能源托管型合同能源管理在高校供熱系統中的應用

孫元磊 徐承浩

（1.青島大學，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

能源是經濟社會發展的基礎和保障。“十四五”時期，是全面貫徹習近平總書記“四個革命、一個合作”能源安全新戰略，落實“碳達峰、碳中和”要求的關鍵5年。建筑節能減排工作是推進實施能源戰略的重要組成部分，而合同能源管理是實現節能減排的重要手段。我國高等院校建筑具有較大的節能潛力，但由于可投入的資金有限，不能較好的開展相應的節能工作。為此，通過引入合同能源管理這種市場化的節能合作模式，可充分利用社會資本進行節能改造與運維，既可獲得專業的節能服務，達到降低能耗的目的，又可以進行示范宣傳，有助于培養在校師生的節能意識，進一步推進節約型校園的創建[1]。

本文以青島某大學校區供熱系統采用能源托管型合同能源管理模式為例，介紹該項目的節能改造內容及節能合同約定情況，對于相似用能現狀的高校推進節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、技術性、業務性、實用性都非常強的市場化節能機制，要求的文件多、限定條件多、涉及專業性強。為促進合同能源管理健康有序發展，國家標準《合同能源管理技術通則》（GB/T 24915）于2010年8月9日批準發布，并于2011年1月1日起正式實施。2010版的國標僅附帶節能效益分享型這一種參考合同，節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的一種合同類型。隨著節能服務產業的快速發展，在復雜的市場條件和用戶需求下，節能服務公司實施的合同能源管理的類型也越來越多，例如，針對公共機構所屬的建筑及設施的節能改造或運行維護的節能項目，采用能源托管型合同，對節能服務公司和公共機構都更加適合。2020年新修訂版《合同能源管理技術通則》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能量保證型的合同類型。能源費用托管模式下，節能服務公司為用能單位提供能源系統的運行、管理、維護或（和）節能改造服務[2]。

本項目學校與節能服務公司對校內供熱系統采用能源費用托管型合同能源管理方式進行合作，由節能服務公司在對學校供熱系統調研的基礎上，出資建設智慧能源管控平臺，實施供熱設施的節能改造，并負責換熱站及熱力系統的運行維護管理工作。節能服務公司通過科學的管理運行和節能技術的應用達到節約能源的目的，獲取合理的利潤。

2.供熱托管的意義

供熱系統能源使用是高校后勤部門節能工作的重點區域，其管理運維水平是校園綜合管理水平的重要指標。后勤黨委積極響應學校基層黨建創新項目的開展，結合學校能源管理的實際情況，提出共聯共建方案，聯合相關專業學院黨組織，通過合同能源管理模式引入節能服務公司一起開展能源管理相關的實踐活動。并重點夯實基礎搭建平臺：

（1）夯實基礎管理：通過各種手段對能源基礎工作進一步完善，為后續建設提供有力保障。

（2）實施專業的運維托管：通過專業化運維改造，及時消除管理中的缺憾，優化能源應用模式。

（3）建設智慧能源管控平臺：運用物聯網技術，打造智慧能源管控平臺，建立能源管控的數據中心。

（4）加強節能宣傳：通過宣傳欄、公眾號等多種途徑開展節能宣傳工作，與學院或學生團體結合開展節能宣傳現場活動，讓綠色校園建設深入人心。

對校內供熱系統采用能源費用托管的合同能源管理模式，利用節能服務公司的專業優勢，在保證現有供熱質量的前提下，解決供熱系統存在的問題，挖掘節能潛力，降低校園人力、管理等成本輸出，降低供熱系統運行費用。校內供熱系統托管具有以下優點：

（1）專業優勢：供熱托管重在提供專家型的管理服務，對系統的能源消費、設備效率以及能源管理和設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節，進而提出解決辦法和達到的長短期目標；

（2）人才優勢：節能公司配置專門的能源管理和維修班組，省去了用戶培訓、人員變更、尋求外協等帶來的經濟成本和技術風險；

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

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

（5）專業診斷：節能公司根據長期的工程管理經驗和能源托管經驗，定期對客戶能源中心使用情況進行診斷、分析，挖掘節能潛力，使用戶的運營成本保持最低。

3.學校供熱系統節能改造

3.1 配置能源管控平臺

能源智能管控平臺是基于物聯網、云計算、大數據等技術的應用，依托互聯網實現各環節信息共享，實現供熱系統全面透徹的信息化管理；采用B/S架構、數據庫安裝在云服務器上，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的電腦，打開瀏覽器以自己的身份登錄系統即可訪問；操作簡單，功能多樣；采集現場設備的實時數據，并將數據上傳至平臺，其功能滿足當下智慧精準供熱的需求，本系統本身架構可滿足未來功能的二次擴展開發及預留其他系統接口的功能。

通過與換熱站控制器實時通訊，換熱站控制柜或視頻設備將檢測到的數據和信號實時傳輸到平臺。系統可以存儲長期運行數據，用于供熱生產管理、考核、分析、控制。

智慧供熱管理平臺具有很強的擴展性，能快速實現使用者的個性化定制需求，隨著使用者業務需求的不斷變化，我們可以增加相應業務的數據庫，增加實現實際業務要求的服務模塊，從而實現新的訪問系統。

作為節能型集中供熱系統的重要組成部分，智慧供熱管理平臺由現場控制設備、采集設備、通訊網絡、數據服務器、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率，提高熱效率，節約能源，有效降低供熱成本。

智慧供熱管理平臺將實時、全面監測供熱系統的運行工況，監視最不利工況點的壓差，協調熱源供給，以適應熱網負荷的變化。同時安全合理地進行供熱系統的調度，并可根據運行數據進行供熱規劃。

3.2 換熱站系統升級改造

（1）增設換熱站自控系統：采用自動控制裝置監控機組的運行狀態，對某些關鍵性參數進行自動控制，按照自動控制方案給定的控制策略運行，現場就地設置控制單元和一些必要的監測儀表，對熱力站的熱力系統進行監測與控制，以便將相應信號遠傳到中央控制室并接受調度系統的監測與控制，從而保證熱網的安全、穩定和經濟運行。功能包括遠程查看換熱站實時數據、控制參數優化、查看歷史數據、換熱站遠程控制、報警參數設置等。其中水泵通過變頻控制柜按照設定策略變頻運行。

（2）板換加保溫及增設水處理裝置：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等離子以防止結垢，以此來延長用水設備的使用壽命的設備。

3.3 二次管網系統升級改造

增設管網平衡及分時分區控制系統：在每棟建筑單元井處的供回水管路上安裝熱量表、電動調節閥、溫度壓力儀表。管網平衡調節：通過控制裝置智能調節每個熱力入口智能閥的開度，實現全網動態熱力平衡，解決水利失調等問題，節能運行。分時分區控制。分時分區控制：針對學校的特定用熱情況通過分時分區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用熱調度管理[3]。

系統具有水力平衡方案規劃功能，如圖1所示：智能控制器把二次管網上每一個用熱負荷的回水溫度和電動閥當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，根據加權平均算法，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的電動閥期望閥門開度通過智能控制器下發給對應的電動閥，電動閥根據下發的開度指令控制自己的閥門開度。同時云平臺根據既定的規則，聯動換熱站的控制。

圖1 水力平衡控制架構圖

可以針對二次管網設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則，在實際執行中，計算負荷的當前時間的控制規則，根據規則來執行水力平衡調節。

云端平臺根據負荷當前的規則執行實際的電動閥控制，如圖2所示。

圖2 控制策略

管網排查與整改：對管網的情況進行摸底排查，并根據摸底情況繪制校區供熱管網圖，對管網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斷閥、泄水閥、放氣閥。

3.4 配置末端室內測溫子系統

在樓座室內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對用戶室溫的遠程實時監測，為及時掌握不同區域的供熱質量、實施熱網負荷優化調整提供可靠的依據。使用具有遠傳功能的室內溫度采集器采集典型房間內室內溫度，通過無線通訊將數據傳至基站后傳至云平臺。

用戶室溫監測是供熱企業評估供熱質量、調整供熱方案、檢驗節能效果的重要依據。室溫采集分析可實現對用戶室溫的遠程實時監測，為供熱企業及時掌握不同區域的供熱質量、實施熱網負荷優化調整提供可靠的依據。該系統可與計量管控系統配套使用，更好地提高供熱效率、改善供熱質量，在節能降耗的同時，大幅提高用戶滿意率。

4.延伸服務

本項目致力于通過“產學合作協同育人”為學校提供實踐條件和實踐基地，開展校企合作，開展企業項目協同開發及實訓，培養實用型人才模式；進一步提升高校學生職業能力和就業競爭力。

由能源服務公司為大學提供并建設基于物聯網通訊技術、云平臺技術、5G技術、大數據分析的供熱系統智慧化控制實踐平臺，建立產學合作研究中心，為在校學生提供參與實際項目的研發、開發工作機會，加快學生創業孵化進程。

5.結語

在高校的供熱系統運維中采用能源托管型合同能源管理模式，可借助專業節能服務公司的技術和資金力量，在對學校供熱用能情況全面診斷的基礎上，通過節能改造，智能控制，挖掘節能潛力，委派專業團隊進行運維管理，分享節能收益，實現雙贏。