合同能源管理在用電節能服務中的應用

吳 鵬,吳東升

（1.汕頭供電局,廣東 汕頭 515041;2.東莞供電局,廣東 東莞 523129）

在能源緊缺的今天,發展新能源、節能減排、提高能源效率已成為全球能源發展的關鍵。每一個高耗能用電企業,能源成本占企業總成本相當大的比重,如何降低能耗、開源節流,已成為各企業積極探索的重要課題。節能減排是一項戰略政策,也是發展低碳經濟、保持國民經濟可持續發展的必由之路,而合同能源管理作為一種新的節能管理模式,正日漸成為供電企業、節能服務公司與用電企業進行節能合作與溝通的紐帶。合同能源管理起源于20世紀70年代中期,在我國也稱EMC（Energy ManagementContracting）,是能源管理公司的一種經營方式,是一種基于市場化運作、由節能服務公司承擔風險的節能新機制。

1 合同能源管理與節能服務

1.1 合同能源管理的發展

合同能源管理的實質是一種以節約的能源費用來支付節能項目全部成本的節能投資方式。基于這種機制運作的專業化公司被稱為節能服務公司（ESCO）。合同能源管理過程就是節能服務公司與客戶簽訂節能服務合同,向客戶提供包括能效審計、融資、設計、采購、施工、安裝調試、培訓、維護、節能量監測等一系列的綜合性服務,并通過與客戶分享節能效益來收回投資和獲取利潤。合同能源管理在汕頭地區起步較晚,由于缺少宣傳和引導,多數用電客戶并不能很好地理解和支持這種節能管理模式,普遍認為只要用電正常,就沒有必要付出時間和金錢去對用電系統進行節能改造。汕頭供電局近幾年才逐步接觸這種模式,并開始嘗試通過節能診斷、節電建議書等方式與有關客戶進行溝通,在客戶自愿的情況下,引導客戶與節能服務公司進行合作,開展合同能源管理。2009年,汕頭市誠達不銹鋼有限公司成功實施了合同能源管理項目——中頻電弧爐諧波污染節能改造。

1.2 合同能源管理的實施

a.選擇節能服務公司,利用節能服務公司的資金和技術優勢,幫助客戶引入合同能源管理模式。供電局在客戶與節能服務公司之間發揮好橋梁和紐帶作用,做好參謀和向導,幫助客戶實施節電改造,配合客戶進行調研,跟蹤分析節電改造效果。供電局要做用電企業的技術指導,幫助選擇信用好、具有一定技術水平、資金和發展規模的節能服務公司,建立本地區節能服務平臺。

b.通過整合供電企業內部在節能服務方面的技術、設備和人才資源,以合同能源管理的模式,為重點客戶提供節能咨詢、培訓、診斷、改造、評估、維護等一體化服務。

c.選擇具備節能潛力的企業客戶,開展宣傳、指導和培訓。

d.確定節能工作內容。以無功補償、變壓器經濟運行、更換節能設備、使用節能技術、提高功率因數、負載率、負荷管理技術、諧波治理為主。有條件的供電企業,可擴展業務規模,將服務范圍延伸至交流電機變頻調速、熱泵改造、電動機系統節能、分布式供電技術等領域。一般情況下,汕頭市功率因數不符合要求的節能改造占大多數,變壓器經濟運行、負載率的改造也為數不少。但這些改造工期短、投入少、見效快,供電局根據客戶的需求很快就可以提供幫助完成改造,一般情況不用實施合同能源管理項目。

1.3 合同能源管理案例分析

1.3.1 案例背景

汕頭市濠江區誠達不銹鋼有限公司為一家不銹鋼生產企業,用電量較大,裝機容量為4 700 kVA,平均月用電100多萬kWh,2008年用電量達1 713.85萬kWh。該廠裝有2臺3 t中頻電弧爐,電弧爐為典型6脈波整流裝置,工作時產生大量的諧波,特征諧波為5次、7次、11次等6K±1次諧波。尤其是5次、7次諧波電流較嚴重,使系統電壓、電流發生畸變,影響設備的正常運行及安全生產。由于原來沒有安裝L-C濾波裝置,而且技術處理不當,造成諧波污染十分嚴重,不僅增加公用線路無功損耗,影響供電局的配網線損,并使周邊一些用戶用電質量受影響。

1.3.2 合作對象（節能服務公司）

東方博沃（北京）科技有限公司是一家專門從事電能質量與節能工程改造的專業節能技術公司,在無功補償與諧波治理專業領域具有豐富的經驗。通過洽談,誠達不銹鋼有限公司與東方博沃（北京）科技有限公司正式確立了節能合作關系。

1.3.3 合同簽訂

節能服務公司針對誠達不銹鋼有限公司的用電現狀進行檢測,并收集有關諧波污染數據,開展詳細的調研摸底、提交節電項目建議書,開展節能診斷、分析計算等工作,初步確定節能改造方案,建立客戶檔案。雙方在充分協作磋商之后,于2009年8月23日簽訂能源服務合同（《汕頭誠達不銹鋼有限公司低壓SVC型動態無功補償與諧波治理裝置技術協議》、《節能改造合同書》）,總投資為85萬元人民幣,由誠達公司分10期（每月1期）付款。同時,汕頭供電局根據有關要求,將誠達不銹鋼有限公司作為2009年實施合同能源管理的重點企業,上報省電網公司備案,并積極與該企業進行溝通,最終使該項節能改造工程得以順利開展。

1.3.4 改造過程

誠達不銹鋼有限公司的諧波危害主要由中頻電弧爐產生,因此,節電改造針對中頻電弧爐負載進行諧波治理。節能服務公司為該廠確定節能量及測量方法,于2009年10月安裝一套無功補償和濾波裝置,針對原來諧波污染嚴重的問題進行治理。根據動態補償無功及無源濾波的諧波治理原理,安裝2套補償裝置（型號為TSF-1-1000/780Y和TSF -2-1000/780Y）,原理如圖1所示。

1.3.5 專家檢測

汕頭供電局于2009年10月31日組織有關計量專家對誠達不銹鋼有限公司改造后的電壓諧波進行現場檢測。

圖1 諧波治理的濾波器（APF）原理框圖

檢測時的運行方式：2臺10 kV專用變壓器, 1號專用變壓器容量為2 500 kVA,2號專用變壓器容量為2 000 kVA,接入電網的公共連接點均為10 kV達青Ⅱ線,2臺變壓器分別帶2個6脈沖整流的1 000 A中頻電弧爐,正常生產時同時投入運行。

節能改造前2臺變壓器投入正常生產時接入電網電壓諧波總畸變率：2臺主變均帶正常生產負荷運行時,9月30日上午8：40～11：00在10 kV達青Ⅱ線末端接入電網連接點處檢測電壓諧波總畸變率平均為4.82%,波動范圍為4.35%～5.8%,超過國標限值4%,如圖2所示。

投入濾波器且2臺變壓器投入正常生產時,從各次電壓諧波畸變率的柱狀圖可看出,治理后的低次諧波3、5、7、11次諧波含有率不高,達到國家標準。圖3為10月31日檢測到的電壓諧波畸變率條形圖。

由檢測情況可見,加裝低壓動態L-C無源濾波裝置后,誠達不銹鋼廠接入電網處的電壓諧波畸變率比治理前有較大改善,特別是3、5、7、11次諧波含量和畸變率降幅較大,由于23、25、27、29次等高次諧波無法通過無源濾波器治理,導致整體接入電網諧波畸變率仍在4%左右,部分時間仍超出4%的國標限值。但誠達不銹鋼廠處于10 kV達青Ⅱ線末端,線路附近用戶較少,而且高次諧波經過線路衰減后對公用電網影響較小。

由此可見,經過諧波治理后諧波污染有較大改善,基本滿足接入電網的要求。

1.3.6 節電改造效果

節電改造前3、5、7、11次諧波含量和畸變率較高,產生的諧波污染嚴重影響周邊用電客戶,降低了公用電網電能質量。節電改造后設備運行情況良好,生產正常,經汕頭供電局組織專業人員現場評估,對節電改造前后該廠接入電網的電壓諧波總畸變率進行了技術檢測,電壓諧波（主要是3～11次諧波）大幅下降,該廠諧波污染大幅降低。

經過節電改造（加裝低壓動態L-C無源濾波裝置）,誠達不銹鋼有限公司接入電網處的電壓諧波畸變率比治理前有較大改善,特別是3、5、7、11次諧波降幅較大,不僅滿足接入電網要求,而且月電費支出比原來有所降低,達到了節電增效效果。2009年6月未進行節電改造,當月用電量為153.8萬kWh,2009年10月完成節電改造后,當月用電量為130萬kWh,去除國慶節放假電量減少的因素,比改造前的電費成本略有降低。2010年6月用電量為136萬kWh,比2009年同期減少17.8萬kWh,月節約電費10.97萬元,按此計算只需8個月就可回收全部投入改造費用,節能改造前、后能效對比如表1所示。

1.4 供電局在合同能源管理節能改造中的角色

引入節能服務公司,利用社會上的節能服務公司的資金和技術優勢,幫助客戶節電改造是合同能源管理具體實施的模式。在實施過程中,供電局起到技術指導、檢測、監督的作用,做好參謀和向導,幫助客戶實施節電改造,配合客戶進行調研,跟蹤分析節電改造效果,促成客戶與節能服務公司節能改造項目順利實施。

表1 節能改造前后能效對比

2 合同能源管理推廣存在的問題

a.一些用電企業對合同能源管理認知度低、推廣積極性不高是目前普遍存在的問題。

b.合同能源管理公司大多為中小企業,自身力量薄弱,難以發展壯大。

c.很多地區目前還沒有正規的節能服務公司,實施合同能源管理較為麻煩。

d.在合同能源管理的具體操作中,如節能量的核定、合同的履行、現行稅收政策和金融制度的適用等方面還存在一些難題。

e.由于合同能源管理的實施涉及客戶自身利益,急需政府方面引導和宣傳,政府主管部門和能源管理機構應根據本地區節能減排要求,加緊研究制定和修改完善本地區合同能源管理系列配套政策,以加大政府扶持力度,加快市場培育步伐。

3 結束語

合同能源管理在我國已嘗試10年,充分顯示出強大的生命力和對節能事業的巨大推動力,節能改造技術將有很大的市場推廣空間。中國標準化研究院正在研究制定《合同能源管理技術規程》,對規范節能服務市場、推行合同能源管理將起到積極作用。隨著國家節能政策的貫徹,新能源、低碳經濟的蓬勃發展,將會有越來越多的用電客戶與節能服務公司建立合作關系,分享項目實施后產生的節能效益。

[1] 戰乃巖.關于企業的節能潛力分析[J].廣東電力需求側管理,2010,7（10）：33-38.

[2] 劉運龍.電力客戶服務[M].北京：中國電力出版社, 2006.