上海市外高桥发电厂“合同节水+智慧节水”管理实践

许 竞，倪东生，李 斌，叶颖俊，严国治，唐 健，冯高远

（1.上海外高桥发电有限责任公司，200131，上海；2.上海济辰水数字科技有限公司，201908，上海）

2016年国家发展改革委、水利部、国家税务总局联合印发《关于推行合同节水管理促进节水服务产业发展的意见》，提出“到2020年，合同节水管理成为公共机构、企业等用水户实施节水改造的重要方式之一”。上海市结合节水工作实际，应用合同节水管理的创新模式推动节水服务产业发展，不断探索具有地方特色的合同节水管理工作。发电厂作为上海市的用水大户，用水较为集中，耗水量较大，采用行之有效的模式推动发电厂节水工作开展，成为上海节水工作的迫切需要。

一、上海市火电工业用水概况及主要问题

1.用水概况

2021年上海市火电工业发电设备装机容量2 385.75 万kW，年发电量911.34 亿kWh，年取用水量56.39 亿m3（按全国用水总量控制指标分解口径折算水量为27.98 亿m3），其中取用地表水量56.24 亿m3，取用自来水量0.03 亿m3。2021年上 海市取用水总量为77.43 亿m3，火电工业取用水量占上海全市取水总量的72.83%，用水占比巨大。

2.用水存在的主要问题

（1）管理方式传统，数字化应用程度偏低

目前上海市多数发电厂仍采用传统人工抄表的方式来获取用水数据，而发电厂一般占地面积较大，水表点位较为分散，人工抄表周期长、效率低，且存在人为因素导致抄表误差较大。此外，仍需将抄表数据手动录入生成电子版报表，数据实时性与准确性得不到保证，整体数字化应用程度偏低。

（2）单位节水改造内生动力不足

发电厂自来水费用占能耗费用支出比重较小，而一般性的节水技术改造短期内难以产生可观的经济效益，这就导致有些发电厂的管理层对节水工作重视不足，更愿意把精力放在能耗支出占比大、技术投入效益好的节能改造工作当中，节水改造内生动力不足。

（3）用水数据尚未形成数字价值成果

单位内的用水数据都有其意义，通过数据对比分析能够挖掘其潜在价值。而目前多数发电厂抄表员记录的数据基本只作收取费用之用，对单位内存在的用水异常无法及时反馈，大量数据的隐藏价值未得到挖掘利用。

二、上海市合同节水管理探索

合同节水管理是运用市场机制推动节水工作的创新机制。近年来，上海市深入贯彻落实“节水优先”方针，结合水量信息化监管和用户精细化服务，摸索出了一条符合上海实际的合同节水管理道路。数据统计，“十三五”期间，上海市共开展了101个合同节水项目，年节水量约157 万m3，其中开展“智慧节水”项目68 个，年节水量约100 万m3；“十四五”以来，全市开展合同节水项目速度加快，2021年至2022年6月，共计开展合同节水项目77 个，年节水量约99 万m3，其中开展“智慧节水”项目35 个，年节水量约51 万m3。合同节水管理帮助用水单位在取得节水效益的同时，也对进一步优化营商环境、精准落实“两手发力”起到了积极促进作用。

三、实例分析

为创新企业节水模式，提升企业精细化用水管理水平，提高企业用水效率，2020年上海市外高桥发电厂开始探索合同节水管理工作，邀请合同节水管理第三方专业节水服务企业交流合同节水管理、合作事项，并于2020年年底采用节水效果保证模式实施项目。项目于2021年5月完工。

1.项目必要性分析

外高桥发电厂2019年取用自来水28.15 万m3、地表水429 万m3，2020年取用自来水24.1万m3、地表水454.4万m3，是上海市的“用水大户”。由于该厂建立时间较早，管网较为陈旧，计量表具存在老旧、缺失的情况，且地下管网渗漏捕捉滞后，亟需改造节水技术，提升用水效率，实现传统用水管理数字化升级。

2.模式选择

项目采用了合同节水管理型模式，即引进第三方节水服务企业进行节水技术改造提升，项目建设完成后整体节水率达到15%及以上（以2019年度用水量为基准计算）。若达到项目预期效果，则外高桥发电厂向第三方节水服务企业支付项目所有费用，若未达到预期节水效果，则按照比例扣减一定费用。通过这种合同节水管理模式，第三方节水服务公司承担与项目实施有关的大部分风险，有助于发电厂解决节水技术、资金和运营管理等方面问题，从而消除发电厂开展节水改造的顾虑。

3.技术应用

项目应用了智慧节水技术，该技术分为智能硬件技术与智慧软件技术两部分。项目的实现过程主要是通过在用水单元的管道上安装用水计量设备，对单位用水数据进行实时计量，通过数据网关存储并传输数据。云端服务器对数据进行云计算，以结构化形式存储并展示在项目智慧节水服务平台，提供全方位的精细化水务数字化管理服务。

（1）智能硬件技术

根据外高桥发电厂现场不同工况，分别采用了智能远传水表与超声波流量计两种设备。

①智能远传水表。智能远传水表以电子直读外接GPRS 采集设备装置，采用工业级通讯模块，内置三组电池组锂电池供电，无需外接电，并采用了低功耗设计，守候状态功率不大于100 μW，发射机工作时不大于3 W。其计数器具有机械显示和电子读数特点，防护等级为IP68，抗干扰能力强，可适用于各类复杂环境进行用水计量。同时提供接口用于外接压力表等设备，并接入主控模块，通过GPRS 远传终端上传压力数据。

②超声波流量计。超声波流量计采用时差式工作原理，可实现口径DN65-DN6000 mm 管径流量的测量，并适用于流速0.01 m/s 到12 m/s 双向流速测量。项目采用的传感器分为外夹式和插入式安装两种类型：外夹式安装时无需截流、断管，安装快捷。插入式安装则解决了外夹式在管道内壁结垢、管道陈旧、管道非导声材料等情况下不能有效测量的难题。

（2）智慧软件技术

利用物联网、大数据、云计算等新一代信息技术，以B/S 框架为基础，结合智能硬件、管网水利模型、智能算法应用，打造项目智慧节水管理系统。项目系统可与其他能源监测系统进行兼容，并利用IDEA，统一业务建模及数据访问，根据终端展现设备差异实现不同的UI 设计，确保技术平台的可扩展性和开放性，以适应未来发展要求。同时系统实现了管网立体化展示、用水在线查询、智能数据分析、异常用水报警等实用性功能，实现发电厂用水的系统化、精细化管理。

4.实施效益

（1）经济效益

项目建设完成后，通过大数据分析抓取，可自动向电厂管理人员发送预警信息，帮助发电厂实时发现用水异常并及时补救。2021年7月，该系统提示电厂食堂在短时间内用水量异常升高，预警通知工作人员赶赴现场。经摸排检查，发现用水异常为食堂管道老化破损所致；更换管道后，食堂用水恢复正常，该时间内日均节水量从78 m3下降到60 m3。表1 为项目建设前后企业用水情况对比，以此来分析该合同节水管理项目的经济效益。

该项目于2021年5月完工，2020年受疫情影响，自来水使用数据存在不稳定性，故项目经济效益分析以2019年5—10月 与2021年5—10月的用水数据来分析。如表1 所示，项目建设前（2019年5—10月）单位自来水使用量154 939 m3；项目完成后（2021年5—10月）自来水使用量下降到93 349 m3，节水量61 590 m3，节水率39.75%，按照水价5 元/m3计算，6 个月的周期内节省水费达307 950 元。

表1 上海市外高桥发电厂2019年与2021年自来水使用情况对比

按照合同保证的节水效果要求，项目完成后对比2019年度自来水使用量，节水率需达到15%以上。外高桥电厂2019年自来水使用量为281 524 m3，2021年自来水使用量按照半年进行折算，全年自来水使用量为186 698 m3，节水量达94 826 m3，节水率33.68%，全年可节省水费474 130元，满足合同保证的节水率在15%以上的要求。

（2）管理效益

①实现用水管理的智能化。项目实现企业用水数据的在线采集，工作人员不必再到现场抄表，大大提高了工作效率，也节省了相应的人工费用。且通过系统的报表管理，工作人员可随时查看、输出、储存企业任意时间段的用水报表，实现用水的档案化管理。

同时通过系统的智能数据分析判断，一旦管网用水数据出现异常，可实现精准定位，并通过移动端向管理人员快速反映。异常提示分为“紧急”与“一般”两种类型，根据不同的异常类型，系统会给予不同的决策建议，包括但不限于通过短信、微信、邮箱以及智能手环等进行提示。项目大大提升了企业动态化管理水平，减少了因管网漏损而造成不必要的水资源浪费。

②实现数据管理决策的科学化。项目采用了“合同节水+智慧节水”的创新模式，将技术和管理有效结合，化被动管理为主动管理，为企业提升用水管理水平、提高水资源利用效率和量化考核提供基础数据支撑。一方面，企业通过系统的智能节水管理，将用水考核指标划分到各个用水环节，通过用水数据的比对分析，制定、调整各区域的用水KPI，对企业区域用水进行高效管理。另一方面，通过系统的大数据分析，可以科学地对企业关键区域用水进行统计，并应用多维度用水分析模型来适应各种实际情况，最终可为企业提供用水行为分析报告，辅助管理层决策，有效挖掘节水改造潜力。且随着企业用水数据的不断增加，庞大的数据资源将帮助企业实现在节水工作上的量化预测和管理。

③实现管理服务的便捷化。项目系统建设移动端功能将实现企业“3A”的用水管理，即管理人员可在任何时间（Anytime）、任何地点（Anywhere）获取有关企业用水数据的任何信息（Anything）。这种全新的管理模式让管理人员摆脱了时间和空间的束缚，可随时随地简单快捷地管理企业用水，快速响应用水异常问题，使节水工作变得更加轻松有效，在整体节水层面上获得更加协调的管理效果。

（3）社会效益

外高桥发电厂以合同节水管理试点工作为契机，一方面展示了企业良好的社会形象，促使企业广大职工树立节水意识，掌握节水环保技能，进一步推动资源节约型、环境友好型企业建设；另一方面，通过采用“合同节水+智慧节水”的创新模式，深入持久地开展节水减排工作，有利于促进上海市节水型社会建设工作的全面开展，对企业乃至上海市经济社会发展产生深远的影响。

四、结论及展望

合同节水管理模式在上海市外高桥发电厂的成功应用，表明该模式用于上海市发电厂的节水改造具有高度的可行性。节水效果保证模式是集“募集资本、集成技术、节水改造、长效管理、分享收益”于一体的合同节水管理模式，为社会资本投入发电厂节水改造并能实现盈利提供了有效激励样板。同时“先改造、见成效、再付费”的投资模式减少了用水单位的投资风险，调动了用水单位节水技术改造的积极性，从根本上激发了市场节水积极性，为社会资本大规模进入节水改造领域提供了潜在的广阔市场。该模式如能在政府引导下在全国发电厂逐步推广，可加速社会资本的进入，将有利于发电厂节水事业的长足发展。 ■