合同能源管理在用电节能服务中的应用

吴 鹏,吴东升

（1.汕头供电局,广东 汕头 515041;2.东莞供电局,广东 东莞 523129）

在能源紧缺的今天,发展新能源、节能减排、提高能源效率已成为全球能源发展的关键。每一个高耗能用电企业,能源成本占企业总成本相当大的比重,如何降低能耗、开源节流,已成为各企业积极探索的重要课题。节能减排是一项战略政策,也是发展低碳经济、保持国民经济可持续发展的必由之路,而合同能源管理作为一种新的节能管理模式,正日渐成为供电企业、节能服务公司与用电企业进行节能合作与沟通的纽带。合同能源管理起源于20世纪70年代中期,在我国也称EMC（Energy ManagementContracting）,是能源管理公司的一种经营方式,是一种基于市场化运作、由节能服务公司承担风险的节能新机制。

1 合同能源管理与节能服务

1.1 合同能源管理的发展

合同能源管理的实质是一种以节约的能源费用来支付节能项目全部成本的节能投资方式。基于这种机制运作的专业化公司被称为节能服务公司（ESCO）。合同能源管理过程就是节能服务公司与客户签订节能服务合同,向客户提供包括能效审计、融资、设计、采购、施工、安装调试、培训、维护、节能量监测等一系列的综合性服务,并通过与客户分享节能效益来收回投资和获取利润。合同能源管理在汕头地区起步较晚,由于缺少宣传和引导,多数用电客户并不能很好地理解和支持这种节能管理模式,普遍认为只要用电正常,就没有必要付出时间和金钱去对用电系统进行节能改造。汕头供电局近几年才逐步接触这种模式,并开始尝试通过节能诊断、节电建议书等方式与有关客户进行沟通,在客户自愿的情况下,引导客户与节能服务公司进行合作,开展合同能源管理。2009年,汕头市诚达不锈钢有限公司成功实施了合同能源管理项目——中频电弧炉谐波污染节能改造。

1.2 合同能源管理的实施

a.选择节能服务公司,利用节能服务公司的资金和技术优势,帮助客户引入合同能源管理模式。供电局在客户与节能服务公司之间发挥好桥梁和纽带作用,做好参谋和向导,帮助客户实施节电改造,配合客户进行调研,跟踪分析节电改造效果。供电局要做用电企业的技术指导,帮助选择信用好、具有一定技术水平、资金和发展规模的节能服务公司,建立本地区节能服务平台。

b.通过整合供电企业内部在节能服务方面的技术、设备和人才资源,以合同能源管理的模式,为重点客户提供节能咨询、培训、诊断、改造、评估、维护等一体化服务。

c.选择具备节能潜力的企业客户,开展宣传、指导和培训。

d.确定节能工作内容。以无功补偿、变压器经济运行、更换节能设备、使用节能技术、提高功率因数、负载率、负荷管理技术、谐波治理为主。有条件的供电企业,可扩展业务规模,将服务范围延伸至交流电机变频调速、热泵改造、电动机系统节能、分布式供电技术等领域。一般情况下,汕头市功率因数不符合要求的节能改造占大多数,变压器经济运行、负载率的改造也为数不少。但这些改造工期短、投入少、见效快,供电局根据客户的需求很快就可以提供帮助完成改造,一般情况不用实施合同能源管理项目。

1.3 合同能源管理案例分析

1.3.1 案例背景

汕头市濠江区诚达不锈钢有限公司为一家不锈钢生产企业,用电量较大,装机容量为4 700 kVA,平均月用电100多万kWh,2008年用电量达1 713.85万kWh。该厂装有2台3 t中频电弧炉,电弧炉为典型6脉波整流装置,工作时产生大量的谐波,特征谐波为5次、7次、11次等6K±1次谐波。尤其是5次、7次谐波电流较严重,使系统电压、电流发生畸变,影响设备的正常运行及安全生产。由于原来没有安装L-C滤波装置,而且技术处理不当,造成谐波污染十分严重,不仅增加公用线路无功损耗,影响供电局的配网线损,并使周边一些用户用电质量受影响。

1.3.2 合作对象（节能服务公司）

东方博沃（北京）科技有限公司是一家专门从事电能质量与节能工程改造的专业节能技术公司,在无功补偿与谐波治理专业领域具有丰富的经验。通过洽谈,诚达不锈钢有限公司与东方博沃（北京）科技有限公司正式确立了节能合作关系。

1.3.3 合同签订

节能服务公司针对诚达不锈钢有限公司的用电现状进行检测,并收集有关谐波污染数据,开展详细的调研摸底、提交节电项目建议书,开展节能诊断、分析计算等工作,初步确定节能改造方案,建立客户档案。双方在充分协作磋商之后,于2009年8月23日签订能源服务合同（《汕头诚达不锈钢有限公司低压SVC型动态无功补偿与谐波治理装置技术协议》、《节能改造合同书》）,总投资为85万元人民币,由诚达公司分10期（每月1期）付款。同时,汕头供电局根据有关要求,将诚达不锈钢有限公司作为2009年实施合同能源管理的重点企业,上报省电网公司备案,并积极与该企业进行沟通,最终使该项节能改造工程得以顺利开展。

1.3.4 改造过程

诚达不锈钢有限公司的谐波危害主要由中频电弧炉产生,因此,节电改造针对中频电弧炉负载进行谐波治理。节能服务公司为该厂确定节能量及测量方法,于2009年10月安装一套无功补偿和滤波装置,针对原来谐波污染严重的问题进行治理。根据动态补偿无功及无源滤波的谐波治理原理,安装2套补偿装置（型号为TSF-1-1000/780Y和TSF -2-1000/780Y）,原理如图1所示。

1.3.5 专家检测

汕头供电局于2009年10月31日组织有关计量专家对诚达不锈钢有限公司改造后的电压谐波进行现场检测。

图1 谐波治理的滤波器（APF）原理框图

检测时的运行方式：2台10 kV专用变压器, 1号专用变压器容量为2 500 kVA,2号专用变压器容量为2 000 kVA,接入电网的公共连接点均为10 kV达青Ⅱ线,2台变压器分别带2个6脉冲整流的1 000 A中频电弧炉,正常生产时同时投入运行。

节能改造前2台变压器投入正常生产时接入电网电压谐波总畸变率：2台主变均带正常生产负荷运行时,9月30日上午8：40～11：00在10 kV达青Ⅱ线末端接入电网连接点处检测电压谐波总畸变率平均为4.82%,波动范围为4.35%～5.8%,超过国标限值4%,如图2所示。

投入滤波器且2台变压器投入正常生产时,从各次电压谐波畸变率的柱状图可看出,治理后的低次谐波3、5、7、11次谐波含有率不高,达到国家标准。图3为10月31日检测到的电压谐波畸变率条形图。

由检测情况可见,加装低压动态L-C无源滤波装置后,诚达不锈钢厂接入电网处的电压谐波畸变率比治理前有较大改善,特别是3、5、7、11次谐波含量和畸变率降幅较大,由于23、25、27、29次等高次谐波无法通过无源滤波器治理,导致整体接入电网谐波畸变率仍在4%左右,部分时间仍超出4%的国标限值。但诚达不锈钢厂处于10 kV达青Ⅱ线末端,线路附近用户较少,而且高次谐波经过线路衰减后对公用电网影响较小。

由此可见,经过谐波治理后谐波污染有较大改善,基本满足接入电网的要求。

1.3.6 节电改造效果

节电改造前3、5、7、11次谐波含量和畸变率较高,产生的谐波污染严重影响周边用电客户,降低了公用电网电能质量。节电改造后设备运行情况良好,生产正常,经汕头供电局组织专业人员现场评估,对节电改造前后该厂接入电网的电压谐波总畸变率进行了技术检测,电压谐波（主要是3～11次谐波）大幅下降,该厂谐波污染大幅降低。

经过节电改造（加装低压动态L-C无源滤波装置）,诚达不锈钢有限公司接入电网处的电压谐波畸变率比治理前有较大改善,特别是3、5、7、11次谐波降幅较大,不仅满足接入电网要求,而且月电费支出比原来有所降低,达到了节电增效效果。2009年6月未进行节电改造,当月用电量为153.8万kWh,2009年10月完成节电改造后,当月用电量为130万kWh,去除国庆节放假电量减少的因素,比改造前的电费成本略有降低。2010年6月用电量为136万kWh,比2009年同期减少17.8万kWh,月节约电费10.97万元,按此计算只需8个月就可回收全部投入改造费用,节能改造前、后能效对比如表1所示。

1.4 供电局在合同能源管理节能改造中的角色

引入节能服务公司,利用社会上的节能服务公司的资金和技术优势,帮助客户节电改造是合同能源管理具体实施的模式。在实施过程中,供电局起到技术指导、检测、监督的作用,做好参谋和向导,帮助客户实施节电改造,配合客户进行调研,跟踪分析节电改造效果,促成客户与节能服务公司节能改造项目顺利实施。

表1 节能改造前后能效对比

2 合同能源管理推广存在的问题

a.一些用电企业对合同能源管理认知度低、推广积极性不高是目前普遍存在的问题。

b.合同能源管理公司大多为中小企业,自身力量薄弱,难以发展壮大。

c.很多地区目前还没有正规的节能服务公司,实施合同能源管理较为麻烦。

d.在合同能源管理的具体操作中,如节能量的核定、合同的履行、现行税收政策和金融制度的适用等方面还存在一些难题。

e.由于合同能源管理的实施涉及客户自身利益,急需政府方面引导和宣传,政府主管部门和能源管理机构应根据本地区节能减排要求,加紧研究制定和修改完善本地区合同能源管理系列配套政策,以加大政府扶持力度,加快市场培育步伐。

3 结束语

合同能源管理在我国已尝试10年,充分显示出强大的生命力和对节能事业的巨大推动力,节能改造技术将有很大的市场推广空间。中国标准化研究院正在研究制定《合同能源管理技术规程》,对规范节能服务市场、推行合同能源管理将起到积极作用。随着国家节能政策的贯彻,新能源、低碳经济的蓬勃发展,将会有越来越多的用电客户与节能服务公司建立合作关系,分享项目实施后产生的节能效益。

[1] 战乃岩.关于企业的节能潜力分析[J].广东电力需求侧管理,2010,7（10）：33-38.

[2] 刘运龙.电力客户服务[M].北京：中国电力出版社, 2006.