長島縣恒燁熱力廠集中供暖熱源及管網優化節能改造項目

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一、案例名稱

長島縣恒燁熱力廠集中供暖熱源及管網優化節能改造項目

二、案例業主

長島縣恒燁熱力廠位于長島縣文苑路，2005年建成，是長島縣目前的唯一供暖集中熱源。廠區建有40t/h和20t/h熱水鍋爐各1臺，負責長島縣城區集中供熱，城區共建有11座換熱站，接入負荷總面積約55萬平方米。2013年至2014年采暖季實際供暖面積39.1萬平方米，2014年至2015年采暖季實際供暖面積44.5萬平方米。

三、案例內容

1.技術原理及適用領域

該項目利用計算機技術、傳感器技術、數據庫技術、現代網絡技術，對換熱站的相關數據進行采集、匯總、傳輸、分析，向調度中心提供換熱站實時數據。系統能夠實現換熱站的數據采集、計量、分析與自動化無人值守控制，主要滿足供熱企業熱網運行調節控制、能源管理、換熱站節能控制的要求，達到簡化熱網運行調節、自動全網平衡控制、提高供熱服務質量，降低能源消耗的目的與效果。

系統包括數據采集顯示（監視）和控制兩部分組成。監視部分采用數據采集卡采集模擬量和輸出開關量；控制部分主要是通過RS485通訊模塊控制變頻器輸出來實現控制功能。

管網自控系統由室外溫度傳感器，單板機和自動調節閥組成，根據輸入單板機內的運行曲線，按室外溫度變化對一次系統供水量進行自動調節，來控制二次系統的供水溫度，達到對二次系統質調的目的。

系統改造包括熱源廠和熱網兩部分。控制系統實現了對多個熱力站的自動控制，包括熱力站本地對其站內的一次網回水電動閥門的控制，中央控制室遠程對熱力站的一次網回水電動閥門的控制以及全網的平衡控制。該系統具有以下功能：

（1）熱源廠中控室能遠程觀察熱力站中設備的實時運行情況，經過無線通訊設備的傳輸可以完成對各個熱力站數據的實時采集，通過比對數據后，進行分析計算，得出結論。按所得結論進行遠程控制，最終實現熱網的有效調節，達到最終平衡。

（2）各個小區熱力站能通過設定的溫度目標值進行PID調節對閥門的控制，也可以接收上位系統下達的指令實現對一次網回水閥門的控制。

（3）通信系統能實現熱力站與中控室之間數據的傳輸。

2.節能改造具體內容

節能服務公司負責投資對長島縣集中供暖熱源及管網進行優化改造（主要包括40t/h鍋爐升級改造、一次管網平衡優化等），合同期為15年。

該項目主要對原有40t/h鍋爐進行升級替換，升級替換后與恒燁熱力廠原有40t/h鍋爐相比，鍋爐運行熱效率提高30%，節約煤耗30%，除塵效率達到97%，脫硫效率達到93%；其次增加管網平衡控制系統，針對目前供熱領域中普遍存在的水力失調問題，設計一套智能閥門，以有效解耦復雜的供熱網管系統，某個閥門的調節不會影響其他閥門，使得每個閥門控制的支路按用戶需求輸送合適的熱量，通過確保管路的熱量平衡達到節能目的。在確保各管路的流量按需分配之后，為進一步節能，還集成了列入智能變頻技術，保證水泵的頻率跟隨管路阻力的變化而變化，徹底擺脫傳統的頂壓供水變頻技術。在此基礎上，該技術還整合了物聯網和EAOC（能效分析與運行優化控制）技術，把智能閥門打造成一個通用的物聯網結點，把閥門控制的建筑所消耗的能量數據以及管道內的流動數據發送到控制中心，幫助管理人員分析系統的節能量。

3.項目實施情況

項目于2014年10月開工建設，2014年11月竣工投產，并經2014-2015年采暖季實際運行，運行情況穩定可靠，達到預期改造目標和節能預期。

四、項目年節能量及節能效益

1.年節能量

（1）改造前后系統（設備）用能情況及主要參數。

項目實施前用能單位用能情況：

長島縣恒燁熱力廠2013-2014年采暖季能耗數據見表1。

表1  改造前節能基準數據（2013-2014年供暖季）

項目實施前，由于鍋爐系統本身原因造成的使用問題，鍋爐系統缺少必要的節能技術手段，僅依靠司爐人員依據室外溫度情況對鍋爐的供回水溫度進行調整，又由于缺少必要的管網及換熱站數據監控和管網平衡控制，無法對管網的水力平衡進行調整，從而為保障末端的供回水溫度，鍋爐基本處于最大出力狀態，從而造成近端的換熱站供回水溫度過高、熱量浪費情況嚴重，同時由于沒有管網運行參數的監控，在管網發生泄漏、補水系統發生故障后，不能在第一時間發現故障并進行搶修，往往是在造成系統性缺水或鍋爐失壓后才發現問題，且排查故障點時間長，從而使管網泄漏造成大量的熱水流失，且嚴重影響居民的供暖質量。

項目實施后企業用能情況：

通過提升鍋爐效率極大地提高了供暖能力，改造為新型鍋爐后，2014-2015年采暖季實際供暖面積44.5萬平方米，熱源負荷率約為80%，預計負荷能力可提升至55萬平方米，初步估計能提高16萬平方米的負荷能力。排煙溫度由300度降至70度，極大降低了煙塵排放及污染。

通過管網平衡系統優化改造，對換熱站和熱源均增加了二級電能表計量，對各換熱站補水系統進行計量和監控，對各換熱站增加了熱計量表對熱量消耗情況進行計量，對各換熱站的壓力、溫度、流量等參數進行全面的集中監控，從而便于發現異常的運行參數，并在第一時間進行預防性維護，避免發生故障，極大提高采暖系統的自動化程度，均衡不同區域的供暖效果，提高居民采暖的舒適度（避免部分居民家里溫度不夠，部分居民家里溫度過高的問題），通過變頻控制等手段，節省了大量的電力消耗，具有良好的節能效益。同時采取視頻監控和工藝監控結合的方案，能第一時間定位故障點和故障原因，極大降低了由于故障造成了熱能損失。

通過2014-2015年采暖季的實際運營數據監控，2014-2015年采暖季能耗數據見表2。

表2  改造后能耗數據（2014-2015供暖季）

（2）節能量計算方法及項目年節能量。

①節煤量。

(上年煤耗總量/上年供暖面積-當年煤耗總量/當年供暖面積）×當年供暖面積=節煤總量；

改造前一年用煤19270噸，供暖面積39.1萬平方米；

改造后用煤13177.17噸，供暖面積44.5萬平方米；

即節煤量=（19270/39.1-13177.17/44.5）×44.5=8754.05噸；

節煤量×煤的熱值5500大卡/標準煤熱值7000大卡=節約標準煤量（6878.18噸標煤）。

②節電量。

（上年電耗總量/上年供暖面積-當年電耗總量/當年供暖面積）×當年供暖面積=節電總量；

改造前一年用電172.54萬kW-h，供暖面積39.1萬平方米；

改造后用電133.33萬kW-h，供暖面積44.5萬平方米；

即節電量=（172.54/39.1-131.33/44.5）×44.5=65.04萬kW-h;

節電量×電與標準煤折算系數（1kW·h折算0.34kg標準煤）=折合節約標準煤量=221.21噸標煤。

③總節能量=節煤量＋節電量=7099.39噸標煤。

2.年節能效益

實現年節能效益約2300萬元。

五、商業模式

該項目以合同能源管理（節能效益分享型）模式運行，合同期為15年。以2013-2014年采暖季單位面積實際能耗為核算基準，在節能改造后的能耗支出與能耗基準相對比，節省部分為節能收益，節能收益優先支付節能服務公司投資，待節能服務公司投資收回后，雙方共同分享節能收益，第一年用能方分享節能收益的10%，之后每年遞增10%，直至合同期結束，合同期結束后項目資產無償轉交給用能單位。

六、融資渠道

項目總投資865.7萬元，為節能服務公司自有資金。