公路隧道合同能源管理研究

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1合同能源管理的概念及特點

1.1合同能源管理的概念

合同能源管理就是由專業(yè)的節(jié)能服務(wù)公司和用能單位簽訂合同進(jìn)行節(jié)能服務(wù)的約定,以此來幫助用能單位進(jìn)行節(jié)能改造。合同的制定基于用能診斷、工程設(shè)計、資金籌措、設(shè)備采購、施工安裝、調(diào)試和驗收、員工培訓(xùn)和維護(hù)保養(yǎng)等方面。節(jié)能服務(wù)應(yīng)該按照合同的約定進(jìn)行設(shè)計,采用合同能源管理模式為用能單位進(jìn)行節(jié)能改造設(shè)計。節(jié)能服務(wù)公司在項目實施之前用合同的形式將目標(biāo)和服務(wù)的內(nèi)容進(jìn)行約定,項目實施后用取得的節(jié)能效益回收投資,以取得合理的利潤。合同能源管理是一種通過非行政手段的方式來解決高能耗問題的機制。雖然政府確定了一些節(jié)能減排的項目,但是很難推動用能單位自主進(jìn)行節(jié)能改造。利用合同能源管理方式,用能單位可以零投入進(jìn)行節(jié)能改造,還可以減少投入的風(fēng)險,在實現(xiàn)盈利的同時達(dá)到節(jié)能減排的目的。同時節(jié)能服務(wù)公司也能夠通過對能源的有效節(jié)約而獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。因此,合同能源管理模式是一種雙贏的機制。

1.2合同能源管理模式的特點

（1）在進(jìn)行合同能源管理中,節(jié)能項目審計、方案設(shè)計、融資和設(shè)備采購、施工測量以及運營維護(hù)和認(rèn)證等都由節(jié)能服務(wù)公司統(tǒng)一負(fù)責(zé),用能單位只需參與配合。（2）采用合同能源管理模式,節(jié)能服務(wù)公司需對用能單位培訓(xùn),以確保在合同期結(jié)束后,公路隧道用能單位也能夠自己管理節(jié)能設(shè)備,確保節(jié)能效果。如果節(jié)能服務(wù)公司達(dá)不到合同中規(guī)定的要求,則在項目過程中造成的損失由節(jié)能公司承擔(dān)。節(jié)能服務(wù)公司在和用能單位簽訂節(jié)能服務(wù)合同時,在合同中約定好節(jié)能改造效果,將節(jié)能改造前后對比,其所消耗的能源的總量有預(yù)期的下降。（3）用能單位不用提供節(jié)能改造資金,節(jié)能改造的前期資金投入由節(jié)能服務(wù)公司來負(fù)責(zé),有效降低了節(jié)能改造投入及風(fēng)險。資金的來源一般有以下三個方面:通過租賃節(jié)能改造過程中需投入的設(shè)備;節(jié)能服務(wù)公司對該項目進(jìn)行融資;節(jié)能服務(wù)公司自己對該項目投入。

2合同能源管理的模式及特點

2.1節(jié)能效益分享型

節(jié)能效益分享型的模式就是節(jié)能服務(wù)公司通過提供資金的方式對項目進(jìn)行節(jié)能改造,用能單位和節(jié)能服務(wù)公司共同享受節(jié)能的效益。節(jié)能效益分享型的特點有以下幾個方面。用能單位以及節(jié)能服務(wù)公司的節(jié)能收益通過合同約定進(jìn)行分配。合同期限以及分配方案經(jīng)雙方協(xié)商一致后確定,節(jié)能收益的分享比例分為固定式和不固定式兩種。為了能夠盡快的收回成本,節(jié)能服務(wù)公司一般都會在節(jié)能改造完成的最早的幾年內(nèi),收取收益的比例較高,然后隨著成本的不斷收回逐漸的下調(diào)收回比例。如項目的節(jié)能改造完成投入運營后,收益分享的期限為十年,則前五年內(nèi),公路隧道用能單位和節(jié)能服務(wù)公司的收益比例分別為30%和70%,第六年到第八年內(nèi),分享比例分別為50%,最后兩年內(nèi)用能單位和節(jié)能公司的分享比例為70%和30%。合同期滿之后,所有的節(jié)能設(shè)施和設(shè)備都將無條件的交付給公路隧道用能單位。這種模式受能源價格影響比較大。只有能源價格保持不變或者價格上漲,才能保證項目的收益,才能確保總體的節(jié)能目標(biāo)實現(xiàn)。

2.2節(jié)能量保證型

在進(jìn)行合同能源管理的過程中應(yīng)向用能單位承諾節(jié)能指標(biāo),以此保證項目在后期運營中的收益,如果節(jié)能公司無法達(dá)到節(jié)能效益就進(jìn)行一定的賠償。同時用能單位也應(yīng)在公路隧道驗收合格后將所有的工程款立刻支付給節(jié)能公司。如果后期的節(jié)能效益沒有達(dá)到節(jié)能公司在合同中的約定,節(jié)能公司應(yīng)退回公路隧道用能單位的收益差額。這個模式的特點是由用能單位負(fù)責(zé)全部的融資工作,節(jié)能公司只是做技術(shù)上的改造。該模式能否開展,除節(jié)能技術(shù)本身外,還受用能單位的資金、開展節(jié)能改造的積極性等因素的影響。其次,由于這種模式缺少節(jié)能監(jiān)督機構(gòu)以及保險機構(gòu),難以有效測定節(jié)能效果以及減少或轉(zhuǎn)移合同能源管理項目風(fēng)險的能力。

2.3能源費用托管型

這個模式是指用能單位的能源費用都交給節(jié)能服務(wù)公司來進(jìn)行管理,如果滿足相應(yīng)的規(guī)范以及使用功能,節(jié)能服務(wù)公司的改造和節(jié)約效益就都?xì)w節(jié)能公司所有。如該水電站庫區(qū)公路隧道每年用電賬單為1000萬元,該水電站庫區(qū)公路隧道以5年4000萬元費用支付給節(jié)能公司,由節(jié)能公司代為繳納電費。節(jié)能公司通過節(jié)能改造和管理,花去成本600萬元,節(jié)電率達(dá)到40%,因此只用花用3000萬元即夠繳電費,利潤為400萬元,利潤率為10%。而用能單位在五年中可節(jié)約1000萬元。這種模式能夠有效的避免用能單位在節(jié)能效率上的分歧,但是此模式對節(jié)能公司的要求較高。節(jié)能公司要對用能單位提供節(jié)能改造的設(shè)計、設(shè)備以及材料的采購、融資和能效審計甚至是后期的測評以及運行的管理方案等一系列的服務(wù),由于節(jié)能公司承擔(dān)的風(fēng)險變大,所以對該公司的經(jīng)濟(jì)實力和技術(shù)要求也較高。

3合同能源管理項目的技術(shù)方案

3.1照明能效管理方案

（1）隧道照明設(shè)計說明。隧道能效管理系統(tǒng)照明方案設(shè)計嚴(yán)格遵照照明設(shè)計規(guī)范。該實施合同能源管理模式的水電站淹沒復(fù)建公路隧道屬于三級公路,共9個隧道,隧道總長度約16km,隧道設(shè)計車速30km/h,隧道建筑限界為9m×5.3m,雙向雙車道,混凝土路面,隧道車流量較小。白天洞外環(huán)境亮度取3000cd/m2。原設(shè)計采用高壓鈉燈照明,能效管理系統(tǒng)照明設(shè)計選用高品質(zhì)的飛利浦專用隧道照明燈具,燈具的光通保持性好,光衰小,使用壽命周期內(nèi)可維持光衰量在20%以內(nèi)。在整個燈具使用周期內(nèi),亮度值都高于標(biāo)準(zhǔn)值。（2）照明節(jié)能措施和節(jié)能原理。該系統(tǒng)主要從設(shè)備、工藝技術(shù)和管理三個方面進(jìn)行節(jié)能。①設(shè)備節(jié)能。采用品質(zhì)較優(yōu)的LED照明燈替換傳統(tǒng)的高壓鈉燈,可有效節(jié)能。②工藝節(jié)能。采用亮度傳感器及時序控制,實現(xiàn)隧道的自動化控制,減少不必要的照明能耗,節(jié)約電能。③管理節(jié)能。建立照明能效管理系統(tǒng),均衡照明燈具的使用壽命,優(yōu)化控制方案。（3）系統(tǒng)功能。①系統(tǒng)組成:隧道能效管理系統(tǒng)由現(xiàn)地控制單元和通訊網(wǎng)絡(luò)、LED照明燈具、檢測傳感器、照明能效管理系統(tǒng)等組成。現(xiàn)地控制單元以PLC為核心,負(fù)責(zé)對現(xiàn)地照明設(shè)備的信號采集和處理,通過通訊網(wǎng)絡(luò)將照明設(shè)備的實時狀態(tài)傳輸至相鄰的現(xiàn)地控制單元,實現(xiàn)隧道內(nèi)的數(shù)據(jù)共享和時序同步,達(dá)到節(jié)能的目的。②控制對象:控制對象為隧道內(nèi)除應(yīng)急照明外所有的LED照明燈具。③控制信號:控制信號主要有:亮度傳感器、電參數(shù)傳感器等。④系統(tǒng)功能:隧道照明分為自動控制和手動控制兩類。自動控制:正常情況下,系統(tǒng)根據(jù)控制流程自動實現(xiàn)照明燈組的開啟和關(guān)閉。手動控制:當(dāng)自動控制失效或者需要手動操作時,可以在各個照明段的現(xiàn)地控制柜上通過“開啟”和“關(guān)閉”按鈕實現(xiàn)各燈組的手動開關(guān)。

3.2通風(fēng)能效管理方案

（1）隧道通風(fēng)設(shè)計說明。隧道能效管理系統(tǒng)的通風(fēng)方案設(shè)計嚴(yán)格遵照通風(fēng)規(guī)范,每座隧道均采用22kw的射流風(fēng)機。（2）通風(fēng)節(jié)能措施和節(jié)能原理該方案主要從設(shè)備、工藝技術(shù)和管理三個方面進(jìn)行節(jié)能。①設(shè)備節(jié)能原理。采用變頻器替代接觸器控制,實現(xiàn)風(fēng)機無極調(diào)速和高效運行,節(jié)約電能。電機系統(tǒng)在設(shè)計過程中,需要考慮建設(shè)前、后長期工藝要求的差異和過載、重載啟動、系統(tǒng)安全等因素,因此都留有一定的余量。這些電動機大多在滿負(fù)荷下運行,電能利用率低、耗電量過大,浪費嚴(yán)重。變頻調(diào)速技術(shù)已成為節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施。很多用戶實踐的結(jié)果證明,節(jié)電率一般在10%～30%,有的高達(dá)40%,變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和節(jié)能技術(shù),已經(jīng)滲透到各行各業(yè)中。采用變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速,可使電動機回到高效運行狀態(tài),變頻器通過降低電機轉(zhuǎn)速減少輸出功耗,實現(xiàn)按需供能。設(shè)備的轉(zhuǎn)速降低后,可減少磨損,延長使用壽命,節(jié)約電能,獲得可觀的間接經(jīng)濟(jì)效益。使用變頻器進(jìn)行交流變頻調(diào)速,并與PLC、CO/VI傳感器等進(jìn)行配合,可以實現(xiàn)高精度控制,提高通風(fēng)效率,有效節(jié)能,使隧道空氣質(zhì)量明顯改善。②工藝節(jié)能原理。采用CO/VI、風(fēng)速儀等傳感器,實現(xiàn)隧道通風(fēng)的自動化控制,節(jié)約電能。該系統(tǒng)采用PLC控制,根據(jù)傳感器對隧道內(nèi)CO/VI濃度實際檢測情況進(jìn)行風(fēng)機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),確保通風(fēng)條件、空氣質(zhì)量良好的狀態(tài)下,最大化的提高節(jié)能效果。③能效管理節(jié)能原理。建立隧道能效管理系統(tǒng),實現(xiàn)智能控制、無人或少人值守,節(jié)約管理成本。采用最新的設(shè)計理念對通風(fēng)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行綜合監(jiān)測,如對風(fēng)機運行狀態(tài)監(jiān)視,運行時間監(jiān)視、運行次數(shù)監(jiān)視。在這些監(jiān)控數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,自動調(diào)整各各組風(fēng)機的運行時間和次數(shù),需要啟動風(fēng)機時,優(yōu)先啟動運行時間短的風(fēng)機,延長風(fēng)機的使用壽命。（3）系統(tǒng)功能。①系統(tǒng)組成:公路隧道能效管理系統(tǒng)由現(xiàn)地控制單元、通訊網(wǎng)絡(luò)、風(fēng)機、檢測傳感器、通風(fēng)能效管理系統(tǒng)等組成。現(xiàn)地控制單元以PLC為核心,負(fù)責(zé)對現(xiàn)地風(fēng)機設(shè)備的信號采集和處理,通過通訊網(wǎng)絡(luò)將通風(fēng)設(shè)備的實時狀態(tài)傳輸至相鄰的現(xiàn)地控制單元,實現(xiàn)隧道內(nèi)的風(fēng)機數(shù)據(jù)共享和時序同步,達(dá)到節(jié)約電能的目的。②控制對象:控制對象為隧道內(nèi)的所有的風(fēng)機。③控制信號:控制信號主要有:CO傳感器、VI傳感器、風(fēng)速傳感器、電參數(shù)傳感器等。④系統(tǒng)功能:隧道通風(fēng)分為自動控制和手動控制兩類。自動控制:正常情況下,系統(tǒng)根據(jù)控制流程自動實現(xiàn)風(fēng)機的開啟和關(guān)閉。手動控制:當(dāng)自動控制失效或者需要手動操作時,可以在各個現(xiàn)地控制柜上通過“開啟”和“關(guān)閉”按鈕實現(xiàn)各風(fēng)機的手動啟停。

4水電站庫區(qū)公路隧道合同能源管理項目的體會

（1）從技術(shù)方案的角度,考慮到目前新了《公路隧道照明設(shè)計細(xì)則》和《公路隧道通風(fēng)設(shè)計細(xì)則》,后續(xù)能效管理系統(tǒng)的通風(fēng)、照明節(jié)能改造要滿足新的規(guī)范要求。在照明調(diào)光控制上,還可以采用無級調(diào)光的方式控制LED照明燈具,比該項目更節(jié)能,更加滿足運營安全的需要,在以后的照明改造中可以選用無級調(diào)光控制LED照明燈具。該項目節(jié)能效益良好:節(jié)能改造初步估算投入600萬元,年節(jié)約電費193.46萬度,年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤696.44噸,年減排CO21855.23噸,年節(jié)省電費125.75萬元。（2）傳統(tǒng)照明均采用高壓鈉燈,其初期投入相對較低,但耗電量高、燈泡易壞,維修工作量大。LED燈具供電安全等級高,其為冷光源,無熱輻射,無危害人體健康的紫外線輻射,無有害金屬汞,可減少環(huán)境污染,降低溫室效應(yīng)和能源消耗,符合國家節(jié)能減排的要求,維修工作量小。在進(jìn)行合同能源管理中,節(jié)能服務(wù)公司負(fù)責(zé)節(jié)能改造的投入、能源審計、方案設(shè)計、融資和設(shè)備采購以及運營維護(hù)和認(rèn)證等工作,公路隧道用能單位只需參與配合。節(jié)能服務(wù)公司需滿足安全運營相關(guān)規(guī)范要求,承擔(dān)合同期內(nèi)安全運營風(fēng)險,這就促使節(jié)能服務(wù)公司選用品質(zhì)較好的LED燈具和先進(jìn)的控制方式,以達(dá)到運營安全、節(jié)能的目的。

5結(jié)語

隨著我國的不斷發(fā)展,公路隧道的建設(shè)越來越多,交通量越來越大,隧道運營能耗的問題越來越突出,合同能源管理能夠有效地應(yīng)對公路隧道的節(jié)能減排問題。因此,應(yīng)該注意在運營過程中實施能源節(jié)約措施,推廣合同能源管理機制的應(yīng)用,在保證經(jīng)濟(jì)效益的同時,努力做到節(jié)能環(huán)保。

作者:劉運龍 單位:四川省交通運輸廳交通勘察沒計研究院