T-EPC模式在水泥生产线余热发电中的应用

泰豪科技股份有限公司上海运营总部 周 虹 杨文滨

1 国内合同能源管理的尝试和发展

20世纪70年代世界石油危机爆发后，合同能源管理(简称EPC)作为一种全新的节能机制在市场经济国家逐步发展起来。EPC即由专业的节能服务公司通过能源服务合同为客户企业提供能源诊断、方案设计、技术选择、项目融资、设备采购、安装调试、运行维护、人员培训、节能量检测、节能量跟踪等一整套的系统化服务；并从客户节能改造后获得的节能效益中，按合同约定收回投资和取得利润的一种市场化节能机制和商业运作模式。

我国是世界上仅次于美国的第二能源消费大国，但能源利用效率低，是能源浪费最严重的国家之一。20世纪九十年代初合同能源管理机制正式引入我国。但在我国，这种科学的、先进的与专业的管理模式没有得到普遍应用，远没有发挥其应有的巨大作用。

为此，2010年4月2日，国务院办公厅转发了发改委、财政部、人民银行、税务总局四部委《关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展的意见》，提出将采取资金补贴、税收、会计和金融四方面措施推动合同能源管理发展。

目前我国EPC包括三种形态：

一是节能效益分享型，即由节能服务公司提供资金和全过程服务，在客户配合下实施节能项目，在合同期间与客户按照约定的比例分享节能收益。

二是节能量保证型，即客户分期提供节能项目资金并配合项目实施；节能服务公司提供全过程服务并保证项目节能效果。按照合同规定，客户向节能公司支付服务费用。

三是能源费用托管型，即客户委托节能服务公司进行能源系统的节能改造和运行管理，并按照合同约定支付能源托管费用；节能服务公司通过提高能源效率降低能源费用，并按照合同约定拥有全部或者部分节省的能源费用。

目前中国主流的EPC是节能效益分享型项目。而在分布上，节能效益分享型项目主要分布在建筑领域；节能量保证型项目主要集中在工业领域；能源费用托管型项目主要出现在具有一定规模的医院、宾馆饭店和商业卖场。在时间上，节能效益分享型项目的分享期限有延长的趋势，平均超过4.5年，最长超过10年；能源费用托管型项目的托管期普遍较长，平均超过10年，最长为15年。随着国内合同能源管理公司运营管理的不断成熟，目前开始出现一系列结合中国实际的EPC新模式，如泰豪合同能源管理模式（简称T-EPC）。

T-EPC模式主要针对的是新建项目，节能服务公司在项目论证期或者更早就开始参与设计，进行能源部分的优化布局、产品选型、控制系统优化等；在建设期保证节能理念的落实、节能产品的合格以及节能工程的质量，该阶段可依据投资额享受融资回报；在运营期达到节能目标的前提下，对节能量进行收益分享，即全过程多方位参与到新建项目的前中后期建设和运营。

T-EPC投资流程如图1所示，主要分为四个阶段，新建项目的确立、能源部分的优化设计、投资建设模式选择、分期回收方式等。

2 我国新建干法水泥生产线余热发电概况

我国现在已是世界上最大的水泥生产国，各地都在新建、扩建新型干法水泥生产线。2010年新增生产线数量和能力都是历年之最。

作为能源消耗大户之一的水泥工业，水泥生产过程中有约占熟料烧成热耗35%左右的温度为350℃以下的中、低温废气余热不能被充分利用，不仅造成能源浪费，同时也产生严重的热污染。随着窑外分解技术的成熟和提高，各地新型干法水泥生产线的建设迅速增加，因而余热资源的综合利用与CO2的减排成为水泥工业保持可持续发展的焦点。

采用余热发电技术，将排放的废气余热回收并转换为电能再用于水泥生产，将废气温度大幅降低后排入大气，这对降低水泥生产的综合能耗、减排CO2、削减热污染将是一个十分有效的途径。纯低温余热发电相比于带补燃的余热发电不增加粉尘、废渣、烟气及二氧化硫的排放，因而更具有节能和环保的效果，属于国家重点推广的节能项目。

近年来，由于原燃料价格大幅上涨造成水泥生产成本急剧上升，行业总体盈利能力不强，水泥企业存在融资难问题，为降低投资成本，水泥企业在新建水泥生产线上多未采用纯低温余热发电技术。

传统的EPC模式需要在水泥生产线建成后进行节能改造，这样做不但会增加节能投资，延迟收获节能效果，还面临着场地、技改配合等多方面的问题。在这种情况下，采用T-EPC的合同能源管理模式，由专业节能服务公司投资，和新建水泥生产线同步建设余热发电电站，在水泥生产线投产后即可生成效益，这样做将很好的弥补了传统EPC模式的不足，及早降低能源消耗，减轻环境热污染。

3 采用T-EPC合同能源管理模式的某水泥熟料生产线余热发电项目

湖北某水泥有限公司投资建设的新型干法水泥生产线设计产量为2500t/d，投产后实际产量为2900t/d。其配套的余热发电项目由上海泰豪智能节能技术有限公司（上海泰豪）采用T-EPC模式投资建设，建设完成后双方分享效益，在分享一定年限后，泰豪将电站所有权和经营权移交给水泥厂，由水泥厂继续获益。

目前水泥生产线常用的低温余热发电系统有单压不补汽式、复合闪蒸补汽式、双压补汽式、冷却机两级取热式和带三次风管取热增压增温等几种方式。在综合考虑了各方因素后，水泥熟料生产线余热发电项目采用了技术比较成熟的多压补汽式低温余热发电系统。其系统原理图如图2所示。

由于在建设初期，泰豪专业技术人员针对该项目余热发电的需求，对其原有设计内容进行评估并提出进行节能优化设计建议，预留了余热发电设备的建设位置，从而极大的便于电站设备的安装和调试。本项目主要布置在2500t/d新型干法水泥熟料生产线周边预留的空地上。水泥熟料窑自西向东，呈“一”字型布置。按此地形并结合利用水泥窑窑头、窑尾废气余热的特点，本项目循环冷却水塔及泵房、主厂房（包括汽轮发电机房、高低压电气室、电站中央控制室及化学水处理车间）依次布置在水泥线窑头厂房东侧和东北侧的空地上，循环冷却水塔及泵房位于水泥线窑头厂房东侧，主厂房位于水泥线窑头厂房东北侧；窑尾SP余热锅炉布置在窑尾框架附近高温风机上部；AQC余热锅炉、AQCSH余热过热器布置在窑头厂房旁边。

根据水泥公司提供的2500t/d水泥窑的设计参数和类似生产线实际运行情况，经热力平衡计算，水泥窑在正常生产时（产量为2900t/d）：废气余热设计发电功率为4160kW(日平均发电能力为4050kW)。考虑到水泥生产线废气参数的波动、生料烘干所需废气温度的变化、保证窑尾电收尘效果的需要、熟料产量进一步提高、窑尾收尘器可能的改造及今后余热发电技术的发展等因素，本方案发电装机容量按一台额定功率为5000kW、经济功率4000kW的汽轮机配套一台最大功率6000kW、额定功率5000kW发电机的装机方案。

根据装机方案本项目装机容量为5MW，系统主机包括两套余热锅炉及一套补汽凝汽式汽轮发电机组。工程建设到第2年开始产生发电效益，第3年开始正常运行，多年平均供电量（即减少外购电量）为2711.9×104kWh。本工程建成后，水泥公司每年向电网少购电量2711.9×104kWh，每年向环境减排28485.8tCO2，对削减周围环境的热污染有明显效果，具有良好的经济效益和社会效益。

4 结论与建议

采用合同能源管理模式实现对新建水泥熟料生产线余热发电投资建设运营，符合建设节约型社会的“减量化，再利用，资源化”原则。鉴于我国EPC行业的发展现状，单独靠节能服务公司（ESCo）自身的积累与发展来促进余热发电项目的建设与改造显然还存在很大困难。为了促进EPC模式在此类项目中的应用，希望政府和金融界有识之士进一步加大政策与资金的支持力度，推动节能项目的实施，降低企业能耗成本，使ESCo健康快速发展、创造经济可持续发展的多赢局面。

[1]韩永奇 谁来为企业节能投资买单—— 合同能源管理破解中国节能减排难题 电力需求侧管理2007（05）

[2]王敬敏 王李平 合同能源管理机制的效益分享模型研究 中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 2006（12）

[3]吴刚美 国合同能源管理（EPC）市场发展现状[J]上海节能2005（04）

[6]白杉 宋云飞 苏晓雪 EMC（合同能源管理）模式在我国余热发电项目投资中的应用探究时代金融2008（10）