長島縣恒燁熱力廠集中供暖熱源及管網(wǎng)優(yōu)化節(jié)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(wǎng)優(yōu)化節(jié)能改造項目

二、案例業(yè)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(qū)建有40t/h和20t/h熱水鍋爐各1臺，負(fù)責(zé)長島縣城區(qū)集中供熱，城區(qū)共建有11座換熱站，接入負(fù)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(nèi)容

1.技術(shù)原理及適用領(lǐng)域

該項目利用計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對換熱站的相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、匯總、傳輸、分析，向調(diào)度中心提供換熱站實時數(shù)據(jù)。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)換熱站的數(shù)據(jù)采集、計量、分析與自動化無人值守控制，主要滿足供熱企業(yè)熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)控制、能源管理、換熱站節(jié)能控制的要求，達到簡化熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)、自動全網(wǎng)平衡控制、提高供熱服務(wù)質(zhì)量，降低能源消耗的目的與效果。

系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集顯示（監(jiān)視）和控制兩部分組成。監(jiān)視部分采用數(shù)據(jù)采集卡采集模擬量和輸出開關(guān)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(xiàn)控制功能。

管網(wǎng)自控系統(tǒng)由室外溫度傳感器，單板機和自動調(diào)節(jié)閥組成，根據(jù)輸入單板機內(nèi)的運行曲線，按室外溫度變化對一次系統(tǒng)供水量進行自動調(diào)節(jié)，來控制二次系統(tǒng)的供水溫度，達到對二次系統(tǒng)質(zhì)調(diào)的目的。

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

（1）熱源廠中控室能遠程觀察熱力站中設(shè)備的實時運行情況，經(jīng)過無線通訊設(shè)備的傳輸可以完成對各個熱力站數(shù)據(jù)的實時采集，通過比對數(shù)據(jù)后，進行分析計算，得出結(jié)論。按所得結(jié)論進行遠程控制，最終實現(xiàn)熱網(wǎng)的有效調(diào)節(jié)，達到最終平衡。

（2）各個小區(qū)熱力站能通過設(shè)定的溫度目標(biāo)值進行PID調(diào)節(jié)對閥門的控制，也可以接收上位系統(tǒng)下達的指令實現(xiàn)對一次網(wǎng)回水閥門的控制。

（3）通信系統(tǒng)能實現(xiàn)熱力站與中控室之間數(shù)據(jù)的傳輸。

2.節(jié)能改造具體內(nèi)容

節(jié)能服務(wù)公司負(fù)責(zé)投資對長島縣集中供暖熱源及管網(wǎng)進行優(yōu)化改造（主要包括40t/h鍋爐升級改造、一次管網(wǎng)平衡優(yōu)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(jié)約煤耗30%，除塵效率達到97%，脫硫效率達到93%；其次增加管網(wǎng)平衡控制系統(tǒng)，針對目前供熱領(lǐng)域中普遍存在的水力失調(diào)問題，設(shè)計一套智能閥門，以有效解耦復(fù)雜的供熱網(wǎng)管系統(tǒng)，某個閥門的調(diào)節(jié)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(jié)能目的。在確保各管路的流量按需分配之后，為進一步節(jié)能，還集成了列入智能變頻技術(shù)，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(tǒng)的頂壓供水變頻技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，該技術(shù)還整合了物聯(lián)網(wǎng)和EAOC（能效分析與運行優(yōu)化控制）技術(shù)，把智能閥門打造成一個通用的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)點，把閥門控制的建筑所消耗的能量數(shù)據(jù)以及管道內(nèi)的流動數(shù)據(jù)發(fā)送到控制中心，幫助管理人員分析系統(tǒng)的節(jié)能量。

3.項目實施情況

項目于2014年10月開工建設(shè)，2014年11月竣工投產(chǎn)，并經(jīng)2014-2015年采暖季實際運行，運行情況穩(wěn)定可靠，達到預(yù)期改造目標(biāo)和節(jié)能預(yù)期。

四、項目年節(jié)能量及節(jié)能效益

1.年節(jié)能量

（1）改造前后系統(tǒng)（設(shè)備）用能情況及主要參數(shù)。

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(shù)據(jù)見表1。

表1  改造前節(jié)能基準(zhǔn)數(shù)據(jù)（2013-2014年供暖季）

項目實施前，由于鍋爐系統(tǒng)本身原因造成的使用問題，鍋爐系統(tǒng)缺少必要的節(jié)能技術(shù)手段，僅依靠司爐人員依據(jù)室外溫度情況對鍋爐的供回水溫度進行調(diào)整，又由于缺少必要的管網(wǎng)及換熱站數(shù)據(jù)監(jiān)控和管網(wǎng)平衡控制，無法對管網(wǎng)的水力平衡進行調(diào)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(tài)，從而造成近端的換熱站供回水溫度過高、熱量浪費情況嚴(yán)重，同時由于沒有管網(wǎng)運行參數(shù)的監(jiān)控，在管網(wǎng)發(fā)生泄漏、補水系統(tǒng)發(fā)生故障后，不能在第一時間發(fā)現(xiàn)故障并進行搶修，往往是在造成系統(tǒng)性缺水或鍋爐失壓后才發(fā)現(xiàn)問題，且排查故障點時間長，從而使管網(wǎng)泄漏造成大量的熱水流失，且嚴(yán)重影響居民的供暖質(zhì)量。

項目實施后企業(yè)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(fù)荷率約為80%，預(yù)計負(fù)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(fù)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(wǎng)平衡系統(tǒng)優(yōu)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(tǒng)進行計量和監(jiān)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(shù)進行全面的集中監(jiān)控，從而便于發(fā)現(xiàn)異常的運行參數(shù)，并在第一時間進行預(yù)防性維護，避免發(fā)生故障，極大提高采暖系統(tǒng)的自動化程度，均衡不同區(qū)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(jié)省了大量的電力消耗，具有良好的節(jié)能效益。同時采取視頻監(jiān)控和工藝監(jiān)控結(jié)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(shù)據(jù)監(jiān)控，2014-2015年采暖季能耗數(shù)據(jù)見表2。

表2  改造后能耗數(shù)據(jù)（2014-2015供暖季）

（2）節(jié)能量計算方法及項目年節(jié)能量。

①節(jié)煤量。

(上年煤耗總量/上年供暖面積-當(dāng)年煤耗總量/當(dāng)年供暖面積）×當(dāng)年供暖面積=節(jié)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(jié)煤量=（19270/39.1-13177.17/44.5）×44.5=8754.05噸；

節(jié)煤量×煤的熱值5500大卡/標(biāo)準(zhǔn)煤熱值7000大卡=節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤量（6878.18噸標(biāo)煤）。

②節(jié)電量。

（上年電耗總量/上年供暖面積-當(dāng)年電耗總量/當(dāng)年供暖面積）×當(dāng)年供暖面積=節(jié)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(jié)電量=（172.54/39.1-131.33/44.5）×44.5=65.04萬kW-h;

節(jié)電量×電與標(biāo)準(zhǔn)煤折算系數(shù)（1kW·h折算0.34kg標(biāo)準(zhǔn)煤）=折合節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤量=221.21噸標(biāo)煤。

③總節(jié)能量=節(jié)煤量＋節(jié)電量=7099.39噸標(biāo)煤。

2.年節(jié)能效益

實現(xiàn)年節(jié)能效益約2300萬元。

五、商業(yè)模式

該項目以合同能源管理（節(jié)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(zhǔn)，在節(jié)能改造后的能耗支出與能耗基準(zhǔn)相對比，節(jié)省部分為節(jié)能收益，節(jié)能收益優(yōu)先支付節(jié)能服務(wù)公司投資，待節(jié)能服務(wù)公司投資收回后，雙方共同分享節(jié)能收益，第一年用能方分享節(jié)能收益的10%，之后每年遞增10%，直至合同期結(jié)束，合同期結(jié)束后項目資產(chǎn)無償轉(zhuǎn)交給用能單位。

六、融資渠道

項目總投資865.7萬元，為節(jié)能服務(wù)公司自有資金。