大學校區內電采暖技術及經濟效益測算

彭程

1.1供暖及供電現狀

大學校區老校區供暖面積為19.9萬㎡，建筑物主要為老舊建筑物，保溫措施較差，其中教學樓及學生宿舍供暖面積為147259㎡，家屬區供暖面積為51883㎡。老校區供暖現階段由學校鍋爐房內3臺10噸燃煤鍋爐提供熱源，供暖鍋爐設備老舊，管網不符合當前環保相關要求。一個采暖季供暖時間為165天。

大學校區目前有6座配電室，由5回10kV線路供電，分別為小車庫配電室（500kVA）、一號教學樓配電室（630kVA）、教學樓區配電室（400kVA）、住宅樓區配電室（400kVA）、后勤區配電室1（200kVA）、后勤區配電室2（500kVA），其中后勤區的兩個配電室由1回線路供電。考慮配電變壓器負載一般情況下不超過60%，大學校區老校區總體負荷不超過1.5MW。

2大學校區老校區19.9萬㎡供暖分析

2.1供暖配置方案

現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。現將鍋爐特點進行對比。

老校區以未采取節能措施建筑物為主，含有較少節能措施建筑物，綜合考慮老校區建筑物情況在計算中取單位平米熱指標60W/㎡。本項目采用蓄熱式電鍋爐加熱水供給，考慮降低后期運營成本，平電電價時段不用或者少用電，在谷電時期蓄熱。經過計算得出以下鍋爐配置方案：

2.1.1供電方案

依據校區的供暖需求，年耗電量為約3028.6萬kWh?？紤]到電鍋爐供暖用電負荷較大，同時校區周邊均為市區，如果通過其它110kV變電站供電，則需要多達十幾回10kV線路穿過市區，施工極為困難。因此，建議本期項目自建變電站，同時解決老校區、擴建區的供電需求。

本期項目自建變電站可選擇的電壓等級為110kV和35kV，35kV電壓等級需要3-4回線路才能滿足要求，距離項目最近的公園110kV變并沒有35kV電壓等級，需要舍近求遠，而且在市區內新建35kV電壓等級的設施較難通過審批。因此，建議本期項目采用110kV電壓等級，新建一座110kV變電站。

考慮本期變電站建設時，有以下幾個因素影響較大：

（1）變電站造價較高。僅變電站本體造價就達到3000萬元，極大地拉高了投資成本。

（2）外部供電申請有一定難度。項目本身用電負荷較大，又位于城區，周邊接入電網的條件較為有限，需要占用電網公司一定的資源。對電網公司來說，電鍋爐項目冬季用電、夏季完全不用，提供資源后設備利用率不高。直接申請外部供電會有一定難度。

（3）外電線路難以建設、造價難以估算。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，造價難以估計，但至少也在1000萬元以上。

因此，建議變電站建設模式為：在大學校區校區可建設范圍內申請新建一座公用變電站，既為本期項目供電，也為周邊城區用戶用電負荷供電;既可以避免項目造價過高、施工難度較大，也可以借周邊城區的用電來調配變電站冬夏季用電，提高設備的利用率。

110kV變電站采用全戶內變電站建設，市區公用變電站負載率一般不超過70%-80%，并且要為周邊的城區負荷供電，在公用變電站標準規模中，建議選擇主變容量為2×50MVA，采用雙卷降壓變壓器。110kV出線2回，10kV出線20回。造價約為3000萬元（不含外部110kV線路）。

每回10kV線路供電能力約為6MW線路，考慮到每個鍋爐的備用線路，老校區電鍋爐供電需6-8回10kV線路，擴建區電鍋爐供電需4-6回10kV線路，具體供電回路數在設計階段由電氣主接線決定。

2.2投資估算及經濟性分析

本項目依據國家、部門、行業現行的有關規定、費用定額、費率標準等，鍋爐設備價格、其他設備和材料價格參考國內2018年4季度及當地現行價格水平計算。采暖費按17.8元/m2計算，電價蓄熱12h按0.132元/kWh，蓄熱5h分別按0.132元/kWh、0.264元/kWh。

本校區供暖總面積為19.9萬平方米，按四種方案考慮。

方案一：建設規模為3×8MW電極鍋爐，蓄熱12h，該方案工程建設投資2337.41萬元。單位面積的建設投資117.46元/m2。經計算，本項目年經營成本475.63萬元（23.9元/m2），年平均總成本631.53萬元（31.74元/m2），年采暖收入354.22萬元。

方案二：建設規模為3×6MW電極鍋爐，蓄熱5h，該方案工程建設投資1517.13萬元。單位面積的建設投資76.24元/m2。經計算，本項目年經營成本612.29萬元（30.77元/m2），年平均總成本717.12萬元（36.04元/m2），年采暖收入354.22萬元。

方案三：建設規模為3×8MW固體鍋爐，蓄熱12h，該方案工程建設投資3712.70萬元。單位面積的建設投資186.57元/m2。經計算，本項目年經營成本494.88萬元（24.87元/m2），年平均總成本820.68萬元（41.24元/m2），年采暖收入354.22萬元。

方案四：建設規模為3×6MW固體鍋爐，蓄熱5h，該方案工程建設投資2837.54萬元。單位面積的建設投資142.59元/m2。經計算，本項目年經營成本629.31萬元（31.62元/m2），年平均總成本908.04萬元（45.63元/m2），年采暖收入354.22萬元。

對比以上四種方案，在收入相同的情況下，均不可行，但方案一總成本費用最低。

3智慧能效管理

根據大學校區校區內特殊性質，可在學校供暖系統中增加智慧能效管理系統，以達到節能降耗的目的。智慧能效管理系統初步方案：在教學樓、體育館、圖書館、宿舍等有周期性采暖需求的建構筑物入戶總供熱管道上設置溫控器、電磁閥的控制設施，采集信息反饋到后臺集中管理系統中，可根據建筑物內的供熱需求調節供熱量，例如在寒假期間降低部分公共區域熱量供給，保障最低供熱需求、在采暖季夜間辦公及教學區域降低供熱輸送量等方法來控制供暖項目能耗。更加人性化、科學化、節能供熱。根據現階段收集資料，可在老校區及擴建區寒假時期對6.3萬㎡供暖面積實施節能管理，經粗略估算一個采暖季可節約139.4萬kWh用電量，達到節能降耗的作用。

4大學校區電采暖商業模式

（1）結合BOT模式的能源管理模式：企業與社會資源融資建設或企業獨立投資建設完成后，校方與企業建立能源管理公司，現經過測算，19.9萬m2區域供暖能正常運行，經計算盈虧平衡點為27.92元/m2（“一校兩制”采暖費家屬區17.8元/m2、校區31.6元/m2）。運行期三方共同推動采暖費上調至盈虧平衡點以上。股權比例、運行盈利率等需三方商議而定，待特許期過后將該基礎設施無償或有償移交校方。

（2）結合BTO模式的能源管理模式：企業與社會資源投資建設或企業獨立投資建設完成后直接移交所有權給師范大學，校方再通過與企業簽訂長期運營合同以彌補項目投資成本、運營成本及收益。本模式盈虧平衡點與BOT模式相同，在合同中明確允許根據電價變動調整盈利率漲幅區間。

基于以上兩種商業模式，當企業獨立投資建設時，后期運營可與鍋爐廠家簽訂保價合同，經與多個鍋爐廠家溝通了解，通過后期智能運行調控可將盈虧平衡點控制在22元/㎡～25元/㎡區間范圍。

參考：《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB50736-2012）

《城鎮供熱管網設計規范》（CJJ34-2010）