（工商管理专业论文）电机系统节能服务实施方案研究.pdf

华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 摘要 为贯彻落实国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要，实现单位g d p 能 耗降低2 0 左右的约束性目标，国家发展和改革委员会制定了“十一五”十大重点 节能工程实施意见。 本课题研究的是一种基于市场的节能新机制“合同能源管理”在我国电机 系统节能中的应用问题。通过研究e m c 以合同能源管理的方式对中石化x x 石油 化工总厂泵、风机进行变频调速改造的应用案例，展现了e m c 在提供能源服务时 的主要操作流程，并对节能项目进行成本效益分析。为了更好的发挥e m c 在电机 系统节能服务中的重要作用，对e m c 在电机系统节能服务过程中遇到的主要障碍 进行分析，并提出了相应的促进对策和措施。 关键词：合同能源管理，能源管理公司，电机系统能效，节能政策 a b s t r a c t h0 m e rt oc 拍了o mf ki p f i w 一甜z d y o l l to h m 船影眦| i 鲫础e c 鲫。抻i yn 以 s d c f p 钞如v 口却埘删fa n dr e a l i z et h er e s t r i c t i o na i mo fd e c r e a s i n ge n e 唱yu s i n gf o r2 0 p e rg dp ，t h en a t i o n a ld e v e l o p m e ma n dr e f o 彻c o m m i s s i o nc o n s t i t t l t e si m p l e m e n t i n g o p i n i o n so f1ob i gi m p o r t a n te n e r g ys a v i n gp r o j e c ti nll t hf i v e y e a rp l a n t h i s a n i c l es t u d i e sak i n do fn e we n e r g ys a v i n gm e c h a n i s mb a s e do nt h e m a r k e t - c o n t r a c te n e r g ym a n a g e m e n t ( c e m ) a p p l i c a t i o ni nm o t o rs y s t 锄e n e r g y s a v i n gi n o u rc o u n t 移m o u 曲s t l l d y i n ge m cb yt h ew a yo fc o n t m c te n e r g y m a n a g 锄e n tt oc a r r yo n 仃e q u e n c yc o n v e f s i o na 1 1 dv e l o c i t ym o d l l l a t i o nr e b u 订d i n gi n s l n o p e cx xp e t r o c h e m i c a l sp u m pa i l da i rb l o w h 勰l l i i f o l d e de m c sm a i n o p e r a t i o nn o ww h 吼p r o v i d e sm e 髓e r g ys e r v i c e ，a n da n a l y z et h e c o s tb 吼e f i to f 明e r g y c o n s e r v a t i o np r o j e c t i no r d e rt ob e t t c ru s ee m c si m p o n a n t 向n c t i o ni nm o t o rs y s t 锄 c l l e r g ys a v i n gs e r v i c e ，t h i sa n i c l e 锄a l y z e st h em a i no b s t a c l ew h i c he m cc o m eu p a g a i n s ti nm o t o rs y s t 锄e n e r g ys e r 、，i c ep r o c e s s 锄do 仃打sc o r r e s p o n d i n gp r o m o t i n g c o u n t e m e a s u r e sa n dm e a s u r e s c h e nw e n g a n g ( m a s t c ro fb u s i n e s sa d m i n i s t r a t i o n ) d i r e c t e d b y p r o d o n gj 岫 k e yw o r d s ：c o m f a c te i l e r g ym a n a g e m e n t ，e n e r g ym 蚰a g e m e n tc o m p 粕y ，m o t o r s y s t e me 伍c i e n c y e n e r g yc o n s e r v a t i o np o l i c y i 声明 本人郑重声明：此处所提交的工商管理硕士学位论文电机系统节能服务实施 方案研究，是本人在华北电力大学攻读工商管理硕士学位期间，在导师指导下进 行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力 大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：趁! 塑 日期： 川? 出t 斌 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件：学校可以采用影印、缩印或 其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校 可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：塑璺：! 日 期：幽：竺：兰 导师签名： 日期： j l 尘弘早 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 1 1 本课题的研究背景 第一章引言 我国人口众多，能源资源相对不足，人均拥有量远低于世界平均水平。目前我 国正处在工业化和城镇化的快速发展阶段，能源消耗强度较高，消费规模不断扩大， 能源闯题已经成为制约经济和社会发展的重要因素。解决我国能源闯题，实现能源 的可持续发展，根本出路是峰持开发与节约并举、节约优先的方针，大力推进节能 降耗，提高能源利用效率。节能是缓解能源约束，减轻环境压力，保障经济安全， 实现全面建设小康社会目标和可持续发展的必然选择“】。 1 1 1 我国能源前景分析 虽然1 9 9 7 年后我国能源形势发生了很大变化，由原来的供给不足变成了相对 过剩，但长远来看，我国的能源前景仍不容乐观。 1 1 1 1 优质能源供应缺口大，大量进口存在安全隐患 国际经验显示，经济高速增长与能源消费结构中油气比重的提高有很大关系。1 。 由于国内油气资源不足，进口量不断增加。2 0 0 4 年和2 0 0 5 年石油净进口量均在 1 4 2 6 5 万t 以上，约占国内石油消费的四成五。此外，东南沿海还进口了大量的液 化天然气。2 0 0 1 年我国天然气产量3 0 3 亿m 3 ，居世界第1 7 位；天然气消费量2 7 7 亿m 3 ，还赶不上莫斯科一个城市的消费量。随着经济总量的迅速扩大，我国油气消 费的比重还会进一步增加。由于国内石油的探明储量增加缓慢，难以在年产1 6 亿 t 的基础上取得突破性进展，今后国内的油气消费将进一步依赖国际市场。大量的 进口不仅存在安全隐患，由此还将带来一系列复杂的国际政治、经济关系方面的新 课题。 1 1 1 2 人均能源资源占有量远低于世界平均水平 人均资源不足，将成为我国走向繁荣富强、实现小康社会目标的长期制约。2 0 0 5 年，我国一次能源总产量2 0 6 亿t 标准煤，约占全球能源生产总量的1 3 6 ，是仅 次于美国的世界第二大能源生产国，但人均资源占有量不足。根据国际资料，到2 0 0 1 年底，我国探明可采煤炭储量为1 1 4 5 亿t 、石油3 3 亿t 、天然气1 3 7 0 0 亿m 3 ，分别 占世界总量的1 1 6 、2 3 和o 9 。由于我国人口基数大，人均资源占有量与世界 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 平均水平相比较，分别只有5 5 、1 1 和4 。据中国工程院的研究，到2 0 5 0 年，我 国一次能源供给能力为3 0 3 7 亿t 标准煤( 包括除水电外的可再生能源) 。如果届 时人口1 6 亿，则国内人均能源消费量为2 o 2 3 t 标准煤，仅为2 0 0 0 年经济合作 与发展组织( o e c d ) 国家人均能源消费量( 6 5 3 2 t 标准煤) 的3 0 3 5 。如果按 此趋势发展，2 0 5 0 年我国一次能源需求将达到l o o 亿t 标准煤，其中近2 3 要迸口。 1 1 1 3 作为生活质量指标之一的人均资源消费量还比较低 我国商品能源消费总量己屠世界第二，但2 0 0 0 年人均商品能源的消费量只有 9 6 5 k g 标准煤，仅为世界平均水平的4 7 、o e c d 国家平均水平的1 7 。全国居民家 庭人均生活用电量为1 3 2 k w h ，只相当于美国家庭人均的3 3 。随着人民生活水平 的提高，商品能源的消费水平也会不断提高。人均能源消费的增加必然会导致消费 总量的增加，能源供应总量的压力会越来越大。 1 1 2 我国能源效率与国际先进水平差距较大 1 1 2 1 单位产值能耗高 表卜12 0 0 0 年主要产品单位能耗和设备效率与国际比较表 项目中国国际先进差距 一、主要产品 火电供电煤耗( g 标准煤k w h ) 3 9 23 1 62 4 1 钢可比能耗( k g 标准煤t ) 7 8 16 4 62 0 9 铜冶炼综合能耗( k g 标准煤t ) 1 3 5 2 8 2 0 6 4 9 水泥综合能耗( k g 标准煤t ) 1 8 l1 2 5 74 4 合成氨综合能耗( k g 标准煤t ) 1 2 0 09 7 02 3 7 纸和纸板综合能耗( k g 标准煤t ) 1 5 4 0 7 0 01 2 0 0 二、主要耗能设备 工业锅炉6 58 01 5 中小电机 8 79 25 资料来源：国家经贸委“市场经济条件下政府节能管理模式研究”课题组市场经 济条件下政府节能管理模式研究中国电力出版社，2 0 0 4 据有关机构研究，2 0 0 0 年按现行汇率计算的每百万美元国内生产总值能耗，我 国为1 2 7 4 吨标准煤，比世界平均水平高2 4 倍，比美国、欧盟、日本、印度分别 2 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 高2 5 倍、4 9 倍、8 7 倍和o 4 3 倍。 我国综合能源效率比国际先进水平低1 0 个百分点，节能潜力巨大。据有关专 家测算，不考虑产业结构调整因素，仅通过改进技术装备，我国节能潜力就有2 6 以上，按2 0 0 3 年能源消费水平，可减少能源消耗4 3 6 亿t 标准煤，相当于3 亿t 石油“1 。 1 1 2 2 单位产品能耗高 2 0 0 0 年电力、钢铁、有色、石化、建材、化工、轻工、纺织8 个行业主要产品 的单位能耗平均比国际先进水平高4 0 ，如火电供电煤耗高2 4 1 ，大中型钢铁企 业吨钢可比能耗高2 0 9 ，铜冶炼综合能耗商6 4 9 ，水泥综合能耗高4 4 ，大型合 成氨综合能耗高2 3 7 ，纸和纸板综合能耗高1 2 0 。2 0 0 0 年主要产品单位能耗和设 备效率与国际比较如表卜l 所示。 1 1 2 3 主要耗能设备能源效率低 2 0 0 0 年，燃煤工业锅炉平均运行效率6 5 左右，比国际先进水平低1 5 2 0 个 百分点；中小电动机平均效率8 7 ，风机、水泵平均设计效率7 5 ，均比国际先进 水平低5 个百分点，系统运行效率低近2 0 个百分点。 1 1 3 节能工作的重要性和紧迫性 我国正处在工业化和城镇化的快速发展阶段，能源消耗强度较高，消费规模不 断扩大，特别是高投入，高消耗、高污染的粗放型经济增长方式，加剧了能源供求 矛盾和环境污染状况。解决我国能源问题，根本出路是坚持“开发与节约并举、节 约优先”的方针，大力推进节能降耗，提高能源利用效率。节能是缓解能源约束， 减轻环境压力，保障经济安全，实现全面建设小康社会目标和可持续发展的必然选 择，体现了科学发展观的本质要求，是一项长期的战略任务，必须摆在更加突出的 战略位置。 近几年，由于经济增长方式转变滞后、高耗能行业增长过快，单位国内生产总 值能耗上升，特别是2 0 0 6 年上半年，能源消耗增长仍然快于经济增长，节能工作 面临更大压力，形势十分严峻。为缓解能源瓶颈制约，建设节能型社会，促进经济 社会可持续发展，实现全面建设小康社会的宏伟目标，应积极推动全社会开展节能 降耗。目前，我国各类电动机总容量约4 2 亿千瓦，用电量约占全国用电量的6 0 ， 实际运行效率比国外低1 0 3 0 个百分点，电机系统节能理应成为节能重点。 3 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 1 2 合同能源管理节能新机制的兴起 2 0 世纪7 0 年代中期以来，一种基于市场的、全新的节能项目投资机制“合同 能源管理”( c e m ) 在市场经济国家逐步发展起来，而基于c e m 这种新机制运作的 专业化“节能服务公司”( 国外简称e s c o ，国内简称e m c ) 的发展十分迅速，尤其 在美国、加拿大，e m c 已发展成新兴的节能产业“1 。 由于e m c 在我国发展较晚，其规模相对较小、资金实力不足、融资困难以及 自身技术实力有限，使其在我国的发展缓慢。 1 3 本课题的研究目的及思路 能源问题已成为制约我国经济发展的瓶颈，大力推进节能降耗，提高能源利用 效率是解决能源问题的根本出路。“十一五”节能规划提出电机系统节能工程实施 的目标是使电机系统的运行效率提高2 个百分点，年节电2 0 0 亿千瓦时。由于绝大 多数企业对节能缺乏足够的认识，对节能投资积极性不高，使上述节能目标很难实 现。基于市场机制运作的以赢和为直接目的的专业化节能服务公司e m c 的出现， 无疑对电机系统节能工程的顺利实施起到巨大的促进作用。 本课题将对合同能源管理节能新机制及e m c 的相关内容进行研究。为了更好 的发挥e m c 在电机系统节能服务中的重要作用，对e m c 在电机系统节能改造过程 中遇到的主要障碍进行分析，在研究相关案例的基础上提出相应的对策和措施。通 过合同能源管理应用案例研究，展现e m c 在提供能源服务时的主要操作流程，并 对节能项目进行成本效益分析 4 华北电力大学丁商管理硕十专业学位论文 2 1 合同能源管理机制 第二章合同能源管理 2 0 世纪7 0 年代中期以来，一种基于市场的、全新的节能项目投资新机制“合 同能源管理”( c e m ) 在市场经济国家逐步发展起来，而基于c e m 这种新机制运作 的专业化“节麓服务公司”( e m c ) 的发展十分迅速，尤其在美国、加拿大，e m c 已发展成新兴的节能产业。 合同能源管理实质上是一种以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节 能投资方式，用获得的节能收益来支付实施节能项目的费用州。这种节能投资方式 允许用户以未来的节能收益为工厂和设备升级，从而降低当期的运行成本。能源管 理合同在实施节能项目的企业( 用户) 与专门的能源管理公司之间签订。 在传统的节能投资方式下，节能项目的所有风险和盈利都由实施节能投资的企 业承担；在合同能源管理方式中，一般不要求企业自身对节能项目进行大笔投资。 企业与专业的盈利性e m c 签订能源管理合同，由e m c 负责节能项目的实施，并承 担大部分的项目风险。 2 2 关于节能服务公司( e m c ) 在我国社会主义市场经济体制改革逐步深入的同时，为了迅速改变我国工业能 耗高的状况，比照发达国家“合同能源管理”的成功经验，在原国家经贸委、世界 银行和全球环境基金组织的共同努力下，我国产生了按市场机制运作的“节能服务 公司”。 2 2 1e m c 的含义 e m c 是一种基于“合同能源管理”机制运作并且以盈利为目的的专业化节能服 务公司。e m c 通过与需要节能改造的客户签订节能管理合同，向客户提供技术改造 资金、能源效率审计、节能项目设计、原材料和设备采购、施工、培训、运行维护、 节能量监测等一条龙综合性服务，通过与客户分享项目投产后的节能效益来实现自 身的滚动发展“】。其特点如下： 第一，e m c 将“合同能源管理”用在技术上和财务上可行的节能项目中，使节 能项目对客户和e m c 都有经济上的吸引力，这种双赢的机制形成了客户和e m c 双 方实施节能项目的内在动力。 5 华北电力大学t 商管理硕十专业学位论文 第二，e m c 为客户实施节能项目，独立承担了与项目实施有关的大部分风险， 客户实施节能项目的风险减少。 第三，e m c 具有专业技术服务、系统管理、资金筹备等多方面的综合优势，不 仅可以有效地减少项目成本，还通过分享节能项目实施后产生的节能效益来促进自 身的发展壮大。 e m c 之所以能够生存，并且不断发展壮大，主要原因是客户具有相当可观的节 能潜力，拥有一定资金或融资能力的e m c 以成熟可靠的技术为依托，使这个潜力 变成可观的经济效益。e m c 通过为客户服务使客户的支出减少，从而提高经济效益， 从客户提高的经济效益中分成，实现了利益双赢。显然，e m c 所承担的风险是非常 大的，但该风险的概率与所采用技术的成熟程度成反比，技术越成熟，风险就越小； 反之，如果技术不够成熟，e m c 就会承担很大的风险，因此采用成熟可靠的技术是 e m c 规避风险、得以生存和发展的关键。 2 2 2e m c 的业务特点 e m c 的业务具有如下特点： 第一，商业性。e m c 是从事商业性节能服务的经济实体，以赢利为直接目的， 通过为客户实施节能项目并分享项目实施后的节能效益来赢利和滚动发展，因此与 以往的事业性的行业地方节能服务中心有本质的区别”1 。 第二，风险性。以合同能源管理机制为经营模式的e m c 为客户实施节能项目 承担资金风险和大部分的技术风险，并向客户承诺和保证节能项目实施后的节能 量，因此e m c 业务是一项高风险性业务，其成败的关键在于为客户实施节能项目 过程中对各种风险的控制和管理。 第三，多赢性。合同能源管理机制为涉及该业务的各方( e m c 、客户、银行、 节能设备提供商、工程施工单位等) 创造了一种多赢的局面。借助于一个节能项目 的成功实旌，e m c 可以在合同期内通过分享大部分的节能效益而收回投资和取得合 理的利润；客户除了在合同期内分享小部分节能效益外，还将在合同期结束后获得 该项目下所安装设备的所有权及全部的节能效益；银行可以连本带息地收回对该项 目的贷款；节能设备制造商可以实现其产品的销售等等饽1 。在合同能源管理经营模 式中，介入的各方形成了基于共同利益的合作关系，成功实现节能量成为相关各方 共同的目标和努力方向。基于此，使得e m c 具有持续的发展潜力。 第四，整合性。e m c 为客户提供集成化的节能服务和总体的节能解决方案为客 户实施“交钥匙工程”。e m c 业务的整合性模型如图2 一l 所示。e m c 不是银行，但 可以为客户的节能项目提供资金；e m c 不一定是节能技术拥有者或节能设备制造 商，但可以为客户选择提供先进、成熟的节能技术和设备；e m c 也不一定拥有实旄 6 华北电力大学工商管理硕十专业学位论文 节能项目的工程能力，但可以对客户保证节能项目的工程质量。概言之，e m c 之于 客户的最大价值是将客户实施节能项目所需的各种资源进行有机地整合，从而实现 e m c 与客户在能源管理合同中约定的节能量。 图2 1 日肥业务的整合性模型 2 3 国内、外节能服务公司( e m c ) 发展概况 2 3 1 国内节能服务公司( e m c ) 概况 1 9 9 7 年原国家经贸委利用世界银行的贷款和全球环境基金的赠款开始引进、示 范实施“世界银行全球环境基金中国节能促进项目”。项目一期成立了北京、辽宁、 山东3 家示范性e m c ，并渐渐显示出其强大的生命力截止到2 0 0 4 年底，3 家示 范e m c 共投资8 1 亿元人民币，实施了3 0 6 个节能项目，涉及锅炉节能改造、电 机调速节能、照明节电等多个项目类型，按合同可分享到节能效益1 1 2 亿元人民 币。每年节约能源9 7 3 3 万吨标准煤，取得了显著的节能效益、社会效益和环境效 益“”。在此基础上，项目二期已于2 0 0 4 年启动。 7 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 项目二期的目标是在全国推广“合同能源管理”新机制，支持成立更多的、多 种类型的e m c ，为它们提供有力的技术和融资方面的支持，加速各类技术上成熟、 经济上合理的节能项目的实施，促进e m c 产业化发展的进程，尽快形成我国的节 能服务产业。同时将利用全球环境基金的赠款建立一个专门的e m c 商业贷款担保 机制，为e m c 向国内商业银行申请贷款时提供部分信用担保，直接引入银行的参 与，为新e m c 的建立和发展提供信贷支持。项目二期的7 年内，节能项目融资担 保总额将达到3 0 亿元人民币，形成年节能能力为3 0 0 多万吨标准煤，年c 0 2 减排 能力为2 0 0 多万吨。 随着节能服务产业的兴起，2 0 0 4 年4 月中国节能协会节能服务产业委员会 ( e m c a ) 成立。如今e m c 成员不断增加，成立之初仅有5 9 家成员，到2 0 0 4 年底发 展到8 9 家，2 0 0 5 年超过百家。据对e m c a 会员已实施的节能项目统计分析，目前 e m c 每年实施节能项目总投资约3 0 亿元，可形成节能能力1 8 7 万吨标准煤年。 2 3 2 国外节能服务公司( e m c ) 发展概况 2 3 2 1 美国 美国是e m c 的发源地，是e m c 产业最发达的国家。联邦政府和各州政府也都 十分支持e m c 的发展，并把这种支持作为促进其国家节能和保护环境的重要政策 措施之一。1 9 9 2 年联邦议会通过议案，要求政府机构与e m c 合作进行合同能源管 理，从而达到既不需要增加政府预算，又取得节能效果的目的，至2 0 0 5 年办公楼 字节能3 0 ( 与1 9 8 5 年相比) ；同时为了指导政府机构与e m c 的合作，政府还通告 了已通过美国能源部资格审查的e m c 名单( 目前为8 8 家) ，并发布了各种类型合 同的标准模式，编制了“联邦政府能源项目的方法和验证指南”。美国的e m c 主要 有以下几种类型w ： 第一，独立的e m c 。美国最早出现的e m c 都是独立的，服务范围比较广泛， 包括学校、医院、商业建筑、公共服务设施、政府机关、民用住宅及工业企业等。 这些公司的业务随市场需求的变化而不断调整，同时也有自己独特的专业优势。 第二，附属于节能设备制造商的e m c 。在美国，一些节能设备制造商认为通过 e m c 的服务可以推销他们所生产的设备，因而他们自己创办了附属的e m c ，这些 e m c 以自己所生产的设备为基础，整合其它各种成熟的技术和服务，从而打开较之 以前更大的节能服务市场。 第三，附属于公用事业公司( 电力公司天然气公司自来水公司等) 的e m c 。 公用事业公司，特别是电力供应公司认为e m c 及其客户所获得的节电收益实际上 就是电力公司收益的减少，因为节电减少了电力公司的电力销售量。因此许多公司 开办了附属于本公司的e m c 。这种类型e m c 不仅能够弥补因节电而引起的销售损 8 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 失，而且还可以通过e m c 的服务提高供电质量，改善电力公司在电力供应市场中 的竞争地位。 2 3 2 2 加拿大 加拿大的第一个e m c 是政府机构与电力公司合作成立的。该e m c 是商业性的 服务公司，经过几年的运作充分显示了它的赢利机会和生命力，此后在加拿大得到 了极大的发展，主要的业务市场涵盖了政府大楼、商业建筑，学校、医院、工业企 业、民用住宅等方面。加拿大政府对于e m c 的发展也极为重视，不仅颁布了相关 的政策和规范，带头接受e m c 的服务，同时也鼓励企业和居民接受e m c 的服务。 加拿大的6 家大银行也都支持e m c 的发展，并对用户和项目进行评估，优先给予 资金支持。 2 3 2 3 欧洲 欧洲各国的e m c 是在2 0 世纪8 0 年代末期逐步发展起来的，基于市场运作机 制的核心内容也是同用户进行节能效益分享。但是，欧洲e m c 运作的项目有别于 美国和加拿大，主要是帮助用户进行技术升级以及热电联产一类的项目，项目投资 规模较大，节能效益分享时间较长，项目融资及项目实施的合同比较复杂。欧洲e m c 的发展同美、加稆比，类型不是很多，其产生和发展，除了市场因素外，更多的是 依靠政府的有关能源开发、环境保护等政策为其营造一个孕育发展的环境“。 2 3 2 4 日本 1 9 9 7 年，在日本节能中心内部成立了“e m c 事业导入研究会”，1 9 9 9 年1 0 月 成立了“e m c 推进协议会”。e m c 推进协议会的主要任务是e m c 事业的普及、开 发及市场开拓；国内外e m c 的信息交流；e m c 节能技术的研究开发支持；推荐优 良的e m c ；解决与e m c 事业发展有关的政策问题和协调工作；开展必要的活动。 2 0 0 1 年7 月协议会有正式会员4 9 家，赞助会员1 3 家，特别会员4 家。据e m c 事业导入研究会的预测，有关日本e m c 潜在的投资市场为2 0 0 4 7m 亿日元，节能 潜力为4 0 0 万升油当量。e m c2 0 0 1 年的营业额为2 5 5 亿日元，2 0 0 2 年达到3 3 5 亿 日元，2 0 0 3 年度达到4 5 0 亿日元“”。 2 4 节能服务公司( e m c ) 的业务流程 e m c 是一种比较特殊的产业公司，它不是销售产品或技术，而是综合性的节能 服务，为客户实施节能项目的实质是为客户提供节能量。如图2 2 所示，e m c 的业 9 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 务流程一般由能源管理合同的开发和实施两部分组成。 图2 2 酬c 能源管理合同的开发与实施流程模型 1 0 华北电力大学_ t 商管理硕士专业学位论文 2 4 1 能源管理合同的开发 开发能源管理合同的步骤如下： 第一步，项目洽谈。同客户接触，讨论客户的业务、所使用的设备和生产过程； 向客户介绍e m c 及能源管理合同。 第二步，可行性分析。初步审计，对客户的设备及运行情况进行调查，留心客 户没有提到的有可能节能的场合；估算节能量，使用历史记录数据和其他诸如设备 日志等来计算潜在的节能量；初步建议，向客户提供一份你建议的节能项目并勾画 出潜在的节能量，回答客户的问题。 第三步，签署合作意向书。客户和e m c 就是否继续合作签署意向书，客户做 出承诺是否继续该项目。此前e m c 所做的工作，客户不需要任何花销，也不承担 任何责任。e m c 已将自己的费用吸纳并包容在自己的“销售”中。 若意向书未达成，则项目终止；若达成，则e m c 需对建议的合同条款做出解 释，以保证客户完全清楚他们的责任和义务。 第四步，能源审计。通过标准评估、能耗诊断和节能评估，对设施或生产过程 进行详细的审查，建立一个度量节能量的“基准线”，并对预期的节能量进行精确 的计算。 第五步，节能改造方案设计与费用评估。据能源审计结果，按照所采用的技术 提出几套相应的节能措施方案，并对各种方案节能水平、投资水平以及综合经济效 益水平等进行综合评估，向客户提出建议方案协商。同时联系设备供应商，明确设 备价格，对费用进行评估。 第六步，准备合同。效益合同，注明节能量，明确双方责任，清楚节能量的计 算以及如何测量节能量等；建设合同，准备一份工作计划，包括时间表、工作如何 进展等。 第七步，签订合同。如果能源审计验证了初步建议中的预期节能量和费用，而 客户拒绝继续此项目，则能源审计调研过程中e m c 的费用由客户承担；如果继续 此项目，e m c 便将此费用包括到项目的总费用中。 至此能源管理合同开发完毕，并进入实施阶段。 2 4 2 能源管理合同的实施 能源服务公司在成功的开发能源管理合同后，其实施步骤如下： 第一步，监测。如果需要附加检测来建立“基准线”状况，则监测必须在更换 已有设备前进行。 第二步，工程设计与施工、安装。进行设备安装中需要的工程设计工作( 并非 所有工作都需此步) ；根据合同，项目的施工由e m c 负责，e m c 根据情况可委托 1 1 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 相关施工机构进行。在合同中规定，客户要为e m c 的施工提供必要的便利条件。 第三步，工程及节能验收。确保所有设备按预期目标完成，培训操作人员，提 供记载所改动的参考资料；e m c 与客户共同监测和确认节能项目在合同期内的节能 效果，确认在合同中由e m c 方面提供项目的节能水平。 第四步，项目维护。按照合同的条款，向客户提供设备维护，获取节能量的报 酬。 第五步，合同期满结束。由于e m c 为项目承担了大部分风险，因此在合同期( 般为3 年左右) e m c 分享项目的大部分经济效益，小部分经济效益留给客户，待合 同期满，e m c 不再和客户分享经济效益，所有经济效益全部属于客户。因此，“合 同能源管理”是e m c 和客户双方都受益的机制即双赢的机制，但最终受益最 多的还是客户。 2 5 能源管理合同类型 合同能源管理的核心在于用合同的方式来使e m c 承诺其所承包的节能工程的 节能效果，向客户承诺每年可节省多少能源费用。该合同使得e m c 必须为其所承 包的节能项目的节能效果承担法律责任，从而从法律上保障了客户的利益，降低了 客户实施节能项目的风险，提高了客户实施节能的激励。能源管理合同的类型主要 有以下三种“： 第一，分享节能收益型合同。分享节能收益指作为承包方的e m c 承担全部或 部分的节能投资，其回报则来自于与客户分享的节能收益。这种合同方式目前在国 内较为普遍，一般在e m c 投资实施节能措施后头2 3 年，e m c 会提取较大比例 的节能收益，后几年的比例会下降，直至合同期结束。也可以按固定比例分享节能 效益，如在5 年的合同期内，客户与e m c 每年分享节能效益的2 0 和8 0 。 如果节能的投资全部由e m c 来承担的话，从财务角度来看，资产和负债均出 现在e m c 的资产负债表上，而且每年回收收益的方式使e m c 现金周转非常缓慢， 不利于e m c 的高速发展及投资较大规模的项目“”。 第二，保证节能收益型合同。保证节能收益指e m c 必须向客户保证其承包项 目在改造后的节能收益，或者保证节能项目实施后将客户的能源费用降低或维持在 某一确定的水平上。节能效益在一定时期内归e m c ，这一效益通常足够补偿e m c 对项目的投资以及合理的利润。如果项目实际产出的节能量超过合同中规定的保证 值，超额部分要么用于偿清e m c 的投资，要么属于客户所有，这要视合同的具体 规定而定 对客户来说这类合同最安全可靠，因为在此方式下，e m c 为节能项目承担了主 要的技术和财务风险。对e m c 而言则存在着较大的风险，因而这类合同一般用于 1 2 华北电力大学t 商管理硕士专业学位论文 所涉及的技术可靠性高、投资回收期短、而对客户来说投资费用又较高的项目。 第三，租赁合同。采用租赁方式购买设备，在一定时期( 租赁期) 内，设备的所 有权属于e m c 。当e m c 收回项目改造的投资及利息后，设备归用户所有，设备维 护和运行时间可以根据协议延长到租赁期以后。这种设备租赁方式在美国的政府大 楼节能项目中获得了广泛的应用，因为在这类项目中，设备贬值并不十分突出。设 备生产商也通过e m c 这种租赁购买设备的方式，促进其设备获得广泛应用。 2 6 合同能源管理中最常见的融资模式 在国外，e m c 的资金来源有e m c 的自有资本，银行商业贷款( 国外e m c 在银 行有较高的资信) ，政府贴息的节能专项贷款，设备供应商所允许的分期支付，电 力公司的能源需求方管理( d s m ) 基金，国际资本( 如跨国开发银行) 等“”；在国内 e m c 的资金来源也是多渠道的，有e m c 自有资本、银行商业贷款以及利用e m c 贷款担保等融资方式。 e m c 最常见的融资模型如图2 3 所示。 图2 0e l l c 最常见的融资模型 由于e m c 要为其实施的“交钥匙工程”融资且承担向贷款人还款的义务，因 此客户要在遵循能源管理合同的条件下将项目的节能效益的一部分给e m c 或者在 一定时期内将节能收益全部归e m c 所有，这个数额足以弥补e m c 的债务和随之而 产生的测量、鉴定、经营和维修费用。因为客户没有直接的合同义务向贷款人还款， 1 3 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 e m c 不但承担了项目的节能成果风险，而且还承担了即使在客户不给e m c 应得的 节能分成时，也不得不向贷款人还款的客户信用风险。由于e m c 的风险增加，客 户通常被索要较高的融资费用。 有时e m c 要申请担保机构的贷款担保，还需向担保机构签订担保合同并交纳 一定的担保费用“7 1 。 1 4 华北电力大学t 商管理硕士专业学位论文 第三章电机系统能效问题分析 为贯彻落实国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要，实现单位g d p 能 耗降低2 0 左右的约束性目标，根据 、( 3 5 ) 、( 3 6 ) 可知，风机、水泵的流量与其转速成正比，压力 与其转速的平方成正比，轴功率与其转速的立方成正比。 由公式( 3 6 ) 可知，在其它运行条件不变的情况下，通过下调电机的转速，其 节电效果是与转速降落成立方的关系，节电效果非常明显。例如若工况只需要5 0 的风量或水量，则可以将电机的转速调节为额定的一半，此时电机消耗的功率仅为 额定时的1 2 5 ，即理论上节能可达8 7 5 。 表3 3 电动机主要调速方式比较 电磁调速变频调速 变极调速 调速原理改变转差率改变频率 改变极数 维护易 技术要求高易 可靠性 高取决于元器件的质量高 对电网的干扰无 有一定的污染无 功率因数高 较高高 价格3 0 0 k w 左右1 0 0 0 元k w 左右2 0 0 元k w 左右 节电效果2 0 左右3 0 5 0 1 0 2 0 风机，压缩机和泵类分别以输运气体和液体( 水、油等) 介质为对象，这些介 质的流量常因需要而必须进行调节。理论上它们的系统能耗p 同电机转速n 的三次 方成正比，而流量q 则同转速n 成正比。采用调速的方法来调流量时，调节深度越 2 0 华北电力大学工商管理硕十专业学位论文 深( 要求的流量越低) ，节能率就越高。即使调节到9 0 的流量，理论上能耗也可降 低2 7 1 。电动机的主要调速方式如表3 3 所示，从表可以看出高效调速技术的节 电率为3 0 5 0 ；而低效调速技术的节电率为1 0 2 0 。 2 0 0 1 年中国电机系统节能项目组对我国1 6 个行业的5 3 5 个企业的抽样调查表 明：拖动风机、泵、压缩机负载的交流电动机，实际运行中采用调速技术的分别按 容量和台数统计只有1 1 7 和2 0 8 ，采用变频调速的只占其中的2 9 7 。可见我国 采用变频调速技术的比重还很小，应大力推广。 3 4 风机、水泵和压缩机的能效问题分析 风机、水泵和压缩机是最主要的通用机械，他们的工作是输送各种流体介质， 水和液体。从国民经济各部门到多种家用电器，其应用十分广泛。据统计，风机、 水泵、压缩机三大系统的耗电量各占全国耗电量的1 0 4 、2 0 和9 4 ，合计为3 9 8 ， 可为第一耗电大户，节能潜力巨大。 风机、水泵和压缩机自身的能效，一般取决于以下三个因素： 第一，流体力学方面性能的改进。风机、水泵和压缩机的工作对象是各种流体， 随着计算机的普遍应用，设计方法和设计手段的不断完善，旨在减少流体中涡流、 湍流及同粘滞性、内摩擦相关的耗能的理论都可以在计算机模型中完整的体现出 来，能比较容易的为设计提供优良的流体力学模型、保证能效的提高。同时，经过 多年的总结、积累，风机、水泵和压缩机的流体力学模型库不断丰富，不同转速比 工况下的优良流体力学模型已经可以从库中找到。这为优秀的理论设计提供了理论 保证，同时需要良好的加工工艺来支持。 第二，减少容积损失。在流体的通道中，截面积的突然变化、每个截面的面积 与流体流速的乘积的不同，都会带来多余的能耗。另外，同一截面上流体流速的不 均匀( 多与涡流、湍流及流体粘滞性等有关) 也会造成输出流体的容积损失，致使 机械的效率降低。这主要同产品结构和制造精度有关。因此随着我国风机、水泵和 压缩机的设计水平和制造工艺的不断提高，效率会进一步提高。 第三，减少运行时的机械损失。由于零件加工的精度偏差，特别是整体装配质 量不理想，出现叶片同腔体之间间隙不均匀，就会带来运行时的机械损失。 要想使高效设备在变工况运行时也能运行在高效率状况，理论和实践都证明， 通用机械的调速运行是比较理想的办法。近年来人们已意识到通用机械的节能潜力 是在运行调节过程中。据调查，在中国有7 5 的风机、9 0 的泵和7 0 的压缩机处于 变工况运行，因此广泛采用高效调速装置是必然趋势。 2 l 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 3 5 低压、中高压变频调速装置 3 5 1 低压交流异步电动机的变频调速 3 8 0 v 低压变频器是目前风机、泵和压缩机节能应用中，推广力度最大，比较成 熟的调速技术。它的每k w 价格已接近用户能接受的上限，同时也接近了变频器制 造的成本极限。工业应用中需调速的低压电动机台数占9 3 以上，以市场价值估算 约占6 0 6 3 ，是电机系统节能工程中的重点。 近年来交流异步电动机的调速装置从技术、性能、可靠性和经济性等方面均有 了不少的进步，正逐步得到用户的认可并采用。低压范围内的进步主要表现在： 第一，可靠性、维护及售后服务的改善。在低压变频器的艰难推广过程中，制 造商在不断提高产品可靠性水平及售后服务的同时，对用户的操作人员和维护人员 进行了一定的技术培训。因此对低压交流异步电动机实施变频调速的技术和产品均 已非常成熟。 第二，控制策略的进步。由于矢量控制方法、多闭环反馈技术、直接转矩控制 等新方法、新技术的应用，使异步电动机变频调速的精度和范围均有了很大的进步。 第三，成本及销售价格的降低。l o 多年前，变频器每k w 的售价为1 0 0 0 1 2 0 0 元，是异步鼠笼电动机每k w1 2 0 1 5 0 元售价的8 l o 倍。目前，由于企业的规 模化生产、元器件集成化程度的提高及其售价的降低，使通用变频器的售价接近每 k w6 0 0 8 0 0 元，而电动机的价格却上升到1 5 0 2 0 0 元每k w ，二者价差有所接 近。因此2 0 0 0 年我国市场上变频器的销售额是前1 2 年平均水平的3 倍是很容易的 理解的。 3 5 2 中大功率电机系统的变频调速 中大功率电机主要应用于大型工业，如冶金、有色、煤炭、电力、油气开采和 输送、石化、城市供排水等行业。由于具有电压高、电流大的特点，而目前电力电 子变频调速技术中电力半导体器件的电压等级还无法达到中大功率电机供电标准， 致使如何解决电力电子器件耐压与电机供电电压相适应以及高电压大电流运行成 为中大功率变频调速节能系统面临的难题。 由于风机、泵类机械量大面广，采用调速来调节流量可以实现2 0 5 0 的节能 量，另外生产工况要求电机在调速和全速两种状态下运行，所以变频器的电压等级 必须适应电机的供电标准6 k v 、1 0 k v 。解决高压变频器高压供电和器件耐压水平 低的冲突的方法有： 第一，高一低一高方案。先用变压器将高电压电源变成电力电子器件适应的低压 电源，然后采用低压变频，最后再用升压变压器把电压电源变成高压电源供给电机 2 2 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 使用。该方法虽然简单，但由于采用了两级变压器，效率低、体积大。 第二，半导体器件串联。将电力半导体器件串联起来满足高压需求，但需要解 决器件串联均压、高低压间绝缘和信息传递等难题。目前晶闸管串联技术业已成熟， r o c k w e l l 公司p o w e r f l e x7 0 0 0 高压变频器采用s g c t 器件直接串联，达到 6 k v 供电。 第三，多电平技术。多电平是运用变频器拓扑变化来达到提高电压，减少谐波 的技术。它包括变频器级联方案和二极管筘位方案等实现方法。 风机、泵类调速节能还有一些辅助技术，如液力耦合器调速，因其价格低廉而 在一定范围和时期得到推广。交流电机串级调速、内反馈电机等技术也在电机节能 中占有一席之地。由于它们自身技术和条件的局限性，不可能大面积推广应用。 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 第四章e m c 在电机系统节能中的障碍与促进方案研究 4 1 电机系统节能中存在的障碍分析 随着我国经济向市场经济的转变，节能成为企业的自主投资行为，节能投资的 市场障碍逐步显现出来。首先，在市场经济条件下，大多数企业领导从短期经济效 益考虑，关注的是其产品和服务的市场开发，节能不容易得到企业领导的重视：二 是企业内部缺乏节能专业技术人员，难以判断节能项目的技术风险和经济效益；三 是由于节能项目的规模往往偏小，而且多数情况下节能项目不形成独立的资产抵押 物，因此企业很难从银行获得贷款为项目融资，造成节能项目的融资障碍。 4 1 1 企业在电机系统节能改造