高校合同能源管理的探索与实践

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高校合同能源管理的探索与实践

L大学能源资源使用包括电力、水、天然气、汽油、柴油、外购热力等,主要设备为实验教学办公设备、照明、生产设备、水电暖及其他耗能设备;水资源使用主要为生活、办公、后勤保障用水;天然气主要用于食堂、浴室、游泳馆、实验科研等;汽油、柴油主要用于校车、公务车、其他保障车辆等;外购热力主要用于学校各类公共建筑供暖保障。

以上能源供应基本为传统能源供应模式,绿色清洁能源供应的比例相对较少,并面临学校生源逐年扩大,能源资源使用量逐年增加,能源资源费占学校整体经费比重逐年攀升(如图1所示)。因此,采用新型能源供应服务模式,减少学校能源资源经费支出,加快能源资源绿色低碳转型迫在眉睫。


L高校在节能工作中存在的困难


▌节能改造资金投入有限


为加快推进“节约型校园建设”,在上级划拨的节能改造专项经费支持下,L高校 (略) 建设、学生公寓智能控电系统改造、 (略) 理厂投建、 (略) 探漏系统建设以及基础设施设备节能专项改造等项目。但因节能改造项目专业性强,预期收益率低,回收周期长,需要持续性投资,周期维保费用投入大等问题,在学校没有专项节能资金持续投入的情况下,多类节能项目未能及时享受年度维保服务,导致各类节能设备、计量设备运行效果逐年降低,设备损坏率不断上升,能耗数据积累发生断档,以至后续新项目、水电定额管理等新制度的实施更是难以落地。


▌管理部门定位不明确


能耗节约事务由后勤部门下设科室进行管理,主要职责是贯彻落实国家、地方和行业主管部门有关节能方针、政策、法律、标准,代表学校对接国家、省市能源主管部门并承担相关业务以及负责全校的能耗监管工作,但在实际的运行过程中,存在对后勤部门内部的能源使用监管力度大,效率高,但对学校整体的能源监管力度不足的情况。而能源消耗的主体是校内各教学科研单位和师生群体,因此在学校整体能源管理上,缺乏有效的约束手段和高效的管理。


▌技术力量不足


节能作为一项政策和技术前瞻性强的工作,在实际管理过程中, (略) 于缺乏专业规划、设计、管控的状态。比如如何科学进行学校水电定额管理,如何 (略) (略) 存在的用能交叉融合情况进行水电计量改造等,都需要专业化节能技术力量的参与。同时,由于节能技术力量不足,导致新项目规划较为零散,缺乏与原有节能项目的衔接,导致新旧项目交替、独立实施,缺乏前瞻性。


实施合同能源管理的必要性


根据国家发展改革委规划司“十四五”规划《纲要》名词解释之192阐述:“合同能源 (略) 与用能单位约定节能项目的节能目标, (略) 为实现节能目标向用能单位提供必要的服务,用能单位以节能效益、节能服务费或能源托 (略) 的投入及合理利润的节能服务机制”。


▌政策依据


2021年11月16日,国家机关 (略) 、国家发展和改革委员会、财政部、生态环境部联合发布《深入开展公共机构绿色低碳引领行动促进碳达峰实施方案》中提出:“鼓励公共机构采用能源托管等合同能源管理方式,调动社会资本参与用能系统节能改造和运行维护,到2025年实施合同能源管理项目3000个以上”。2022年 (略) 、国家发展改革委、财政部联合印发《关于鼓励和支持公共机构采用能源费用托管服务的意见》中提出:“能源费用托管是合同能源管理的一种形式。公共机构采用能源费用托管服务,有利于贯彻落实党中央、 (略) 关于碳达峰、碳中和决策部署, (略) 场 (略) 场主体活力,推进能源资源绿色低碳利用,以消耗减量实现碳排放降低”。


▌在L大学实施能源管理的必要性


L高校在清洁能源使用及绿色低碳校园建设的探索实践过程中,因大力发 (略) 建设,在电力扩容、教学食宿楼宇建设、基础能源保障供应等方面资金投入量巨大,因此在新的研究生公寓楼落成后,在供暖、热水供应、制冷等学生生活服务保障建设方面,急需寻求新的资金来源,同时, (略) 原有的煤粉锅炉达到装机容量上限,在煤改气尚未完成的情况下,后续新建的大量楼宇面临寻找新的基础能源供应保障方式。此外,为发挥高校在节能降碳领域资源优势和示范引领作用,加快能源绿色低碳转型,构建L高校清洁低碳能源供应体系,提高能源资源利用效益,因此在L高校实施合同能源管理是十分必要的。


▌常见的三种合同能源管理类型


常见的合同能源管理类型主要为:节能收益分享型、节能收益保证型(又名:效果验证型)、运行服务型(又名:能源费用托管型),当然也存在一些其他的节能效益分配方式, (略) 场份额占比来看,以收益分享型和收益保证型为主(如图2所示),这两种都要求节能企业在产生一定的节能效益后才能逐步地回收投资成本。



▌发展现状


随着国家对节能降碳领域的重视和不断投入,各类节能产业取得了蓬勃发展,在2020年到2022年期间, (略) 的数量急剧增加(如图3所示)。

合同能源管理在L大学的应用实践


通过实地考察、文献调查、访谈研究、专家评估、科学计算、可行性研究等,确定影响学校实施合同能源管理模式的主要因素。同时针对项目实施的主要内容和学校实际情况,完善实施需求,促进合同能源管理项目能够顺利实施。


▌项目概况


2023年,在新建的研究生公寓和食堂建筑中,首次采用能源费用托管服务方式,为其提供能源供应保障。该项目建设有光伏发电系统、供暖热源系统、供冷冷源系统、热水(洗浴)系统于一体的综合能源供应保障系统。主要投入设备有16台60P超低温空气源热泵、1台2300千瓦制热量的水源热泵、11台50P空气能热水机组,以及550Wp组件的1110块光伏板,总装机容量610.5千瓦。


▌关键环节


1.太阳能利用


“双碳”国家战略对新建建筑能源体系提出低碳指标要求,光伏发电属于国家主推的清洁能源,可在能源供给侧大幅降低建筑全寿命周期碳排放量,取得可观的经济效益。在本项目中,在屋顶建设分布式光伏发电系统,利用当地丰富的光照自然资源,实现太阳能资源利用。太阳能光伏板光电转换效率可达到20%左右。


2.冷热源选取


绿色低碳能源的冷热源主要种类有空气源、水源、地源、太阳能、中深层地热能等几种形式。前三种可以同时作为冷源和热源,后两种只能作为热源。五种方式共同的优点是低碳排放,均属于绿色环保能源。通过比较几种绿色低碳冷热源,考虑到地质条件、初期投资、运行稳定可靠性以及后期维护难度和费用等方面的因素,在冷热源选取中,最终使用空气源热泵作为冷热源,其优点是运行费用相对低。


3.智慧控制系统


通过算法+硬件+平台软件实现智慧化控制运营,远程清洁能源监控系统涵盖PC、APP、微信小程序全端口,管理方可根据需求便携式访问。同时可减少售后人员60%以上,较传统人控方式节能20%以上,售后效率提升70%。采暖能源站采用智慧能源控制系统,其拥有系统变频技术实现采暖系统整体运行时,通过温度补偿使得采暖设备根据环境温度高低实现部分设备的运行,自适应环境温度与供暖负荷。从而在部分负荷下实现机组有序启停,减少冷岛效应,提升系统供暖效率,降低运行能耗。


4.热水计量支付


为精确计量热水用量,在传统供回水安装计量装置的基础上,在冷热出水管及循环管上分别设置计量水表,采用热水出水水量与循环管水量差值计取水费(如图4所示)。在水表质量有保障、不受磁场影响的情况下更能准确计量学生热水使用量,同时也可以通过冷水供水与热水的差值及时发现系统漏失,减少水资源浪费。

5.质量保障关键点


项目建成投运前,为保障项目建设投资总造价与合同、投标文件保持一致, (略) 对建设总造价、设备投运数量进行审计,并出具审计报告。项目服务期限内,节能企业负责其所投入设施设备的日常安全运行维护,确保所有软硬件系统运转正常,各项服务质量达标。维保内容包括但不限于日常巡检、安全生产监督、维护保养 (略) 理、技术服务和安全技术培训、 (略) 运行维护、设施设备软硬件维护升级、后续设备的兼容配套增补等事宜。发生的 (略) 承担,学校不承担任何费用。项目服务期届满前1个月,学校按照合同约定,委托第三方机构开展项目整体效果评估,并出具评估报告,保障项目顺利交付。


▌预期目标


社会效益:项目的建成运行标志着L大学成为 (略) 第一个低碳校园。建成的智慧能源站通过智能数字化的管理模式,学生可按需求刷卡轻松实现宿舍内洗浴、使用热水等服务功能,不仅为学校节约能源费用,提高能源利用效率,还为学生提供了更加舒适、便捷的生活环境。


经济效益:项目服务期限届满,节能企业将所投入的所有设施设备的所有权及所有技术资料无偿移交给校方,并确保移交时所有设施设备和系统能正常使用,并确保管理运营时限内的高效运行,节约投资运行费用(略)以上。


生态效益:项目启用后,受益学生公寓面积达(略)平方米、制冷面积4000平方米,日产生活热水180吨,年均发电量(略)千瓦时。经测算,该项目年节约标煤1377吨,减排粉尘67.(略)吨,减排二氧化硫245吨,减排氮氧化物121吨。数据表明,该项目在减少碳排放和污染物排放方面具有显著的效果,将为学校实现“双碳”目标起到积极作用。


▌拓展及延伸


基于前期项目实际运行情况良好的基础上,L大学在新建的研究生公寓计划继续采用能源费用托管模式进行综合能源供应项目建设,同时不断改进算法,在供暖系统中,增加空气源泵数量,防止在高寒天气条件下,空气源热泵供暖效率低下需要配合水源热泵(单台水源热泵功率一般在730千瓦,日用电量达(略)千瓦时,耗电量巨大)进行升温以达到供暖标准,同时优化供回水温度,减少热源浪费,提升用能效率。


通过L大学的探索与实践,合同能源管理在打造高校节能节水示范载体、节能新技术推广应用和提高能源使用效益以及解决前期投资困难等方面具有明显优势。


L大学能源资源使用包括电力、水、天然气、汽油、柴油、外购热力等,主要设备为实验教学办公设备、照明、生产设备、水电暖及其他耗能设备;水资源使用主要为生活、办公、后勤保障用水;天然气主要用于食堂、浴室、游泳馆、实验科研等;汽油、柴油主要用于校车、公务车、其他保障车辆等;外购热力主要用于学校各类公共建筑供暖保障。

以上能源供应基本为传统能源供应模式,绿色清洁能源供应的比例相对较少,并面临学校生源逐年扩大,能源资源使用量逐年增加,能源资源费占学校整体经费比重逐年攀升(如图1所示)。因此,采用新型能源供应服务模式,减少学校能源资源经费支出,加快能源资源绿色低碳转型迫在眉睫。


L高校在节能工作中存在的困难


▌节能改造资金投入有限


为加快推进“节约型校园建设”,在上级划拨的节能改造专项经费支持下,L高校 (略) 建设、学生公寓智能控电系统改造、 (略) 理厂投建、 (略) 探漏系统建设以及基础设施设备节能专项改造等项目。但因节能改造项目专业性强,预期收益率低,回收周期长,需要持续性投资,周期维保费用投入大等问题,在学校没有专项节能资金持续投入的情况下,多类节能项目未能及时享受年度维保服务,导致各类节能设备、计量设备运行效果逐年降低,设备损坏率不断上升,能耗数据积累发生断档,以至后续新项目、水电定额管理等新制度的实施更是难以落地。


▌管理部门定位不明确


能耗节约事务由后勤部门下设科室进行管理,主要职责是贯彻落实国家、地方和行业主管部门有关节能方针、政策、法律、标准,代表学校对接国家、省市能源主管部门并承担相关业务以及负责全校的能耗监管工作,但在实际的运行过程中,存在对后勤部门内部的能源使用监管力度大,效率高,但对学校整体的能源监管力度不足的情况。而能源消耗的主体是校内各教学科研单位和师生群体,因此在学校整体能源管理上,缺乏有效的约束手段和高效的管理。


▌技术力量不足


节能作为一项政策和技术前瞻性强的工作,在实际管理过程中, (略) 于缺乏专业规划、设计、管控的状态。比如如何科学进行学校水电定额管理,如何 (略) (略) 存在的用能交叉融合情况进行水电计量改造等,都需要专业化节能技术力量的参与。同时,由于节能技术力量不足,导致新项目规划较为零散,缺乏与原有节能项目的衔接,导致新旧项目交替、独立实施,缺乏前瞻性。


实施合同能源管理的必要性


根据国家发展改革委规划司“十四五”规划《纲要》名词解释之192阐述:“合同能源 (略) 与用能单位约定节能项目的节能目标, (略) 为实现节能目标向用能单位提供必要的服务,用能单位以节能效益、节能服务费或能源托 (略) 的投入及合理利润的节能服务机制”。


▌政策依据


2021年11月16日,国家机关 (略) 、国家发展和改革委员会、财政部、生态环境部联合发布《深入开展公共机构绿色低碳引领行动促进碳达峰实施方案》中提出:“鼓励公共机构采用能源托管等合同能源管理方式,调动社会资本参与用能系统节能改造和运行维护,到2025年实施合同能源管理项目3000个以上”。2022年 (略) 、国家发展改革委、财政部联合印发《关于鼓励和支持公共机构采用能源费用托管服务的意见》中提出:“能源费用托管是合同能源管理的一种形式。公共机构采用能源费用托管服务,有利于贯彻落实党中央、 (略) 关于碳达峰、碳中和决策部署, (略) 场 (略) 场主体活力,推进能源资源绿色低碳利用,以消耗减量实现碳排放降低”。


▌在L大学实施能源管理的必要性


L高校在清洁能源使用及绿色低碳校园建设的探索实践过程中,因大力发 (略) 建设,在电力扩容、教学食宿楼宇建设、基础能源保障供应等方面资金投入量巨大,因此在新的研究生公寓楼落成后,在供暖、热水供应、制冷等学生生活服务保障建设方面,急需寻求新的资金来源,同时, (略) 原有的煤粉锅炉达到装机容量上限,在煤改气尚未完成的情况下,后续新建的大量楼宇面临寻找新的基础能源供应保障方式。此外,为发挥高校在节能降碳领域资源优势和示范引领作用,加快能源绿色低碳转型,构建L高校清洁低碳能源供应体系,提高能源资源利用效益,因此在L高校实施合同能源管理是十分必要的。


▌常见的三种合同能源管理类型


常见的合同能源管理类型主要为:节能收益分享型、节能收益保证型(又名:效果验证型)、运行服务型(又名:能源费用托管型),当然也存在一些其他的节能效益分配方式, (略) 场份额占比来看,以收益分享型和收益保证型为主(如图2所示),这两种都要求节能企业在产生一定的节能效益后才能逐步地回收投资成本。



▌发展现状


随着国家对节能降碳领域的重视和不断投入,各类节能产业取得了蓬勃发展,在2020年到2022年期间, (略) 的数量急剧增加(如图3所示)。

合同能源管理在L大学的应用实践


通过实地考察、文献调查、访谈研究、专家评估、科学计算、可行性研究等,确定影响学校实施合同能源管理模式的主要因素。同时针对项目实施的主要内容和学校实际情况,完善实施需求,促进合同能源管理项目能够顺利实施。


▌项目概况


2023年,在新建的研究生公寓和食堂建筑中,首次采用能源费用托管服务方式,为其提供能源供应保障。该项目建设有光伏发电系统、供暖热源系统、供冷冷源系统、热水(洗浴)系统于一体的综合能源供应保障系统。主要投入设备有16台60P超低温空气源热泵、1台2300千瓦制热量的水源热泵、11台50P空气能热水机组,以及550Wp组件的1110块光伏板,总装机容量610.5千瓦。


▌关键环节


1.太阳能利用


“双碳”国家战略对新建建筑能源体系提出低碳指标要求,光伏发电属于国家主推的清洁能源,可在能源供给侧大幅降低建筑全寿命周期碳排放量,取得可观的经济效益。在本项目中,在屋顶建设分布式光伏发电系统,利用当地丰富的光照自然资源,实现太阳能资源利用。太阳能光伏板光电转换效率可达到20%左右。


2.冷热源选取


绿色低碳能源的冷热源主要种类有空气源、水源、地源、太阳能、中深层地热能等几种形式。前三种可以同时作为冷源和热源,后两种只能作为热源。五种方式共同的优点是低碳排放,均属于绿色环保能源。通过比较几种绿色低碳冷热源,考虑到地质条件、初期投资、运行稳定可靠性以及后期维护难度和费用等方面的因素,在冷热源选取中,最终使用空气源热泵作为冷热源,其优点是运行费用相对低。


3.智慧控制系统


通过算法+硬件+平台软件实现智慧化控制运营,远程清洁能源监控系统涵盖PC、APP、微信小程序全端口,管理方可根据需求便携式访问。同时可减少售后人员60%以上,较传统人控方式节能20%以上,售后效率提升70%。采暖能源站采用智慧能源控制系统,其拥有系统变频技术实现采暖系统整体运行时,通过温度补偿使得采暖设备根据环境温度高低实现部分设备的运行,自适应环境温度与供暖负荷。从而在部分负荷下实现机组有序启停,减少冷岛效应,提升系统供暖效率,降低运行能耗。


4.热水计量支付


为精确计量热水用量,在传统供回水安装计量装置的基础上,在冷热出水管及循环管上分别设置计量水表,采用热水出水水量与循环管水量差值计取水费(如图4所示)。在水表质量有保障、不受磁场影响的情况下更能准确计量学生热水使用量,同时也可以通过冷水供水与热水的差值及时发现系统漏失,减少水资源浪费。

5.质量保障关键点


项目建成投运前,为保障项目建设投资总造价与合同、投标文件保持一致, (略) 对建设总造价、设备投运数量进行审计,并出具审计报告。项目服务期限内,节能企业负责其所投入设施设备的日常安全运行维护,确保所有软硬件系统运转正常,各项服务质量达标。维保内容包括但不限于日常巡检、安全生产监督、维护保养 (略) 理、技术服务和安全技术培训、 (略) 运行维护、设施设备软硬件维护升级、后续设备的兼容配套增补等事宜。发生的 (略) 承担,学校不承担任何费用。项目服务期届满前1个月,学校按照合同约定,委托第三方机构开展项目整体效果评估,并出具评估报告,保障项目顺利交付。


▌预期目标


社会效益:项目的建成运行标志着L大学成为 (略) 第一个低碳校园。建成的智慧能源站通过智能数字化的管理模式,学生可按需求刷卡轻松实现宿舍内洗浴、使用热水等服务功能,不仅为学校节约能源费用,提高能源利用效率,还为学生提供了更加舒适、便捷的生活环境。


经济效益:项目服务期限届满,节能企业将所投入的所有设施设备的所有权及所有技术资料无偿移交给校方,并确保移交时所有设施设备和系统能正常使用,并确保管理运营时限内的高效运行,节约投资运行费用(略)以上。


生态效益:项目启用后,受益学生公寓面积达(略)平方米、制冷面积4000平方米,日产生活热水180吨,年均发电量(略)千瓦时。经测算,该项目年节约标煤1377吨,减排粉尘67.(略)吨,减排二氧化硫245吨,减排氮氧化物121吨。数据表明,该项目在减少碳排放和污染物排放方面具有显著的效果,将为学校实现“双碳”目标起到积极作用。


▌拓展及延伸


基于前期项目实际运行情况良好的基础上,L大学在新建的研究生公寓计划继续采用能源费用托管模式进行综合能源供应项目建设,同时不断改进算法,在供暖系统中,增加空气源泵数量,防止在高寒天气条件下,空气源热泵供暖效率低下需要配合水源热泵(单台水源热泵功率一般在730千瓦,日用电量达(略)千瓦时,耗电量巨大)进行升温以达到供暖标准,同时优化供回水温度,减少热源浪费,提升用能效率。


通过L大学的探索与实践,合同能源管理在打造高校节能节水示范载体、节能新技术推广应用和提高能源使用效益以及解决前期投资困难等方面具有明显优势。


    
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