1、合同能源管理的概念
合同能源管理(EnergyManagementContrac-ting，简称EMC)，是20世纪70年代在西方发达国家开始发展起来的一种基于市场的全新节能项目投资机制，基于合同能源管理这种节能项目投资新机制运作的专业化节能服务公司(在国外简称ESCO，在国内简称EMCO)与愿意进行节能改造的客户签订节能服务合同，按照合同采用先进的节能技术及全新的服务机制来为客户实施节能项目，然后与客户共同验证项目的节能效果、环境效益与经济效益，最后通过与客户分享项目实施后取得的经济效益回收项目的投资和获得应有的利润，其实质是以减少的能源费用来支付节能项目全部投资的运营方式。
2、合同能源管理项目的服务范围和特点
合同能源管理可以为企业提供能源系统诊断、节能项目可行性分析、节能项目设计，帮助项目融资，并提供设备的选择并采购、安装调试、项目管理、操作人员培训、合同期内系统设备维护、节能量监测等一条龙服务。
合同能源管理项目与传统节能技改项目有根本区别：在传统节能投资方式下，节能项目的所有风险和所有盈利都由实施节能投资的企业承担；而在合同能源管理方式中，EMCO为企业承担技术风险和经济风险，企业一般不需要承担节能实施的资金、技术风险，并且可以更快地降低能源成本，获得实施节能后带来的收益，同时可以获取EMCO提供的设备。
3、合同能源管理在国内的开展情况
1997年合同能源管理模式登陆中国，国家发展和改革委员会与世界银行、全球环境基金共同开发和实施了“世行/全球环境基金中国节能促进项目”，项目一期的主要内容是节能服务公司示范，即成立基于合同能源管理的节能服务公司。
在北京、辽宁、山东成立的3个示范性能源管理公司经几年运行，其内部收益率都在30%以上，且运用合同能源管理模式运作的节能技改项目非常受用能企业的欢迎，所实施的节能技改项目99%以上获得了成功，取得了很好的节能效果。鉴于此，国家发展和改革委员会与世界银行共同决定于2003年11月13日启动项目二期，目标是在全国推广合同能源管理机制，形成持续发展的EM-CO产业，专门成立了一个推动节能服务产业发展、促进节能服务公司成长的行业协会———中国节能协会节能服务产业委员会(简称EMCA)。
为了进一步规范合同能源管理，由国家发展和改革委员会资源节约和环境保护司提出，全国能源基础与管理标准化技术委员会(SAC/TC20)归口，中国标准化研究院牵头起草的国家标准《合同能源管理技术通则》(GB/T24915—2010)于2010年8月9日发布。
EMCO公司在中国的运营实践表明，基于市场的合同能源管理机制适合中国国情，不仅颇受广大企业的欢迎，其他如节能服务机构、能源企业、节能设备生产与销售企业、节能技术研发机构也非常欢迎，同时也引起不少投资机构的兴趣。
4、川化实施合同能源管理项目的情况
川化从2009年初开始在公司范围内开展了合同能源管理项目，其合同类型均为节能效益分享型，即由EMCO负责项目融资，在合同期内企业和EMCO按合同约定分享节能效益，合同结束后，设备和节能效益全归公司所有。近几年的实践证明，实施合同能源管理项目对企业帮助很大，公司不仅在节能技改项目的投入为零，还可与节
能服务公司共享节能效益，实实在在地解决了公司既想实施节能技改又苦于没有资金的难题。公司主要实施了以下项目。
4.1大型合成氨装置循环水系统水泵节能改造项目
4.1.1循环水系统改造前的情况
川化大型合成氨装置所配备的循环水系统1977年交付使用以来已运行了30多年，系统同时供36万t/a合成氨和72万t/a尿素装置使用，设计流量25000m3/h，常年运行1#(C－GA101A)、2#(C－GA101B)、3#(C－GA102A)、5#(C－JN3102)共4台冷却水泵，3#和4#(C－GA102A/B)冷却水泵互为备用，年平均运行330d，年耗电3200多万kW˙h。系统水泵运行参数如表1。
循环水系统在实际运行中存在以下问题。
(1)川化大型合成氨装置经过多次扩能改造，装置能力提高较多，如今循环水系统总流量应在26000～27000m3/h，而系统原设计流量为25000m3/h，意谓着水泵运行均处于流量偏大、扬程偏低的状态，各泵的耗电量均比设计偏大，循环水系统各泵处于较高功耗状态运行。
(2)在泵组已偏离最佳工况的情况下，若采用闭阀门的方式进行流量调节，可以起到一定的降耗作用，同时保护机组不因过流量造成电动机超载，但闭阀门又会造成无效能耗增加，形成阀门前、后较大的无效压降，因而其降耗作用很有限。
(3)泵组中有4台大泵使用已超过30a，已接近使用年限，而且由于其制造于上世纪70年代，面临配件短缺等问题，所以，无论从系统安全还是使用寿命考虑，水泵的更换都应择机进行。
4.1.2实施合同能源管理的情况
4.1.2.1前期准备
通过市场调研、洽谈，2009年川化与EMCO签定了循环水水泵节能改造合同，EMCO用自行研究的流体输送技术和相应的节能设备为公司大型合成氨装置循环水进行系统优化。该合同类型为节能效益分享型，即EMCO负责项目的融资、设计、制造、安装等所有过程，项目运行产生节能效益后，公司与EMCO分成共享节能效益，合同到期后，设备和节能效益归公司所有。
4.1.2.2EMCO流体输送高效节能技术的特点
EMCO的“流体输送高效节能技术”是一种系统纠偏优化工程技术，将现已偏离最佳工况点运行的系统工况恢复到最佳工况点运行，在保证安全生产和产能的前提下，从提高泵组效率、合理搭配开机及减少设备前端部分阀阻、管阻入手，用量身定做的高效节能泵替换原来低效率运行的水泵，使水泵在最佳工况下运行，与系统最匹配，达到提高流体输送效率、节能增效的目的。
4.1.2.3实施过程
(1)根据生产装置工况特点，通过现场测量重新对系统泵出水口至支管设备前端段进行水力模拟计算，重新选择了平滑的水泵性能曲线水力模型进行设计，量身定制了高效节能泵，以满足系统在绝大多数时候使用时(即出水阀门开度为50%)泵组流量达到25000m3/h。
(2)2010年利用装置大修机会，用EMCO的高效节能泵替换了1台1480kW水泵(C－GA102A)，运行后节电效果不错。
(3)2011年再次利用装置大修时间，用EM-CO量身定做的3台高效节能泵替换了2台1150kW水泵(C－GA101A/B)和1台1150kW水泵(C－GA102B)，于2011年8月投入运行。
(4)在技改后的水泵交流接触器上加装累时器，用于记录单台主机及泵组运行时间。
(5)更换相应电动机保护器，按电动机要求整定电流。
4.1.2.4节能量的确认及技改效果
节能量测定的原则以实测为主，理论计算为辅。技改前，通过每台泵上安装的电度表和累时器计算一段时间(如120h)内的单泵平均功率，再以单泵平均小时功率计算泵组的平均功率，以此作为双方认可的技改前泵组的小时功率。技改后采用同样方式对高效节能泵组功率进行确认。
节能量具体计算公式如下：
水泵耗电量=1．732×U×I×cosΦ
节电率=(技改前的耗电量－技改后的耗
电量)/技改前的耗电量
节电量=技改前的耗电量×节电率×运行时间
节电费=节电量×电价
技改前运行C－GA101A、C－GA101B、C－GA102B、C－JN31024台水泵，技改后，运行C－GA101A、C－GA101B、C－GA102B3台水泵，原位号为C－JN3102的水泵基本停运，仅在夏季视负荷情况可能投用。改造前、后大型合成氨装置循环水系统的运行情况及节电情况见表2。
从表2可已看出：技改后泵组整体电流下降93A，节电率20．25%，按年运行8000h计，年节电6．57×106kW˙h，按电价0．54元/kW˙h计，年节约电费354．88万元，按合同公司相当于年获得节电效益70多万元。
对节能泵的日常运行情况进行了1400h的运行监测，水泵能够满足系统平时工况生产的要求，水泵运行稳定，噪音、震动均较小，耗电量明显下降，达到了预期节电效果。
4.2综合法硝酸装置循环水系统水泵节能改造项目
4.2.1改造前的情况
川化综合法硝酸循环水系统于上世纪70年代投用，该循环水系统共有4台循环水泵，根据硝酸装置的生产状况开启不同的水泵台数，装置2机2套生产时开2台循环水泵，装置3机3套生产时则需开3台循环水泵，年平均运行330d。系统配备情况如表3。
在生产运行中发现，7#泵长期以来处于低负荷状态，存在“大马拉小车”的现象，运行效率低、能耗高。该循环水泵设计扬程为59m，实际运行扬程为43m，设计流量为2020m3/h，实际运行流量为1700m3/h，所配备电机的输出功率为450kW，而实际输出功率只有393kW，尚有较大的利用空间。为了降低能耗，决定对7#泵实施技改。
4.2.2实施合同能源管理的情况
EMCO采用工业循环水系统过程能量优化(简称EPI)节能技术，从循环水泵组、管网、末端换热设备等方面入手，通过模拟与计算，判别并评价系统当前能量利用效率指标，结合生产工艺要求，提出系统过程能量优化解决方案。同时将三元流动理论应用于节能泵的叶轮水力设计，通过CFD系统仿真模拟优化设计泵的水力模型，进行泵的最优设计，以提高泵本身的抗气蚀能力，保证其运行的可靠性。
根据系统现场测试数据，通过计算机模拟优化运行数学模型计算，确定了水泵的扬程、流量、气蚀余量，专门订做了EPI高效节能泵。EPI高效节能泵的铸件采用树脂造型铸造，所有零部件经CAM加工，采用博格曼机械密封，保证了水泵20000～30000h无渗漏。
2010年1月，拆除了原有水泵，安装了高效节能泵；更换了连接节能泵进、出口处的法兰、短管材等部件；对电气控制柜内电气保护部分进行了相应调整或更换；安装机械水泵运行累时器。
历时近1个月，完成了综合法硝酸循环水系统水泵节能技改项目。新泵于1月底投入运行，3月通过考核验收。
4.2.3节能量确认及技改效果
川化与EMCO签订正式合同后，双方约定时间，共同记录电度表及累时器的起始读数，以计算技改前功率。技改通过验收后，双方亦以同样方式确定技改后硝酸装置循环水泵的功率，并记录累时器读数，作为EMCO收取节能技改服务费的起始数。
技改前，在正常运行的每台循环泵上安装电度表和累时器，通过连续运行120h后电度表及累时器读数计算出单泵平均小时功率及泵组平均小时功率，以此作为双方认可的技改前泵组小时功率。技改验收后，采用同样方式对高效节能泵功率进行确认。
节电率、节电量、节电费的计算公式同上。表4为综合法硝酸装置循环水系统7#水泵改造前、后运行情况对比。
由表4数据可以看出，水泵功率由技改前的393．49kW降至313.10kW，节电率20.4%，按年运行8000h计，年节电6.43×105kW˙h，电价按0.54元/kW˙h计，年节约电费34.68万元，按合同公司相当于年获得节电效益近7万元。
5、取得的效果
(1)节能效率高。川化对30万t/a硫磺制酸装置循环水系统的2台水泵也按合同能源管理模式进行了改造，项目完成后，节电率分别为21%和27%。这3个合同能源管理项目的节电率均在20%以上，说明节能效果显著。
(2)企业零投入。设计、审计、融资、采购、施工监测等均由EMCO负责，不需要企业投资即可完成节能技术改造，有助于改善企业的现金流，使企业能把有限的资金投资在其他更优先的投资领域，即使在合同期内，企业的客户支付也全部来自项目效益，现金流始终为正值。
(3)企业零风险。项目实施后，项目产生了节能效益才会支付EMCO节能效益，企业无需承担资金、技术、节能成效的风险。
(4)企业省心。项目的前期调查、测量等准备工作以及设备的设计、制造、安装、调试运行等全部由EMCO负责，稳定运行后才交企业验收、使用，是真正的“交钥匙工程”。
(5)节能有保证。节能工程施工完毕，企业就可分享项目的部分节能效益，合同结束后，节能设备和全部节能效益都归企业。
(6)节能更专业，技术更先进。EMCO以国内外最新、最先进的节能技术和产品作技术支持，并且专门用于节能促进项目。
(7)促进内部管理科学化。企业借助EMCO实施节能服务，可以获得专业节能资讯和能源管理经验、提升管理人员素质、促进内部管理科学化。
(8)提升竞争力。企业实施节能改进，节约了能源，减少了能源成本支出，改善了环境品质，建立了绿色企业形象，增强了市场竞争优势。
6、结束语
从近几年川化股份有限公司实施的合同能源管理项目可以看出，合同能源管理模式为企业提供了一种便利的节能技改方式，克服了企业在节能工作上面临的企业节能投资意识不强、节能投资资金不足、节能项目“头痛医头”、系统效率不高以及节能投资服务跟不上等一系列问题，企业不用花费巨大的前期投入就能享受到稳定的节能效益，从根本上解决了一直以来困扰企业的节能成本问题，也为企业节能提供了技术保障，降低了企业的风险，实现了社会、企业和服务方三方的互利共赢。
现正处于“十二五”开端，要完成“十二五”节能目标任重而道远。鉴于合同能源管理模式在我国的良好应用，国家在“十二五”规划纲要草案中将合同能源管理推广工程列为草案中的四大节能重点工程之一，将它作为完成“十二五”节能目标的重要举措之一。国家也相继出台了《国家节能技术改造财政奖励资金管理暂行办法规定》和《合同能源管理项目财政奖励资金管理暂行办法》，为企业和节能服务公司提供政策优惠。我们相信，合同能源管理模式将为企业完成“十二五”节能目标助一臂之力。
