客車空調(diào)節(jié)能改造與合同能源管理

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1概述

近年來(lái)，我國(guó)鐵路不斷加大節(jié)能技術(shù)改造投資力度，加快淘汰落后工藝和設(shè)備，從鐵路節(jié)能特點(diǎn)和實(shí)際需要出發(fā)，按照市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制要求，加快推進(jìn)節(jié)能機(jī)制轉(zhuǎn)變，在相關(guān)領(lǐng)域就如何推行和深化合同能源管理進(jìn)行了大量的探索，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)[1-3]。“十二五”期間，我國(guó)鐵路節(jié)能改造投資項(xiàng)目主要包括太陽(yáng)能、空氣源熱泵熱水系統(tǒng)、客站中央空調(diào)、空壓機(jī)變頻節(jié)電改造、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)節(jié)能改造、節(jié)水改造及其他節(jié)能改造等，推進(jìn)了我國(guó)鐵路節(jié)能工作的開展，產(chǎn)生了較好的節(jié)能效益[4]。《中國(guó)鐵路總公司節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)發(fā)展規(guī)劃(2018—2020年)》[5]中明確提出了“積極推進(jìn)客車變頻空調(diào)應(yīng)用，提高客車空調(diào)能效水平，降低空調(diào)發(fā)電車油耗和列車自用電量”的要求，普速客車空調(diào)實(shí)施節(jié)能改造已是大勢(shì)所趨。目前鐵路客車采用定速空調(diào)機(jī)組，存在能耗高、維護(hù)成本較高、對(duì)電網(wǎng)沖擊大、客車內(nèi)溫度變化大等問題。以中國(guó)鐵路濟(jì)南局集團(tuán)公司為例，2017年該鐵路局配屬客車1596輛，運(yùn)行列車73組，全部為定速空調(diào)列車，除檢修、備用車輛外，DC600V供電列車46組、815輛，由于車型不同、配置空調(diào)類型不同，根據(jù)不同車型、編組、列車運(yùn)行交路、使用空調(diào)時(shí)間等綜合測(cè)算，空調(diào)能耗占客車能耗比例較高。如何結(jié)合節(jié)能變速空調(diào)改造項(xiàng)目的特點(diǎn)，用能單位、管理部門、技術(shù)部門合理分工合作，推進(jìn)客車空調(diào)節(jié)能改造按照合同能源管理項(xiàng)目實(shí)施是需要研究的課題。1.1合同能源管理。合同能源管理是指節(jié)能服務(wù)公司與用能單位以契約形式約定節(jié)能項(xiàng)目的節(jié)能目標(biāo)，節(jié)能服務(wù)公司為實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)向用能單位提供必要的服務(wù)，用能單位以節(jié)能效益支付節(jié)能服務(wù)公司的投入及其合理利潤(rùn)的節(jié)能服務(wù)機(jī)制。合同能源管理作為一種新型節(jié)能機(jī)制，將節(jié)能技術(shù)的推廣應(yīng)用、節(jié)能項(xiàng)目的市場(chǎng)融資及能源使用的專業(yè)化管理有機(jī)結(jié)合，既是推動(dòng)技術(shù)節(jié)能的重要手段，更是實(shí)現(xiàn)管理節(jié)能的有效途徑。在鐵路系統(tǒng)采用合同能源管理模式能夠促進(jìn)節(jié)能工作開展，解決節(jié)能改造的資金、技術(shù)和服務(wù)等銜接問題，提供包括能源審計(jì)，節(jié)能改造方案設(shè)計(jì)，能源管理合同的談判與簽署，原材料和設(shè)備采購(gòu)、施工、運(yùn)行、保養(yǎng)和維護(hù)及節(jié)能效益保證等。1.2合同能源管理項(xiàng)目實(shí)施政策依據(jù)。《國(guó)務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展改革委等部門關(guān)于加快推行合同能源管理促進(jìn)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見的通知》[6]、《中國(guó)鐵路總公司節(jié)約能源管理辦法》[7]、《中國(guó)鐵路總公司合同能源管理暫行辦法》(鐵總發(fā)改[2017]271號(hào))[8]等政策文件的，鼓勵(lì)各用能單位采用合同能源管理模式開展節(jié)能技術(shù)改造，為鐵路系統(tǒng)開展合同能源管理提供了強(qiáng)有力的政策支撐。

2鐵路客車空調(diào)節(jié)能改造實(shí)施方案

2.1實(shí)施合同能源管理的主體。客車車輛段是鐵路普速客車的管理單位，也是用能單位，因而客車車輛段是合同能源管理的主體。2.2合同能源管理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)鐵路總公司頒布的《鐵路節(jié)能變速空調(diào)技術(shù)條件》是實(shí)施節(jié)能變速空調(diào)改造的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是確保節(jié)能變速空調(diào)技術(shù)、質(zhì)量、安全、效益的根本，必須嚴(yán)格執(zhí)行。2.3合同能源管理的主管部門。鐵路系統(tǒng)實(shí)行節(jié)能與合同能源管理，需要明確各職能部門責(zé)任分工。按現(xiàn)行鐵路系統(tǒng)分工，實(shí)行中國(guó)鐵路總公司、各鐵路局集團(tuán)公司、基層站段3級(jí)節(jié)能管理體系。中國(guó)鐵路總公司發(fā)展和改革部設(shè)節(jié)能環(huán)保處，負(fù)責(zé)全路節(jié)能管理；各鐵路局集團(tuán)公司計(jì)劃統(tǒng)計(jì)處設(shè)節(jié)能環(huán)保辦(科)，負(fù)責(zé)本集團(tuán)公司的節(jié)能管理工作；基層站段是用能單位，貫徹國(guó)家節(jié)能方針、落實(shí)鐵路行業(yè)節(jié)能管理并設(shè)專職管理人員負(fù)責(zé)節(jié)能管理工作；技術(shù)分管歸屬集團(tuán)公司車輛處，成本管理歸屬集團(tuán)公司財(cái)務(wù)處，節(jié)能計(jì)量歸屬集團(tuán)公司總工室(計(jì)量所)。2.4合同能源管理的實(shí)施方式。從普速客車檢修管理來(lái)看，目前我國(guó)鐵路普速客車檢修采用定期檢修，普速客車廠修的同時(shí)更新空調(diào)機(jī)組。因此，在客車廠修的同時(shí)進(jìn)行節(jié)能變速空調(diào)改造最為方便，客車空調(diào)廠修的費(fèi)用單獨(dú)計(jì)算，以此作為節(jié)能變速空調(diào)改造項(xiàng)目財(cái)務(wù)核算依據(jù)，為變速空調(diào)改造項(xiàng)目實(shí)行合同能源管理提供了條件。中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)公司在合肥車輛段進(jìn)行普速客車廠修作業(yè)已實(shí)施多年，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，也是較為成熟的操作方式，變速空調(diào)改造項(xiàng)目合同能源管理可以借鑒這一經(jīng)驗(yàn)。具體操作方式為：根據(jù)中國(guó)鐵路總公司《節(jié)能變速空調(diào)改造實(shí)施方案》，由客車工廠在車輛段專項(xiàng)實(shí)施變速客車空調(diào)技術(shù)改造，空調(diào)廠修的費(fèi)用專款專用。客車空調(diào)廠修費(fèi)用是實(shí)施普速客車空調(diào)改造合同能源管理的設(shè)備基礎(chǔ)費(fèi)用(包括在廠或在段拆卸舊空調(diào)機(jī)組、安裝調(diào)試節(jié)能變速空調(diào)機(jī)組直至合格交驗(yàn))。實(shí)施節(jié)能變速空調(diào)改造所增加的費(fèi)用(節(jié)能變速部分的設(shè)備費(fèi)用及相關(guān)電器控制柜的改造費(fèi)用)，由提供節(jié)能變速空調(diào)的節(jié)能服務(wù)公司承擔(dān)，在以后的客車運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)此項(xiàng)改造所節(jié)省的能源費(fèi)用按合同比例分成回收。2.5合同能源管理主要合同內(nèi)容。為了使技術(shù)更好地服務(wù)于鐵路行業(yè)，使合同能源管理給鐵路企業(yè)創(chuàng)造更大的環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益，結(jié)合濟(jì)南局集團(tuán)公司在節(jié)能變速空調(diào)科研方面積累的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，計(jì)劃統(tǒng)計(jì)處制定了《普速客車變速空調(diào)改造合同能源管理實(shí)施細(xì)則》，指導(dǎo)用能單位與節(jié)能服務(wù)公司簽訂《節(jié)能變速空調(diào)改造合同能源管理協(xié)議書》，確定各方的責(zé)權(quán)利，推進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施落地。根據(jù)相關(guān)細(xì)則和協(xié)議，實(shí)施節(jié)能變速空調(diào)改造時(shí)，拆卸的舊空調(diào)機(jī)組歸節(jié)能服務(wù)公司，節(jié)能服務(wù)公司按照變速空調(diào)技術(shù)方案對(duì)原定速空調(diào)進(jìn)行改造。車輛E5廠修收入由鐵路總公司(或鐵路局集團(tuán)公司)與節(jié)能服務(wù)公司按比例分成。合同能源管理方式采用效益分享型，規(guī)定分享期限，分享期結(jié)束后，鐵路總公司(或鐵路局集團(tuán)公司)享受全部節(jié)能收益。

3客車空調(diào)改造合同能源管理的實(shí)施

3.1項(xiàng)目職責(zé)分工。車輛段負(fù)責(zé)空調(diào)機(jī)組日常維護(hù)、段修、廠修等維護(hù)檢修工作，按照鐵路總公司原定速空調(diào)的規(guī)定執(zhí)行。節(jié)能服務(wù)公司負(fù)責(zé)改造項(xiàng)目的組織實(shí)施，包括空調(diào)設(shè)備的改造、安裝、技術(shù)服務(wù)等各項(xiàng)內(nèi)容。車輛段按照原定速空調(diào)廠修維護(hù)費(fèi)支付給節(jié)能服務(wù)公司，不增加投資費(fèi)用。節(jié)能服務(wù)公司負(fù)責(zé)改造節(jié)能變速空調(diào)費(fèi)用并分享節(jié)能收益的分配。（1）責(zé)任分工。車輛段負(fù)責(zé)場(chǎng)地提供，包括改造場(chǎng)地和物料存放場(chǎng)地；按計(jì)劃組織換裝空調(diào)車輛的調(diào)車作業(yè)；空調(diào)機(jī)組換裝完畢及恢復(fù)狀態(tài)后的完工質(zhì)量檢查；空調(diào)吊裝時(shí)天車操作配合。改造工廠負(fù)責(zé)改造物料準(zhǔn)備、改造施工組織、改造車輛試驗(yàn)。（2）改造內(nèi)容。將定速空調(diào)更換為變速空調(diào)；控制柜拆除不用部件，安裝變速空調(diào)控制器等新增部件，重新布線；進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)。3.2項(xiàng)目節(jié)能量測(cè)算。實(shí)施合同能源管理的關(guān)鍵是對(duì)節(jié)能量的測(cè)算，采取單車對(duì)比節(jié)電計(jì)量是較為方便、準(zhǔn)確、易實(shí)現(xiàn)的一種方法。選取1輛裝備40kW變速空調(diào)客車與1輛相同型號(hào)的定速空調(diào)客車連掛，分別加裝電表進(jìn)行節(jié)能計(jì)算，作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位；其他車輛的空調(diào)機(jī)組按照功率折算為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位空調(diào)客車。例如，硬座客車空調(diào)為58kW，折算標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)客車計(jì)量單位為58/40=1.45；軟臥、餐車客車空調(diào)為35kW，折算標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)客車計(jì)量單位35/40=0.875。根據(jù)《直流變速空調(diào)在普速客車上的應(yīng)用》[9]科研項(xiàng)目試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)比定速空調(diào)客車與變速空調(diào)客車，1輛車空調(diào)年耗能分別為34243.3kW•h和23884.9kW•h，采用變速空調(diào)年可節(jié)約能耗10358.4kW•h，節(jié)能30.25%。目前，濟(jì)南局集團(tuán)公司普速客車有機(jī)車供電DC600V空調(diào)客車和發(fā)電車供電的AC380V空調(diào)客車2種。2種空調(diào)客車消耗的能源分別是接觸網(wǎng)電能和發(fā)電車柴油，根據(jù)科研項(xiàng)目[9]，以某兩地間為例進(jìn)行測(cè)算。該運(yùn)行區(qū)段采用DC600V機(jī)車直供電、編組17輛(6輛硬座、9輛硬臥、1輛軟臥和1輛餐車)，共有空調(diào)機(jī)組23臺(tái)，分別為12臺(tái)29kW、9臺(tái)40kW、2臺(tái)35kW，折算成試驗(yàn)車40kW機(jī)組計(jì)算用電和節(jié)電量。DC600V變速空調(diào)機(jī)組客車總節(jié)能量計(jì)算公式為Wd=(a+1.45×b+0.875×c)W式中：Wd為DC600V變速空調(diào)機(jī)組客車總的節(jié)能量，kW•h；a為40kW上線運(yùn)行車輛的總數(shù)，輛(a=9)；b為58kW上線運(yùn)行車輛總數(shù)，輛(b=6)；c為35kW上線運(yùn)行車輛總數(shù)，輛(c=2)；W為40kW對(duì)比車輛的節(jié)電總量，kW•h。根據(jù)公式，可得Wd=(9+1.45×6+0.875×2)W=19.45W。根據(jù)文獻(xiàn)9，科研項(xiàng)目運(yùn)用試驗(yàn)實(shí)測(cè)的節(jié)電數(shù)據(jù)，年節(jié)電約20萬(wàn)kW•h。其他上線運(yùn)行的節(jié)能變速空調(diào)的節(jié)能量，可以按日、月、季、年進(jìn)行節(jié)電計(jì)算，需要在2節(jié)客車車輛上安裝電度表，以準(zhǔn)確計(jì)算出總的節(jié)電量。3.3項(xiàng)目實(shí)施后的效果分析。變速空調(diào)改造節(jié)能包括變頻節(jié)能和減重節(jié)能兩部分。減重節(jié)能是通過(guò)對(duì)車輛整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，取消逆變電源和客車內(nèi)電加熱器，適當(dāng)減小客車控制柜，每輛車約減重1t，則節(jié)約牽引用能。通過(guò)運(yùn)行試驗(yàn)，初步驗(yàn)證并確認(rèn)空調(diào)性能滿足鐵路客車車輛的相關(guān)要求，節(jié)電效果明顯。DC600V供電列車未單獨(dú)計(jì)量和計(jì)費(fèi)，雖AC380V供電空調(diào)發(fā)電車的柴油消耗能夠準(zhǔn)確計(jì)量，但列車運(yùn)行交路、列車編組和南北方環(huán)境溫度不同，每一編組客車空調(diào)變速改造節(jié)能量都需要相同型號(hào)的定速空調(diào)客車和變速空調(diào)客車連掛、通過(guò)加裝電表進(jìn)行節(jié)能計(jì)算，計(jì)算工作量大、周期長(zhǎng)。

4結(jié)束語(yǔ)

合同能源管理，作為一種以減少能源費(fèi)用支付節(jié)能項(xiàng)目成本的節(jié)能投資方式，能夠促進(jìn)節(jié)能工作的開展，解決節(jié)能改造的資金、技術(shù)和服務(wù)等銜接問題。變速空調(diào)改造合同能源管理項(xiàng)目的實(shí)施順應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策，對(duì)推動(dòng)客車制造、運(yùn)用、檢修技術(shù)的進(jìn)步起到了積極作用，合同能源管理項(xiàng)目的實(shí)施離不開鐵路相關(guān)部門的積極推動(dòng)、參與各方職責(zé)分工明確，提出的實(shí)施方案以期為鐵路系統(tǒng)展開節(jié)能項(xiàng)目合同能源管理提供思路。

作者:郅潤(rùn)清 單位:中國(guó)鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司