校园综合能源服务解决方案设计

2-校园综合能源服务解决方案设计一、校园能效服务市场空间分析1.市场规模据统计，截至2022年12月，浙江省共有175所高等学校，其中普通高等学校167所，成人高等学校8所，普通高等学校中公办116所，民办49所，中外合办3所。校园具有相对独立的决策管理权限，可以自行决定内部能源项目的实施。2.政策环境国家发改委于2014年发布了《能效“领跑者”制度实施方案》（发改环资[2014]3001号），要求在能源产品、高耗能行业及公共机构中实施能效“领跑者”制度，通过树立标杆、政策激励、提高标准，形成推动终端能源产品、高耗能行业、公共机构能效水平不断提升的长效机制，促进节能减排。教育部由学校规划建设发展中心统一组织开展“能效领跑者”计划，以合同能源管理、合同节水管理、PPP等方式，对学校能源系统进行全面综合改造，打造绿色校园样板。对优秀项目授予“全国能效领跑者示范学校”荣誉。其目的在于一是在改造项目上采用效果最优的新技术以及各类技术组合，达到技术节能的示范作用；二是对部分项目的运行实行托管，达到管理节能的示范作用；三是通过合同能源管理、合同节水管理、PPP组织实施，在资金筹措方式上起到示范作用。规建中心协助各示范学校根据有关文件精神，向各级发改、财政、机关事务管理部门申请能效领跑者示范建设项目优惠政策及财政补贴。相关财政补贴资金，按照国家统一管理办法奖励给学校和项目实施企业。二、校园能源现状及特点1.能源现状分析（1）建筑能耗水平整体较高。大量的校园建筑存在围护结构不节能、空调设备老化等能耗上涨因素，导致建筑能耗水平呈现逐年上升趋势。（2）能源浪费现象普遍存在。由于能源属性及能源管理制度的不健全，校园的建筑通常存在能源行为不规范，如教室内开空调时开窗、温度设定不合理或无温度设定装置、离开教室不关空调不关灯、教学设备待机能耗高等现象。（3）能源管理专业性规范性不强。很多校园专职能源管理人员，缺乏完善的能源管理制度；部分建筑设备管理人员素质参差不齐，普遍受教育程度不高，缺乏对所管理系统运行所需要的基础知识，只会开、关机和记录简单的运行数据保证设备可以运行而不管能耗，常常存在错误操作行为导致系统高能耗运行。（4）能耗采集和分项计量的基础较薄弱。建筑能耗调查多集中在能耗总量上，用于能耗采集和分项计量的信息系统建设还比较薄弱，大多数校园建筑没有分项能耗记录，管理者无法知道能耗较大的环节、浪费严重的地方。2.能源特点分析（1）单位面积能耗低：与一般的公共建筑物不同，高等院校占地面积大，建筑面积大，但由于校园内大多数建筑物仅面向本校师生开放使用，使用频率不高，如学生上课时，学生公寓处于空闲状态，反之亦然，因此相对于市民中心、医院、商场等人员密集且流动量大的公共建筑来说，高等院校单位建筑面积的能耗较低。（2）照明与插座能源占比较大：由于学校有寒暑假，所以学校大部分空调在主要的供冷供热季中基本处于关机状态，因此校园的空调能源比例远小于大多数公共建筑，绝大对数电费支出是使用率最高照明用电与插座用电。（3）能源消费结构复杂：浙江省内有不少校园办学时间较长，校内有着不同年代的建筑物，建筑物本体的状况与能源方式各有不同，存在的问题也多种多样，这些校园需要的是定制化、差异化的能源解决方案。3.能源需求及问题（1）能耗增长过快，随着招生规模增加、新建学校建筑、教学条件改善、大量实验仪器的采购，导致校园能耗增长较快，与绿色低碳、节能环保型校园发展理念存在一定差距；（2）设备设施陈旧落后，许多校园设施设备老化、陈旧，很多都达不到节约型校园建设的标准要求，并且专项资金配套使用情况堪忧；（3）师生能源需求增加，一些省提出了学生寝室改善计划，每个寝室均配置空调、热水器、饮水机，食堂、商贸购物、文体娱乐设施也不断改善，增加了校园的能源负担；（4）节能改造资金不足，近几年，随着节约型校园建设不断推进，各校园对节能减排日益重视，不少校园开展节能项目数量虽有所上升，但多以中小规模为主，例如局部更换节能灯具、加装节水龙头等，究其原因主要是学校划拨的节能经费仍显不足，一个较大规模的节能改造项目只有进行拆分才得以推进实施；（5）重技术节能、轻节能管理现象突出，虽然换了LED照明，节能空调，但是人走灯不关，空调一直最大功率运行的现象时有发生。专职的，有经验的能源管理工程师数量严重不足，能源管理相关的工器具配置不足，能源管理数字化的水平，以及数字化系统的应用水平不足。三、校园解决方案1.能效提升技术方案（1）照明系统能效提升校园的公共教学楼、图书馆、学生宿舍、公共道路等均存在数量众多的照明设备，使用频率高，教室照明还普遍存在人走不关、人少全开、白天光照强开灯等能耗浪费现象，部分校园老校区依然使用的是传统高耗能灯具，存在很大的节能空间，可通过更换节能灯具和建设照明智能控制系统，根据使用场景实现人走灯灭、亮度自动调节、定时开关等功能，充分降低照明系统能源费用。（2）配电智能化建设随着办学规模的发展，校园普遍存在配电系统设备老旧、结构设计不能满足当前需求、自动化程度低等问题，可在对配电系统和用电需求充分评估的基础上，对于需要扩容的，在设计阶段就采用智能化的标准规划设计；对于设备年代久远的，采用新型节能配电设备替换；对于供配电方式不合理的，积极协调供电公司整合周边的供配电资源；对高压计量柜监测、对变压器安全监控、对低压联络柜监控、低压回路监控、电容补偿监控、环境监测与视频联动、变压器群控；增加对变压器状态等监控手段，对电能进行分类、分项的统计，为节能分析、节能诊断、能源定额管理、能源审计、能耗公示等能源管理工作提供数据支撑。（3）通风与空调系统能效提升1）中央空调系统能效提升校园建筑物中安装大型中央空调的比例不大，主要集中在图书馆、体育馆、大型办公楼和实验楼，老校区中中央空调的比例更低。中央空调的节能改造包括：直接更换能耗高的老旧设备；在中央空调系统中部署传感装置、计量装置、冷冻主机智能控制柜、冷冻泵智能控制柜、冷却泵智能控制柜、冷却塔智能控制柜，对空调主机、水泵、冷却塔风机、末端等进行系统化的控制调节，实现按需能源，大幅度降低空调负荷。2）VRV空调系统能效提升校园中型建筑中普遍配置了VRV空调，其节能改在方式包括：直接更换高能耗的老旧设备；在通对空调机组配置通信接口及智能网关，接入到能源管理系统，通过能源管理系统，对多联机空调系统进行集中控制；通过在多联机室外机的供电电源回路上配置三相多功能电力监控终端，在空调非工作时间和非空调季节切断其工作电源，有效避免空调的待机能耗浪费，从而大幅降低多联机集中空调系统的运行能耗。3）分体空调系统能效提升校园教室、学生公寓中分布有大量的分体空调，除了更换老旧空调外，可通过部署智能插座对分体空调进行集中管理，实现分体空调供电回路的远程开关控制、自动断电及待机负荷控制，自动化控制及远程监控，实现计量及控制双重功能，对各种电力参数进行实时测量，对各空调进行精细化管理，减少空调待机能耗。（4）热水供应系统能效提升由于校园有数量众多的住校生，所以有大量的热水需求，主要包括饮用开水和洗浴热水，饮用开水普遍由学校自购的电开水炉供应，洗浴热水则普遍采用外包的方式进行管理。对于电开水炉，可以通过配置远程控制装置，实现定时控制，并对开水器配电回路运行参数进行实时计量监测，在非工作时间切断回路电源，既降低了电开水器24小时一直通电运行的电耗损失，同时又避免了千滚水对人体的危害；对于生活热水，不同学校之间热源存在差异，常见的有煤锅炉、天然气锅炉、电热水器、太阳能热水器，对于前三者可以采用空气源热泵替代，其COP值高、易于控制和维护、零排放，节能效果显著。（5）给排水系统能效提升1）给排水系统智能化控制校园用水量大，多存在跑冒滴漏的情况，同时也缺乏配套的计量和监控系统。对给排水系统的进行监控和管理，可实现给排水的合理调度，无论用户用水量怎样变化，水泵都能及时改变其运行方式，实现水泵的最佳运行，同时也能及时发现故障设备和漏水点。2）配套中水回收设施、雨水收集装置中水回用指将生活废〔污〕水（沐浴、盥洗、洗衣、厨房、厕所）集中处理后，达到一定的标准回用于绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗、洁具与卫具冲洗等，从而达到节约用水的目的。雨水利用就是直接对天然降水进行收集、储存并加以利用。从雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用的过程。校园有大量的盥洗废水和洗澡废水，采用中水回收、雨水利用措施，可大大减少自来水消耗量。（6）电梯系统能效提升电梯使用频繁、白天，使用时间几乎没有高峰低谷之分，大部分电梯几乎一直处在运行状态，制动相当频繁。可采用电梯群控技术、变频调速控制和安装电梯电能回馈装置，进行节能改造。（7）新能源项目建设校园有大量屋顶资源，可考虑建设分布式光伏发电系统；校园师生科研、教学工作相对规律，用电系统存在明显峰谷，可考虑结合应急电源建设配套储能系统；随着学校师生新能源汽车拥有量的增加，可考虑增加充电桩的建设。（8）建设综合能源管理系统打造高等院校综合能源服务系统并对高等院校安装能耗在线监测装置，对建筑电、冷、热、汽、水、可再生能源等进行监测、分类分项分户实时在线计量、协调控制、能源调度、需求响应、能源诊断、统计分析、对标管理、定额管理、能源预测等。各级主管部门可以通过系统实现所管辖高等院校能源信息化管理。2.商业模式分析高等院校普遍建筑面积大，建筑物数量多，能源情况复杂，因此全面的综合能源服务往往开发难度大、实施周期较长、需要较多的资金投入，为了有效缓解校园投资压力，加快项目进度，可以根据项目具体内容和收益情况，采取适用的商业模式进行实施，主要商业模式如下：（1）工程总包或分包模式：综合能源公司受校园委托，按照合同约定对工程建设项目的设计、采购、施工、试运行等实行全过程或若干阶段的承包。通常公司在总价合同条件下，对其所承包工程的质量、安全、费用和进度进行负责。建议针对新建的校园建筑采用。（2）劳务服务模式：综合能源服务公司为实现安全、节能目标向校园提供必要的服务，如：供能设备运维检修、能源信息系统维护、能源系统能效分析等，提高校园能源系统管理水平，降低运维成本。（3）合同能源管理服务模式：校园与综合能源服务公司签订合同能源管理合同，由综合能源服务公司负责项目投资、建设和运营，双方按照合同约定分享效益，合同期满后标的物无偿移交给校方。该模式常用于学校宿舍区的生活热水供应项目。（4）能源托管服务模式：综合能源服务公司对校园能源的购进、使用以及能源设备效率、能源方式的全面或部分承包管理，并提供资金进行技术和设备更新，进而达到节能和节约能源费用的目的。一般由综合能源服务公司以总价包干的形式向用户收取能源托管费，负责缴纳用户的水、电、气等能源费用，投资对用户的能源设备进行节能改造，培训和指导用户能源管理团队提高运行水平，完成既定节能目标。由于校园建筑物数量多，属性复杂，在校园开展整体能源托管的难度较大，可以在图书馆、行政楼等能源相对稳定密集的建筑物开展部分托管。3.风险防控事项（1）建筑能耗自然上涨风险：对于能源费用托管型项目，能源托管的基础是全面做好建筑能源审计工作，建议聘请有资质的能源审计单位实施。不仅要针对有节能潜力的能源设备及系统做节能改造，更需要统计建筑内所有主要能源设备清单，把控好不做节能改造的能源设备及系统能耗上涨的风险。（2）能源运行管理不到位风险：建筑实施节能改造后，能源设备及系统的运营维护也是重要的环节，一方面需要做好能源设备日常维保工作、保证设备正常高效运行，另一方面需要积极发挥能源管理系统作用，做好能源系统运行管理工作、杜绝建筑能源浪费现象。（3）实施边界条件不清晰风险：采用合同能源管理方式实施的建筑节能改造必须明确项目合同的边界条件，包括建筑能源人数、能源面积、能源设备、能源时间等能源条件，以及改造建设实施范围、改造实施质量标准、项目运行管理规范等服务内容。4.实施效果分析（1）经济效益：对校园建筑实施能效服务，通过技术节能和管理节能手段可实现建筑能源费用明显下降。如采用合同能源管理的模式实施能效提升，在用户节能改造“零投资”的前提下，通过能耗分析、潜力挖掘、节能改造等手段，直观降低客户能耗水平的同时极大缓解用户的年度资金压力，合同期满设备无偿移交给用户、用户继续享有节能收益；节能服务公司则可通过技术和管理节能回收投资成本、实现项目盈利。2）品牌效益：派驻专业的能源管理岗位人员对校园的能源系统及设备进行管理，并根据能源消耗指标定期进行节能考核，配合校园建立完善的能源管理制度，可显著提升校园的能源管理水平、保障项目长期的节能效果，同时树立国网综合能源服务品牌。3）社会效益：通过节能改造可减少校园建筑消耗标煤量和二氧化碳排放量，节能减排效益明显，社会示范效益突出。四、典型案例1.工学院综合能源服务项目（现升格后改名为“浙江海洋大学”）系统工学院位于浙江省连云港市，前期省综与学校后勤部充分沟通后，梳理了其所有综合能源服务需求，共计10个项目：1）办公室、教室、图书馆、体育场等公共区域照明系统节能改造项目；2）路灯智慧控制系统改造项目；3）变电所无人值守项目；4）学生公寓分体空调安装项目；5）直饮水改造项目；6）学生公寓空调用电预付费系统；7）学生公寓智能用水系统建设项目；8）公共浴室废水回收利用改造项目；9）水质监测系统建设项目；10）基于三维可视化系统能耗监管系统建设项目。目前根据学校资金状况制定了分期实施的方案，共分两期实施，采用合同能源管理的商务模式，目前第一期项目已实施结束，由省综投资240万元，为学校苍梧校区A区B区、通灌校区以及宋跳校区38栋学生公寓，总计4464间宿舍建设预付费管理系统，并且将照明用电及空调用电分开计量及控制，使得整个宿舍的预付费管理系统趋于完善，一期项目现运行良好，二期正在推进中。2.浙江工业大学综合能源服务项目浙江工业大学位于浙江省浙江市浦口区，通过前期接触，省综了解到学校有建设综合能源服务管理系统的需求，积极为学校开展服务。该项目分两期实施，一期部分464万元，已实施完成并验收通过，运行良好，主要内容包括：（1）通过新增15台分布式监控站点，更换1350块表计，将原有的1