能源托管型合同能源管理在高校供热系统中的应用

孙元磊 徐承浩

（1.青岛大学，山东青岛 266071；2.青岛国工能源科技有限公司，山东青岛 266071）

0.概述

能源是经济社会发展的基础和保障。“十四五”时期，是全面贯彻习近平总书记“四个革命、一个合作”能源安全新战略，落实“碳达峰、碳中和”要求的关键5年。建筑节能减排工作是推进实施能源战略的重要组成部分，而合同能源管理是实现节能减排的重要手段。我国高等院校建筑具有较大的节能潜力，但由于可投入的资金有限，不能较好的开展相应的节能工作。为此，通过引入合同能源管理这种市场化的节能合作模式，可充分利用社会资本进行节能改造与运维，既可获得专业的节能服务，达到降低能耗的目的，又可以进行示范宣传，有助于培养在校师生的节能意识，进一步推进节约型校园的创建[1]。

本文以青岛某大学校区供热系统采用能源托管型合同能源管理模式为例，介绍该项目的节能改造内容及节能合同约定情况，对于相似用能现状的高校推进节能工作具有一定的参考意义。

1.能源托管型合同能源管理

合同能源管理是一项政策性、技术性、业务性、实用性都非常强的市场化节能机制，要求的文件多、限定条件多、涉及专业性强。为促进合同能源管理健康有序发展，国家标准《合同能源管理技术通则》（GB/T 24915）于2010年8月9日批准发布，并于2011年1月1日起正式实施。2010版的国标仅附带节能效益分享型这一种参考合同，节能效益分享型成为合同能源管理机制在中国的推进过程中使用最广泛和最基础的一种合同类型。随着节能服务产业的快速发展，在复杂的市场条件和用户需求下，节能服务公司实施的合同能源管理的类型也越来越多，例如，针对公共机构所属的建筑及设施的节能改造或运行维护的节能项目，采用能源托管型合同，对节能服务公司和公共机构都更加适合。2020年新修订版《合同能源管理技术通则》已于2020年10月1日正式实施，其修订后最大的变化就是增加了能源费用托管型和节能量保证型的合同类型。能源费用托管模式下，节能服务公司为用能单位提供能源系统的运行、管理、维护或（和）节能改造服务[2]。

本项目学校与节能服务公司对校内供热系统采用能源费用托管型合同能源管理方式进行合作，由节能服务公司在对学校供热系统调研的基础上，出资建设智慧能源管控平台，实施供热设施的节能改造，并负责换热站及热力系统的运行维护管理工作。节能服务公司通过科学的管理运行和节能技术的应用达到节约能源的目的，获取合理的利润。

2.供热托管的意义

供热系统能源使用是高校后勤部门节能工作的重点区域，其管理运维水平是校园综合管理水平的重要指标。后勤党委积极响应学校基层党建创新项目的开展，结合学校能源管理的实际情况，提出共联共建方案，联合相关专业学院党组织，通过合同能源管理模式引入节能服务公司一起开展能源管理相关的实践活动。并重点夯实基础搭建平台：

（1）夯实基础管理：通过各种手段对能源基础工作进一步完善，为后续建设提供有力保障。

（2）实施专业的运维托管：通过专业化运维改造，及时消除管理中的缺憾，优化能源应用模式。

（3）建设智慧能源管控平台：运用物联网技术，打造智慧能源管控平台，建立能源管控的数据中心。

（4）加强节能宣传：通过宣传栏、公众号等多种途径开展节能宣传工作，与学院或学生团体结合开展节能宣传现场活动，让绿色校园建设深入人心。

对校内供热系统采用能源费用托管的合同能源管理模式，利用节能服务公司的专业优势，在保证现有供热质量的前提下，解决供热系统存在的问题，挖掘节能潜力，降低校园人力、管理等成本输出，降低供热系统运行费用。校内供热系统托管具有以下优点：

（1）专业优势：供热托管重在提供专家型的管理服务，对系统的能源消费、设备效率以及能源管理和设计中存在的问题进行逐一排除，理顺能源在消费过程中的各个环节，进而提出解决办法和达到的长短期目标；

（2）人才优势：节能公司配置专门的能源管理和维修班组，省去了用户培训、人员变更、寻求外协等带来的经济成本和技术风险；

（3）专业管理：严格培训考核合格的维护人员负责能耗系统的日常运行及维护管理，用户无需再配备相应管理及操作人员；

（4）专业维护：一年内定期全面的检查维护和保养服务，免费更换所有易损消耗材料，使您的设备更可靠、高效的运行；

（5）专业诊断：节能公司根据长期的工程管理经验和能源托管经验，定期对客户能源中心使用情况进行诊断、分析，挖掘节能潜力，使用户的运营成本保持最低。

3.学校供热系统节能改造

3.1 配置能源管控平台

能源智能管控平台是基于物联网、云计算、大数据等技术的应用，依托互联网实现各环节信息共享，实现供热系统全面透彻的信息化管理；采用B/S架构、数据库安装在云服务器上，客户端电脑上不需要安装任何程序，在任何地点、任意时间、通过任何一部可以上网的电脑，打开浏览器以自己的身份登录系统即可访问；操作简单，功能多样；采集现场设备的实时数据，并将数据上传至平台，其功能满足当下智慧精准供热的需求，本系统本身架构可满足未来功能的二次扩展开发及预留其他系统接口的功能。

通过与换热站控制器实时通讯，换热站控制柜或视频设备将检测到的数据和信号实时传输到平台。系统可以存储长期运行数据，用于供热生产管理、考核、分析、控制。

智慧供热管理平台具有很强的扩展性，能快速实现使用者的个性化定制需求，随着使用者业务需求的不断变化，我们可以增加相应业务的数据库，增加实现实际业务要求的服务模块，从而实现新的访问系统。

作为节能型集中供热系统的重要组成部分，智慧供热管理平台由现场控制设备、采集设备、通讯网络、数据服务器、计算机软件等无缝集成，自动化程度高，能够大幅度提高劳动生产率，提高热效率，节约能源，有效降低供热成本。

智慧供热管理平台将实时、全面监测供热系统的运行工况，监视最不利工况点的压差，协调热源供给，以适应热网负荷的变化。同时安全合理地进行供热系统的调度，并可根据运行数据进行供热规划。

3.2 换热站系统升级改造

（1）增设换热站自控系统：采用自动控制装置监控机组的运行状态，对某些关键性参数进行自动控制，按照自动控制方案给定的控制策略运行，现场就地设置控制单元和一些必要的监测仪表，对热力站的热力系统进行监测与控制，以便将相应信号远传到中央控制室并接受调度系统的监测与控制，从而保证热网的安全、稳定和经济运行。功能包括远程查看换热站实时数据、控制参数优化、查看历史数据、换热站远程控制、报警参数设置等。其中水泵通过变频控制柜按照设定策略变频运行。

（2）板换加保温及增设水处理装置：每台板换配置拆卸式换热器保温套，采用耐高温、防火保温材料。站内配置一台处理量为30t/h的全自动软化水装置，该装置采用阳离子交换树脂，用来除去水中的Ca、Mg等离子以防止结垢，以此来延长用水设备的使用寿命的设备。

3.3 二次管网系统升级改造

增设管网平衡及分时分区控制系统：在每栋建筑单元井处的供回水管路上安装热量表、电动调节阀、温度压力仪表。管网平衡调节：通过控制装置智能调节每个热力入口智能阀的开度，实现全网动态热力平衡，解决水利失调等问题，节能运行。分时分区控制。分时分区控制：针对学校的特定用热情况通过分时分区控制装置对每个建筑按照不同的时间段进行有计划的供热，针对每个建筑负荷进行分时分区用热调度管理[3]。

系统具有水力平衡方案规划功能，如图1所示：智能控制器把二次管网上每一个用热负荷的回水温度和电动阀当前开度都定时上传到云平台，云平台收集所有用热负荷的回水温度，根据加权平均算法，计算每个电动阀的期望阀门开度，最后云平台把每个用热负荷对应的电动阀期望阀门开度通过智能控制器下发给对应的电动阀，电动阀根据下发的开度指令控制自己的阀门开度。同时云平台根据既定的规则，联动换热站的控制。

图1 水力平衡控制架构图

可以针对二次管网设计不同条件下的水力平衡方案：对每一个用热负荷，定义不同时间段的水力平衡规则，在实际执行中，计算负荷的当前时间的控制规则，根据规则来执行水力平衡调节。

云端平台根据负荷当前的规则执行实际的电动阀控制，如图2所示。

图2 控制策略

管网排查与整改：对管网的情况进行摸底排查，并根据摸底情况绘制校区供热管网图，对管网的跑冒滴漏及管道未保温等情况进行整改；对部分主要支线安装关断阀、泄水阀、放气阀。

3.4 配置末端室内测温子系统

在楼座室内选择典型房间配置远传的温度传感器，对室温进行实时采集，室温采集分析可实现对用户室温的远程实时监测，为及时掌握不同区域的供热质量、实施热网负荷优化调整提供可靠的依据。使用具有远传功能的室内温度采集器采集典型房间内室内温度，通过无线通讯将数据传至基站后传至云平台。

用户室温监测是供热企业评估供热质量、调整供热方案、检验节能效果的重要依据。室温采集分析可实现对用户室温的远程实时监测，为供热企业及时掌握不同区域的供热质量、实施热网负荷优化调整提供可靠的依据。该系统可与计量管控系统配套使用，更好地提高供热效率、改善供热质量，在节能降耗的同时，大幅提高用户满意率。

4.延伸服务

本项目致力于通过“产学合作协同育人”为学校提供实践条件和实践基地，开展校企合作，开展企业项目协同开发及实训，培养实用型人才模式；进一步提升高校学生职业能力和就业竞争力。

由能源服务公司为大学提供并建设基于物联网通讯技术、云平台技术、5G技术、大数据分析的供热系统智慧化控制实践平台，建立产学合作研究中心，为在校学生提供参与实际项目的研发、开发工作机会，加快学生创业孵化进程。

5.结语

在高校的供热系统运维中采用能源托管型合同能源管理模式，可借助专业节能服务公司的技术和资金力量，在对学校供热用能情况全面诊断的基础上，通过节能改造，智能控制，挖掘节能潜力，委派专业团队进行运维管理，分享节能收益，实现双赢。