水电站库区公路隧道合同能源管理项目实践与体会

刘运龙

摘 要：我国近几年发展迅速，各种先进的服务机制被不断引进。水电站库区淹没复建公路隧道在运营过程中会产生大量的用能，如何保证运营过程中的节能问题至关重要。隧道合同能源管理系统是将工业自动化控制技术与LED照明技术相结合的节能技术系统。鉴于此，隧道合同能源管理系统为水电站库区淹没复建公路隧道的运营节能提供了思路。

关键词：水电站库区 公路隧道 合同能源管理

中图分类号：TQ153.16 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（c）-0152-02

1 合同能源管理的概念及特点

1.1 合同能源管理的概念

合同能源管理就是由专业的节能服务公司和用能单位签订合同进行节能服务的约定，以此来帮助用能单位进行节能改造。合同的制定基于用能诊断、工程设计、资金筹措、设备采购、施工安装、调试和验收、员工培训和维护保养等方面。节能服务应该按照合同的约定进行设计，采用合同能源管理模式为用能单位进行节能改造设计。节能服务公司在项目实施之前用合同的形式将目标和服务的内容进行约定，项目实施后用取得的节能效益回收投资，以取得合理的利润。

合同能源管理是一种通过非行政手段的方式来解决高能耗问题的机制。虽然政府确定了一些节能减排的项目，但是很难推动用能单位自主进行节能改造。利用合同能源管理方式，用能单位可以零投入进行节能改造，还可以减少投入的风险，在实现盈利的同时达到节能减排的目的。同时节能服务公司也能够通过对能源的有效节约而获得一定的经济效益。因此，合同能源管理模式是一种双赢的机制。

1.2 合同能源管理模式的特点

（1）在进行合同能源管理中，节能项目审计、方案设计、融资和设备采购、施工测量以及运营维护和认证等都由节能服务公司统一负责，用能单位只需参与配合。

（2）采用合同能源管理模式，节能服务公司需对用能单位培训，以确保在合同期结束后，公路隧道用能单位也能够自己管理节能设备，确保节能效果。如果节能服务公司达不到合同中规定的要求，则在项目过程中造成的损失由节能公司承担。节能服务公司在和用能单位签订节能服务合同时，在合同中约定好节能改造效果，将节能改造前后对比，其所消耗的能源的总量有预期的下降。

（3）用能单位不用提供节能改造资金，节能改造的前期资金投入由节能服务公司来负责，有效降低了节能改造投入及风险。资金的来源一般有以下三个方面：通过租赁节能改造过程中需投入的设备；节能服务公司对该项目进行融资；节能服务公司自己对该项目投入。

2 合同能源管理的模式及特点

2.1 节能效益分享型

节能效益分享型的模式就是节能服务公司通过提供资金的方式对项目进行节能改造，用能单位和节能服务公司共同享受节能的效益。

节能效益分享型的特点有以下几个方面。

用能单位以及节能服务公司的节能收益通过合同约定进行分配。合同期限以及分配方案经双方协商一致后确定，节能收益的分享比例分为固定式和不固定式两种。为了能够尽快的收回成本，节能服务公司一般都会在节能改造完成的最早的几年内，收取收益的比例较高，然后随着成本的不断收回逐渐的下调收回比例。如项目的节能改造完成投入运营后，收益分享的期限为十年，则前五年内，公路隧道用能单位和节能服务公司的收益比例分别为30%和70%，第六年到第八年内，分享比例分别为50%，最后两年内用能单位和节能公司的分享比例为70%和30%。合同期满之后，所有的节能设施和设备都将无条件的交付给公路隧道用能单位。

这种模式受能源价格影响比较大。只有能源价格保持不变或者价格上涨，才能保证项目的收益，才能确保总体的节能目标实现。

2.2 节能量保证型

在进行合同能源管理的过程中应向用能单位承诺节能指标，以此保证项目在后期运营中的收益，如果节能公司无法达到节能效益就进行一定的赔偿。同时用能单位也应在公路隧道验收合格后将所有的工程款立刻支付给节能公司。如果后期的节能效益没有达到节能公司在合同中的约定，节能公司应退回公路隧道用能单位的收益差额。

这个模式的特点是由用能单位负责全部的融资工作，节能公司只是做技术上的改造。该模式能否开展，除节能技术本身外，还受用能单位的资金、开展节能改造的积极性等因素的影响。其次，由于这种模式缺少节能监督机构以及保险机构，难以有效测定节能效果以及减少或转移合同能源管理项目风险的能力。

2.3 能源费用托管型

这个模式是指用能单位的能源费用都交给节能服务公司来进行管理，如果满足相应的规范以及使用功能，节能服务公司的改造和节约效益就都归节能公司所有。

如该水电站库区公路隧道每年用电账单为1 000万元，该水电站库区公路隧道以5年4 000万元费用支付给节能公司，由节能公司代为缴纳电费。节能公司通过节能改造和管理，花去成本600万元，节电率达到40%，因此只用花用3 000万元即够缴电费，利润为400万元，利润率为10%。而用能单位在五年中可节约1 000万元。

这种模式能够有效的避免用能单位在节能效率上的分歧，但是此模式对节能公司的要求较高。节能公司要对用能单位提供节能改造的设计、设备以及材料的采购、融资和能效审计甚至是后期的测评以及运行的管理方案等一系列的服务，由于节能公司承担的风险变大，所以对该公司的经济实力和技术要求也较高。

3 合同能源管理项目的技术方案

3.1 照明能效管理方案

（1）隧道照明设计说明。

隧道能效管理系统照明方案设计严格遵照照明设计规范。该实施合同能源管理模式的水电站淹没复建公路隧道属于三级公路，共9个隧道，隧道总长度约16 km，隧道设计车速30 km/h，隧道建筑限界为9m×5.3m，双向双车道，混凝土路面，隧道车流量较小。白天洞外环境亮度取3000 cd/m2。原设计采用高压钠灯照明，能效管理系统照明设计选用高品质的飞利浦专用隧道照明灯具，灯具的光通保持性好，光衰小，使用寿命周期内可维持光衰量在20%以内。在整个灯具使用周期内，亮度值都高于标准值。

（2）照明节能措施和节能原理。

该系统主要从设备、工艺技术和管理三个方面进行节能。

①设备节能。

采用品质较优的LED照明灯替换传统的高压钠灯，可有效节能。

②工艺节能。

采用亮度传感器及时序控制，实现隧道的自动化控制，减少不必要的照明能耗，节约电能。

③管理节能。

建立照明能效管理系统，均衡照明灯具的使用寿命，优化控制方案。

（3）系统功能。

①系统组成：隧道能效管理系统由现地控制单元和通讯网络、LED照明灯具、检测传感器、照明能效管理系统等组成。现地控制单元以PLC为核心，负责对现地照明设备的信号采集和处理，通过通讯网络将照明设备的实时状态传输至相邻的现地控制单元，实现隧道内的数据共享和时序同步，达到节能的目的。

②控制对象：控制对象为隧道内除应急照明外所有的LED照明灯具。

③控制信号：控制信号主要有：亮度传感器、电参数传感器等。

④系统功能：隧道照明分为自动控制和手动控制两类。

自动控制：正常情况下，系统根据控制流程自动实现照明灯组的开启和关闭。

手动控制：当自动控制失效或者需要手动操作时，可以在各个照明段的现地控制柜上通过“开启”和“关闭”按钮实现各灯组的手动开关。

3.2 通风能效管理方案

（1）隧道通风设计说明。

隧道能效管理系统的通风方案设计严格遵照通风规范，每座隧道均采用22kw的射流风机。

（2）通风节能措施和节能原理

该方案主要从设备、工艺技术和管理三个方面进行节能。

①设备节能原理。

采用变频器替代接触器控制，实现风机无极调速和高效运行，节约电能。

电机系统在设计过程中，需要考虑建设前、后长期工艺要求的差异和过载、重载启动、系统安全等因素，因此都留有一定的余量。这些电动机大多在满负荷下运行，电能利用率低、耗电量过大，浪费严重。变频调速技术已成为节约能源及提高产品质量的有效措施。很多用户实践的结果证明，节电率一般在10%～30%，有的高达40%，变频调速技术作为高新技术、基础技术和节能技术，已经渗透到各行各业中。

采用变频器进行变频调速，可使电动机回到高效运行状态，变频器通过降低电机转速减少输出功耗，实现按需供能。设备的转速降低后，可减少磨损，延长使用寿命，节约电能，获得可观的间接经济效益。使用变频器进行交流变频调速，并与PLC、CO/VI传感器等进行配合，可以实现高精度控制，提高通风效率，有效节能，使隧道空气质量明显改善。

②工艺节能原理。

采用CO/VI、风速仪等传感器，实现隧道通风的自动化控制，节约电能。

该系统采用PLC控制，根据传感器对隧道内CO/VI浓度实际检测情况进行风机转速调节，确保通风条件、空气质量良好的状态下，最大化的提高节能效果。

③能效管理节能原理。

建立隧道能效管理系统，实现智能控制、无人或少人值守，节约管理成本。

采用最新的设计理念对通风设备的状态进行综合监测，如对风机运行状态监视，运行时间监视、运行次数监视。在这些监控数据的基础上，自动调整各各组风机的运行时间和次数，需要启动风机时，优先启动运行时间短的风机，延长风机的使用寿命。

（3）系统功能。

①系统组成：公路隧道能效管理系统由现地控制单元、通讯网络、风机、检测传感器、通风能效管理系统等组成。现地控制单元以PLC为核心，负责对现地风机设备的信号采集和处理，通过通讯网络将通风设备的实时状态传输至相邻的现地控制单元，实现隧道内的风机数据共享和时序同步，达到节约电能的目的。

②控制对象：控制对象为隧道内的所有的风机。

③控制信号：控制信号主要有：CO传感器、VI传感器、风速传感器、电参数传感器等。

④系统功能：隧道通风分为自动控制和手动控制两类。

自动控制：正常情况下，系统根据控制流程自动实现风机的开启和关闭。

手动控制：当自动控制失效或者需要手动操作时，可以在各个现地控制柜上通过“开启”和“关闭”按钮实现各风机的手动启停。

4 水电站库区公路隧道合同能源管理项目的体会

（1）从技术方案的角度，考虑到目前新发布了《公路隧道照明设计细则》和《公路隧道通风设计细则》，后续能效管理系统的通风、照明节能改造要满足新的规范要求。在照明调光控制上，还可以采用无级调光的方式控制LED照明灯具，比该项目更节能，更加满足运营安全的需要，在以后的照明改造中可以选用无级调光控制LED照明灯具。该项目节能效益良好：节能改造初步估算投入600万元，年节约电费193.46万度，年节约标准煤696.44吨，年减排CO21 855.23吨，年节省电费125.75万元。

（2）传统照明均采用高压钠灯，其初期投入相对较低，但耗电量高、灯泡易坏，维修工作量大。LED灯具供电安全等级高，其为冷光源，无热辐射，无危害人体健康的紫外线辐射，无有害金属汞，可减少环境污染，降低温室效应和能源消耗，符合国家节能减排的要求，维修工作量小。在进行合同能源管理中，节能服务公司负责节能改造的投入、能源审计、方案设计、融资和设备采购以及运营维护和认证等工作，公路隧道用能单位只需参与配合。节能服务公司需满足安全运营相关规范要求，承担合同期内安全运营风险，这就促使节能服务公司选用品质较好的LED灯具和先进的控制方式，以达到运营安全、节能的目的。

5 结语

随着我国的不断发展，公路隧道的建设越来越多，交通量越来越大，隧道运营能耗的问题越来越突出，合同能源管理能够有效地应对公路隧道的节能减排问题。因此，应该注意在运营过程中实施能源节约措施，推广合同能源管理机制的应用，在保证经济效益的同时，努力做到节能环保。

参考文献

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