摘 要：為了適應(yīng)節(jié)能減排形式，國家大力推行合同能源管理模式。合同能源管理是運(yùn)用市場手段促進(jìn)節(jié)能的服務(wù)機(jī)制。一方面，合同能源管理能夠從根本上幫助企業(yè)單位減少在節(jié)能改造這一環(huán)節(jié)上所花費(fèi)的資金，提高單位節(jié)能改造的可能性與積極性；另一方面，能夠有效地將市場資金的流向轉(zhuǎn)到節(jié)能減排這一長久事業(yè)當(dāng)中，使節(jié)能減排得以穩(wěn)固發(fā)展。本文通過合同能源管理在循環(huán)流化床鍋爐變頻改造應(yīng)用的一個(gè)案例。介紹了合同能源管理項(xiàng)目的流程和財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的主要工作。以便更多的資金參與到節(jié)能減排大業(yè)中來。

關(guān)鍵詞：合同能源管理 循環(huán)流化床鍋爐 節(jié)電量預(yù)測 財(cái)政補(bǔ)貼

中圖分類號(hào)：F206 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（a）-0000-01

隨著全球可用能源的急劇減少以及環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，節(jié)約能源，減少排放已經(jīng)成為每個(gè)國家在發(fā)展進(jìn)程中不可忽視的問題。由國家發(fā)展和改革委員會(huì)、國家稅務(wù)總局、中國人民銀行以及國家財(cái)政部共同聯(lián)合討論研究出的有關(guān)加快合同能源管理發(fā)展，使其能進(jìn)一步促進(jìn)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)的各項(xiàng)意見于2010年形成條文形式并被國務(wù)院轉(zhuǎn)發(fā)，要求各地區(qū)部門單位能夠做到態(tài)度上認(rèn)真對待，行動(dòng)上貫徹執(zhí)行。同年6月，國家發(fā)展和改革委員會(huì)以及國家財(cái)政部又發(fā)布了有關(guān)合同能源管理方面的獎(jiǎng)勵(lì)方法——《合同能源管理項(xiàng)目財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)資金管理暫行辦法》（財(cái)建[2010]249號(hào)），這意味著中央的預(yù)算投資中將會(huì)有合同能源管理項(xiàng)目的一席之地，并且它也成為了中央財(cái)政在節(jié)能減排這一項(xiàng)目專項(xiàng)資金投資的項(xiàng)目之一。

1 合同能源管理流程及節(jié)能算法的創(chuàng)新

1.1 合同能源管理流程

合同能源管理流程大致分為兩個(gè)個(gè)步驟。首先企業(yè)單位應(yīng)當(dāng)聘請專業(yè)的節(jié)能服務(wù)公司來為自己公司項(xiàng)目提供服務(wù)，節(jié)能服務(wù)公司必須對目標(biāo)項(xiàng)目有一個(gè)完整的、徹底的了解，并與企業(yè)進(jìn)行溝通，以了解雇主的目的，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出改造方案，對節(jié)能效益進(jìn)行預(yù)測。在客戶以及節(jié)能服務(wù)公司都達(dá)到一致認(rèn)同的情況下，簽訂法律合同。其次，簽訂合同后，節(jié)能服務(wù)公司開始施工，包括設(shè)備的購買、安裝、測試等以及針對有關(guān)人員的專項(xiàng)培訓(xùn)。項(xiàng)目投入運(yùn)行后，需要另外聘請檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對項(xiàng)目質(zhì)量以及節(jié)能效益進(jìn)行檢驗(yàn)，這樣雙方能夠通過檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)出示的節(jié)能檢驗(yàn)報(bào)告來共同分享效益。

1.2 合同能源管理中關(guān)于節(jié)能算法的創(chuàng)新

合同能源管理目前已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，包括建筑業(yè)以及工業(yè)、商業(yè)等。由于節(jié)能服務(wù)項(xiàng)目的可行性以及其所帶來的利益，各行各業(yè)也在不斷嘗試引進(jìn)這一項(xiàng)目，如石化、交通、電力、鋼鐵、建材等。綜合來說，合同能源管理更受用電大戶與用能大戶的歡迎，這能夠?yàn)樗麄冇行У亟档湍茉吹睦速M(fèi)并減少污染的排放量，并且他們合同金額的數(shù)目較大、能源計(jì)量也比較便利，有利于節(jié)能項(xiàng)目的實(shí)施，像工業(yè)鍋爐、工業(yè)余熱回收利用、配電系統(tǒng)、工業(yè)高低壓變頻器等都是合同能源管理的重點(diǎn)推廣方向。由上面合同能源管理項(xiàng)目涉及的領(lǐng)域和節(jié)約能源的形勢可以看出其具有“三多”的特點(diǎn)：專業(yè)領(lǐng)域多、節(jié)能量形式多、節(jié)能影響因素多。而在合同能源管理實(shí)施前，節(jié)能量的預(yù)測是一個(gè)合同能源管理項(xiàng)目能否實(shí)施的關(guān)鍵因素。不同專業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能量預(yù)算方法也大不相同，而且許多節(jié)能量形式還沒有相匹配的估算算法。這就要求我們不斷開發(fā)出新的節(jié)能算法，不斷拓展項(xiàng)目范圍，使節(jié)能量算法與對應(yīng)的節(jié)能量形式相匹配。

2 環(huán)流化床變頻改造中合同能源管理應(yīng)用案例分析

案例為坑口煤矸石電站2×150MW，配套循環(huán)流化床鍋爐2×480t/h。計(jì)劃變頻改造以下設(shè)備：

表1 改造設(shè)備清單

電廠裝機(jī)容量2×150MW調(diào)節(jié)方式輔機(jī)運(yùn)行情況

鍋爐容量2×480t/h循環(huán)流化床鍋爐

一次風(fēng)機(jī)2×2×1800kW閥門兩用

二次風(fēng)機(jī)2×2×1000kW液耦兩用

引風(fēng)機(jī)2×2×1800kW液耦兩用

2.1 分析將變頻技術(shù)應(yīng)用于目標(biāo)設(shè)備的可行性

2.1.1 目標(biāo)設(shè)備機(jī)組實(shí)際運(yùn)行狀況

根據(jù)DCS收集的數(shù)據(jù)，2009年1、2#機(jī)組各運(yùn)行7140h。其運(yùn)行時(shí)間段以及相對應(yīng)的時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷如下：

表2 機(jī)組運(yùn)行情況

機(jī)組負(fù)荷（MW）80100120150

平均運(yùn)行時(shí)間（%）15.21%28.82%29.15%26.82%

表中數(shù)據(jù)顯示：120MW機(jī)組的總運(yùn)行時(shí)間為一年運(yùn)行總時(shí)間中最多的，占29.15%，其次為100MW機(jī)組，為28.82%，然后是150MW機(jī)組，為26.82%，最后為80MW機(jī)組，它所運(yùn)行的時(shí)間僅占一年運(yùn)行總時(shí)間的15.21%。由此分析可知，機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)間段下運(yùn)行的時(shí)間與高負(fù)荷時(shí)間段比較而言，相對較長。

2.1.2 機(jī)組配套風(fēng)機(jī)改造必要性

圖1 液力耦合器和變頻器調(diào)速效率曲線

圖1所描繪的就是液力耦合器和變頻器的效率--轉(zhuǎn)速曲線，從圖中可以看出，液力耦合器的效率會(huì)隨著輸出轉(zhuǎn)速的減少而同比減少，并且在輸出轉(zhuǎn)速減少時(shí)，變頻器依然保持著良好的狀態(tài)，而液力耦合器的工作效率則顯著下降。因此，我們可以看出在液力耦合器的低速特性弱于變頻調(diào)速。并且從使用成本上來說，液力耦合器故障概率高，因此所需要的日常維護(hù)成本也高，所以，用變頻調(diào)速來取代二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)液耦調(diào)速會(huì)更有利于企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，也能促進(jìn)節(jié)能的效果。

2.2 目標(biāo)設(shè)備預(yù)計(jì)節(jié)能效果

為了更好地對節(jié)電量進(jìn)行預(yù)測，了解目標(biāo)設(shè)備的能量的損失情況，因此在項(xiàng)目調(diào)研階段，從DCS中收集了09、10兩年的設(shè)備整體運(yùn)行數(shù)據(jù)。

根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)，對目標(biāo)設(shè)備各個(gè)季節(jié)的負(fù)載情況進(jìn)行詳細(xì)分析，指出由不同風(fēng)機(jī)節(jié)能改造的節(jié)能量，匯總分析數(shù)據(jù)，列表：

表3 主要輔機(jī)預(yù)計(jì)節(jié)能量

設(shè)備節(jié)電率節(jié)能量（KWh）年節(jié)約電費(fèi)（元）

ABABAB

一次風(fēng)機(jī)1號(hào)爐A/B風(fēng)機(jī)24.20%24.80%25359892705543720221768374

2號(hào)爐A/B風(fēng)機(jī)24.00%24.50%25578192709589726421769523

二次風(fēng)機(jī)1號(hào)爐A/B風(fēng)機(jī)18.10%17.90%744710709944211498201625

2號(hào)爐A/B風(fēng)機(jī)18.40%18.00%761472719534216258204348

引風(fēng)機(jī)1號(hào)爐A/B風(fēng)機(jī)17.60%19.40%18107792003876514261569100

2號(hào)爐A/B風(fēng)機(jī)17.80%19.60%18437182002425523616568688

合計(jì) 211045615993695

從表中數(shù)據(jù)可以看出，對變頻進(jìn)行改造后，兩臺(tái)機(jī)組12臺(tái)輔機(jī)的年節(jié)能量可能達(dá)到21104561KWh，而對應(yīng)節(jié)約的電費(fèi)則達(dá)到了5993695萬元（電費(fèi)：0.284元/KWh）。

計(jì)算可得，項(xiàng)目投資利潤率28.55%左右，稅后財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率10.35%左右，稅后財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值（ic=10%）16.81萬元，投資的回收期為4.72年。

2.3 技術(shù)方案

為了確保鍋爐在可能發(fā)生的事故中能夠正常運(yùn)行，將采用自動(dòng)旁路的方式，同時(shí)根據(jù)設(shè)備的現(xiàn)在的運(yùn)行情況決定采用一拖一的形式來進(jìn)行測試。

表3 變頻器配套方案

序號(hào)設(shè)備名稱配套變頻器（KVA）數(shù)量動(dòng)力結(jié)構(gòu)

1一次風(fēng)機(jī)2250KW4套一拖一，自動(dòng)旁路

2二次風(fēng)機(jī)1250KW4套一拖一，自動(dòng)旁路

3引風(fēng)機(jī)2250KW4套一拖一，自動(dòng)旁路

2.5 項(xiàng)目實(shí)施后實(shí)際節(jié)能效果

3個(gè)月的施工與安裝，項(xiàng)目得以完成，第三方檢測機(jī)構(gòu)測量的節(jié)能效果如下：

2.5.1 改造前后設(shè)備實(shí)際運(yùn)行電流比較

電廠DCS采集風(fēng)機(jī)電流結(jié)果顯示：設(shè)備電流在改造后顯著減少。

表4 改造前后電流比較

負(fù)荷改造前（A）

一次風(fēng)機(jī)電流二次風(fēng)機(jī)電流引風(fēng)機(jī)電流

ABABAB

100.91160.3157.1467.4262.45110.2984.61

110.23159.06167.376.1265.17138.12106.81

120.08161.7168.0377.8663.17138.74107.27

130.41164.62166.5575.9661.85137.48107.06

140.66172.91167.8785.4464.55132.7127.86

150.43157.62155.0676.3485.46148.49146.38

負(fù)荷改造后（A）

一次風(fēng)機(jī)電流二次風(fēng)機(jī)電流引風(fēng)機(jī)電流

ABABAB

100.9157.1357.0613.2211.9245.9141.17

110.2351.7753.6017.3417.9551.5054.38

120.0857.0155.2934.6735.0189.1774.08

130.4160.6062.4440.6141.7189.8890.56

140.6664.2466.1944.0247.4399.51101.94

150.4374.9372.8358.0060.47146.52129.75

2.5.2 改造前后廠用電率比較

在對次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造后，廠用電率大幅度減少。分析日生產(chǎn)報(bào)表可以看到廠用電率在不同負(fù)荷率下改造對比如下：

表6 改造前后廠用電率的對比

負(fù)荷率改造前改造后

57.59%11.90%7.51%

68.19%11.58%7.09%

71.19%13.65%7.55%

85.37%10.67 %7.30%

91.23%10.71%7.85%

可以看到，在改造后，年節(jié)約達(dá)到了3911萬KWh，對應(yīng)大約7691.53噸標(biāo)準(zhǔn)煤，廠用電率下降約3%，可以說節(jié)能的效果是非常明顯的。

2.5.3 比較預(yù)期節(jié)電量和實(shí)際節(jié)電量

表6 預(yù)期量與實(shí)際量的對比

預(yù)測實(shí)際

節(jié)電量投資回收期節(jié)電量投資回收期

2110萬KWh4.72年3911萬KWh3年

改革后，實(shí)際項(xiàng)目效果遠(yuǎn)超過預(yù)期。

2.6 變頻改造的附加收益

網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)提高：原電機(jī)在采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)后，電源的功率因數(shù)達(dá)到了0.95，相比較于工頻驅(qū)動(dòng)時(shí)的0.8來說更為高效，這樣即使沒有無功補(bǔ)償裝置也能較大程度地降低無功功率，滿足了電網(wǎng)所需。

設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用下降：采用變頻調(diào)節(jié)后，設(shè)備的各種維護(hù)費(fèi)用也會(huì)隨之降低，這是因?yàn)?，電機(jī)、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)隨著負(fù)荷率的減小而減小，這樣就避免了主設(shè)備與相應(yīng)輔助設(shè)備的摩擦，減少了機(jī)器的損耗，同時(shí)由于風(fēng)門開度在改造后能夠達(dá)到100%，這也減少了風(fēng)門的維護(hù)費(fèi)用?？偟膩碚f，采用變頻調(diào)節(jié)時(shí)，只要做到對設(shè)備簡單的定期除塵以及檢查，就能夠有效地提高生產(chǎn)效益，而檢修費(fèi)用相較改造之前也會(huì)大幅度地降低。

采用變頻調(diào)節(jié)能夠降低啟動(dòng)電流，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的軟啟動(dòng)，相應(yīng)的延長電機(jī)的使用時(shí)間，降低設(shè)備運(yùn)行噪音。

同舊系統(tǒng)相比，改造后的系統(tǒng)能夠有效地檢測避免短路、缺相、過流、溫度高等現(xiàn)象，對電機(jī)起到了更好的保護(hù)作用。

新系統(tǒng)操作簡單方便、易于上手，并且由于應(yīng)用技術(shù)的先進(jìn)，能夠做到計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程遙控，智能調(diào)節(jié)。

2.7 財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)的申請

企業(yè)單位在項(xiàng)目實(shí)施以前到當(dāng)?shù)刂鞴芄?jié)能的部門進(jìn)行備案，項(xiàng)目結(jié)束后，向備案部門提交申請財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)的書面問以及相關(guān)資料，在相關(guān)部門委托第三方檢測部門檢測得到結(jié)果后，獲得財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)共230.7萬元。

3 結(jié)論

由于全球可用能源的嚴(yán)重減少，使得節(jié)能改造成為每個(gè)國家企業(yè)的發(fā)展項(xiàng)目，而合同能源管理這種模式在能夠幫助企業(yè)單位節(jié)約能源的同時(shí)，不需要企業(yè)單位承擔(dān)任何的項(xiàng)目開展實(shí)施資金以及項(xiàng)目運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，企業(yè)單位即獲得了經(jīng)濟(jì)利益也得到了合同能源管理項(xiàng)目所帶來的設(shè)備技術(shù)。而企業(yè)單位還可以借此提高內(nèi)部工作人員的節(jié)能素養(yǎng)以及能源管理經(jīng)驗(yàn)，提高內(nèi)部管理的科學(xué)化與高效性。

合同能源管理給合同雙方都帶來了經(jīng)濟(jì)利益，這種結(jié)果將會(huì)充分影響市場資金的流動(dòng)方向，促進(jìn)節(jié)能市場能夠更好地發(fā)展，也使市場資金能夠更好地服務(wù)節(jié)能減排行業(yè)。