水電站庫區公路隧道合同能源管理項目實踐與體會

劉運龍

摘 要：我國近幾年發展迅速，各種先進的服務機制被不斷引進。水電站庫區淹沒復建公路隧道在運營過程中會產生大量的用能，如何保證運營過程中的節能問題至關重要。隧道合同能源管理系統是將工業自動化控制技術與LED照明技術相結合的節能技術系統。鑒于此，隧道合同能源管理系統為水電站庫區淹沒復建公路隧道的運營節能提供了思路。

關鍵詞：水電站庫區 公路隧道 合同能源管理

中圖分類號：TQ153.16 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0152-02

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的節能服務公司和用能單位簽訂合同進行節能服務的約定，以此來幫助用能單位進行節能改造。合同的制定基于用能診斷、工程設計、資金籌措、設備采購、施工安裝、調試和驗收、員工培訓和維護保養等方面。節能服務應該按照合同的約定進行設計，采用合同能源管理模式為用能單位進行節能改造設計。節能服務公司在項目實施之前用合同的形式將目標和服務的內容進行約定，項目實施后用取得的節能效益回收投資，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能減排的項目，但是很難推動用能單位自主進行節能改造。利用合同能源管理方式，用能單位可以零投入進行節能改造，還可以減少投入的風險，在實現盈利的同時達到節能減排的目的。同時節能服務公司也能夠通過對能源的有效節約而獲得一定的經濟效益。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）在進行合同能源管理中，節能項目審計、方案設計、融資和設備采購、施工測量以及運營維護和認證等都由節能服務公司統一負責，用能單位只需參與配合。

（2）采用合同能源管理模式，節能服務公司需對用能單位培訓，以確保在合同期結束后，公路隧道用能單位也能夠自己管理節能設備，確保節能效果。如果節能服務公司達不到合同中規定的要求，則在項目過程中造成的損失由節能公司承擔。節能服務公司在和用能單位簽訂節能服務合同時，在合同中約定好節能改造效果，將節能改造前后對比，其所消耗的能源的總量有預期的下降。

（3）用能單位不用提供節能改造資金，節能改造的前期資金投入由節能服務公司來負責，有效降低了節能改造投入及風險。資金的來源一般有以下三個方面：通過租賃節能改造過程中需投入的設備；節能服務公司對該項目進行融資；節能服務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 節能效益分享型

節能效益分享型的模式就是節能服務公司通過提供資金的方式對項目進行節能改造，用能單位和節能服務公司共同享受節能的效益。

節能效益分享型的特點有以下幾個方面。

用能單位以及節能服務公司的節能收益通過合同約定進行分配。合同期限以及分配方案經雙方協商一致后確定，節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，節能服務公司一般都會在節能改造完成的最早的幾年內，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收回比例。如項目的節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，公路隧道用能單位和節能服務公司的收益比例分別為30%和70%，第六年到第八年內，分享比例分別為50%，最后兩年內用能單位和節能公司的分享比例為70%和30%。合同期滿之后，所有的節能設施和設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?？傮w的節能目標實現。

2.2 節能量保證型

在進行合同能源管理的過程中應向用能單位承諾節能指標，以此保證項目在后期運營中的收益，如果節能公司無法達到節能效益就進行一定的賠償。同時用能單位也應在公路隧道驗收合格后將所有的工程款立刻支付給節能公司。如果后期的節能效益沒有達到節能公司在合同中的約定，節能公司應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責全部的融資工作，節能公司只是做技術上的改造。該模式能否開展，除節能技術本身外，還受用能單位的資金、開展節能改造的積極性等因素的影響。其次，由于這種模式缺少節能監督機構以及保險機構，難以有效測定節能效果以及減少或轉移合同能源管理項目風險的能力。

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能服務公司來進行管理，如果滿足相應的規范以及使用功能，節能服務公司的改造和節約效益就都歸節能公司所有。

如該水電站庫區公路隧道每年用電賬單為1 000萬元，該水電站庫區公路隧道以5年4 000萬元費用支付給節能公司，由節能公司代為繳納電費。節能公司通過節能改造和管理，花去成本600萬元，節電率達到40%，因此只用花用3 000萬元即夠繳電費，利潤為400萬元，利潤率為10%。而用能單位在五年中可節約1 000萬元。

這種模式能夠有效的避免用能單位在節能效率上的分歧，但是此模式對節能公司的要求較高。節能公司要對用能單位提供節能改造的設計、設備以及材料的采購、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，由于節能公司承擔的風險變大，所以對該公司的經濟實力和技術要求也較高。

3 合同能源管理項目的技術方案

3.1 照明能效管理方案

（1）隧道照明設計說明。

隧道能效管理系統照明方案設計嚴格遵照照明設計規范。該實施合同能源管理模式的水電站淹沒復建公路隧道屬于三級公路，共9個隧道，隧道總長度約16 km，隧道設計車速30 km/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。白天洞外環境亮度取3000 cd/m2。原設計采用高壓鈉燈照明，能效管理系統照明設計選用高品質的飛利浦專用隧道照明燈具，燈具的光通保持性好，光衰小，使用壽命周期內可維持光衰量在20%以內。在整個燈具使用周期內，亮度值都高于標準值。

（2）照明節能措施和節能原理。

該系統主要從設備、工藝技術和管理三個方面進行節能。

①設備節能。

采用品質較優的LED照明燈替換傳統的高壓鈉燈，可有效節能。

②工藝節能。

采用亮度傳感器及時序控制，實現隧道的自動化控制，減少不必要的照明能耗，節約電能。

③管理節能。

建立照明能效管理系統，均衡照明燈具的使用壽命，優化控制方案。

（3）系統功能。

①系統組成：隧道能效管理系統由現地控制單元和通訊網絡、LED照明燈具、檢測傳感器、照明能效管理系統等組成?，F地控制單元以PLC為核心，負責對現地照明設備的信號采集和處理，通過通訊網絡將照明設備的實時狀態傳輸至相鄰的現地控制單元，實現隧道內的數據共享和時序同步，達到節能的目的。

②控制對象：控制對象為隧道內除應急照明外所有的LED照明燈具。

③控制信號：控制信號主要有：亮度傳感器、電參數傳感器等。

④系統功能：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，系統根據控制流程自動實現照明燈組的開啟和關閉。

手動控制：當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地控制柜上通過“開啟”和“關閉”按鈕實現各燈組的手動開關。

3.2 通風能效管理方案

（1）隧道通風設計說明。

隧道能效管理系統的通風方案設計嚴格遵照通風規范，每座隧道均采用22kw的射流風機。

（2）通風節能措施和節能原理

該方案主要從設備、工藝技術和管理三個方面進行節能。

①設備節能原理。

采用變頻器替代接觸器控制，實現風機無極調速和高效運行，節約電能。

電機系統在設計過程中，需要考慮建設前、后長期工藝要求的差異和過載、重載啟動、系統安全等因素，因此都留有一定的余量。這些電動機大多在滿負荷下運行，電能利用率低、耗電量過大，浪費嚴重。變頻調速技術已成為節約能源及提高產品質量的有效措施。很多用戶實踐的結果證明，節電率一般在10%～30%，有的高達40%，變頻調速技術作為高新技術、基礎技術和節能技術，已經滲透到各行各業中。

采用變頻器進行變頻調速，可使電動機回到高效運行狀態，變頻器通過降低電機轉速減少輸出功耗，實現按需供能。設備的轉速降低后，可減少磨損，延長使用壽命，節約電能，獲得可觀的間接經濟效益。使用變頻器進行交流變頻調速，并與PLC、CO/VI傳感器等進行配合，可以實現高精度控制，提高通風效率，有效節能，使隧道空氣質量明顯改善。

②工藝節能原理。

采用CO/VI、風速儀等傳感器，實現隧道通風的自動化控制，節約電能。

該系統采用PLC控制，根據傳感器對隧道內CO/VI濃度實際檢測情況進行風機轉速調節，確保通風條件、空氣質量良好的狀態下，最大化的提高節能效果。

③能效管理節能原理。

建立隧道能效管理系統，實現智能控制、無人或少人值守，節約管理成本。

采用最新的設計理念對通風設備的狀態進行綜合監測，如對風機運行狀態監視，運行時間監視、運行次數監視。在這些監控數據的基礎上，自動調整各各組風機的運行時間和次數，需要啟動風機時，優先啟動運行時間短的風機，延長風機的使用壽命。

（3）系統功能。

①系統組成：公路隧道能效管理系統由現地控制單元、通訊網絡、風機、檢測傳感器、通風能效管理系統等組成?，F地控制單元以PLC為核心，負責對現地風機設備的信號采集和處理，通過通訊網絡將通風設備的實時狀態傳輸至相鄰的現地控制單元，實現隧道內的風機數據共享和時序同步，達到節約電能的目的。

②控制對象：控制對象為隧道內的所有的風機。

③控制信號：控制信號主要有：CO傳感器、VI傳感器、風速傳感器、電參數傳感器等。

④系統功能：隧道通風分為自動控制和手動控制兩類。

自動控制：正常情況下，系統根據控制流程自動實現風機的開啟和關閉。

手動控制：當自動控制失效或者需要手動操作時，可以在各個現地控制柜上通過“開啟”和“關閉”按鈕實現各風機的手動啟停。

4 水電站庫區公路隧道合同能源管理項目的體會

（1）從技術方案的角度，考慮到目前新發布了《公路隧道照明設計細則》和《公路隧道通風設計細則》，后續能效管理系統的通風、照明節能改造要滿足新的規范要求。在照明調光控制上，還可以采用無級調光的方式控制LED照明燈具，比該項目更節能，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光控制LED照明燈具。該項目節能效益良好：節能改造初步估算投入600萬元，年節約電費193.46萬度，年節約標準煤696.44噸，年減排CO21 855.23噸，年節省電費125.75萬元。

（2）傳統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，可減少環境污染，降低溫室效應和能源消耗，符合國家節能減排的要求，維修工作量小。在進行合同能源管理中，節能服務公司負責節能改造的投入、能源審計、方案設計、融資和設備采購以及運營維護和認證等工作，公路隧道用能單位只需參與配合。節能服務公司需滿足安全運營相關規范要求，承擔合同期內安全運營風險，這就促使節能服務公司選用品質較好的LED燈具和先進的控制方式，以達到運營安全、節能的目的。

5 結語

隨著我國的不斷發展，公路隧道的建設越來越多，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對公路隧道的節能減排問題。因此，應該注意在運營過程中實施能源節約措施，推廣合同能源管理機制的應用，在保證經濟效益的同時，努力做到節能環保。

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