铁路客车空调节能改造与合同能源管理

郅润清

（中国铁路济南局集团有限公司 计划统计处，山东 济南 250001）

1 概述

近年来，我国铁路不断加大节能技术改造投资力度，加快淘汰落后工艺和设备，从铁路节能特点和实际需要出发，按照市场经济体制要求，加快推进节能机制转变，在相关领域就如何推行和深化合同能源管理进行了大量的探索，积累了一定的经验[1-3]。“十二五”期间，我国铁路节能改造投资项目主要包括太阳能、空气源热泵热水系统、客站中央空调、空压机变频节电改造、地源热泵空调系统、供暖系统节能改造、节水改造及其他节能改造等，推进了我国铁路节能工作的开展，产生了较好的节能效益[4]。《中国铁路总公司节约能源和环境保护发展规划(2018—2020年)》[5]中明确提出了“积极推进客车变频空调应用，提高客车空调能效水平，降低空调发电车油耗和列车自用电量”的要求，普速客车空调实施节能改造已是大势所趋。

目前铁路客车采用定速空调机组，存在能耗高、维护成本较高、对电网冲击大、客车内温度变化大等问题。以中国铁路济南局集团公司为例，2017年该铁路局配属客车1 596辆，运行列车73组，全部为定速空调列车，除检修、备用车辆外，DC600V供电列车46组、815辆，由于车型不同、配置空调类型不同，根据不同车型、编组、列车运行交路、使用空调时间等综合测算，空调能耗占客车能耗比例较高。如何结合节能变速空调改造项目的特点，用能单位、管理部门、技术部门合理分工合作，推进客车空调节能改造按照合同能源管理项目实施是需要研究的课题。

1.1 合同能源管理

合同能源管理是指节能服务公司与用能单位以契约形式约定节能项目的节能目标，节能服务公司为实现节能目标向用能单位提供必要的服务，用能单位以节能效益支付节能服务公司的投入及其合理利润的节能服务机制。合同能源管理作为一种新型节能机制，将节能技术的推广应用、节能项目的市场融资及能源使用的专业化管理有机结合，既是推动技术节能的重要手段，更是实现管理节能的有效途径。在铁路系统采用合同能源管理模式能够促进节能工作开展，解决节能改造的资金、技术和服务等衔接问题，提供包括能源审计，节能改造方案设计，能源管理合同的谈判与签署，原材料和设备采购、施工、运行、保养和维护及节能效益保证等。

1.2 合同能源管理项目实施政策依据

《国务院办公厅转发发展改革委等部门关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展意见的通知》[6]、《中国铁路总公司节约能源管理办法》(铁总计[2015] 186号)[7]、《中国铁路总公司合同能源管理暂行办法》(铁总发改[2017] 271号)[8]等政策文件的发布，鼓励各用能单位采用合同能源管理模式开展节能技术改造，为铁路系统开展合同能源管理提供了强有力的政策支撑。

2 铁路客车空调节能改造实施方案

2.1 实施合同能源管理的主体

客车车辆段是铁路普速客车的管理单位，也是用能单位，因而客车车辆段是合同能源管理的主体。

2.2 合同能源管理的技术标准

中国铁路总公司颁布的《铁路节能变速空调技术条件》是实施节能变速空调改造的技术标准，是确保节能变速空调技术、质量、安全、效益的根本，必须严格执行。

2.3 合同能源管理的主管部门

铁路系统实行节能与合同能源管理，需要明确各职能部门责任分工。按现行铁路系统分工，实行中国铁路总公司、各铁路局集团公司、基层站段3级节能管理体系。中国铁路总公司发展和改革部设节能环保处，负责全路节能管理；各铁路局集团公司计划统计处设节能环保办(科)，负责本集团公司的节能管理工作；基层站段是用能单位，贯彻国家节能方针、落实铁路行业节能管理并设专职管理人员负责节能管理工作；技术分管归属集团公司车辆处，成本管理归属集团公司财务处，节能计量归属集团公司总工室(计量所 )。

2.4 合同能源管理的实施方式

从普速客车检修管理来看，目前我国铁路普速客车检修采用定期检修，普速客车厂修的同时更新空调机组。因此，在客车厂修的同时进行节能变速空调改造最为方便，客车空调厂修的费用单独计算，以此作为节能变速空调改造项目财务核算依据，为变速空调改造项目实行合同能源管理提供了条件。

中国铁路上海局集团公司在合肥车辆段进行普速客车厂修作业已实施多年，积累了丰富的经验，也是较为成熟的操作方式，变速空调改造项目合同能源管理可以借鉴这一经验。具体操作方式为：根据中国铁路总公司《节能变速空调改造实施方案》，由客车工厂在车辆段专项实施变速客车空调技术改造，空调厂修的费用专款专用。客车空调厂修费用是实施普速客车空调改造合同能源管理的设备基础费用(包括在厂或在段拆卸旧空调机组、安装调试节能变速空调机组直至合格交验)。实施节能变速空调改造所增加的费用(节能变速部分的设备费用及相关电器控制柜的改造费用)，由提供节能变速空调的节能服务公司承担，在以后的客车运行过程中通过此项改造所节省的能源费用按合同比例分成回收。

2.5 合同能源管理主要合同内容

为了使技术更好地服务于铁路行业，使合同能源管理给铁路企业创造更大的环境、技术、经济效益，结合济南局集团公司在节能变速空调科研方面积累的技术优势，计划统计处制定了《普速客车变速空调改造合同能源管理实施细则》，指导用能单位与节能服务公司签订《节能变速空调改造合同能源管理协议书》，确定各方的责权利，推进项目实施落地。

根据相关细则和协议，实施节能变速空调改造时，拆卸的旧空调机组归节能服务公司，节能服务公司按照变速空调技术方案对原定速空调进行改造。车辆E5厂修收入由铁路总公司(或铁路局集团公司)与节能服务公司按比例分成。合同能源管理方式采用效益分享型，规定分享期限，分享期结束后，铁路总公司(或铁路局集团公司)享受全部节能收益。

3 客车空调改造合同能源管理的实施

3.1 项目职责分工

车辆段负责空调机组日常维护、段修、厂修等维护检修工作，按照铁路总公司原定速空调的规定执行。节能服务公司负责改造项目的组织实施，包括空调设备的改造、安装、技术服务等各项内容。车辆段按照原定速空调厂修维护费支付给节能服务公司，不增加投资费用。节能服务公司负责改造节能变速空调费用并分享节能收益的分配。

（1）责任分工。车辆段负责场地提供，包括改造场地和物料存放场地；按计划组织换装空调车辆的调车作业；空调机组换装完毕及恢复状态后的完工质量检查；空调吊装时天车操作配合。改造工厂负责改造物料准备、改造施工组织、改造车辆试验。

（2）改造内容。将定速空调更换为变速空调；控制柜拆除不用部件，安装变速空调控制器等新增部件，重新布线；进行运行试验。

3.2 项目节能量测算

实施合同能源管理的关键是对节能量的测算，采取单车对比节电计量是较为方便、准确、易实现的一种方法。

选取1辆装备40 kW变速空调客车与1辆相同型号的定速空调客车连挂，分别加装电表进行节能计算，作为标准计量单位；其他车辆的空调机组按照功率折算为标准计量单位空调客车。例如，硬座客车空调为58 kW，折算标准空调客车计量单位为58/40 =1.45；软卧、餐车客车空调为35 kW，折算标准空调客车计量单位35/40 = 0.875。根据《直流变速空调在普速客车上的应用》[9]科研项目试验数据，对比定速空调客车与变速空调客车，1辆车空调年耗能分别为34 243.3 kW·h和23 884.9 kW·h，采用变速空调年可节约能耗10 358.4 kW·h，节能30.25%。

目前，济南局集团公司普速客车有机车供电DC600V空调客车和发电车供电的AC380V空调客车2种。2种空调客车消耗的能源分别是接触网电能和发电车柴油，根据科研项目[9]，以某两地间为例进行测算。该运行区段采用DC600V机车直供电、编组17辆(6辆硬座、9辆硬卧、1辆软卧和1辆餐车)，共有空调机组23台，分别为12台29 kW、9台40 kW、2台35kW，折算成试验车40 kW机组计算用电和节电量。

DC600V变速空调机组客车总节能量计算公式为Wd= (a + 1.45×b + 0.875×c) W

式中：Wd为DC600V变速空调机组客车总的节能量，kW·h；a为40 kW上线运行车辆的总数，辆(a =9)；b为58 kW上线运行车辆总数，辆(b = 6)；c为35 kW上线运行车辆总数，辆(c = 2)；W为40 kW对比车辆的节电总量，kW·h。

根据公式，可得Wd= (9 + 1.45×6 + 0.875×2) W =19.45W。

根据文献9，科研项目运用试验实测的节电数据，年节电约20万 kW·h。

其他上线运行的节能变速空调的节能量，可以按日、月、季、年进行节电计算，需要在2节客车车辆上安装电度表，以准确计算出总的节电量。

3.3 项目实施后的效果分析

变速空调改造节能包括变频节能和减重节能两部分。减重节能是通过对车辆整体优化设计，取消逆变电源和客车内电加热器，适当减小客车控制柜，每辆车约减重1 t，则节约牵引用能。通过运行试验，初步验证并确认空调性能满足铁路客车车辆的相关要求，节电效果明显。

DC600V供电列车未单独计量和计费，虽AC380V供电空调发电车的柴油消耗能够准确计量，但列车运行交路、列车编组和南北方环境温度不同，每一编组客车空调变速改造节能量都需要相同型号的定速空调客车和变速空调客车连挂、通过加装电表进行节能计算，计算工作量大、周期长。

4 结束语

合同能源管理，作为一种以减少能源费用支付节能项目成本的节能投资方式，能够促进节能工作的开展，解决节能改造的资金、技术和服务等衔接问题。变速空调改造合同能源管理项目的实施顺应国家节能减排政策，对推动客车制造、运用、检修技术的进步起到了积极作用，合同能源管理项目的实施离不开铁路相关部门的积极推动、参与各方职责分工明确，提出的实施方案以期为铁路系统展开节能项目合同能源管理提供思路。