EPC在分布式供能改造项目中节能收益的测算方法

上海航天能源股份有限公司 张 丹

1 概述

EPC(合同能源管理)方式是运用市场手段促进节能的服务机制。其运作模式为：节能服务公司，一种基于合同能源管理机制运作的、以赢利为直接目的的专业化公司，与愿意进行节能改造的用户签订节能服务合同，为用户的节能项目进行投资（或融资）和节能改造。在节能改造之后，用户利用节能收益（改造后能源费用相比改造前能源费用的节省）支付节能服务公司的费用。合同期满，即在节能服务公司的项目资金、运行成本、所承担的风险及合理的利润得到补偿之后，用户享有全部的节能效益。

分布式供能系统，即（冷）热电联供系统，以靠近用户、一次能源利用效率高、环境友好、能源供应安全可靠等特点，已逐渐成为用户节能改造中的一种重要节能方式。它以天然气为主要燃料，在用户侧安装燃气轮机或燃气发动机发电机组，利用燃料高品位的能量进行发电满足用户的电力需求，同时通过余热利用设备（如溴化锂吸收式空调机组或换热设备）回收发电所产生的烟气热量，向用户供热、供冷。

EPC(合同能源管理)方式在分布式供能节能项目中的应用是促进分布式供能行业发展的有力措施，同时也是建设资源节约型和环境友好型社会的客观需要。然而这种应用成功的关键在于：节能收益测算方法的合理确定。本文将主要从这个方面展开详细阐述，以期能够与所有节能行业同仁共同探讨，对EPC(合同能源管理)方式在分布式能源行业，乃至节能行业的发展应用作出些许贡献。

2 节能收益测算方法

EPC(合同能源管理)的实质是一种允许用户使用未来的节能收益为工厂设备升级和节能的投资方式。因此节能收益测算是EPC(合同能源管理)项目实施的重要部分。

分布式供能项目中，用户可按季度付给节能服务公司节能收益。

每季实际节能收益的计算方法如下：

式中S收益——项目的季度节能收益（元）；

S电——项目的季度电收益(元)；

S余热——项目的季度余热收益(元)；

Z燃气——项目的季度燃气支出（元）。

2.1 季度电收益（S电）

式中q平电，q峰电——本季平、峰时段分布式供能系统累计发电量（kWh）；

p平电，p峰电——同季平、峰时段分时电价（元/kWh)；

2.2 季度余热收益（S余热）

分布式供能系统的烟气余热经一定方式利用后，可作两种用途：供应冷/热空调；产生可使用的生活热水或蒸气。因此其余热收益可分为空调收益和生活热水/蒸气收益。

1)空调收益

分布式供能节能改造项目实施后，利用余热供应空调，相比改造前空调设备（利用电或燃气等能源驱动）耗能量的节省即为节能量，乘以该种所耗能源的实时价格即为节能收益。该节能收益可由两种方法进行测算。

（1）面积平均法

将用户的冷/热空调能耗费用按空调面积的大小来平摊。前提是需对改造前的冷/热空调设备季度耗能量进行记录统计，以建立单位空调面积的季度耗能量“基准线”。 利用该“基准线”可以得出用户任何空调面积下，改造前空调设备的季度耗能量，即分布式供能改造项目余热的季度节能量，对应节能收益计算如下：

式中S余热——同前所示；

q1——单位空调面积的季度耗能量（kWh/m2)；

A——实际空调面积（m2)；

P——为用户空调改造前所耗能源（如：电）的实时价格，随政府定价的波动而波动（元/kWh）；

（2）能量型计费法

将用户的冷/热空调能耗费用按空调冷/热量的大小来平摊。前提条件，除了需对改造前的冷/热空调设备季度耗能量进行记录统计；还需通过监测空调系统的冷／热水流量和温差，利用对温度和流量信号进行积算的能量仪表，得出用户同季度下的耗冷／热量。以这两个前提条件，建立单位冷/热量的季度耗能量“基准线”。利用该“基准线”可以得出用户实际空调耗冷/热量下，改造前设备的季度耗能量，即分布式供能改造项目余热的季度节能量，对应节能收益计算如下：

式中S余热，p，——同前所示；

q2——单位空调冷/热量的季度耗能量；

Q空——与q2对应季度下，用户实际消耗的空调冷/热量（kWh）。

2）生活热水/蒸气收益

分布式供能节能改造项目实施后，利用余热产生生活热水/蒸气，相比改造前设备（利用燃料燃烧供应生活热水/蒸气）的燃料节省即为节能，乘以该种所耗燃料的实时价格即为节能收益。该节能收益可由两种方法进行测算。

（1）热效率法

改造前利用燃料燃烧供应生活热水/蒸气的设备，其燃料消耗量很大程度取决于设备的热效率。经专业机构测试出改造前供热设备的热效率，并通过用户和节能服务公司（即合同双方）确认后，在合同中对该效率进行约定。约定后，具有法律意义的热效率可作为节能收益的计算依据。具体公式如下：

但是，目前国内高等教育，尤其是本科教育阶段，对这部分知识的讲授未能达到实际应用所要求的深度。大多数院校在大学物理、理论力学等课程中讲授相关内容，在运动学方面，介绍质点在三维空间的运动以及刚体的“平面运动”；在动力学方面，介绍质点在三维空间的动力学以及少量刚体“平面运动”的动力学。讲授多个刚体在三维空间的运动学及动力学的院校较少。而实际应用中，机械系统大多是多个刚体组成的系统；而且很多情况下，刚体在三维空间的运动并不能简化为“平面运动”，如行驶的车辆、飞行的飞机、卫星、多关节的机器人等，且二者在理论上区别较大，自学难度较高。

S余热——同前所示；

Q热——用户实际使用的生活热水/蒸气量（t）；

h——生活热水/蒸气焓值（kJ/t）；

M——改造前供热设备所消耗燃料的低位热值（kJ/m3）；

η——改造前供热设备热效率；

P'——改造前供热设备所消耗燃料（如：天然气）的实时价格，随政府定价的波动而波动（元/m3）；

（2）吨数平均法

将用户使用生活热水/蒸气的能耗费用按生活热水/蒸气的吨数来平摊。前提是需对改造前的供热设备季度耗能量和同季度内生活热水/蒸气吨数进行记录统计，以建立该项目单位生活热水/蒸气吨数的季度耗能量“基准线”。利用该基准线可计算实际生活热水/蒸气量下，改造前设备的季度耗能量，即分布式供能改造项目余热的季度节能量，对应的节能收益为：

式中S余热，Q热，P'——同前所示；

q3——单位生活热水/蒸气吨数的季度耗能量（m3/t）

2.3 季度燃气支出（Z燃气）

Q燃——分布式供能系统季度累计消耗燃气量（Nm3），按燃气公司实际抄表数计；

P''——分布式供能系统消耗的燃气单价（元/Nm3）。

根据项目实际情况，将（2）式，（3）式（或（4）式），（5）式（或（6）式）及（7）式代入（1）式可得出用户按季度付给节能服务公司的节能收益。

3 结论

用户与节能服务公司采用EPC（合同能源管理）方式实施分布式供能改造项目，可以使得这项节能技术尽快为用户使用。然而在该种合同能源管理节能投资模式推广时，节能效果的评估和确认极其重要，甚至是决定性的，关系到节能服务公司和用户的收益与承担的风险。因此寻找一种合理易行的节能收益测算方法是合同能源管理项目顺利实施的关键之一。

本文通过对分布式供能系统节能收益测算的思考，提出了多种不同余热利用情况下节能收益测算公式，公式中变量均可得可测，具有一定的可实施性和合理性，希望能对EPC方式的应用推广起到些许帮助。