大学校区内电采暖技术及经济效益测算

彭程

1.1供暖及供电现状

大学校区老校区供暖面积为19.9万㎡，建筑物主要为老旧建筑物，保温措施较差，其中教学楼及学生宿舍供暖面积为147259㎡，家属区供暖面积为51883㎡。老校区供暖现阶段由学校锅炉房内3台10吨燃煤锅炉提供热源，供暖锅炉设备老旧，管网不符合当前环保相关要求。一个采暖季供暖时间为165天。

大学校区目前有6座配电室，由5回10kV线路供电，分别为小车库配电室（500kVA）、一号教学楼配电室（630kVA）、教学楼区配电室（400kVA）、住宅楼区配电室（400kVA）、后勤区配电室1（200kVA）、后勤区配电室2（500kVA），其中后勤区的两个配电室由1回线路供电。考虑配电变压器负载一般情况下不超过60%，大学校区老校区总体负荷不超过1.5MW。

2大学校区老校区19.9万㎡供暖分析

2.1供暖配置方案

现电锅炉供暖主要有电极式锅炉、电阻式锅炉、固体蓄热式电锅炉三大类。现将锅炉特点进行对比。

老校区以未采取节能措施建筑物为主，含有较少节能措施建筑物，综合考虑老校区建筑物情况在计算中取单位平米热指标60W/㎡。本项目采用蓄热式电锅炉加热水供给，考虑降低后期运营成本，平电电价时段不用或者少用电，在谷电时期蓄热。经过计算得出以下锅炉配置方案：

2.1.1供电方案

依据校区的供暖需求，年耗电量为约3028.6万kWh。考虑到电锅炉供暖用电负荷较大，同时校区周边均为市区，如果通过其它110kV变电站供电，则需要多达十几回10kV线路穿过市区，施工极为困难。因此，建议本期项目自建变电站，同时解决老校区、扩建区的供电需求。

本期项目自建变电站可选择的电压等级为110kV和35kV，35kV电压等级需要3-4回线路才能满足要求，距离项目最近的公园110kV变并没有35kV电压等级，需要舍近求远，而且在市区内新建35kV电压等级的设施较难通过审批。因此，建议本期项目采用110kV电压等级，新建一座110kV变电站。

考虑本期变电站建设时，有以下几个因素影响较大：

（1）变电站造价较高。仅变电站本体造价就达到3000万元，极大地拉高了投资成本。

（2）外部供电申请有一定难度。项目本身用电负荷较大，又位于城区，周边接入电网的条件较为有限，需要占用电网公司一定的资源。对电网公司来说，电锅炉项目冬季用电、夏季完全不用，提供资源后设备利用率不高。直接申请外部供电会有一定难度。

（3）外电线路难以建设、造价难以估算。外部供电线路施工条件较为困难，很可能需要采用电缆建设，造价难以估计，但至少也在1000万元以上。

因此，建议变电站建设模式为：在大学校区校区可建设范围内申请新建一座公用变电站，既为本期项目供电，也为周边城区用户用电负荷供电;既可以避免项目造价过高、施工难度较大，也可以借周边城区的用电来调配变电站冬夏季用电，提高设备的利用率。

110kV变电站采用全户内变电站建设，市区公用变电站负载率一般不超过70%-80%，并且要为周边的城区负荷供电，在公用变电站标准规模中，建议选择主变容量为2×50MVA，采用双卷降压变压器。110kV出线2回，10kV出线20回。造价约为3000万元（不含外部110kV线路）。

每回10kV线路供电能力约为6MW线路，考虑到每个锅炉的备用线路，老校区电锅炉供电需6-8回10kV线路，扩建区电锅炉供电需4-6回10kV线路，具体供电回路数在设计阶段由电气主接线决定。

2.2投资估算及经济性分析

本项目依据国家、部门、行业现行的有关规定、费用定额、费率标准等，锅炉设备价格、其他设备和材料价格参考国内2018年4季度及当地现行价格水平计算。采暖费按17.8元/m2计算，电价蓄热12h按0.132元/kWh，蓄热5h分别按0.132元/kWh、0.264元/kWh。

本校区供暖总面积为19.9万平方米，按四种方案考虑。

方案一：建设规模为3×8MW电极锅炉，蓄热12h，该方案工程建设投资2337.41万元。单位面积的建设投资117.46元/m2。经计算，本项目年经营成本475.63万元（23.9元/m2），年平均总成本631.53万元（31.74元/m2），年采暖收入354.22万元。

方案二：建设规模为3×6MW电极锅炉，蓄热5h，该方案工程建设投资1517.13万元。单位面积的建设投资76.24元/m2。经计算，本项目年经营成本612.29万元（30.77元/m2），年平均总成本717.12万元（36.04元/m2），年采暖收入354.22万元。

方案三：建设规模为3×8MW固体锅炉，蓄热12h，该方案工程建设投资3712.70万元。单位面积的建设投资186.57元/m2。经计算，本项目年经营成本494.88萬元（24.87元/m2），年平均总成本820.68万元（41.24元/m2），年采暖收入354.22万元。

方案四：建设规模为3×6MW固体锅炉，蓄热5h，该方案工程建设投资2837.54万元。单位面积的建设投资142.59元/m2。经计算，本项目年经营成本629.31万元（31.62元/m2），年平均总成本908.04万元（45.63元/m2），年采暖收入354.22万元。

对比以上四种方案，在收入相同的情况下，均不可行，但方案一总成本费用最低。

3智慧能效管理

根据大学校区校区内特殊性质，可在学校供暖系统中增加智慧能效管理系统，以达到节能降耗的目的。智慧能效管理系统初步方案：在教学楼、体育馆、图书馆、宿舍等有周期性采暖需求的建构筑物入户总供热管道上设置温控器、电磁阀的控制设施，采集信息反馈到后台集中管理系统中，可根据建筑物内的供热需求调节供热量，例如在寒假期间降低部分公共区域热量供给，保障最低供热需求、在采暖季夜间办公及教学区域降低供热输送量等方法来控制供暖项目能耗。更加人性化、科学化、节能供热。根据现阶段收集资料，可在老校区及扩建区寒假时期对6.3万㎡供暖面积实施节能管理，经粗略估算一个采暖季可节约139.4万kWh用电量，达到节能降耗的作用。

4大学校区电采暖商业模式

（1）结合BOT模式的能源管理模式：企业与社会资源融资建设或企业独立投资建设完成后，校方与企业建立能源管理公司，现经过测算，19.9万m2区域供暖能正常运行，经计算盈亏平衡点为27.92元/m2（“一校两制”采暖费家属区17.8元/m2、校区31.6元/m2）。运行期三方共同推动采暖费上调至盈亏平衡点以上。股权比例、运行盈利率等需三方商议而定，待特许期过后将该基础设施无偿或有偿移交校方。

（2）结合BTO模式的能源管理模式：企业与社会资源投资建设或企业独立投资建设完成后直接移交所有权给师范大学，校方再通过与企业签订长期运营合同以弥补项目投资成本、运营成本及收益。本模式盈亏平衡点与BOT模式相同，在合同中明确允许根据电价变动调整盈利率涨幅区间。

基于以上两种商业模式，当企业独立投资建设时，后期运营可与锅炉厂家签订保价合同，经与多个锅炉厂家沟通了解，通过后期智能运行调控可将盈亏平衡点控制在22元/㎡～25元/㎡区间范围。

参考：《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）

《城镇供热管网设计规范》（CJJ34-2010）