為供熱企業(yè)及時掌握不同區(qū)域的供熱質(zhì)量、實施熱網(wǎng)負(fù)荷優(yōu)化調(diào)整提供可靠的依據(jù)。該系統(tǒng)可與計量管控系統(tǒng)配套使用，更好地提高供熱效率、改善供熱質(zhì)量，在節(jié)能降耗的同時，大幅提高用戶滿意率。

4.延伸服務(wù)

本項目致力于通過“產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人”為學(xué)校提供實踐條件和實踐基地，開展校企合作，開展企業(yè)項目協(xié)同開發(fā)及實訓(xùn)，培養(yǎng)實用型人才模式；進(jìn)一步提升高校學(xué)生職業(yè)能力和就業(yè)競爭力。

由能源服務(wù)公司為大學(xué)提供并建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)、云平臺技術(shù)、5G技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析的供熱系統(tǒng)智慧化控制實踐平臺，建立產(chǎn)學(xué)合作研究中心，為在校學(xué)生提供參與實際項目的研發(fā)、開發(fā)工作機(jī)會，加快學(xué)生創(chuàng)業(yè)孵化進(jìn)程。

5.結(jié)語

在高校的供熱系統(tǒng)運(yùn)維中采用能源托管型合同能源管理模式，可借助專業(yè)節(jié)能服務(wù)公司的技術(shù)和資金力量，在對學(xué)校供熱用能情況全面診斷的基礎(chǔ)上，通過節(jié)能改造，智能控制，挖掘節(jié)能潛力，委派專業(yè)團(tuán)隊進(jìn)行運(yùn)維管理，分享節(jié)能收益，實現(xiàn)雙贏。