分布式能源站建设的实践与探索 —— 以石家庄市人民医院新院区分布式能源站建设为例

提文

石家庄市人民医院在新院区建设中，与石家庄华电供热集团（以下简称华电供热）形成战略合作，依据国家倡导的天然气分布式能源开发利用政策，创新供需服务模式，借鉴BOT投资经验，采取合同能源管理项目托管形式，尝试紧靠负荷中心，建设符合国家减排政策和医院实际用能需求的泛分布式综合能源站。项目的实践与运营，促进了节能减排，降低运行了运行成本，推动天然气分布式能源利用本质特性的回归和技术路线进步。探索了一条能源供需双方互惠共赢、可持续、高质量发展的新路径。

引言

能源费用托管是合同能源管理（ENERGY MANAGEMENT CONTRACT，简称EMC）的一种形式。为适应医院能源需求，石家庄市人民医院与中国华电集团公司（以下简称中国华电）旗下最大热网公司--华电供热合作，认真落实国家节能减排和清洁供热的要求，充分利用省、市政府对清洁供热的政策支持以及自身优势，以医院需求为导向，因地制宜，从供给侧发力，在医院新院区能源站建设上，形成深度战略合作。

建设过程中，医院会同华电供热结合实际，从供需两个方面入手，不断优化方案的实用性和经济性。根据医院用能持续性和不间断性的特点，突破分布式能源建设传统理念，以靠近负荷中心建设为前提，以天然气清洁能源高效利用、冷热电三联供为突破方向，合理配置辅助能源，引入市政热网、电网，系统解决医院制冷、采暖、蒸汽、生活（卫生）热水和部分用电等能源需求。探索了多能兼备、互为补充的天然气分布式+热网+电网+综合能源服务的泛分布式能源保障新模式，形成了具有鲜明特色、符合医院用能特点的建设方案，为保证医院在不同条件、不同时段下的能源需求，提供了安全保障。

医院新院区能源站成为石家庄市首个获得政府行政核准的天然气分布式能源项目、成为省会首家引入第三方实行合同能源管理和选择天然气分布式能源在实际中应用的医疗机构。同时，华电供热也成为中国华电系统首个真正意义上楼宇式天然气分布式能源项目商业模式创新、综合能源合同管理项目的试点单位。

作为项目直接筹划和参与者，结合自己在项目开发建设中的实践和思考，粗浅介绍关于合同能源管理理念创新在推动天然气分布式能源高质量发展方面的理解和认识。

01

项目基本情况

医院新院区天然气分布式能源站由医院与华电供热采用BTO+EMC形式合作共建。项目位于石家庄市区东南部建华南大街与仓丰路交口附近，医院在新院区建设基地内提供能源站机房基础建筑，华电供热为新建21.6万平方米，设计床位1800床的新院区提供制冷、采暖、蒸汽、生活（卫生）热水及部分电力等能源供应与服务。项目由华电供热负责相关设施、设备及外管网的投资建设，能源管理运营期限25年。华电供热参照市政供热取费标准，按医院建筑供能面积和时间计费，实行能源费用托管。 

按照节能降耗和可持续发展要求，结合医院用能实际，在相关技术咨询机构的支持下，初步确定天然气分布式能源站建设及配套思路。配备2台2MW级、2台4.4MW级燃气内燃发电机组作为原动机，配置2台2MW级、2台4MW级烟气热水型余热溴化锂机组；鉴于医院工作的持续性、不间断性，项目坚持把高可靠、低成本运行作为前提，引入市政电网、热网作为调峰备用，按照“欠匹配”的原则相应配置离心式电制冷机、双效真空锅炉、市政热网换热器等调峰备份设备。做到一次能源与二次能源在不同场景下的随时切换，对平衡运行成本和保证医院用能安全起到双重作用。

02

创新设计原则，降低运行成本，提高能源利用效率

项目引入的合同能源管理概念，以能源费用托管形式压实了华电供热在统筹设计、建设、运营等方面的责任。特别是在项目方案甄选过程中，双方根据医院建筑体量较大，各种负荷需求不均衡的特性，明确了节能减排、低成本运行和高品质能源保障的项目建设主导思想。即改变轻热重电和单一热电联产模式、突破天然气分布式能源站以电为主传统做法，在满足医院冷热主要用能需求的同时，实现医院多样化能源供应一站式保障。在此前提下确定了项目的设计原则：

坚持“合同能源管理”双赢原则

“院企”进行深度合作，落实“合同能源管理”，一方面应合了医院安全、高效、便捷的能源服务需求，拓宽了供热企业多元化经营的渠道；另一方面，采用“BOT+EMC”形式，降低了新院区建设资金投入，减少了能源站后期维护、人员等运营成本，符合医院后勤购买服务和后勤服务社会化的大趋势。因此，在双方真诚合作意愿下，项目按照运行要经济、发展可持续、保障高品质的共同目标，审慎确定了能源站建设的规划方案。

遵循“自发自用，并网不上网”的原则

针对国内电网现状和医院用电特点，分布式能源站采用“自发自用，并网不上网”的发电方案。“并网不上网”与“发电上网”、“优先自用、余电上网”的不同之处在于全部电量就地消纳。这一点主要基于当前电网公司运营方式单一、各地没有确定分布式项目电能并网或上网标准、天然气分布式能源电力上网成本较高等因素的考虑。同时 “自发自用，并网不上网”分布式电站，在一定程度上也兼顾了市政电网“消峰填谷”的作用，有利于区域电网供电平衡。此外，通过分布式电站院内并网和院内循环，为医院增加了一路供电保障，与柴油发电设备形成“双备”，确保了医院应急情况下的用电需求。

确定“以冷热定电、欠匹配”的原则

结合医院双回路供电形式和主要用能需求，采用“以冷热定电、欠匹配”装机方案。突破了天然气分布式项目冷热电联产、重电轻热的传统做法，明确了本项目冷热产品的主体地位，把发电作为天然气分布式冷热电联产的副产品，控制装机规模，提高运行效率，重点保障医院重要用电负荷。以冷热源为主的生产定位，既能在供热价格稳中有升政策导向下，实现经营效益的最大化；又能缓解工商业电价持续下调预期，对项目经营效益的冲击。

体现“多能互补，欠匹配”的原则

为确保医院长期用能稳定和安全，采用“多能互补，欠匹配”的供能方案。在明确天然气分布式机组保障冷热负荷的基本定位以后，项目要引入市政电网、热网资源，做到一次能源、二次能源的协同供应，扩大能源选项的多样性，降低供能企业与医院对单一能源的依赖性和价格成本的敏感性。能源选择的多样性，提升了医院能源供应的经济性、安全性和稳定性，增强了项目可持续和抗风险能力。

项目方案根据医院需求量身定置，突出了能源保障高可靠、能源利用高效率、节能减排高标准、互利共赢高回报和一体化满足医院能源需求的特点，得到了评审专家的一致认可。项目于2019年4月开工建设，2020年5月竣工。新院区能源站自投产以来，系统运行稳定，供能安全可靠，改善了患者就医体验。

实践表明，医院新院区天然气分布式能源站冷热电三联供发挥了能源的梯级利用的优势。据统计，能源利用效率为76.87%，年均为医院供应电量为1826万kWh、蒸汽量为0.21万GJ/a、制冷量7.98万GJ/a、生活热水量3.12万GJ/a，达到了能源利用效率的设计要求。全年天然气消耗为 695.58万Nm3/a，相当标煤 8046.19 t/a。经测算，相对传统供能方式，能源站年节约标煤2974.35吨。社会效益和经济效益十分可观。其成功案例，荣获“2020年度中国分布式综合能源优秀项目特等奖”。它不仅开创了本地医疗机构分布式能源利用之先河，而且华电供热成功实现了供热企业向综合能源服务的转型。▲ 点击查看：【德品医疗股份】为中国医院打造更智慧的护理系统整体解决方案

03

更新技术手段，注重各方收益，用好合同能源管理机制

医院新院区分布式能源站是运用合同能源管理模式，与华电供热合作共建项目。实践证明，合同能源管理强化了供需双方能源共同体意识。从实际运行效果看，项目实现了供需及社会相关方的多赢，经济效益明显。可以说合同能源管理为医疗机构改善能源供应、控制运营成本和提升整体效益开辟了新途径、积累了新经验。

“自发自用，多能互补”

项目在天然气分布式商业模式创新上发挥了示范作用。坚持“自发自用，并网不上网”，回归天然气分布式发电项目的本质属性，冷热电三联供形式使燃气资源利用效率达到了76.87%，显示出一次能源梯级利用的优势，节能效果十分明显。同时高效利用电网、热网等二次能源作补充，根据不同时段能源使用峰值和市场价格进行适时切换，在保证了医院用能的安全性与经济性的基础上，起到了对气网、热网、电网的调峰作用，真正做到了“三网融合”。不仅实现供、需两方的双赢，而且实现了气网、电网等相关行业的多方受益。为泛天然气分布式能源项目理性开发提供了经验。

“人工智能，集约管控”

项目在天然气分布式智能控制的创新应用上发挥了示范作用。依托华电科工设计团队和专业科研咨询机构，借鉴智能热网经验，为医院能源站做到智能化、集约化管控提供了技术支撑。项目开发了能源需求侧负荷参数监测、基于参数分析基础上机组工况调整、网源自动平衡智能决策控制等信息化模块系统，搭建了能源站智能控制应用平台，实现了按需定产、产供联动的智能生产调控。同时，通过系统集成和优化，保证了能源站全天候、全时段冷热源并行供应、一站式保障。满足了医院导管室、手术室等洁净功能区域“四管制”冷热一体化用能需求，避免了医院以往需要针对不同专业区域、按照不同功能要求对空调系统进行独立设置、重复建设的弊端，大幅降低了投资和用能成本，充分体现了能源集约管理优势。

“综合服务，价值提升”

项目在综合能源服务领域发挥了示范作用。华电供热在传统供暖的基础上，落实“智慧能源、综合服务”发展战略，以创新综合能源服务为突破，拓展了制冷、采暖、蒸汽、生活（卫生）热水及供电等多种能源供应的新形式，满足了医院不同空间、不同季节的能源需求，使医院能源服务的获得感得到提升。一是本项目所有设备及配套均由华电供热投资，降低了政府为医院建设的投资规模，节约建设成本6000余万元；二是依托中国华电的资源、技术和管理优势，通过华电供热内部成本控制，让医院享受到低于市政集中供热价格标准的高品质能源服务，节约了医院运营和能源保障成本；三是实行能源费用托管，实现能源站管理的专业化、社会化，医院无需对能源站运营保障人员、检修维护成本的投入，有利于能源站安全运营和保障水平提升。对推动医院后勤向社会化、专业化服务的转型有着一定的指导意义。 

04

结   语

引入分布式合同能源管理，是提升医院能源利用效率的有效途径

在分布式能源站中，燃气发电机系统除了提供并网电力以外，其排出的中温、低温水可通过余热回收系统向建筑提供制冷或供热，以及蒸汽和生活（卫生）用水等，使能源梯级利用和利用效率得到大幅提高，其减排作用和效果显而易见，能源供应的经济性也十分明显。

传统的天然气分布式项目无论是前期开发，还是生产运行，因受能源方式单一、发电上网固有思维的影响，往往会造成冷热电负荷与用户能源需求存在结构失衡现象。天然气分布式项目可否做到与用户用能相匹配、以及天然气受价格波动和电价等因素影响合同能源管理能否做到可持续，这是产业生存和发展所面临的新课题。本项目泛分布式创新与实践为产业发展提供了一些有价值的启发。

医院新院区能源站建设集多种能源于一身，通过多能互补、协同供应的能源供给方式，避免了传统天然气分布式项目冷热电联产出现的负荷结构性失衡，缓解了对天然气资源的过度依赖和对电能的生产的过分倚重的问题，一能多用、多能互补，使医院的能源供应做到相对均衡。同时，多种能源的选择，可以有效化解了医院对单一能源的过度依赖而产生的潜在风险。

建设分布式能源站要统筹兼顾，注重“三个结合”。要与城市供电相结合，为城市电网发挥“填平补齐”消峰的调峰功能，有利于区域电网的运行调度；要与市政燃气管网结合，错峰用气，有利于平衡北方地区燃气供应的季节性峰谷差；要与城市集中供热相结合，分散布置、调峰互备，以满足城市热网“填谷削峰”的需要。因此，分布式综合能源服务只有兼顾社会利益，才能实现项目运行的可持续性和各方利益最大化。

综上，创新天然气分布式项目开发建设理念，构建泛分布综合能源服务体系，将有利于天然气分布式能源项目竞争力的提升，有利于与医院等公建项目个性化供能需求的保证，有利于医疗机构能源集约管理化和整体效益提升，有利于节能减排和碳中和、碳达峰的实现。是能源高效利用和可持续、高质量发展的有效举措。也是医疗机构后勤向社会化、专业化服务的转型的有效途径。 

05

建   议

针对天然气分布式能源发展现状和面临的困难，结合在项目开发建设实际工作中的实践和思考，就分布式综合能源服务项目开发提出四点建议：

创新综合能源服务模式。相关能源企业要在供给侧持续发力，拓宽业务领域，扩大市场覆盖，合同能源管理要从供给侧提供“产、供、服”一体化、多形式、多业态的能源保障。能源使用方也要积极探索合同能源管理、购买服务的新模式，做到“把专业的事交给专业的人”，倡导共建共享、绿色低碳、合作共赢的能源命运共同体。努力实现天然气分布式能源的高质量、可持续发展。

医院项目开发建设的经验。坚持“就地消纳”、“自发自用”原则，回归了天然气分布式的本质特性。尤其是对项目竞争力提升、确保天然气分布式能源健康发展，以及对促进传统天然气分布式项目向“多能互补、低碳高效，智慧能源、综合服务”的泛分布式综合能源利用转型起到了积极推动作用。 

融入城镇集中供热体系。要将分布式综合能源项目，作为热电联产的企业分散式调峰热源，融入城镇集中供热规划。通过分布式综合能源项目的开发建设和合理布局，在满足不同用户个性化供能需求的同时，提高城镇热网的民生保障水平，促进天然气分布式能源的有序发展。

供能企业的资源优势不可或缺。医院能源站建设选择了具有协调当地电网、热网和气源的龙头企业，其丰富的资源和雄厚的实力，为泛分部式能源站的成功建设、顺利运营提供了保证，为医院能源供应的多样性、安全性和经济性奠定了基础。

拓展分布式能源利用方式。合同能源管理相对固定了用能价格，因此要因地制宜，在立足天然气分布式能源高效利用基础上，根据项目条件辅助或补充光伏、光热、地热能和空气能等可再生能源，视项目需求把能源梯级利用、多能互补贯穿于建设环节，是增加用能弹性、增强供能韧性和落实节能减排、降低运行成本有效方法。