潘 俊
上海電力設計院有限公司
區域供熱(冷)項目是綜合利用各類高效和清潔供能技術,通過多能流相耦合的模式,促進多類能源的融合、互補、協同,提升能源利用效率,從而加快能源清潔低碳轉型,為經濟社會持續健康發展提供堅實保障。區域供熱(冷)項目具有以下優點:
1)提高土地利用效率。區域供熱(冷)能源站的集中建設可以節約建設用地面積,同時充分發揮能源站所處位置的土地集約價值,整合變電站、儲能站、充電站等分散功能,匹配當地的用能需求,實現土地綜合利用。
2)提高能源利用效率。綜合利用各類高效和清潔供能技術,通過多能流相耦合的模式,促進多類能源的融合、互補、協同,提升能源利用效率。
3)利用可再生資源。通過經濟規模效益和儲能技術,增加可再生能源利用比例,降低一次能源消耗,可降低室內和戶外的空氣污染,減少對健康的負面影響。
4)全過程智能管控。充分利用物聯網、大數據、云計算、人工智能及能源管控一體化信息平臺等先進技術,實現對能源生產、輸配、消費、存儲、排放、循環利用全過程的智能管控服務。
5)改善空間布局。入駐用戶無需自建空調冷熱源系統,可節約用戶冷熱機房,有效改善建筑空間布局。
6)減少設備投資。由于區域內各座建筑的負荷峰值不可能同時出現,因此區域綜合能源供應系統的總裝機容量會大幅小于分散式的裝機容量,從而可以有效減少設備投資。
目前國內外對區域供熱(冷)項目的研究主要集中在技術層面,包括供能方式的優化研究、最佳供能半徑和供水溫度的研究等。隨著越來越多的社會資本進入到該領域,項目的商業模式和經濟效益會成為決定項目成功的關鍵因素,因此冷熱價格定價機制的研究顯得尤為重要,而目前國內在這方面的研究還比較少。
目前,區域供熱(冷)項目一般由政府牽頭,集中統一規劃區域的供能方案,并由政府相關平臺的公司、能源企業等單位參與組建供熱(冷)的項目公司進行建設和運營。
由于區域供熱(冷)項目既具有基礎市政設施的公益性,又具有商業項目的盈利性要求等特點,合理的冷熱價格定價顯得尤為重要。一方面,冷熱產品的定價要滿足能源企業回收成本,也要獲得適當收益要求,從而保證項目的可持續運營;另一方面,用戶采用區域供熱(冷)后用能成本不應高于其自建空調冷熱源系統的綜合年運營成本(包括建設投資和運行費用)。
綜合分析影響區域供熱(冷)項目的外部因素和內在因素,冷熱價格的制定選擇采用“接入費+用能費”的定價方法。該定價法是將用戶所繳納的全部用能費用劃分為按照建筑面積一次性繳納的費用和在用能周期內按用能量繳納的費用兩部分。此定價法是公共事業中應用較為普遍的方法,即將項目的建設投資和運營期成本進行分類收費,從而保證實現項目的可持續發展。
冷熱價格制定的核心問題是實現社會整體效益最大化。社會整體效益最大化的定價方法是邊際成本定價(P=MC),即產品定價應在邊際成本曲線(MC)和需求曲線(D)的交點位置(B)的水平上,其價格水平為Pb。但是,由于平均成本曲線(AC)在邊際成本曲線之上,按照邊際成本定價,企業會發生虧損,見圖1。虧損額越大,企業提高生產效率的積極性越低,則會影響產品的正常供應[2]。對此,以接入費的形式補貼企業的虧損。

圖1 接入費的經濟學原理[2]
區域供熱(冷)項目的建設投資包括能源站土建費、設備購置費、管網建設費及其他相關費用。這些投資是為了形成生產、輸送冷熱水而發生的費用,與冷熱量是否被利用無關。
用戶繳納的接入費主要用于分攤這部分初始投資,計算式見式(1)。

式中,T 為接入費,元/㎡;S 為區域供熱(冷)項目的總供冷熱面積,萬㎡;K為初始投資,萬元;n為區域內用戶的接入率。
接入費的引入可以推動區域供熱(冷)項目快速發展、減輕政府及相關平臺公司的負擔。同時,采用區域集中供冷供熱后,用戶無需再單獨建設空調冷熱源系統,從而節省了土建和設備投資的相關費用,因此應該負擔區域供熱(冷)項目的建設投資。
用能費制定的依據是供熱(冷)項目的年運營成本,把項目的年運營成本分為固定成本和變動成本,相應的用能價格由基本能源費和計量能源費組成。
區域供熱(冷)項目固定成本是指在規定的周期內不隨用能量而改變的成本,包括員工的工資福利、維修費以及管理費等。變動成本是指隨用能量的變化而變化的成本,包括氣費、電費和水費。供熱(冷)項目的成本構成見表1。

表1 供熱(冷)項目的成本構成
基本能源費和計量能源費的計算如式(2)(3)所示。

Fjb—基本能源費,元;
Fjl—計量能源費,元;
Fgd—年運營成本中的固定成本,元;
Fbd—年運營成本中變動成本,元;
Pbd—計量冷熱價,元/kWh;
S—總供冷熱面積,m2;
Q—總供冷熱量,kWh;
r1—合理利潤率;
Si—i用戶的供冷熱面積,m2;
Qi—i用戶的年耗冷耗熱量,kWh。
某i用戶的年用能費F計算如式(4)所示:

在經營期內冷熱價格的調整和天然氣、自來水和市電價格聯動,按照政府頒布的天然氣、水和市電的調價通知,同步調整供能價格和生效時限。調價公式為:
收費單價=合同約定單價×(1+調價幅度×成本比重)
根據上述冷熱價格的制定原則,接入費和用能費的制定需滿足“兩個不高于”的要求,即用戶繳納的接入費不高于其自建空調冷熱源系統的費用,用戶的年用能費不高于其自建空調冷熱源系統的年運行成本。
某區域供熱(冷)項目位于夏熱冬冷地區,區域內酒店建筑7.5萬㎡,辦公建筑128.4萬㎡,商業建筑25萬㎡。
綜合考慮區域內能源特性、易得性、價格、峰谷電價差等情況,充分發揮低位能源、電力、天然氣及地熱能多種能源的互補性,夏季采用土壤源熱泵機組+冷水機組+雙工況制冷機組制冷,冬季采用土壤源熱泵機組+蓄熱電鍋爐+燃氣鍋爐制熱的供能模式。夏季和冬季典型日的運行策略見圖2 和圖3。

圖2 夏季典型日運行策略

圖3 冬季典型日運行策略
3.2.1 接入費分析
該項目的建設投資包含區域能源站和供熱(冷)管網兩部分。能源站按全地下布置方式考慮,管網按直埋方式考慮,考慮0.85 的接入率,則項目的總投資為42 700萬元,接入費為312 元/㎡。
3.2.2 用能費分析
辦公樓所需供能時間為工作日的08:00-18:00,酒店所需供能時間為全年每日24 h,商業樓所需供能時間為每天的10:00-22:00。經初步測算,用戶的基本能源費14.84 元/㎡,計量冷熱價為0.25元/kWh。
以該區域內某一棟公共建筑為例,將其采用區域供熱(冷)系統和自建空調冷熱源系統的方案進行對比分析。該公共建筑總建筑面積為15.5 萬m2,冷負荷23.6 MW,熱負荷15.28 MW,年耗冷量2 155.15萬kWh,年耗熱量1 046.53萬kWh。
自建空調冷熱源系統采用常規的冷水機組+燃氣鍋爐,主要設備選型和建設投資見表2。
用戶自建冷熱源系統其年維修費按建設投資的2.5%選取,其他費用按建設投資的2.5%選取,則自建冷熱源系統年運行費用為1 260.01萬元。

表2 自建冷熱源系統建設投資統計表
采用區域集中供熱(冷)系統的接入費低于用戶自建空調冷熱源的建設投資,用能費小于其自建空調冷熱源系統的年運行費用。
1)區域供熱(冷)項目冷熱價格的制定采用“接入費+用能費”的方式,其中接入費用于分攤項目固定資產的建設投資,用能費用于向用戶征收基本能源費和計量能源費。
2)區域內用戶的接入率對冷熱價格影響較大,需要推動政府出臺強調性政策,明確區域內用戶不準自建空調冷熱源系統,必須使用區域供熱(冷)項目,以提高區域內用戶的接入率。