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)濟社會發(fā)展的基礎(chǔ)和保障。“十四五”時期，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“碳達峰、碳中和”要求的關(guān)鍵5年。建筑節(jié)能減排工作是推進實施能源戰(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行節(jié)能改造與運維，既可獲得專業(yè)的節(jié)能服務(wù)，達到降低能耗的目的，又可以進行示范宣傳，有助于培養(yǎng)在校師生的節(jié)能意識，進一步推進節(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、實用性都非常強的市場化節(jié)能機制，要求的文件多、限定條件多、涉及專業(yè)性強。為促進合同能源管理健康有序發(fā)展，國家標準《合同能源管理技術(shù)通則》（GB/T 24915）于2010年8月9日批準發(fā)布，并于2011年1月1日起正式實施。2010版的國標僅附帶節(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制在中國的推進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，針對公共機構(gòu)所屬的建筑及設(shè)施的節(jié)能改造或運行維護的節(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用托管型和節(jié)能量保證型的合同類型。能源費用托管模式下，節(jié)能服務(wù)公司為用能單位提供能源系統(tǒng)的運行、管理、維護或（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)采用能源費用托管型合同能源管理方式進行合作，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，并負責(zé)換熱站及熱力系統(tǒng)的運行維護管理工作。節(jié)能服務(wù)公司通過科學(xué)的管理運行和節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用達到節(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，其管理運維水平是校園綜合管理水平的重要指標。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)的運維托管：通過專業(yè)化運維改造，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)運行費用。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、設(shè)備效率以及能源管理和設(shè)計中存在的問題進行逐一排除，理順能源在消費過程中的各個環(huán)節(jié)，進而提出解決辦法和達到的長短期目標；

（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)濟成本和技術(shù)風(fēng)險；

（3）專業(yè)管理：嚴格培訓(xùn)考核合格的維護人員負責(zé)能耗系統(tǒng)的日常運行及維護管理，用戶無需再配備相應(yīng)管理及操作人員；

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

（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行診斷、分析，挖掘節(jié)能潛力，使用戶的運營成本保持最低。

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的擴展性，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)負荷的變化。同時安全合理地進行供熱系統(tǒng)的調(diào)度，并可根據(jù)運行數(shù)據(jù)進行供熱規(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)控機組的運行狀態(tài)，對某些關(guān)鍵性參數(shù)進行自動控制，按照自動控制方案給定的控制策略運行，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)進行監(jiān)測與控制，以便將相應(yīng)信號遠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)濟運行。功能包括遠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行有計劃的供熱，針對每個建筑負荷進行分時分區(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傳的溫度傳感器，對室溫進行實時采集，室溫采集分析可實現(xiàn)對用戶室溫的遠程實時監(jiān)測，為及時掌握不同區(qū)域的供熱質(zhì)量、實施熱網(wǎng)負荷優(yōu)化調(diào)整提供可靠的依據(jù)。使用具有遠傳功能的室內(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)工作機會，加快學(xué)生創(chuàng)業(yè)孵化進程。

5.結(jié)語

在高校的供熱系統(tǒng)運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)團隊進行運維管理，分享節(jié)能收益，實現(xiàn)雙贏。