L大學能源資源使用包括電力、水、天然氣、汽油、柴油、外購熱力等,主要設備為實驗教學辦公設備、照明、生產(chǎn)設備、水電暖及其他耗能設備;水資源使用主要為生活、辦公、后勤保障用水;天然氣主要用于食堂、浴室、游泳館、實驗科研等;汽油、柴油主要用于校車、公務車、其他保障車輛等;外購熱力主要用于學校各類公共建筑供暖保障。
以上能源供應基本為傳統(tǒng)能源供應模式,綠色清潔能源供應的比例相對較少,并面臨學校生源逐年擴大,能源資源使用量逐年增加,能源資源費占學校整體經(jīng)費比重逐年攀升(如圖1所示)。因此,采用新型能源供應服務模式,減少學校能源資源經(jīng)費支出,加快能源資源綠色低碳轉型迫在眉睫。
L高校在節(jié)能工作中存在的困難
▌節(jié)能改造資金投入有限
為加快推進“節(jié)約型校園建設”,在上級劃撥的節(jié)能改造專項經(jīng)費支持下,L高校陸續(xù)實施節(jié)能監(jiān)管平臺建設、學生公寓智能控電系統(tǒng)改造、污水處理廠投建、供水管網(wǎng)探漏系統(tǒng)建設以及基礎設施設備節(jié)能專項改造等項目。但因節(jié)能改造項目專業(yè)性強,預期收益率低,回收周期長,需要持續(xù)性投資,周期維保費用投入大等問題,在學校沒有專項節(jié)能資金持續(xù)投入的情況下,多類節(jié)能項目未能及時享受年度維保服務,導致各類節(jié)能設備、計量設備運行效果逐年降低,設備損壞率不斷上升,能耗數(shù)據(jù)積累發(fā)生斷檔,以至后續(xù)新項目、水電定額管理等新制度的實施更是難以落地。
▌管理部門定位不明確
能耗節(jié)約事務由后勤部門下設科室進行管理,主要職責是貫徹落實國家、地方和行業(yè)主管部門有關節(jié)能方針、政策、法律、標準,代表學校對接國家、省市能源主管部門并承擔相關業(yè)務以及負責全校的能耗監(jiān)管工作,但在實際的運行過程中,存在對后勤部門內部的能源使用監(jiān)管力度大,效率高,但對學校整體的能源監(jiān)管力度不足的情況。而能源消耗的主體是校內各教學科研單位和師生群體,因此在學校整體能源管理上,缺乏有效的約束手段和高效的管理。
▌技術力量不足
節(jié)能作為一項政策和技術前瞻性強的工作,在實際管理過程中,經(jīng)常處于缺乏專業(yè)規(guī)劃、設計、管控的狀態(tài)。比如如何科學進行學校水電定額管理,如何對家屬區(qū)與教學區(qū)存在的用能交叉融合情況進行水電計量改造等,都需要專業(yè)化節(jié)能技術力量的參與。同時,由于節(jié)能技術力量不足,導致新項目規(guī)劃較為零散,缺乏與原有節(jié)能項目的銜接,導致新舊項目交替、獨立實施,缺乏前瞻性。
實施合同能源管理的必要性
根據(jù)國家發(fā)展改革委規(guī)劃司“十四五”規(guī)劃《綱要》名詞解釋之192闡述:“合同能源管理是指節(jié)能服務公司與用能單位約定節(jié)能項目的節(jié)能目標,節(jié)能服務公司為實現(xiàn)節(jié)能目標向用能單位提供必要的服務,用能單位以節(jié)能效益、節(jié)能服務費或能源托管費支付節(jié)能服務公司的投入及合理利潤的節(jié)能服務機制”。
▌政策依據(jù)
2021年11月16日,國家機關事務管理局、國家發(fā)展和改革委員會、財政部、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布《深入開展公共機構綠色低碳引領行動促進碳達峰實施方案》中提出:“鼓勵公共機構采用能源托管等合同能源管理方式,調動社會資本參與用能系統(tǒng)節(jié)能改造和運行維護,到2025年實施合同能源管理項目3000個以上”。2022年9月國管局、國家發(fā)展改革委、財政部聯(lián)合印發(fā)《關于鼓勵和支持公共機構采用能源費用托管服務的意見》中提出:“能源費用托管是合同能源管理的一種形式。公共機構采用能源費用托管服務,有利于貫徹落實黨中央、國務院關于碳達峰、碳中和決策部署,通過市場化機制激發(fā)市場主體活力,推進能源資源綠色低碳利用,以消耗減量實現(xiàn)碳排放降低”。
▌在L大學實施能源管理的必要性
L高校在清潔能源使用及綠色低碳校園建設的探索實踐過程中,因大力發(fā)展新校區(qū)建設,在電力擴容、教學食宿樓宇建設、基礎能源保障供應等方面資金投入量巨大,因此在新的研究生公寓樓落成后,在供暖、熱水供應、制冷等學生生活服務保障建設方面,急需尋求新的資金來源,同時,由于校區(qū)原有的煤粉鍋爐達到裝機容量上限,在煤改氣尚未完成的情況下,后續(xù)新建的大量樓宇面臨尋找新的基礎能源供應保障方式。此外,為發(fā)揮高校在節(jié)能降碳領域資源優(yōu)勢和示范引領作用,加快能源綠色低碳轉型,構建L高校清潔低碳能源供應體系,提高能源資源利用效益,因此在L高校實施合同能源管理是十分必要的。
▌常見的三種合同能源管理類型
常見的合同能源管理類型主要為:節(jié)能收益分享型、節(jié)能收益保證型(又名:效果驗證型)、運行服務型(又名:能源費用托管型),當然也存在一些其他的節(jié)能效益分配方式,但根據(jù)市場份額占比來看,以收益分享型和收益保證型為主(如圖2所示),這兩種都要求節(jié)能企業(yè)在產(chǎn)生一定的節(jié)能效益后才能逐步地回收投資成本。
▌發(fā)展現(xiàn)狀
隨著國家對節(jié)能降碳領域的重視和不斷投入,各類節(jié)能產(chǎn)業(yè)取得了蓬勃發(fā)展,在2020年到2022年期間,節(jié)能服務公司的數(shù)量急劇增加(如圖3所示)。
合同能源管理在L大學的應用實踐
通過實地考察、文獻調查、訪談研究、專家評估、科學計算、可行性研究等,確定影響學校實施合同能源管理模式的主要因素。同時針對項目實施的主要內容和學校實際情況,完善實施需求,促進合同能源管理項目能夠順利實施。
▌項目概況
2023年,在新建的研究生公寓和食堂建筑中,首次采用能源費用托管服務方式,為其提供能源供應保障。該項目建設有光伏發(fā)電系統(tǒng)、供暖熱源系統(tǒng)、供冷冷源系統(tǒng)、熱水(洗。┫到y(tǒng)于一體的綜合能源供應保障系統(tǒng)。主要投入設備有16臺60P超低溫空氣源熱泵、1臺2300千瓦制熱量的水源熱泵、11臺50P空氣能熱水機組,以及550Wp組件的1110塊光伏板,總裝機容量610.5千瓦。
▌關鍵環(huán)節(jié)
1.太陽能利用
“雙碳”國家戰(zhàn)略對新建建筑能源體系提出低碳指標要求,光伏發(fā)電屬于國家主推的清潔能源,可在能源供給側大幅降低建筑全壽命周期碳排放量,取得可觀的經(jīng)濟效益。在本項目中,在屋頂建設分布式光伏發(fā)電系統(tǒng),利用當?shù)刎S富的光照自然資源,實現(xiàn)太陽能資源利用。太陽能光伏板光電轉換效率可達到20%左右。
2.冷熱源選取
綠色低碳能源的冷熱源主要種類有空氣源、水源、地源、太陽能、中深層地熱能等幾種形式。前三種可以同時作為冷源和熱源,后兩種只能作為熱源。五種方式共同的優(yōu)點是低碳排放,均屬于綠色環(huán)保能源。通過比較幾種綠色低碳冷熱源,考慮到地質條件、初期投資、運行穩(wěn)定可靠性以及后期維護難度和費用等方面的因素,在冷熱源選取中,最終使用空氣源熱泵作為冷熱源,其優(yōu)點是運行費用相對低。
3.智慧控制系統(tǒng)
通過算法+硬件+平臺軟件實現(xiàn)智慧化控制運營,遠程清潔能源監(jiān)控系統(tǒng)涵蓋PC、APP、微信小程序全端口,管理方可根據(jù)需求便攜式訪問。同時可減少售后人員60%以上,較傳統(tǒng)人控方式節(jié)能20%以上,售后效率提升70%。采暖能源站采用智慧能源控制系統(tǒng),其擁有系統(tǒng)變頻技術實現(xiàn)采暖系統(tǒng)整體運行時,通過溫度補償使得采暖設備根據(jù)環(huán)境溫度高低實現(xiàn)部分設備的運行,自適應環(huán)境溫度與供暖負荷。從而在部分負荷下實現(xiàn)機組有序啟停,減少冷島效應,提升系統(tǒng)供暖效率,降低運行能耗。
4.熱水計量支付
為精確計量熱水用量,在傳統(tǒng)供回水安裝計量裝置的基礎上,在冷熱出水管及循環(huán)管上分別設置計量水表,采用熱水出水水量與循環(huán)管水量差值計取水費(如圖4所示)。在水表質量有保障、不受磁場影響的情況下更能準確計量學生熱水使用量,同時也可以通過冷水供水與熱水的差值及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏失,減少水資源浪費。
5.質量保障關鍵點
項目建成投運前,為保障項目建設投資總造價與合同、投標文件保持一致,委托第三方公司對建設總造價、設備投運數(shù)量進行審計,并出具審計報告。項目服務期限內,節(jié)能企業(yè)負責其所投入設施設備的日常安全運行維護,確保所有軟硬件系統(tǒng)運轉正常,各項服務質量達標。維保內容包括但不限于日常巡檢、安全生產(chǎn)監(jiān)督、維護保養(yǎng)與水質處理、技術服務和安全技術培訓、綜合能源管理平臺運行維護、設施設備軟硬件維護升級、后續(xù)設備的兼容配套增補等事宜。發(fā)生的各類費用均由節(jié)能公司承擔,學校不承擔任何費用。項目服務期屆滿前1個月,學校按照合同約定,委托第三方機構開展項目整體效果評估,并出具評估報告,保障項目順利交付。
▌預期目標
社會效益:項目的建成運行標志著L大學成為西北地區(qū)第一個低碳校園。建成的智慧能源站通過智能數(shù)字化的管理模式,學生可按需求刷卡輕松實現(xiàn)宿舍內洗浴、使用熱水等服務功能,不僅為學校節(jié)約能源費用,提高能源利用效率,還為學生提供了更加舒適、便捷的生活環(huán)境。
經(jīng)濟效益:項目服務期限屆滿,節(jié)能企業(yè)將所投入的所有設施設備的所有權及所有技術資料無償移交給校方,并確保移交時所有設施設備和系統(tǒng)能正常使用,并確保管理運營時限內的高效運行,節(jié)約投資運行費用3000萬以上。
生態(tài)效益:項目啟用后,受益學生公寓面積達5萬平方米、制冷面積4000平方米,日產(chǎn)生活熱水180噸,年均發(fā)電量63萬千瓦時。經(jīng)測算,該項目年節(jié)約標煤1377噸,減排粉塵67.67萬噸,減排二氧化硫245噸,減排氮氧化物121噸。數(shù)據(jù)表明,該項目在減少碳排放和污染物排放方面具有顯著的效果,將為學校實現(xiàn)“雙碳”目標起到積極作用。
▌拓展及延伸
基于前期項目實際運行情況良好的基礎上,L大學在新建的研究生公寓計劃繼續(xù)采用能源費用托管模式進行綜合能源供應項目建設,同時不斷改進算法,在供暖系統(tǒng)中,增加空氣源泵數(shù)量,防止在高寒天氣條件下,空氣源熱泵供暖效率低下需要配合水源熱泵(單臺水源熱泵功率一般在730千瓦,日用電量達17520千瓦時,耗電量巨大)進行升溫以達到供暖標準,同時優(yōu)化供回水溫度,減少熱源浪費,提升用能效率。
通過L大學的探索與實踐,合同能源管理在打造高校節(jié)能節(jié)水示范載體、節(jié)能新技術推廣應用和提高能源使用效益以及解決前期投資困難等方面具有明顯優(yōu)勢。