复合型合同能源管理在变频节能改造中的研究及应用

1、第卷 第 期 年 月冶 金 自 动 化·系统与装置·复 合 型 合 同 能 源 管 理 在 变 频 节 能 改 造 中 的 研 究 及 应 用刘耀中 ,陈红宇 ,杜建斌 ,马永岗 ,徐露露 ,赵达中国船舶重工集团公司第七一八研究所 河北 邯郸邯郸市建设投资公司 河北 邯郸河北钢铁集团邯郸钢铁公司中板厂 河北 邯郸邯郸派瑞节能控制技术资产运营部 河北 邯郸摘要:针对冶金行业在变频节能改造中的主要问题 结合邯郸钢铁公司的变频改造项目 提出采用一种 节 能 服务公司与能耗企业合作的复合型合同能源管理 方式 对钢铁企业进行风机变频节能改造 双方共 同分析确定影响分享节能效益指标的权

2、重矩阵 并采用基于加权法的节能效益计算模型计算双方各自分 享 的节能效益 同时分析了项目实施后节能量基准的选取对分享节能效益的影响情况 对双方的项目收益进行 预计 应用结果表明 采用这 种 复 合 型 方 式 进 行 变 频 改 造 是 一 种 双 赢 的 合 作 模 式 研 究 结 果 对 基 于方式的变频节能改造项目的实施提供了参考依据 对变频改造的广泛推广具有促进意义关键词:钢铁企业 合同能源管理 变频节能改造 节能量基准 节能效益 加权法文献标志码: 文章编号:Research and application of energy management contract in frequ

3、ency conversion reconstruction for energy-savingAbstract作者简介:刘耀中女 工程师 硕士收稿日期:Key words0引言国民经济生产的高耗能行业中 冶金行业已 经被列为国家提高能源综合利用率 节能减排的 重点领域之一 其中用于拖动风机的高压电动机 的电耗占 总 电 耗 的 比 例 较 高目 前 一 般 在 设 计 时采用具有一定裕量的风机电动机 生产时通过 调节进出风 口 挡 板 的 开 度 大 小 来 满 足 生 产 工 艺 对风量大小的需求 导致风机电动机使用效率较 低 电能损 耗 严 重若 进 行 变 频 调 速 改 造 则 可

4、直接通过改变电动机输入频率调节电动机转速 以满足不同生产工况的需求 由于电动机消耗的 能量与 转 速 呈 立 方 关 系 因 而 能 有 效 地 降 耗 节 能但是 目前 中 国 在 变 频 节 能 改 造 中 冶 金行业仍存 在 资 金 流 有 限 专 业 技 术 人 员 短 缺 节能意识薄弱等诸多问题 使得变频改造难以得 到广泛推广笔者认为与节能服务公司合作 采 用合同能源 管 理方 式 进 行 节 能 项 目 的 实 施 能够在一定程度上解决上述问题节能服 务 公 司 是 采 用 基 于 机 制 运 作 的 以盈利为 目 的 的 专 业 公 司 可 以 提 供 一 揽 子 专业化节能 技

5、 术 服 务 是 节 能 服 务 公 司 与能耗企业签订节能服务合同 为能耗企业提供 整套的节能服务 并从节能改造后获得的节能效 益中收回投 资 成 本 和 取 得 利 润 的 一 种 商 业 运 作 模式 节能服务公司与能耗企业合 作 节 能 服务公司可提供资金 技术 管理 咨询等专业化 服务 节能项目的实施也能同时给双方带来经济 效益 这是一种双赢的合作模式 能够有力地促 进变频改造在冶金行业中的推广由于节能效益是以节能量基准为标准 根据 节能项目实施前后的降耗节能差值计算出来的 因此节能 量 基 准 是 节 能 效 益 计 算 的 关 键但 目前中国在 项 目 的 实 施 过 程 中 由

6、 于 缺 乏 使 节能服务公 司 和 能 耗 企 业 均 信 服 的 节 能 量 专 业 测量和计量机构因此给节能效益的分配带 来一定困难没有合适的节能量基准 双方在变 频改造后获 得 的 节 能 效 益 可 能 会 与 预 期 差 距 较 大变频节能 改 造 前 若 节 能 量 基 准 定 得 过 高 则节能服务公司资金回收期过长 有可能挫伤其 节能项目实 施 的 积 极 性 导 致 资 金 链 断 裂 若 节 能量基准定得过低 则可能导致能耗企业开展节 能项目动力不足而无法接受 不利于节能项目的 推广因此 在方 式 下 的 变 频 改 造 项 目 中 确定一种双方均认可的节能量基准至关重要

7、笔者提出一种复合型 方式实施冶金行 业风机电动机变频节能改造项目 采用加权法进 行节能效 益 分 享 模 型 的 计 算 及 分 析 以 邯 郸 钢 铁公司的变频改造项目为例 分别计算了节能服 务公司与能耗企业分享的节能效益 并分析了节 能量基准 的 选 取 对 节 能 效 益 分 享 的 影 响 研 究 结果对基于 方式的变频节能改造项目的实 施提供了参考依据 有利于节能改造项目的广泛 推广1复合型 EMC依照具 体 的 业 务 方 式 分 为 节 能 效 益 分享型 节能量保证型和能源费用托管型 种基 本类型 节能效益分 享 型 的 特 点 是 由 节 能 服 务公司 承 担 项 目 费

8、用 双 方 按 比 例 分 享 节 能 效 益 节能量保 证 型 的 特 点 是 双 方 均 可 承 担 项 目 费用 但节能 服 务 公 司 需 承 诺 最 低 节 能 量 如 果 实际节能量未达承诺值 节能服务公司需赔付差 额 实际节能 量 超 出 承 诺 值 的 部 分 双 方 按 一 定 比例分享 节 能 效 益 能 源 费 用 托 管 型 的 特 点 是 能耗企业承担能源托管费用 节能服务公司在技术上对能耗企业耗能设备改造的同时 在管理上 发现并弥补耗能管理上的漏洞和不足 节能效益 由节能服 务 公 司 获 得 或 双 方 分 享 该 型 项 目的合同 期 较 其 他 类 型 偏 长

9、 这 种 类 型 的 项 目合同结束 后 节 能 设 备 和 由 此 产 生 的 节 能 效 益 无偿移交给能耗企业享有为更好地推进冶金行业进行变频改造 综合 上述 种基本类型的特点 笔者设计了一种复合 型 方 式 具 体 执 行 为 节 能 服 务 公 司 提 供 变频节能改造工程的全部费用和服务 节能效益 分享期内 双方共同确定节能服务公司承诺的最 低节能率达到 Z 每月双方共同根据改造前后的 耗能差值 计 量 节 能 量 计 算 实 际 节 能 率 Z 计 算 总的节能效益 P 并进行分配 若实际节能率 Z 未达承诺值 Z 当月节能效益 P 由能耗企业享 有 节能效益分 享 期 不 顺

10、延 若 实 际 节 能 率 Z 超 出承诺值 Z 节 能 服 务 公 司 与 能 耗 企 业 按 B C 的比例分享节能效益 P 效益分享期结束后节 能设备和由此产生的节能效益 P 无偿移交给能 耗企业享有效益分享期期间 节能服务公司分享的节能 效益 P 和能耗企业分享的节能效益 P 的分配方 式为ìZZPí B PîBCZZìPZZPí C PZZîBC如果实际节 能 率 超 出 承 诺 值 则 存 在 关 系CP BP效益分享期结束后 P 和 P 分别为 P PP二者始终存在关系 PPP对于复合型项 目 采 用 加 权 法 确 定

11、 节 能服务公司 和 能 耗 企 业 可 分 享 的 总 的 节 能 效 益 P 的模型设定影响双方分享节能效益的指标共 n 个 第 i 个指标所占权重比例为 ki ki权重矩阵为 R k k ki kn 设第 i 个指标 作为节能量基准时节能率为 Zi 则节能率矩阵为 Z Z Z Zi Zn 设 分 享 的 节 能 效 益 为M 则节能效益矩阵为 M M M Mi iM Z 和 P 可分别表示为nZR ZRki ZiPR Mki Mi式中的 R 由双 方 根 据 每 个 指 标 对 分 享 节 能 效 益 的影响程度共同确定2 应用及分析下面以邯郸钢 铁 公 司 变 频 节 能 改 造 项

12、目 为 例对复合型方式的应用进行说明项目的 全部费用和服务由节能服务公司提供 费用合计 为万元 双 方 约 定 节 能 效 益 分 享 期 为个 月 双方共同确定节能服务公司承诺的最低节电 率为每 月 双 方 共 同 计 量 改 造 后 的 耗 电 量 根据 节 能 量 基 准 计 算 节 电 量 并 分 配 节 能 效 益 电价 按 照元的 价 格 计 算节 能效益分享期内 若当月实际节电率未达 则邯郸钢铁公司不向节能服务公司支付节能款 节能 效 益 分 享 期 不 顺 延 若 当 月 节 电 率 超 出则节能效益由节能服务公司和邯郸钢铁 公司双方按 的比例分享 节能服务公司获得 的节能效

13、益 由 邯 郸 钢 铁 公 司 支 付 效 益 分 享 期 结束后节能设备无偿移交邯郸钢铁公司使用 所 产生的节能效益亦由邯郸钢铁公司全部享有邯郸钢铁公司 中板生产线上使用 总功率 主 风 机 由 型 号 的同步电动 机 驱 动 年 月 对 该 设 备 进行了为期 个月的耗电量统计 个月中 月均 生产天 数 D 月 均 耗 电 量 Q万 日 均 耗 电 量 Q 万年 月起对 主 风 机 电 动 机 进 行 为 期 个 月 的变频 节 能 改 造 设 计 在 旁 路 加 装 变 频 调 速 系 统 变频调速 系 统 可 由 现 场 主 控 系 统 进 行 协 调 控制 根据运行工况按设定程序对电

14、动机进行调 速控制 节能效果显著 调节风量精度高 启动平 滑无冲击 变频节能改造后 年 月年月的耗电量统计结果为 月均生产天数相同 月均耗电量 Q万如表所示表 1 变频节能改造后的耗电量计量生产天数 D月耗电量 Q序号统计时间万年月年月年月年 月年 月MQ根据式 式 可 以 得 到 节 能 率 和 双 方可分享的总的节能效益分别为ZkQkQQ kQ Q Pk QkQkQ节能效益分享 期 内 节 能 服 务 公 司 分 享 的 节 能效益 P 和 能 耗 企 业 分 享 的 节 能 效 益 P 分 别 为年 月ZP年 月PZ年 月合计个月PZ月平均值 PPZ2 1节能效益分享模型构建项 则对应这

15、项 指 标 的 权 重 矩 阵 为 Rk kRRR代入式k节能效益矩阵为式以 表为 基 础 对年月邯郸钢铁公司 变 频 节 能 改 造 中 影 响 节 电 率 和双方分享节能效益的指标有 QD 和 Q 这2 2节能效益的确定根据变频节能改造项目的实际情况 为分析 项指标对节能 效 益 分 享 的 影 响 情 况 分 别 选 取MMMMMM 和 M 计算方法如下以 Q 作 为 节 能 量 基 准 时 变 频 节 能 改 造后减少 的 月 耗 电 量 为 Q Q Q 则 变 频 节能改造后的节电率为ZQ Q当月可分享的节能效益为MQ以 D 作 为 节 能 量 基 准 时 当 月 日 均 耗 电量为

16、 Q Q D 根据 Q 折算成生产天数为 D 时的当月修正 耗 电 量 为 QQD当 月 修 正 节电量为QQQ则当月修正节电率为ZQ Q当月可分享的节能效益为MQ以 Q 作 为 节 能 量 基 准 时 当 月 修 正 耗 电基准量为 QQD 当月修正节电量QQQ则当月修正节电率为ZQ Q当月可分享的节能效益为年月期间的节电率和节能效益进行计算 计算结果如表和表所示由于邯郸钢铁公司生产工况较为稳定 每一 年每一月的生产产量有明确的目标 月均产量较 为稳定 产量的直接影响因素 月均耗电量也 就较 为 稳 定 因 此 双 方 共 同 确 定 选 取 R即以 Q 为 节 能 量 基 准在 变 频 节

17、 能 改 造 项目效 益 分 享 期 开 始 后 目 前 已 计 量 年月年 月 双 方 分 享 的 节 能 效 益 合 计 为 万元 节能 服 务 公 司 分 享 的 节 能 效 益 为 万元 平均每月分享的节能效益为万元 按 个月的节能效益分享期计算 预计共 计分享节能 效 益 万 元 节 能 服 务 公 司 的 节能效益净利润为 万元 邯郸钢铁公司 分享的节能效益为 万元 平均每月分享的 节能效益为 万元 预计共计分享节能效益万元2 3 节能量基准选取对节能效益影响的分析由于针对节能 量 基 准 选 取 对 双 方 节 能 效 益 影 响的分析方法相同 而节能服务公司获得的节表 2 确定

18、节能效益分享模型以 Q 为节能量基准以 D 为节能量基准以 Q 为节能量基准序号QZMQQQZMQQZM万万元万万万万元万万万元合计 月平均值表 3 计算双方的节能效益R序号PPPRPPPRPPP合计 月平均值能效益是由 能 耗 企 业 支 付 的 因 此 以 节 能 服 务 公司为 例 进 行 分 析 更 为 直 观根 据 表和 表 中每个月种 节 能 量 基 准 对 应 的 节 能 服 务 公 司 分享的节能效益与生产时间 绘制的统计图如图所示35DMA1节能效益/万元；天数/d30MA2MA32520151050时间图 1 3 种节能量基准对应的节能效益图( 节能服务公司)分析表 表 和

19、 图 可 知 在 邯 郸 钢 铁 公 司变频节能改造项目的效益分享期期间 对于节 能服务公司分享的节能效益 可得到以下结论对于 某 一 个 生 产 月 当 节 能 率 未 达 Z时 当月的节能收益为如年月 对于某一个生产月 选取不同的节能量基 准 可 能 会 产 生 在 某 些 节 能 量 基 准 下 未 达 Z 而不能分享节能效益 在某些节能量基准下超出 Z在两种情况下节能服务公司分享的节能效益 差异较大 如年月和月对于 生 产 天 数 远 远 超 过 D 的 情 况 更 容易发 生 耗 电 量 超 过 Z 的 现 象 如年月以 D 和 Q 作为节能量基准时 更容易 发 生 节 能 率 未

20、达 Z 的 情 况 有个 月 分 别 为 年月月 和月而 以 Q 作 为 节 能 量基准时 发生节能率未达 Z 的情况仅有年 月对于某一个节能的生产月 双方可分享 的总的节能效益存在以下关系当 DD 时 MMM如年 的月和月当 DD 时 MMM如年 月和月当 D D 时 MMM如年 月年月和月即当月生 产 天 数 与 D 一 致 时项 节 能 量 基准计算出的节能效益一致以 Q 作 为 节 能 量 基 准 时 生 产 天 数 不 足 D 越少 节能服务公司当月的节 能 效 益 越 大 以 Q 作为节 能 量 基 准 时 生 产 天 数 超 过 D 越 多 节能服务公司当月的节能效益越大根据上述

21、分析 节能服务公司和能耗企业可 共同根据生 产 工 况 确 定 影 响 双 方 分 享 节 能 效 益 的每个指标 选取最为稳定的因素作为节能量基 准确定 R 从而使双方分享到理想的节能效益2 4项目的其他注意事项在节能服务公 司 和 能 耗 企 业 达 成 合 作 的 同 时 需将以下内容予以考虑或者约定双方确 定 效 益 分 享 期 主 要 是 根 据 每 月 的预期节能效益和总的预期收益 还应考虑效益 分享期后期 由 于 设 备 老 化 现 场 环 境 改 变 等 原 因造成节能效益降低的情况双方共同确定最低节能率时 应结合现 场的生产工 艺 耗 能 设 备 改 造 前 的 运 行 状 况 等 综合考虑后确定在节能效益分享期期间 如现场生产工 况发生改变 或 耗 能 设 备 发 生 了 变 更 对 双 方 分 享的节能效益产生较大的影响时 也可依据本文 的方法重新设计 确定双方分享的节能效益模型在节能效益分享期期间 如能耗企业长 期停用耗能 设 备 应 将 效 益 分 享 期 顺 延 或 根 据 已产生的