68280 上海城投·DFV 编译 城市供水和污水设施节能指南 A Primer on Energy Efficiency for Municipal Water and Wastewater Utilities 世界银行文献译丛 城市供水和污水设施节能指南 A Primer on Energy Efficiency for Municipal Water and Wastewater Utilities 降低市政服务的能耗成本 上海城投·DFV 编译 世界银行文献译丛 主 编：王志强 副主编：王 岚 辛 强 统 筹：刘 坤 城市供水和污水设施节能指南 编 著：刘 锋 Alain Ouedraogo Seema Manghee Alexander Danilenko 翻 译：刘 坤 马 红 上海城投环保产业投资管理有限公司 A Primer on Energy Efficiency for Municipal Water 保产业投资管理有限公司完成，并对译文质量负 and Wastewater Utilities 责。中文版与英文版在内容上如有任何差异，以 － Reducing the Energy Cost of Municipal Services 英文版为准。 Copyright © 2012 by the International Bank for Reconstruction and Development / The World Bank 本书所陈 述的研 究成 果、解 释 说明和结论 均为作 者的观 点，并不代表世界 银 行及其执行 城市供水和污水设施节能指南 董 事会成员或者代表国政 府的观点。世界 银行 ——降低市政服务的能耗成本 不保证本书所 含 数 据的准确性。书中所 示图例 © 国际复兴开发银行 / 世界银行，2013 年。 上的边界、颜色、名称及其他信息，并不代表世 版权所有 界 银行对任何地区法律 地位的判断或者边界 条 This work was originally published by The World 件的认可。 Bank in English as A Primer on Energy Efficiency for Municipal Water and Wastewater Utilities in 2012. This 本书中的任何说明内容都不应构成或被视为 Chinese translation was arranged by Tongji University 对世界银行之特权和豁免权的限制或免除，世界 Press. Tongji University Press is responsible for the 银行明确保留所有权利。 quality of the translation. In case of any discrepancies, the original language will govern. 关于版权和许可的任何疑问，请联系世界银 《城市供水和污水设施节能指南》英文版已于 行出版部。 2012 年由世界银行出版。中文版由同济大学出版 1818 H Street NW, Washington, DC 20433, USA; 社出版，翻译由同济大学出版社委托上海城投环 fax: 202-522-2625; e-mail: pubrights@worldbank.org 序言 近几十年来，中国的城市化速度和规模是前所未有的。它从根本上改变了整 个国家的城市性质，上海则是其中独特的典范。该市地处中国重要的大都市区域 的核心，它见证了提高经济生产率和人民生活水平的惊人的转型。如今，上海已 经成为公认的推动中国经济发展的经济发动机、知识和创新枢纽、领先的中国城 市中心，为全球各个城市带来宝贵的经验。 上海与世界银行的伙伴关系可以追溯到 1981 年，那一年上海的大学发展项目 获得了第一笔世界银行贷款。自此以后，世界银行为惠益上海的 35 个项目提供了 资金，包括超过 23 亿美元的各项投资和技术援助。与上海的伙伴关系已经成为新 颖的创新理念之源，这些理念在上海设计并试验，然后再在整个中国进行推广和 实施。例如，2013 年 3 月获批的上海低碳城市绿色能源计划，就是通过推广绿色 能源计划支持低碳城市的发展。另外一项创新投资是“区县环境治理项目融资工具” （DFV） ，这是为提高上海外围区县的环境服务，提供专业的融资、技术、管理知 识与技能而设立的试点平台。 2013 年 10 月 29 日，由上海城投和世界银行共同举办的“城市基础设施投融 资专题研讨会”，将为上海与世界其他城市就城市化议题，特别是如何为城市及其 周边地区的发展设立可持续的融资平台，提供了绝佳的交流机会。 上海已经成为全球各城市的灵感之源，我们期待着在今后几年中进一步加强 并深化与上海的伙伴关系。 罗兰德 世界银行中国局 局长 2013 年 10 月 v vi 序言 城市供水和污水设施节能指南 Foreword The pace and scale of China's urbanization in recent decades is unprecedented. It has fundamentally altered the nature of cities across the country and Shanghai is a unique case in point. The city lies at the heart of a major metropolitan region that has seen a staggering transformation in terms of both economic productivity and improved living standards for its citizens. Today, Shanghai is recognized as an economic engine as well as a knowledge and innovation hub driving the Chinese economy, and a leading urban center in China that can also offer lessons of great value to cities across the world. The partnership between Shanghai and the World Bank goes back to 1981 when the first World Bank loan was approved for a University Development Project in Shanghai. The World Bank has since financed over 35projects benefiting Shanghai, allocating over $2.3 billion for a range of investments as well as technical assistance. The partnership with Shanghai has been the source of new and innovative ideas designed and tested in Shanghai and later scaled up and implemented throughout China. For example, the Green Energy Schemes for Low- carbon City in Shanghai, approved in March 2013, supports low-carbon city development by promoting green energy schemes. Another innovative investment is the District Financing Vehicle（DFV）, which was created as a pilot platform to provide financial, technical and managerial expertise to Shanghai's outer districts to improve environmental services. The Urban Infrastructure Investment and Financing Seminar on October 29, 2013 provides an optimal venue for Shanghai to exchange knowledge with the rest of the world on urbanization in general as well as, more specifically, on how to set up sustainable financing platforms to fund urban and peri-urban development. Shanghai has become a source of inspiration for cities across the world, and we look forward to further strengthening and deepening our partnership with the city in the years ahead. Klaus Rohland Country Director, China The World Bank October, 2013 译者序 上海城投与世界银行的合作始于 20 世纪 80 年代，双方聚焦城市供水、污水 和固体废弃物管理等方面的合作，在实践中不断创新，拓展合作的深度和广度。 上海区（县）环境治理项目融资工具（District Financing Vehicle，DFV），就是由 上海市政府、上海城投与世界银行，在“上海城市环境 APL（可调整贷款）项目” 的实施过程中共同设立的，是上海利用世界银行贷款的重要金融创新、组织创新 和管理创新。为此，上海城投于 2004 年成立了上海城投环保产业投资管理有限公 司，作为 DFV 的实施主体。目前，DFV 管理着 2 亿美元世界银行贷款，其中包 括 DFV 平台融资支持的 6000 万美元中小型环境治理项目，以及为青草沙水源地 原水工程 1.4 亿美元世界银行贷款项目提供全方位的咨询服务，并牵头策划和实 施了世界银行贷款中“机构加强与培训”（IST）项目。 世界银行在中国的改革开放中发挥了独特而重要的作用。近年来，世界银行 的业务模式也在发生显著变化，从传统的“资金银行”，演化为“知识银行”，再 向“方案银行”发展。在为发展中国家基础设施项目提供资金的同时，还为优化 项目的规划、设计、建设和运营管理提供国际智慧，推动体制、机制、费制的改 革与完善，提升项目建设管理水平、效率和综合效益。世界银行在全球范围内的 丰富实践及在此基础上形成的大量研究成果是比资金更加珍贵的财富。 自 2011 年始，DFV 专门成立了编译工作小组，先后精选并翻译了《城市水 务事业的公私合作》、 《城市供水和污水设施节能指南》和《城市规划、连通与融资》 三本世界银行专业报告，组成“世界银行文献译丛”正式出版。丛书旨在让城市 的管理者以及基础设施的经营者，了解世界银行在管理、商业模式、经济和技术 措施等方面的先进理念与运作经验，开拓视野，为满足当前我国对基础设施建设 和投资的巨大需求、有效推进节能环保项目投融资与能源管理、实现城市生态文 vii viii 译者序 城市供水和污水设施节能指南 明建设和可持续发展提供有益的借鉴与参考。 《城市水务事业的公私合作》全面介绍了有关发展中国家在城市水务事业中实 践公私合作（PPP）的经验成果，以翔实的案例与统计数据说明 PPP 有助于提高 水务行业的经营效率，增进社会福利。国务院要求“吸引民间资本参与经营性项 目建设与运营，促进改善城市基础设施薄弱环节”，该书无疑提供了理论支持和指 南。 《城市供水和污水设施节能指南》介绍了以管网为基础的城市供水和污水处理 项目的能源使用和节能经验，通过采用切实可行的技术措施，实现供水和污水处 理企业大幅度、有效的节能。市政地下管网是重要的基础设施，关系到城市安全 和稳定。在管网的建设和改造中，如何合理规划、有效运营，在确保城市安全的 前提下，实现节能减排，提高综合效益，该书提供了有益的指导。 《城市规划、连通与融资》围绕城市发展的三个维度，为城市管理者和政策制 定者提供了一个分析框架，用于预测城市发展是否会陷入僵局，并采取必要的战 略来防止僵局的发生。在关于城镇化的讨论中，对于各方普遍关注的如何避免千 城一面、盲目建设，如何实现城市与城镇、城镇与城镇和谐连通，该书提供了极 具技术性的指南。 今后，DFV 还将在世界银行丰富的研究报告中，选择与城市建设发展相关的 内容进行编译，与大家分享国际成功案例和最新研究成果，惟愿“世界银行文献 译丛”能够助力中国城镇化发展。 译者水平有限，若有不妥之处，欢迎读者批评指正。 上海城投环保产业投资管理有限公司 董事长 2013 年 10 月于上海 出版说明 能源部门管理援助计划（ESMAP）是一项由世界银行管理的全球知识和技术 援助计划。该计划为中低收入国家提供分析和咨询服务，以便提高其知识技能和 机构能力，获得减少贫困和促进经济增长的环境友好且可持续发展的能源解决方 案。能源部门管理援助计划由澳大利亚、奥地利、丹麦、芬兰、法国、德国、冰岛、 立陶宛、荷兰、挪威、瑞典、英国以及世界银行资助。 版权 @2012 年 2 月 国际复兴和开发银行 / 世界银行 哥伦比亚特区 H 街 1818 号│华盛顿 20433 │美国 能源部门管理援助计划（ESMAP）报告的出版是为了与各国发展机构交流 ESMAP 的工作成果。本书所援引的一些资料为非正式文件，无法立刻获取。 本书内容可以全部或者部分复制，可以任何方式用于教育或者非盈利目的， 无需经过特别许可，只须确认来源即可。用于转售或者商业目的的复制，应将 申请递至 ESMAP 经理。ESMAP 鼓励发布其作品，一般会迅速给予同意。同时， ESMAP 经理也诚挚希望收到一份引用或者翻译该报告的出版物。 书中所有图片归原始所有者拥有，未经书面许可，不得用于其他任何目的。 ix 前言 本书涉及以管网为基础的城市供水和污水处理项目的能源使用和节能问题， 重点介绍城市水循环的供应方，包括取水、水处理、配水以及污水的收集和处理—— 这些活动直接由供水及污水运营单位进行管理。城市水循环的需求方主要涉及水 的利用效率及节水问题，也对节能很重要，但在此并不展开详细讨论。 在供水及污水运营单位中，电力成本通常占总运营成本的 5% ～ 30%。发展 中国家这个比例通常会更高一些，有些国家可以达到或超过 40%。这类能源成本 往往是影响供水及污水运营单位财务健康的重要因素。 节能是降低供水及污水运营单位运营成本的关键措施之一。对于大多数供水 及污水运营单位来说，能源代表最大的可控制运营成本，许多节能措施的投资回 收期往往少于 5 年，通过节能投资降低运营系统成本，可以更快地增加低收入阶 层的供水设施。 对于资金短缺的城市，提高供水及污水运营单位的能效有助于减轻政府的财 政约束，同时也可缓解自来水和污水处理费价格上升的压力。从一个国家或者全 球范围上看，提高供水及污水运营单位的能效可以减轻新建发电能力的投资压力， 降低当地以及全球的污染排放。 基于现有的调查研究，大多数供水及污水运营单位通常所采用的节能技术措 施可以产生 10% ～ 30% 的节能量，投资回收期为 1 ～ 5 年。财务回报上可行的节 能措施取决于各类设施的年限和状况、所采用的技术、有效的能源价格以及影响 各个供水及污水运营单位技术和财务绩效指标的其他因素。尽管面临这些挑战， 现有的证据显示 ：发展中国家的供水及污水运营单位能够实现大幅度的、成本有 效的节能。 在目前的运营水平下，采取本书中所介绍的各项节能措施，可以降低全球市 政供水及污水处理行业用电量 34 万亿～ 168 万亿瓦时 / 年。全球该行业目前节 能量的上限大致为 23 家大型火电厂的年发电量，高于印度尼西亚 2008 全年的发 电量。 xi xii 前  言 城市供水和污水设施节能指南 扩大市政供水及污水服务系统的节能规模，主要面临的挑战来自行业管理体 制问题、知识局限和融资障碍。行业管理体制会影响各个供水及污水运营单位的 综合绩效、能源管理决策、激励政策和具体行动，这可能是大多数发展中国家的 供水及污水运营单位实现节能的最大障碍。解决知识局限需要在系统化的数据收 集、技能培训、能力建设上努力，并需要得到地方和国家政府的支持。可以通过 引入节能专项基金减少融资障碍，来解决巨额而又分散的投资需求，也可以通过 合同能源或水管理模式促进第三方融资。 能源部门管理援助计划在 2008 年发起了能效城市倡议（EECI），以支持和推 进世界银行及受世界银行援助国家扩展城市节能工作。本报告作为 EECI 促进知 识交流的一项工作，为从事市政供水和污水管理以及能源管理的世界银行员工等， 宣传有关提高市政供水及污水运营单位的能效、降低能源成本的机会和可供借鉴 的实践经验。 致谢 本书由世界银行能源部门管理援助计划（ESMAP）、水部门、水务和环卫计 划部门（WSP）的人员共同撰写。团队成员包括刘锋（ESMAP）, Alain Ouedraogo （ESMAP）, Seema Manghee（水部门）和 Alexander Danilenko（WSP），并受益于国 际金融公司（IFC）Jeremy Levin、Elizabeth T. Burden 和 Patrick A. Mullen 等的支持 和评论。Shahid Chaudhry 对供水及污水运营单位的商业模型和能源管理做法进行 了相应的总结，杜华提供了研究支持。本团队真诚感谢世界银行 Caroline Van Den Berg、Manuel G. Marino 和 David Michaud 非常有价值的意见和建议。本团队衷心 感谢 ESMAP 的 Rohit Khanna 和 Jas Singh 在准备报告期间所给予的建议。同时， 还要感谢 ESMAP 的 Nick Keyes 和 Heather Austin 承担编辑和制作管理工作。 在此，诚挚感谢上海市发改委和上海市财政局等相关政府部门，对上海城投世 界银行贷款项目的开展以及 DFV 创新融资工具的设立和发展给予了强大支持与悉 心指导。 此外，对在本书的编译出版过程中，给予了支持与帮助的世界银行各位领导 和专家们表示诚挚的谢意，其中包括本书领衔作者 / 世界银行资深能源专家刘锋、 世 界 银 行 APL 项 目 组 团 长 苏 大 海（Suhail J. S. Jme'an）、 曹 星、Toyoko Kodama、 Mayya Revzina、李莉等人。 作为上海城市环境 APL 三期世界银行贷款项目的实施主体，上海青草沙投资 建设发展有限公司自 2010 年起，对上海城投 · DFV 组织开展世界银行机构加强与 培训（IST）项目给予了一贯支持与协助，在此对该公司总经理陆晓如、丁磊等同 志表示十分感谢。 xiii 缩略语 ACEEE American Council for an Energy- 美国节能型经济委员会 Efficient Economy AFR Africa (World Bank region) 非洲区（世界银行区域） ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica 巴西国家电力局监管机构 ASE Alliance to Save Energy 美国节能联盟 AWWA American Water Works Association 美国给水工程协会 CAESB Companhia de Saneamento Ambiental 巴西利亚联邦区供水及污水 do Distrito Federal 公司 CBOD carbonaceous biochemical oxygen 碳生化需氧量 demand CDM Clean Development Mechanism 清洁发展机制 CEC California Energy Commission 加州能源委员会 CHP combined heat and power 热电联产 CO2e carbon dioxide equivalent 二氧化碳当量 CONAGUA Comisión Nacional del Agua 墨西哥国家水资源委员会 DAF dissolved air flotation 溶气气浮法 DO dissolved oxygen 溶解氧 DSM demand-side management 需求方管理 EAP East Asia and Pacific (World Bank 东亚及太平洋地区（世界银行 region) 区域） ECA Europe and Central Asia (World Bank 欧洲及中亚区（世界银行区 region) 域） EE energy efficiency or energy efficient 节能 / 能效 EECI Energy Efficient Cities Initiative 能效城市倡议 xv xvi 缩写索引 城市供水和污水设施节能指南 EEI energy efficiency indicators 能效指标 EPRI Electric Power Research Institute 电力研究院 ESCO energy service company 节能服务公司 ESMAP Energy Sector Management Assistance 能源部门管理援助计划 Program ESPC energy savings performance contract 合同能源管理 FY fiscal year 财年 IBNET International Benchmark Network for 国际供水与污水处理绩效比 Water and Sanitation Utilities 对网络 IBRD International Bank for Reconstruction 国际复兴和开发银行 and Development IDA International Development Association 国际开发协会 IDB Inter-American Development Bank 美洲开发银行 IFC International Finance Corporation 国际金融公司 ISO International Organization for 国际标准化组织 Standardization km kilometer 千米 kW kilowatt 千瓦 kWh kilowatt hour 千瓦时 LAC Latin America and Caribbean (World 拉丁美洲和加勒比海区（世界 Bank region) 银行区域） 3 m cubic meters 立方米 M&T monitoring and targeting 能源监测和目标设定 mA milliampere 毫安 MDB multilateral development bank 多边发展银行 MENA Middle East and North Africa (World 中东及北非区（世界银行区域） Bank region) MIGA Multilateral Investment Guarantee 世界银行多边投资担保机构 Agency MW mega watt 兆瓦 城市供水和污水设施节能指南 缩写索引 xvii NGO nongovernmental organization 非政府组织 NRW nonrevenue water 无收入水量 NYSERDA New York State Energy Research and 纽约州能源研究与开发署 Development Authority O&M operation and maintenance 运营和维护 OBF on-bill financing 账单融资 ORP oxidation reduction potential 氧化还原电位 PIU project implementation unit 项目实施单位 PPP public-private partnership 公私合作 SAR South Asia (World Bank region) 南亚区（世界银行区域） SCADA supervisory control and data 数据采集和监控系统 acquisition SECCI Sustainable Energy and Climate 可持续能源和气候变化倡议 Change Initiative SRT sludge retention time 污泥停留时间 TA technical assistance 技术援助 TWh terawatt (1012) hour 1012 瓦特时 / 万亿瓦时（电量） UK United Kingdom 英国 UNFCCC United Nations Framework Convention 联合国气候变化纲要公约 on Climate Change UNICEF The United Nations Children’s Fund 联合国儿童基金会 US United States of America 美国 US$ United States dollar 美元 USAID United States Agency for International 美国国际开发署 Development USEPA United States Environmental 美国环境保护署 Protection Agency xviii 缩写索引 城市供水和污水设施节能指南 VSD variable speed drive 变速驱动器 WB World Bank 世界银行 WBG World Bank Group 世界银行集团 WERF Water Environment Research 美国水环境研究基金会 Foundation WESCO water energy service company 节能节水服务公司 WHO World Health Organization 世界卫生组织 WOP Water Operators Partnerships 水务运营商合作关系 WSI Water and Sanitation Initiative 水务和环卫倡议 WSP Water and Sanitation Program 水务和环卫计划 WSS water supply and sanitation 供水与环卫 WSSC Washington Suburban Sanitary 华盛顿郊区卫生委员会 Commission WWTP wastewater treatment plant 污水处理厂 WWU water and wastewater utility 供水及污水运营单位 目录 序言 ..........................................................................................................................v 译者序 ....................................................................................................................vii 出版说明 .................................................................................................................ix 前言 .........................................................................................................................xi 致谢 .......................................................................................................................xiii 缩略语 ....................................................................................................................xv 1 背景 ...................................................................................................................1 为何考虑城市供水和污水行业的节能问题 ...................................................................1 世界银行城市供水及污水项目中的节能投资 .................................................................4 其他多边和双边机构支持城市供水及污水设施的例证 .........................................6 2 城市供水和污水设施的能源使用与节能 ....................................................................11 确定供水和污水设施的能效 ...............................................................................................11 能源使用的构成 ......................................................................................................................12 常见的节能手段和相关的成本效益 ..................................................................................14 提高城市供水和污水设施能效的障碍 .............................................................................15 3 城市供水和污水设施的能效管理 ..................................................................................19 能源管理主要涉及什么 ........................................................................................................19 xix xxi 目  录 城市供水和污水设施节能指南 健全的能源管理做法 ............................................................................................................21 能源管理工具 ..........................................................................................................................24 融资工具 ...................................................................................................................................29 4 推进和扩大城市供水和污水设施的节能工作 ..........................................................33 行动框架 ...................................................................................................................................33 国家和地方政府的行动 ........................................................................................................33 供水及污水运营单位的行动 ...............................................................................................35 多边发展银行的作用 ............................................................................................................36 注释 ...................................................................................................................................................39 参考文献 ..........................................................................................................................................43 其他资料来源 ................................................................................................................................47 附录 A 世界银行集团城市供水和污水项目中的节能投资 .....................................49 附录 B 供水及污水运营单位的能源管理措施和成本效益 ......................................59 附录 C 提升供水及污水运营单位的能源管理知识和技能：美国经验 ..............63 附录 D 供水及污水运营单位的能效评估研究和审计 ..............................................67 专栏 1.1 实现节能并服务更多的居民：巴西福塔雷萨市（Fortaleza）案例 .................2 1.2 行业政策、技术趋势及其对未来能源使用的影响 ..............................................3 1.3 对世界银行城市供水和污水投资项目分析的主要结论 ....................................5 1.4 美洲开发银行对拉丁美洲和加勒比海地区供水及污水运营单位的 节能援助计划 ..................................................................................................................7 2.1 供水及污水运营单位的主要节能机会和可行潜力 ............................................15 3.1 巴西利亚联邦区供水及污水公司的能源管理案例 ............................................23 3.2 能源监测和目标设定系统的基本原则 ..................................................................25 3.3 南非 Emfuleni 市利用合同能源管理，降低水量损失并实现节能的案例 ....28 城市供水和污水设施节能指南 目  录 xxii 3.4 水务企业利用公私合作实现节能的案例 ..............................................................29 3.5 乌克兰城市基础设施项目 .........................................................................................31 3.6 使用清洁发展机制，提高印度卡纳塔克邦州的水泵能效 ..............................32 4.1 基于成果的融资，用于供水及污水设施的节能改造：墨西哥试点 ............37 A.1 乌克兰城市基础设施项目 .........................................................................................53 A.2 国际金融公司（IFC）的水务创新案例 .................................................................55 图 1.1 综合节水、节能管理 .....................................................................................................9 2.1 部分国家供水行业的用电强度 ................................................................................12 3.1 供水及污水运营单位的能源管理流程 ..................................................................20 3.2 合同能源管理模式及其对服务供应商的连带风险 ............................................26 A.1 各地区世界银行供水及污水项目数量和投资额（千美元）明细图 ............50 A.2 各地区的投资类别组成 .............................................................................................50 A.3 具有明确能效指标项目的区域划分 ......................................................................51 表 2.1 城市供水及污水服务行业的用能示意性指标 .....................................................13 2.2 提高供水及污水运营单位能效的主要障碍 .........................................................16 4.1 提高城市供水及污水运营单位能效的关键行动 ................................................34 1  背景 为何考虑城市供水和污水行业的节能问题 电力是提供城市供水和污水服务的关键输入。在全球范围内的供水及污 水设施中，电力成本通常战占总运营成本的 5% ～ 30%。在发展中国家，该 比例通常更高，在某些国家如印度和孟加拉国 1 可以达到或超过 40%。这类 能源成本是影响供水及污水运营单位财务健康的重要因素，会加大公共 / 市 政预算的负担，并提高对其用户的收费。 发展中国家的供水及污水设施通常由政府持有并经营，大多数由城市主 管部门负责运营。因此，供水和污水行业的用电量会对市政预算和财政前景 产生较大的影响。2 据报道：印度所有市政行业中，供水行业的开支最大。3 因此，在市政供水和污水行业考虑节能设计，是一个对公用事业单位和政府 部门都具有吸引力的倡议，以此带来的财务空间，可以用于政府的其他优先 考虑的公用事业，同时降低自来水价格和污水处理费价格上升的压力。 提高能效是降低供水及污水运营单位运营成本的关键措施。对于大多数 供水及污水运营单位来说，能源是最大一笔可控制的运营成本，许多节能措 施的投资回收期都少于 5 年，因此通过节能投资降低运营系统成本，可以更 快地增加低收入阶层的供水设施（专栏 1.1）。 从一个国家或者全球角度上看，提高供水及污水运营单位的能效可以减 轻新建发电能力的投资压力，并且降低当地和全球的污染排放。已有案例表 明：采取有效的节能手段可为发展中国家的供水及污水运营单位实现 25% 的 总体节能效益。4 最近，对工业化国家供水及污水运营单位的评估也表明可实 现 5% ～ 25% 财务上可行的全系统节能潜力。5 假设实现 5% ～ 25% 的节能量， 1 2 背  景 城市供水和污水设施节能指南 可降低全球城市供水及污水行业的用电量 34 万亿～ 168 万亿瓦时 / 年。节能 量的上限大致为 23 家大型火电厂的年发电量（每家 1 000 兆瓦），高于印度 尼西亚 2008 全年的发电量。 在未来 20 年内，发展中国家对于输送及处理水和污水的用能需求可能 会有显著的增长。从 2010 年至 2030 年，全球城市人口预测将增长约 15 亿人； 其中约 94% 的增长将发生在发展中国家。 7 若仅按照城市人口的增长率进 行推算，至 2030 年，市政供水和污水服务的能源需求量将会提高 40% 。 8 同时必须考虑一个事实：与发达国家同类服务设施的全民覆盖相比，目前 发展中国家仅有约 73% 的城市家庭实现管道供水， 68% 的家庭具有改善的 卫生设施。 9 专栏 1.1 实现节能并服务更多的居民：巴西福塔雷萨市（Fortaleza）案例 在巴西的福塔雷萨市，当地的自 低了 880 亿瓦时的电耗，节省资金 250 来水公司采取相应措施以改善配水， 万美元。与此同时，该公司在不增加 同时降低运营成本和环境影响。该公 综合能源使用的情况下，还额外增加 司仅投资了 110 万美元，安装了自动 了 88 000 个服务用户。 控制系统和其他简单设施，4 年内降 资料来源：ASE, 2006. 此外，根据发达国家的趋势，由于更为严格的公共健康和污染管理，在 接下来的 20 年内，供水及污水运营单位的能耗将会越来越高，通常需新增或 者使用更为复杂的、耗能更多的处理工艺（专栏 1.2）。 提高现有和新建城市供水及污水处理设施的能效所做的努力，会起到非 常积极的作用：降低消费者成本，服务新兴城市居民，缓解温室气体排放， 并有助于确保这项至关重要的市政服务具有长期的财务稳定性。 城市供水和污水设施节能指南 背  景 3 专栏 1.2 行业政策、技术趋势及其对未来能源使用的影响 公共健康和环境需求│在发展中 化的碳浓度。 国家，污水处理要求和 / 或污水排放 热电联产（CHP）系统是一种利 标准的强制实施将会继续提高，这会 用污泥厌氧消化产生的沼气进行发电 导致采用更多二级和三级处理工艺， 的方法，能为采用活性污泥处理工艺 增加污水处理的能源使用量。发达国 的污水处理厂提供最高达 15% 的需电 家的趋势也表明：新的饮用水水质标 量。沼气还可用于其他场合。厌氧消 准，例如对微生物污染的消毒，要求 化可最高降低 30% 的污泥含固率，从 采用更多的耗能技术。 而降低污泥运输过程中的能耗成本。 技术趋势│与现行的技术相比， 气候变化以及相关的缓解和适应 许多为满足更为严格卫生和环保规定 政策的影响│在受到严重干旱和缺乏 的技术往往需消耗更多能源。这些新 淡水的城市，通过深层蓄水层提供新 技术包括紫外线消毒法、臭氧处理法、 水，通过长距离输送或者海水淡化需 膜过滤和深度去除营养物的污水处理 要使用更多能源。另一方面，某些国 方法。尽管如此，某些技术可能会带 家如英国，减缓气候变化所付出的努 来附加环境效益，例如减少化学品的 力，要求或者鼓励供水及污水运营单 使用（以及相关的制成品能耗）。 位降低其碳足迹，大幅度实现节能。 在缺水的沿海地区，海水淡化技 节水和提高水的利用效率对于城市而 术也越来越普及。尽管该技术具有先 言，是应对气候变化的关键战略，这 进性，但通过海水淡化厂供水远比通 些措施也会降低城市供水及污水服务 过传统的地表水或者地下水供水的能 的能源需求，从而产生缓解气候变化 耗高很多倍。在太阳能丰富的缺水沿 的作用。 海地区，使用太阳能可以缓和海水淡 资料来源：由作者编写 4 背  景 城市供水和污水设施节能指南 世界银行城市供水及污水项目中的节能投资 世界银行集团（WBG；包括 IDA，IBRD，MIGA 和 IFC）在推进和扩大 其贷款项目中的节能投资已取得了显著进步，2010 财年世界银行节能投资的 贷款总额近 18 亿美元，节能贷款份额从 2003 － 2005 财年仅占能源部门总贷 款额的 7% 提高到 2006 － 2010 财年的 15% 以上。 节能投资项目主要是在工业和能源部门。市政节能投资项目，包括那些 涉及供水及污水处理的项目，由于存在较大的行业障碍且与其他城市发展项 目的融资需求相互竞争，难以开发和实施（参见第 2 章表 2.2）。由于对节能 在该行业积极作用的认知不足和缺少节能手段及解决方法的了解，世界银行 在推进和扩大市政节能投资项目时也会受到阻碍。 潜在的杠杆作用范围巨大。从 2000 － 2010 财年，世界银行（包括 IDA 和 IBRD）城市部门的项目总投资约为 254 亿美元。其中，城市供水和污水管 理项目的总投资约为 161 亿美元，接近 2/3 城市部门的项目总投资，这意味 着世界银行在供水及污水项目中进行节能投资的机会很多。 对世界银行城市供水和污水投资项目的总体分析表明：世界银行在供水 和污水设施的节能投资不匀衡，这也反映出城市化进程和城市基础设施的地 区性差异（专栏 1.3；附录 A），得出的一个重要结论是：如果供水及污水运 营单位在项目设计阶段就将提高能效纳入设计，便可实现持续性的节能效益。 一般在供水和污水系统改建项目中，设计要求会比较注重节能；但是新建的 供水和污水项目，往往未将节能设计视为明确的目标。 国际金融公司（IFC）作为世界银行集团的私营部门，也已经涉足各类供水 和污水行业节能以及相关的咨询和投资活动。 （1） IFC 的主要经验教训包括： 采 （2） 取积极主动的政策对话和技术咨询非常重要； 应逐渐加强公共部门和私营 （3） 部门之间的合作； 与世界银行、其他多边发展银行（MDBs）、捐赠者及私营 （4） 部门的广泛联盟和合作关系可以取得协同作用； 需要适用于水务行业的健全 的合同能源管理的合同模板。 城市供水和污水设施节能指南 背  景 5 专栏 1.3 对世界银行城市供水和污水投资项目分析的主要结论 从 2000 － 2010 财 年， 世 界 银 行 中亚区、南亚区侧重于现有基础设施 资助了 178 个城市供水和污水项目， 的改建项目，东亚及太平洋区侧重于 总投资约为 161 亿美元，占世界银行 基础设施的新建项目。在其他地区， 城市部门项目总投资的 63%。评审的 基础设施新建项目和改建项目的份额 投资项目涵盖了世界银行项目数据库 并无明显区别。 中各类城市供水与污水项目。欧洲及 各地区的投资类别组成 50 40 改建及新建 / 扩建 项目数量 30 20 新建 / 扩建 10 改建 0 ECA AFR SAR EAP MENA LAC 欧洲及 非洲区 南亚区 东亚及 中东及 拉丁美洲和 中亚区 太平洋区 北非区 加勒比海区 综上所述，对世界银行城市供水 不意味涵盖所有评审项目的节能工作， 和污水投资项目的分析表明：在项目 但确实突出了一个事实：在世界银行 设计和实施过程中考虑节能非常有限。 供水及污水处理投资项目中明确考虑 在 178 个项目中，只有 19 个项目明确 节能的并不多。 考虑了节能改造，将能效指标作为成 考虑节能的驱动力│明确设置能 果框架中的关键绩效指标，其中 15 个 效指标的项目中，有 2/3 旨在提高设 项目在欧洲及中亚区实施。虽然这并 施财务回报上的可行性，这往往是由 6 背  景 城市供水和污水设施节能指南 专栏 1.3 （接前页） 于历史上的运营赤字和资金缺乏阻碍 （2） 直接融资； 使用标准项目评审条件 了对基础设施采取适当的维护。供水 （3） 的市政发展基金； 公私合作模式， 及污水运营单位的高能耗成本也是一 附加用于实体投资的融资。目前，有一 个重要因素。在没有完整能耗成本记 例正在实施碳融资的案例。与这些融 录的情形下，应用能源使用量的比对 资方法相关的具体经验教训包括： 也是促进考虑节能的因素。 • 严格的基准线评估对于节能投 节能措施│在世界银行节能投资 资项目至关重要； 项目中， （1）涉 节能措施分为两大类： • 多用途的市政发展资金似乎对 （2） 及系统或节能设备的改造投资； 于资助节能项目的激励机制较弱； 促进或者维持节能的软措施，如反映 • 参与公用事业管理的私营部门 成本效益的收费机制。 一般较为主动，并了解如何优化使用 项目融资和实 施模式│主要有三 资金和降低能耗。 （1） 种模式： 公用事业单位对项目实施 资料来源：由作者编写 世界银行集团在那些对现有城市供水及污水基础设施有巨大改建需求的 国家（例如乌克兰和亚美尼亚）、急需新建城市供水及污水基础设施的国家（如 越南、印度和中国），以及在那些基础设施发达但仍需现代化和扩建的国家（例 如巴西和墨西哥）开展业务。 改建项目通常采用循序渐进的方法，对低效和老化的系统逐步进行更新 和优化。基础设施新建项目应处理好可持续城市发展与经济快速增长之间的 关系，尤其应将节水及提高用水的效率与城市供水及污水系统的规划和建设 相结合。 其他多边和双边机构支持城市供水及污水设施的例证 美洲开发银行已会同拉丁美洲和加勒比海地区的国家，将在供水与污水 行业发展援助项目中更多考虑节能活动，包括协助供水及污水运营单位学习、 城市供水和污水设施节能指南 背  景 7 开发并实施各项节能措施的活动（专栏 1.4）。 此外，值得一提的是一项长期获得赠款支持的综合节水、节能管理项目 （Watergy Program）。该项目由美国节能联盟实施、美国国际开发署资助，采 用一种综合的、旨在提高市政供水服务效率的方法，解决供水系统和终端用 水中能源的低效和浪费（图 1.1）。10 目前，该管理模式正在巴西、印度、墨 西哥、菲律宾、南非以及斯里兰卡等国积极推行。 专栏 1.4 美洲开发银行对拉丁美洲和加勒比海地区供水及污水运营单位的节能援助计划 2007 年美洲开发银行（IDB）发 划。另外协助 3 家新运营商制定节能 起了两项倡议，以促进拉丁美洲和加 计划。 勒比海地区供水及污水运营单位开展 实施节能的投资贷款│ WSI 延续 节能工作：可持续能源和气候变化倡 了 SECCI 所支持的节能评估，为提出 议（SECCI）、水务和环卫倡议（WSI）。 节能计划的节能项目提供投资贷款。 在这两项倡议中，IDB 已将节能作为 例如：目前，正在准备苏里南、圭亚那、 一种降低设施运行成本和减缓气候变 巴拿马、尼加拉瓜、牙买加和多米尼 化的手段加以推广，具体做法如下： 加共和国的供水和污水贷款项目。 确定节能计划的技术援助│ SECCI 分享最佳实践的合作伙伴关系│ 倡议将供水及污水运营单位的节能改 美洲开发银行和联合国人居署（UN- 造作为应对气候变化的措施之一，为 Habitat）已经共同建立了水务运营商 供水及污水运营单位提供技术援助赠 合作关系（WOP），作为一个推广最佳 款并开展能源审计，制定节能计划以 实践的平台，推进各水务运营商之间、 及新的运营和维护做法。自从 SECCI 运营商与其他兴趣方（包括捐赠方） 的发起，已为哥伦比亚 14 家供水及污 之间的合作。WOP 已在巴西、阿根廷、 水设施运营商、加勒比海地区 6 家运 厄瓜多尔、哥斯达黎加、维尔京群岛、 营商、中非区 9 家运营商和拉丁美洲 伯利兹城赞助实施了关于节能的培训 的其他地区完成了能源审计和节能计 和研讨会，并在拉丁美洲和加勒比海 8 背  景 城市供水和污水设施节能指南 专栏 1.4 （接前页） 地区建立了 16 种双边安排，并对该数 （能源审计手册、 行正在编写各类工具书 据库进行维护。 节能计算器、维护手册），以指导供水 传播知识来帮助供水及污水运营 及污水运营单位降低能耗成本。 单位实现节能│美洲开发银行对供水 资料来源：根据美洲开发银行文件和与美洲开发银 及污水运营单位提供节能援助的知识 行 Rodrigo Riquelme 的交流资料 正被编写成册，以便传播。美洲开发银 城市供水和污水设施节能指南 背  景 9 图 1.1 综合节水、节能管理（Watergy Program） 需求方节水措施 综合供需方 供应方节水措施 用户 的协同方法 住宅 工业 用水的效率是成本有 供水系统提供 通过帮助用户更有效地使用水资源， 全面了解供水系 效的供水服务， 同时 诸多机会来直 降低需求， 有效减少需水量， 节约 统， 并有效确保 = + + 减少水和能源的使用 接降低水和能 能源和水资源。 在项目设计阶段 源 的 浪 费， 同 考虑节能， 创造 时更好地满足 更大节能机会 用户的需求 • 减少滴漏损失 • 节水的家用电器 • 降低用户需水 • 运行和维护 • 小流量抽水马桶 量 后， 采用合 • 抽水系统 • 小流量淋浴花洒 适规格的水泵 • 初级 / 二级污水 • 工业水的再利用 系统 处理 • 减少跑冒滴漏 • 促进水的循环 • 泵站系统 利用和减少需 水 量， 避 免 污 水处理 2  城市供水和污水设施的能源使用与节能 确定供水和污水设施的能效 城市供水及污水设施的总体能效可通过终端用户实际供水量及污水处理 量的单位用电量来表示（kWh/m3- 水或者污水）。11 在既定的服务水平和水质 保证的前提下，降低能耗意味着提高供应服务的能效。在实践中，应用该类 综合指标主要存在两方面困难： 1. 能源和水 / 污水流量数据的不匹配。当没有计量所有终端用户，污水 不被 100% 处理时，会出现这种情况。所以通常是供水的能耗指标以产出水量 而不是实际供水量为基准，这样做忽略了一个重要的效率因素——管网实际 的水量损失。 2. 各个运营单位运行条件和处理工艺不同。使用该类综合指标在不同运 营单位之间进行比较，通常会出现很多问题，明显受到系统运营条件（如日 流量、给水干管长度、水源混合搅拌、配水高程、利用重力流配水或者收集等） 和处理工艺（如污水处理水平）等因素的影响。例如，纽约州供水的用电强 度（变化范围从 0.158 ～ 0.285 kWh/m3- 产水量）明显低于美国国家平均水平 0.370 kWh/m3，其主要原因是纽约州以开采地表水资源为主，大部分采用重力 流的配水方式。12 部分国家供水行业能耗强度的差异情况如图 2.1 所示。这些差异并不一定 是在可比的基础上各供水设施之间实际的能效差距。 由于在一个大的区域或一个国家推广系统的能源绩效考核比较困难且容 易误导，对于特定的处理工艺和设备来说，确定供水及污水运营单位的能效基 准，往往比采用综合能耗强度更为实用。确定针对各家供水及污水运营单位最 11 12 城市供水和污水设施的能源使用与节能 城市供水和污水设施节能指南 图 2.1 部分国家供水行业的用电强度（以收费水量计量） 每立方米收费水量的用电量 2.50 2.00 埃及 （kWh/m3） 巴西 1.50 俄罗斯 1.00 印度 0.50 中国 200000 400000 600000 800000 1000000 供水规模以收费水量来表示（m³/ 天） 注：由于计量不全、偷水和其他计量原因，收费水量可能不能真实反映其实际供水量。 资料来源：IBNET 数据库 为实用的分解指标，对于长期的能耗监测和管理以及实现节能都非常有用。 能源使用的构成 13 一般来说，大规模系统（达到一定极限）要比小规模系统的能耗要低。 供水及污水运营单位的管理办公楼和生产厂房用电量，如照明和空调，占其 总能耗的比例较小。城市供水及污水运营单位的基本用能特性参见表 2.1。 除重力给水系统以外，处理后的水通过泵站输送是地表水供水系统的主 要耗能点，通常占总耗电量的 70% ～ 80% 甚至更高。其余的电耗主要用于原 水泵送和处理工艺。通常地下水供水系统比地表水供水系统的耗能要高，需 要更多的泵送（在美国两者的平均差异约为 30%）。14 另一方面，地下水通常 比地表水的处理环节要少，一般只需原水加氯消毒，耗电量会很少。 城市污水处理的能耗差异很大，这主要取决于污水处理技术，通常根 据水污染控制的要求和土地利用率而定。例如：采用硝化处理工艺进行污水 深度处理，其能耗比相对简单的滴滤法处理工艺高两倍以上。沉淀池处理 工艺能耗较小，但占地面积很大。在美国，典型的大型污水处理设施（约为 城市供水和污水设施节能指南 城市供水和污水设施的能源使用与节能 13 380 000 m3/ 天）预计能耗强度分别为 0.177kWh/m3（采用滴滤法处理）、0.272 3 3 3 kWh/m（采用活性污泥法）、0.314 kWh/m（采用深度处理）、0.412 kWh/m（采 15 用深度硝化处理）。 四种不同处理工艺的能耗递增，主要是由于曝气系统（用 于后三种处理工艺）和污水处理的额外泵送要求。事实上，新建的城市污水 处理厂一般采用活性污泥处理法，其曝气系统的能耗通常约占整个处理工艺 总能耗的 50%。 表 2.1 城市供水及污水服务行业的用能示意性指标 用能活动 示意性指标份额 注释 供水行业 原水取水 泵送 地表水：10% 建筑服务 地下水：30% 处理 混合 地表水：10% 其他处理工艺 地下水：1% 泵抽（用于反冲等） 污泥处理和处置 建筑服务 清洁水输送和 泵送 地表水：80% 取决于重力给水比例 分配 地下水：69% 污水管理（活性污泥法处理工艺） 污水收集 泵送 10% 取决于重力收集比例 处理 曝气 55% 大多数用于污水曝气 其他处理工艺 系统 建筑服务 污泥处理和处置 离心和压力脱水 35% 污泥处理中产生能源 污泥泵送、贮存以及残留废物填埋 建筑服务 资料来源：由作者根据美国典型系统的预测数据编写 （EPRI, 2002）。 14 城市供水和污水设施的能源使用与节能 城市供水和污水设施节能指南 常见的节能手段和相关的成本效益 现有的调查研究表明：通常大多数节能技术措施可让供水及污水运营单 位实现 10% ～ 30% 单项措施的节能量，投资回收期为 1 ～ 5 年。财务回报上 可行的节能措施取决于设施的年限和状况、采用的技术、有效的能源价格， 以及影响各个供水及污水运营单位技术和财务性能的其他因素。附件 B 中汇 总了相应的成本效益指标。 现有的例证显示：发展中国家的供水及污水运营单位能够实现大幅的、 成本有效的节能。最近，拉丁美洲和加勒比海地区 12 家供水及污水运营单位 的能源审计揭示了 9% ～ 39% 的节能潜力，平均投资回收期为 1.5 年。16 该能 源审计显示了以水泵和电机为主的能效问题（即节能机会），如使用不适当 的水泵特定参数，操作条件的改变，缺乏定期安排的维护。中国 5 家供水及 污水运营单位的能源评估研究（包括有限的能源审计）确定了 10% ～ 25% 的 节能量和 1.7 ～ 5.9 年的投资回收期。17 近期，对欧洲和北美发达国家供水及污水运营单位的评审表明：在现行 运行和财务状况下，整个系统范围内获得 5% ～ 25% 的节能量在财务回报上 具有可行性。主要研究成果概括在专栏 2.1 中。这些节能机会和节能幅度的相 对重要性与发展中国家的结论并无明显不同。 采用一套系统方法实现最大化节能是成本效益最优化的一种方式。通常 需要优化系统结构和运营方式，而不是只重点关注特定的设备。对整个供水 系统进行水力分析，有助于避免失去战略性行动的机会，识别系统设计中需 要完善之处。 必须重点指出：减少水损失 / 滴漏，或者更广泛地说，减少无收入水量 （NRW），将对市政供水行业的能耗和服务水准产生重大影响。但是，由于 其行业技术和机制问题的复杂性，水务企业往往是把无收入水量作为单独的 问题处理。18 在大多数发展中国家，无收入水量仍是一项严峻的挑战，通常 占总产水量的 30% 以上，而全球最佳实践案例少于 10%，技术损失（泄漏） 通常是主要原因。19 无收入水量管理的标准惯例是降低泄漏，直至与新建供水 设施的供水成本持平为止。采取降低水损失和能源浪费的措施（如减少泄漏） 城市供水和污水设施节能指南 城市供水和污水设施的能源使用与节能 15 专栏 2.1 供水及污水运营单位的主要节能机会和可行潜力 最大的节能潜力来自两方面：各 • 复杂的大规模泵站系统节能具 种类型和功能的水泵、污水好氧处理 有可能性，但基于目前的财务分析， 系统。 频繁显示投资回报为临界状态。 潜在的节能方向包括： 污水好氧处理（节能量可达 50%） 水泵及其输送系统（一般潜在的 • 按照排放标准调节控制参数， 节能范围：5% ～ 30%） 某些好氧污水处理系统的节能量可达 • 5% ～ 10%，通过改进现有的水 50%； 泵设备； • 采用活性污泥法的污水处理厂 • 3% ～ 7%，通过采用新的泵送 可达 25%。 技术（水泵技术已经成熟，提高效率 其他节能机会 难度大）； • 饮用水工艺可达 20%，但是该 • 通过改善性维护，使水泵与其 类工艺本身的能耗较低； 工作负载尽可能匹配（如使用变速驱 • 建筑节能，可达 15%。 动器），可节能 30%； 资料来源：WERF，2010 具有双重效益：即提高可售水量且无需增加能耗。 提高城市供水和污水设施能效的障碍 在城市供水和污水系统的设计和运营中，即使在能源成本较高的国家， 如何优化能源使用的做法仍不普遍。在提高供水及污水运营单位能效的问 题上存在许多障碍，阻止了采取积极主动的能源管理。这些障碍的形成源 于行业体制和监管问题，缺乏对节能机会、解决方案、成本效益的了解， 以及有限的融资渠道和可获资金。主要障碍和相应的障碍消除行动概括在 表 2.2 中。 16 城市供水和污水设施的能源使用与节能 城市供水和污水设施节能指南 表 2.2 提高供水及污水运营单位能效的主要障碍 障碍 / 问题区域 后果 消除障碍行动 体制与监管 水价和污水处理费的政治化 收入不足以支付折旧和维护费用， 导致 行业管理体制改革，优先考虑供水及污水 基础设施、 服务质量和效率以及运营单 运营单位的财务可持续性，同时处理好供 位信用持久下降 水和污水设施社会保障问题 公共部门预算的限制 由于经营预算的潜在减少， 仅靠市政预 保证供水及污水运营单位的财务管理独 算资助的供水及污水运营单位， 难以开 立，确保成为独立负责并且自行维持运营， 展节能投资活动 将此作为行业改革议程的一项内容 由于补贴、 成本转嫁、 或低 降低或者消除了对提高能效行动的激励 取消供水及污水运营单位电力补贴，将水 电价原因，造成电力成本低 机制 费调整与能效考核相挂钩，将此作为行业 改革议程的一项内容 能效不是评估供水及污水运 保护公共健康是供水及污水运营单位的 从增强操作程序要求着手，例如采取适当 营单位绩效的必备要素 头等大事， 这往往使得部门监管及该类 的能耗及水计量手段，安排定期、有序的 单位对节能重视不够 设施维护 能源采购和节能运营的 导致节能实施复杂。 在许多案例中， 操 大中型供水及污水运营单位会受益于一支 责任分离 作人员看不到用电收费的账单， 不承担 授权进行能源成本控制的能源管理团队 降低能源成本的责任 供水及污水运营单位操作人 限制了职责的交叉， 不鼓励对设施全方 同上类似 员经常分工特定、单一 位节能的意识 知识与技能 节能机会、 解决方案以及其 导致供水及污水运营单位管理者、 公共 • 开展并宣传值得借鉴的成功项目的案例 成本效益、 节能可信度方面 政策制定者以及各金融机构之间缺乏对 研究 的信息不足 节能投资的兴趣和支持 • 开发一个旨在分享和比较数据和信息的 协作框架 • 开发一系列快速评估工具，包括能效比 对，为决策提供信息和指导 • 对节能的奖励和表彰 城市供水和污水设施节能指南 城市供水和污水设施的能源使用与节能 17 表 2.2 提高供水及污水运营单位能效的主要障碍（续） 障碍 / 问题区域 后果 消除障碍行动 知识与技能 供水及污水运营单位识别并承 阻碍供水及污水运营单位系统有 • 支持能源评估、培训以及同行之间的学习 担优化节能的内部能力有限 序地开展节能工作，削弱运作节 • 国家和地方政府机构、电力行业以及专业的非 能投资项目能力 政府组织提供多方援助（参见附件 C 美国实例） 融资渠道与可获融资 供水及污水运营单位或其所在 使其基本不可能通过商业贷款获 这将需要通过行业改革以提供长期的解决方案， 城市的信用等级较低，这是世 得节能投资 可从以下几方面起步： 界银行集团很多贷款国家的一 • 通过使用担保基金降低贷款人的风险，可向贷 个普遍问题 款人支付初始损失金或者全额违约金的一部分。 该基金可由政府或者由国际捐赠基金提供资助 • 大型国有供水及污水运营单位可通过政府提供 借款担保或通过使用多边发展银行的部分信贷 担保，额外提升其借款信用 • 在有些案例中，可以把投资做成切实可行的项 目（ 与供水及污水运营单位的财务分开）， 以 便吸引私营部门投资。 公私合作可获得多边或 双边发展机构的支持 融资渠道与可获融资 节能投资小额分散 由于交易成本高， 使供水及污水 • 通过由第三方项目打捆的合作方式，如节能服 运营单位的节能投资对于商业银 务公司（ESCO） 行或者多边发展银行并无吸引力 • 提供国家或省级专项资金，对由供水及污水运 营单位或倡议者提出的节能投资进行集中审查 和监管 • 引入气候变化 / 碳融资交易，以补偿高交易成本 不健全的节能融资市场 很多具有财务吸引力的节能投资 需国家努力开发节能政策框架、能源服务行业、 无法实施 电力行业的需求方管理计划以及商业节能融资。 多边或者双边发展机构可以通过有针对性的技 术援助提供融资、试点和示范项目加以推进 21 资料来源：由作者编写 18 城市供水和污水设施的能源使用与节能 城市供水和污水设施节能指南 高级管理层对节能任务的重视程度通常被视为供水及污水运营单位实现 有效和可持续节能的最关键因素。如果行业的管理体制对运营单位的服务业 绩和财务责任没有要求，节能只是空谈。克服障碍并实现节能需要针对供水 及污水运营单位及其机构和监管环境的具体解决方案，也涉及本行业以外的 问题。从管理决策观点来看，通过政策、法规和 / 或财政措施来加强对从事 节能工作的激励，并提高节能解决方案及其相关成本和效益的高质量信息流 动，这对于供水及污水运营单位的决策层至关重要。 巴西坎皮纳斯市（Campinas）SANASA 自来水公司的经验就是一个提高 整体服务质量和实现节能的成功案例。在 2000 － 2008 年间，SANASA 自来 水公司的用户接管率提高了约 22%，且无需额外的能源。这些新建管网主要 用于生活在郊区贫民窟的城市贫民，或者贫民窟居民。与 2000 年供水服务人 口 88% 相比，2008 年实现向该市 98% 的人口提供不间断的自来水服务。从 SANASA 经验得出最重要的结论是：可持续的节能工作必须强调以不断提高 商业绩效为基础，同时还会受到行业商业利益驱动和社会责任的影响。这些 因素和健全的公司经营管理体制是 SANASA 经验取得成功的至关因素。20 3  城市供水和污水设施的能效管理 提高能效通常是供水及污水运营单位能源管理活动的重点。但是，能源 管理还包括降低能源成本的活动，不一定是降低能耗。提高能效是一项长期 任务，需要有组织的、持续的努力，以识别差距，制定有效的解决方案，并 确保各投资项目的融资。本章描述了对该类设施进行能源管理的经验和教训。 能源管理主要涉及什么 供水及污水运营单位能源管理的主要目标是：在不降低公共健康和环境 标准以及服务水准的前提下，降低能源成本。其先决条件是能源管理费用必 须能为供水及污水运营单位带来净财务效益。供水及污水运营单位的能源管 理活动，并非都能带来净节能量，按照不同的目标可分成三大类 22： 1）通过提高设备、工艺和总体服务的能效，降低用电量和电耗，这包括 降低实际用电量和电耗的所有措施。例如，降低每立方米输水或者污水处理 的用电容量和电耗：千瓦和千瓦时 /m3。具体的节能措施包括：定期安排维护； 安装变速驱动器以控制水泵负载；在办公室和控制室使用节能照明和空调设 施；污水处理工艺的能源优化；漏水管网的改建；以及采用压力管理和泄漏 控制手段。 2）通过调节运行时间，防止用电收费处罚，以控制高峰用电容量需求和 其他电力系统附加收费。这些行动能够降低能源成本，而不是节约能源。在 许多国家，电力公司对于供水及污水运营单位的用电量 / 能力（kW）和电耗 （kWh）收费，在电力系统负荷高峰期要比非高峰期高很多。供水及污水运 营单位可以采用自动化控制系统将泵送和处理运行切换至非高峰期操作，降 低高峰期的用电量，从而降低能源成本，比如利用高位水库和水塔在非高峰 19 20 城市供水和污水设施的能源使用与节能 城市供水和污水设施节能指南 用电时段的泵送和贮存。23 此外，电力公司对功率因数低的供水及污水运营单 位进行罚款，这可通过安装电容器予以改正。24 图 3.1 供水及污水运营单位的能源管理流程 公司社会和 降低能源成本 管理层的承诺 环境责任 识别能效差距和 解决方案，例如： 建立能源 管理团队 功 能  为大型水泵安 装变速驱动器  开发能源计划  更换低效率泵组  建立目标和激 开展设施 励机制  升级曝气风机 能源评估  确定资源需求  建立和实施维  确定基准  承担能源信息 护制度  节能机会 交换  管网压力管理 设  优先选择 定 新 提出能源 措施优先排序 的 设定目标 管理计划  技术可行性 目  在××（日期） 前降低能源成  实施成本 标  目标/目的 本××%  回报收益率  活动内容  关键绩效指标  可获融资  预算和融资  其他  明确责任  时间表/里程碑 实施方式  关键绩效指标 问题识别和纠正  自行执行  技术问题  进行能源服务  设备调试问题 采购  运行管理挑战  成本超支 实施监控  其他 任务完成 评估认证 资料来源：作者 城市供水和污水设施节能指南 城市供水和污水设施的能源使用与节能 21 3）应对能源成本的波动，通过投资替代性能源的供应，来加强供电的可 靠性。供水及污水运营单位可采取一系列活动，防止将来电价上涨和可能的 供电中断，比如：与电力公司达成长期的能源供应合同，参与电力行业需求 方管理计划，投资具有财务吸引力的现场发电项目，如利用污泥厌氧消化产 生的沼气发电。25 供水及污水运营单位通常采用前两个目标的行动，尽管有时两者之间存 在不一致性。例如：将用电高峰期的高成本运行切换至非高峰期进行，意味 着增加低用水量期间（夜间）的管网泵送操作（提高水压），这可能导致比 依照需水曲线泵送产生更高的水量损失（和能源使用量）。该矛盾可以利用 水力模型和管网功能分区来应对或解决，这样可以更好地掌握不同能源管理 运行方式下的泄漏情况。27, 28 为了行之有效地开展上述活动，供水及污水运营单位应该采取一套结构 合理的能源管理方法。最近颁布的企业能源管理系统国际标准（ISO50001）为 更好地实施能源管理提出了实用性指导。29 通常，遵循一个迭代过程“计划— （PDCA）来实施。而且，资料健全的指导手册为供水及 执行—检查—行动” 污水运营单位建立和实施内部能源管理系统提供了详细的指导。30 该过程的基 本要素见下文所述。 健全的能源管理做法 大中型供水及污水运营单位存在许多降低能源成本的机会和选择。整个 系统范围内的能源优化是一项复杂的任务，涉及平衡多个目标及运行数据采 集和分析的大量工作，这往往需要外部专家和外部资金的支持。31 一个长期且 循序渐进的过程可使一家运营单位更好地应对其机构和资金需求，获得成效。 能源管理可从单体设施开始，随着企业内部能力的提高，逐渐扩展到其他各 个设施。下述各步骤（在图 3.1 中也有所表述）是朝着健全的能源管理迈进的 通用路径。当然，每个行动步骤的范围和规模将根据供水及污水运营单位的 内部能力和资源来进行安排。32 1. 建立机构承诺和能源管理团队 | 大型供水及污水运营单位一般都拥有 22 城市供水和污水设施的能效管理 城市供水和污水设施节能指南 多项设施和多个部门，其能源管理需要跨部门的协调。机构承诺必须来自上 级管理层，通过成立一个来自同一家单位不同部门、能有效运作的能源团队 来完成，如运营部、工程部和财务部。能源管理团队需要明确其职责和资源， 为切实可行的行动方案提供支持。 2. 进行设施能源评估 | 必须大致了解该设施的能源使用和成本（用在哪 里、用了多少、何时使用的），以帮助确定降低能源成本的机会和措施、选 择最优的实施方案。初始基线分析仅涉及各设施或者仅单体设施的检查审计、 员工调查、计量和账单数据的桌面分析，以揭示可以立刻改进以及将来需进 一步调研的方面。如果供水及污水运营单位希望确认关键的节能机会，可以 进行局部的能源审计。 3. 制定能源管理计划 | 随着数据采集和分析的进展，对关键机会和选项 进行识别和优选后，应制定一个指导能源管理的工作计划，包括特定目标、 优先考虑的节能措施和行动、预算、项目实施安排（自行执行还是采用合同 能源管理）、融资方案选择、采购计划等。重点确保该计划在其运营单位可 承受的实施能力范围之内，不能超过技术、财务和管理资源的能力。对于该 计划实施的节能投资，根据可选的融资方案和实施方案，由节能服务的供应 商或者投资方认可的单位进行投资级别的能源审计。 4. 按照计划实施行动，监管进度，并评估和验证结果 | 实施计划是一个 行动指南，并在实施过程中根据出现的问题予以调整。例如：某个备选融资 方案若失败，则需要其他可替代的融资渠道。应及时联系、告知员工和管理 层实施进度、改建情况和成果，并能迅速解决执行过程中的任何问题。 一些发展中国家的供水及污水运营单位在国际双边和多边机构的支持下， 已经在计划和实施有组织的能源管理。例如，美洲开发银行已与拉丁美洲的 多个供水及污水运营单位合作，推进其节能服务。服务于巴西首都的巴西利 亚联邦区供水及污水公司（CAESB），已识别出一整套节能投资机会，并与 美洲开发银行就相关投资活动的融资事宜进行商榷（专栏 3.1）。 城市供水和污水设施节能指南 城市供水和污水设施的能效管理 23 专栏 3.1 巴西利亚联邦区供水及污水公司的能源管理案例 巴西利亚联邦区供水及污水公司 发银行的援助下，该公司提出了一项 拥有 548 000 个用户，服务人口为 240 综合能源管理计划，具体包括以下要 万。2008 年的无收入水量占总产水量 素：通过详细的分析，识别并优选了 的 28%，污水的收集率为 93%，收集 一系列能源管理措施。 到的污水 100% 进行处理。在美洲开 合同定义 账单修正 行政措施 项目标准 工作团队组织 能源供应选项 自动化 漏损控制 能源管理和 能效行动 运营措施 功率因素纠正 变频器安装 节能评估 从污水处理中获得 生物气 能源生产 水力资源 资料来源：Luiz Carlos Itonaga of CAESB, luizitonaga@caesb.df.gov. 24 城市供水和污水设施的能效管理 城市供水和污水设施节能指南 能源管理工具 能源监测和目标设定（M&T）系统 | 能源监测和目标设定系统是一个借 助于计算机操作的能源成本管理工具。该工具可以进行升级，并能针对单个 或者多个设施进行定制，为供水及污水运营单位提供一个良好的能源管理起 点，启动一个有组织且基于数据的能源管理系统，见专栏 3.2。 在 2000 年代早期，能源部门管理援助计划已为巴西三家供水及污水运营 单位提供了能源监测和目标设定系统实施的技术援助，其结果比较复杂。在 实施了能源监测和目标设定系统的两家单位中，其中一家监测的供水能耗强 度（通过监测 kWh/m3 产水量）降低了约 5%，而另外一家并没观察到明显的 变化，这主要由于这家公司以重力给水为主，设施能耗强度本来就较低。然而， 近年来巴西的供水及污水运营单位对使用能源监测和目标设定系统表示出极 大的兴趣。例如，最近巴西利亚联邦区供水及污水公司就采用了一套能源监 测和目标设定系统。 如果供水及污水运营单位的管理层关注能源成本，并已为优化能源的利 用作出努力，那么能源监测和目标设定系统就很容易被其接受和使用。该系 统也可以作为一个支持供水及污水运营单位引入能源管理实践的一个初始平 台。由于自动化数据采集系统，例如监管控制和数据采集（SCADA 系统）， 越来越广泛地被供水及污水运营单位所采纳，利用能源监测和目标设定系统 的定量能源管理已越来越容易实施。 能源审计 | 任何严谨的能源管理都需要进行能源审计。能源审计的范围 和深度必须与审计目的相匹配。简单的能源审计对于掌握供水及污水运营单 位能源使用的基本情况是必须的，而且花费较低，一般涉及设施的巡视（可 以使用便携式测量装置）和对现有能源使用和成本数据的快速桌面分析。这 有助于识别主要问题和焦点区域，确定潜在的解决方案和成本，助推节能计 划的实施。在美国，许多州为供水及污水运营单位提供免费的简单能源审计 服务，并列入政府节能投资支持计划的组成部分。众多电力公司在其需求方 管理计划中也提供了类似的服务。 城市供水和污水设施节能指南 城市供水和污水设施的能效管理 25 专栏 3.2 能源监测和目标设定系统的基本原则 建立一个能源监测和目标设定系 • 确定适当的能源管理和报告组织 统，将会涉及： 机构； 1）为供水及污水运营单位安装水 • 确定能源成本驱动因素； 表和电表； • 建立一个基准值和初始（第一年） 2）安装并配置支持数据录入、传 的改进目标和相关行动； 输、贮存、分析和显示的硬件、外部 • 评估内部能力，并识别第一年所 设备和软件； 需的培训和技术援助； 3）全套系统的调试，包括培训和支 • 估计第一年的活动预算。 持。 3）成立内部能源管理委员会，并且 该系统可以报告能源是如何、在哪 明确有关人员的职责和汇报程序。 里以及何时被使用，并会显示设备或者 4）为第一年开展各项行动识别可 系统的性能问题，预警未意料的过量能 靠的资金来源。 耗，揭示浪费区域，从而帮助设置目标 5）为实施能源监测和目标设定购 降低消耗和浪费，并提供客观的节能量 置进行数据分析的现成软件。 的监测值。 该系统还可以检查能源账单， 6）准备实施计划，以正式制定能源 自动提供能源报告，并预测能源需求量 管理安排、行动方案和时间表。制定第 以便制定可靠的行动计划。 一年详细工作计划，包括清晰的流程介 缺乏经验的供水及污水运营单位 绍和对实施计划进行更新的要求，以确 可能需要外部专家，帮助其建立一套能 保系统的可持续性。 源监测和目标设定系统。最初的行动通 取决于可获得的资金量，初始的现 常包括以下方面： 场诊断还可进行能源审计，需要对关键 1）向相关决策层和关键技术人员 设施的能源使用情况进行连续监测，这 介绍能源监测和目标设定系统。 有助于制定一个更为牢靠的初始实施 2）现场诊断， 包括简单的能源审计： 计划。附录 D 列举了越南一家供水公司 • 确定能源成本中心以及计量状态 进行现场诊断的工作大纲。 和需求； 资料来源：由作者编写 26 城市供水和污水设施的能效管理 城市供水和污水设施节能指南 图 3.2 合同能源管理模式及其对服务供应商的连带风险 高 服务/风险 提供全套服务的节能服务公司 设计、实施、核实，并从实际 节能收益中支付节能服务的投资（分享节能成果方式） 能源供应合同 供应商接管设备的运营和维护，以固定单价方 式销售其产出量（供能外包方式、合同能源管理） 节能服务公司结合第三方融资 设计/实施项目，并保证最低 的节能水平（保证节能量的方式） 节能服务公司以可变期限的合同来承担全套服务，但是合同期 限根据实际节能量进行调整（保证节能量的方式） 签订一年合同的节能服务公司设计/实施项目，当成功试运行 后收款60%～70%，余款在6～12个月内支付 供应商信贷：由一家设备供应商设计、实施并调试项目，然后 一次性付清或者根据估算节能量在一定期间内分段支付 设备租赁，类似于供应商信贷，通常采用固定付款方式（基于 估算的节能量） 基于绩效付款的顾问协助客户设计/实施项目，并根据项目绩 效来付款（即采用固定支付形式并附带有给予罚款或奖励的条件） 采用固定方式付款的顾问帮助客户设计和实施项目，献计献策， 低 并接受固定的一次性付款方式 服务/风险 资料来源：Singh 等，2010 年，节能服务的公共采购 城市供水和污水设施节能指南 城市供水和污水设施的能效管理 27 详细的能源审计，或者说投资级别的能源审计，涉及对各个设备和工艺 的彻底评估，通过实际测试和监测来确定各个终端用能和整个设施的能效性 能，并对过去能源使用和账单数据进行详细分析。这种审计能够可靠地提供 能源节省量和成本节省量、资金需求量和实施所有改进措施的投资回报。根 据供水及污水运营单位的规模和类型，详细的能源审计需要一周或者更长的 时间，花费较高。如果没有认真地考虑投资并有可靠的融资来源，进行投资 级别的能源审计并不值得推荐。一般而言，投资级别的能源审计应由绩效风 险的承担方来执行。 合同能源管理 | 合同能源管理涉及节能服务公司向能源用户或者业主单 位提供一系列与采用节能产品、技术和设备相关的服务。通过外部采购节能 服务，供水及污水运营单位可获得所需的技术经验。除了作为能源管理的一 种工具，合同能源管理的创新之处在于可同时发挥融资工具的作用。全套服 务型的节能服务公司可以为能效升级提供融资，帮助业主单位摆脱承担前期 投资的负担。图 3.2 中介绍了不同类型服务的合同能源管理模式以及由节能服 务公司承担相关的风险范围。 在北美，供水及污水运营单位采用合同能源管理的模式相当普遍，北美 的节能服务业比较成熟，并且服务合同的执行力良好。例如，美国的供水及 污水运营单位通常是选定一家节能服务公司进行投资级别的能源审计，并通 过周转资金或者发行市政债券为其融资。这笔资金包括部分政府拔款和某些 免税债券。供水及污水运营单位与节能服务公司基于绩效的方式签订服务合 同并实施项目，通常会以保证节能量的方式执行 33。如果项目未完全实现约 定的节能量，则可减少对节能服务公司款项的支付。 发展中国家的节能服务行业在很大程度上并不发达。由于体制或者行业 34 特殊壁垒，节能服务供应商很难进入市政行业。 但是，仍存在一些成功的案例。 例如：在南非 Emfuleni 市，通过分享节能绩效的合同能源管理模式（专栏 3.3） 成功实施了一项节水 / 节能项目。 公私合作协议 | 虽然城市供水和污水处理行业的公私合作（PPP）主要是 改善供水及污水运营单位的服务、融资和财务指标，但把降低实际水量损失 28 城市供水和污水设施的能效管理 城市供水和污水设施节能指南 专栏 3.3 南非 Emfuleni 市利用合同能源管理，降低水量损失并实现节能的案例 南 非 Emfuleni 市 Metsi-a-Lekoa 司，WRP 公司承担了所有财务和绩效 水 务 公 司 向 Evaton 和 Sebokeng 地 区 风险，从南非标准银行获得项目融资。 70 000 户居民提供供水服务。由于供 按照本合同的“分享节能收益协 水设施的老化，约 80% 的饮用水通过 议”，WRP 公司将在 5 年服务期内， 破损的水管和卫生洁具时遭泄漏。通 依据核实的项目节能量和节水量获得 过一项技术调查表明：在配水管网中 相 应 的 报 酬。WRP 获 得 20% 的 节 能 采取先进的压力管理，可以显著降低 节 水 收 益， 剩 余 80% 存 留 在 Metsi-a- 水量损失，同时降低泵送成本。 Lekoa 公司。5 年之后，将其无偿移交 但 是，Metsi-a-Lekoa 公 司 缺 乏 所 给 Metsi-a-Leoka 公司运营，让其保留 需的技术经验和投入资金来准备和实 全部节约收益。按照该实施计划，该 施该项目。采用分享节能绩效的合同 项目的设计运行年限至少为 20 年。 能 源 管 理 模 式 解 决 了 这 两 个 问 题。 该项目获得了巨大收益，每年节 Emfuleni 市聘用美国节能联盟作为其 水量为 700 万～ 800 万立方米，节电 技术咨询顾问，帮助 Metsi-a-Lekoa 公 量为 14 250 MWh，总价值达 380 万美 司设计和准备该项目，提供工程采购 元 / 年。WRP 公司在一年之内就收回 服务，监控和核实节能量。 了投资成本，其总投资回报率为初始 通 过 竞 争 性 招 标，Metsi-a-Leoka 投资的 4 倍，并给 Emfuleni 市存留了 公司与 WRP 工程咨询公司签订了一份 巨大的收益。 为期 5 年的建设—拥有—运营—移交 资料来源：ESMAP, 2010, 城市节能的最佳实践 , （BOOT）的水务节能绩效合同。作 http://www.esmap.org/esmap/node/231. 为一家提供总承包服务的节能服务公 作为一项绩效指标时也能提高能效。在某种程度上，公私合作的方式可被视为一种节能 机制，而合同能源管理模式也是一种公私合作的方式，比如南非 Emfuleni 市的公私合作 城市供水和污水设施节能指南 城市供水和污水设施的能效管理 29 案例。虽然市政供水及污水处理行业采用公私合作模式的结果有好有差，但 在多数情况下，私人经营商往往会促进运营效率和服务质量的提高。35 世界银 行已参与实施了多项成功的公私合作案例，并产生了显著的效益（专栏 3.4）。 专栏 3.4 水务企业利用公私合作实现节能的案例 亚美尼亚埃里温（Yerevan）供水 失和能耗，电机和水泵的升级改造， 及污水服务项目，最初签订了一份为 以及改建泄漏的基础设施。 期 5 年的营运管理合同，紧接着又签 2006 年签订的租赁合同，实现了 订了一份为期 10 年的租赁合同，成功 2006 至 2010 年 期 间 每 年 节 省 电 耗 约 完善了服务并实现了供水节能。在合 18%。除此之外，承租人在配水管网 同 管 理 期 间（2000 － 2005 年）， 供 中设立了压力区，向埃里温市 9 个社 水时间从每天 6 小时提高到 18 小时； 区供水。同时整修了 292 个钻孔；更 水费的收缴率从 20% 上升到 80%；与 换了 27.9 公里长的水管；在各水厂和 2000 年的水平相比，每年电耗下降了 水站安装了 150 多台新型的节能水泵， 30%。 增加了公寓大楼的供水压力。 2000 年签订的合同管理目标是为 资料来源：ESMAP 案例研究，http://www.esmap. 了提高供水时间、监测计量和收费； org/esmap/node/1172. 通过重新划分配水管网以降低水量损 融资工具 供水及污水运营单位可以利用其内部现金流为节能项目融资。但是，通 常运行与维护预算比较紧张、资产改良的资金有限——这种局面使得他们局 限于低成本的能源优化措施，并且要求投资快速回收。在有些案例中，运营 单位通过实施泵站分期改造，解决资金的周转。但是，对于实施资本密集性 的能源优化项目或者投资回收期相对较长的项目来说，一般必须获得外部融 资。根据各个国家和地方的情况，供水及污水运营单位可以采用下述外部融 30 城市供水和污水设施的能效管理 城市供水和污水设施节能指南 资工具，部分或者全部解决节能投资的资金问题： 延期付款融资，也被视为一种内部融资来源，是一种短期借贷。供水及 污水运营单位在收到货物和服务之后短期内向供应商付款。采用这种模式， 如果增量成本可以通过节能运行得以快速回收，运营单位可通过购买高效节 能的设备实现对原有设施的升级改造。 通过合同能源管理进行项目融资需要节能服务供应商使用自有资金承担 项目成本（如由设备供应商提供信贷）或者安排第三方融资（如商业银行）。 这类项目融资可凭借项目节省的能源成本偿付，但是这将取决于合同能源管 理的具体特性（参见图 3.1 和相关参考文献）。 节能基金、信贷额度和部分风险担保计划已经被世界银行集团的某些客 户所采用，如保加利亚、中国、匈牙利、罗马尼亚、突尼斯、土耳其和乌克兰。 但是仍无资料证明这些融资机制在供水及污水运营单位被使用，尽管最近在 俄罗斯和土耳其可能会实施类似的机制。 市政或城市发展基金通常是一种基于框架协议的融资工具，世界银行使 用这种融资工具来解决城市发展中大规模的投资需求，包括改善供水及污水 基础设施。市政基金对于市政基础设施融资受限的国家是一项重要的备选方 案。专栏 3.5 介绍了世界银行资助的乌克兰城市基础设施项目，该项目是专门 设计用于供水及污水之运营单位的节能投资，目前仍在实施当中。 市政债券有时候用于大规模的能源优化项目投资（如沼气发电）或者用 于能产生节能效益的改建项目的投资。在经济条件成熟、具有良好信用等级 的城市使用市政债券，是一种低成本、免税、长期融资的节能投资选择方案。 例如：在美国，供水及污水运营单位可以利用由地方政府发行的普通债务债券。 这种债券是由地方政府的税收收入来满足债务的偿付能力。 电力行业需求方管理计划，在许多发达国家，政府和电力公司提供了 折扣和其他财政激励政策以鼓励节能投资。某些发展中国家也已提供此类 计划，如巴西国家电力局监管机构（ANEEL）强制执行的节能计划。36 在 需要电力公司推进终端用户节能工作的一些地区，例如巴西、南非以及美国 的许多州，电力公司可以提供低息贷款或者折扣扶持节能项目。账单融资 城市供水和污水设施节能指南 城市供水和污水设施的能效管理 31 专栏 3.5 乌克兰城市基础设施项目 在乌克兰，供水及污水运营单位 落实急需的改建资金，降低能源成本。 一直处于较为困难的财政状况，主营 该项目为满足以下条件的乌克兰市政供 业务收入仅能支付 88% 的运营成本。 （1） 水及污水运营单位提供资金： 按照 由于缺乏公司经营利润和私营长期融 住房和公共服务部要求圆满完成商业 资，使得这些单位很难提供可靠和高 （2） 计划； 提供经济和技术分析，确认 质量的服务。 通过所提供的投资可至少实现 15% 的 目前正在实施的由世界银行资助 （3） 节能目标； 得到财政部认可，允许获 的乌克兰城市基础设施项目包括一个 得世界银行贷款。 7 647 万美元独立运作的节能试点项目， 资料来源：由作者编写 （OBF）可作为一种抵付节能投资成本的金融工具。使用账单融资，电力公 司向供水及污水运营单位提供一种无需担保的贷款，可以 100% 支付其节能 投资成本。供水及污水运营单位通过在定期电费账单上另加账单融资附加费 的方式支付贷款。一般而言，从投资中节约的成本等于或者超过每月账单融 资的还款额。 碳融资，清洁发展机制（CDM）往往很难为节能项目融资，主要原因 是节能量和二氧化碳的减排量难以监测和核准，很多节能项目规模较小且 交易成本高。相对而言，供水及污水运营单位的运营状况可以预测，属于 为数不多的、较为满足碳融资条件的情况。正在实施的印度市政供水 CDM 项目，为供水及污水运营单位利用碳市场开展节能项目提供了一些经验（专 栏 3.6）。 其他应对气候变化的融资机制，如全球环境基金和清洁技术基金，也可 为供水及污水运营单位的节能项目提供融资，通常，该类基金用于行业节能 投资的项目会列入国家级计划并有助于减少或者消除节能融资的障碍。 32 城市供水和污水设施的能效管理 城市供水和污水设施节能指南 专栏 3.6 使用清洁发展机制，提高印度卡纳塔克邦州的水泵能效 该 CDM 项目的目标是降低印度 月获批），获得 IDA 贷款 3 950 万美元。 卡 纳 塔 克 邦 州（Karnataka）6 个 城 市 三个经 CDM 认证的城市被列入世界 的 8 种泵送方案供水服务所需的能源。 银行的贷款项目。 该项目预期每年节省电量约 2 370 万 该 CDM 项目经历了很长时间的 kWh，实现每年减少印度南方电网的 延期，项目规模明显缩小。然而，它 温室气体排放量约 21 333 吨 CO2 当量。 体现了水务行业节能融资的创新，其 （1）安 该 项目实 施 的 措 施 包 括： 经验教训可为将来促进类似 CDM 项 装更加节能的水泵，包括正确规格的 目的实施提供帮助。由于在该项目实 水泵或者节能性能更高的水泵，以满 施前，众多参与城市并没有支付电费， （2）停止使 用旧水 足更 高的 需水 量； 因此收集用来计算项目温室气体排放 （3） 泵； 引入改良的计量仪、监测仪和 所需的水和电的基准数据是一项重大 其他措施。 的挑战。该项目正在核实当中，并有 该 CDM 项目是 IDA 资助的卡纳 望于 2011 年向联合国气候变化纲要公 塔克邦州城市水行业改善项目的关联 约（UNFCCC）登记注册。 项目，该项目由卡纳塔克邦城市基础 资料来源：CDM 项目的基准项目设计资料。 设施发展金融公司实施（于 2004 年 4 4  推进和扩大城市供水和污水设施的节能工作 行动框架 对于世界银行集团的客户来说，在城市供水及污水运营单位推进和扩广 节能工作而面临的挑战主要来自行业体制问题、知识局限和融资障碍。行业 体制模式会影响各家供水及污水运营单位的综合绩效，能源管理的决策、激 励政策和具体行动。这可能是大多数发展中国家供水及污水运营单位开展节 能工作最大的障碍。解决知识局限需要在系统化的数据采集、技能培训、能 力建设上努力，并且需要得到地方和国家政府的支持。在发展中国家，由于 市政行业的系统化信用风险问题以及缺乏广泛的支持节能投资的环境（例如： 节能制度和政策框架），节能融资的准入存在困难。表 4.1 概况了世界银行集 团的客户国家和多边发展银行在上述三方面所需要采取的关键行动。 国家和地方政府的行动 在许多发展中国家，国家和 / 或地方政府仍保留对市政供水及污水行业 的控制权，具有基础设施投资方 / 业主和行业监管的双重身份。他们对于实 施市场改革和开展节能工作，清除供水及污水运营单位实施节能的障碍至关 重要。具体的行动包括： • 通过市场改革提高行业监管和供水及污水运营单位的财务可持续性和 独立性。基本的市场原则包括强制性对用户进行用表计量并按计量收费，消 除营运补贴（包括能源补贴），推行全成本回收水价的同时提供服务质量和 特定社会保障。水价审查应包含经营性绩效要求，包括收费率的提高和能效 的改进。政府可通过其他激励手段发挥杠杆作用，把利用政府资金与服务质 量和经营绩效（包括节能）相挂钩。 33 34 推进和扩大城市供水和污水设施的节能工作 城市供水和污水设施节能指南 • 通过努力和各种资源支持全行业范围内提高经营绩效（包括节能）的能 力建设。这包括设立关键性能效指标，作为供水及污水运营单位绩效考核的 组成部分，并且将此类评估与获得公共融资的资格挂钩。政府支持的其他能 力建设包括技术和信息支持计划、资助能源审计、合同能源管理的合同模板 选择等，以帮助供水及污水运营单位确定绩效差距和提供解决方案（例如： 附录 C 中详细介绍了美国的经验）。 表 4.1 提高城市供水及污水运营单位能效的关键行动 国家 / 地方政府 供水及污水运营单位 多边发展银行 管理 • 使用市场原则提高行业财务可 • 在实现成本最小化的同时， 提 • 通过引入国际示范经验，为行业改 体制 持续性 供高质量的服务 革和节能战略提供咨询服务 • 通过财务杠杆激励运营效率的 • 把节能责任贯穿于企业各级管 • 协助设计和实施具体的提高绩效的 改善 理层 激励机制 • 使节能成为国家和地方发展战 • 为了改善运营绩效设定目标， 略的支柱 包括节能目标 能力 • 通过指定机构提供领导和支持 • 开展基本的用能评估和成本 • 支持国家在建立行业绩效（包括节 建设 • 建立 / 增强行业绩效评估， 包 核算 能）跟踪系统的努力 括节能评估 • 通过试点和低成本的行动， 边 • 通过特定技援培训计划、同行学习 • 动员民间机构和私营部门向供 学边做 和专项投资，为公用事业单位提供 水及污水运营单位提供广泛 • 通过组织规划把行为系统化， 援助 的援助 必要时寻求外部援助 融资 • 通过专项融资支持节能和降低 • 利用可获得的节能专项融资 • 扩大供水及污水运营单位的节能投 渠道 水损失的投资 （赠款、补贴贷款） 资，尤其在中等收入和高收入发展 • 通过各种担保工具撬动商业贷 • 准备可获得银行贷款的融资方 中国家 款融资 案，吸引商业贷款 • 通过公私合作，撬动私营部门专业 • 通过国家 / 行业计划撬动气候 • 通过合同能源管理模式， 寻求 技术和融资 变化融资 第三方融资 • 筹集气候变化融资 资料来源：作者 城市供水和污水设施节能指南 推进和扩大城市供水和污水设施的节能工作 35 • 支持节能和降低水量损失融资的政策和资源。包括为供水及污水运营单 位的节能和降低水量损失创立特定的融资工具，例如专项节能基金（巴西的 公益性电费附加价机制 36，开发合同能源管理的市场，并促进公私合作）。政 府还可以通过贷款担保促进了大型改建项目的商业融资。对于具有很多城市 中心的国家，可实施行业范围内应对气候变化的融资计划，当地国家政府在 建立该实施计划和开发应对气候变化的投资来源（如全球环境基金和清洁技 术基金）中可发挥关键的作用。 供水及污水运营单位的行动 市政行业管理的关键是提高其服务质量和运营效率。对于仍未使用系统 化能源使用管理手段的供水及污水运营单位，在初始阶段，可以采取如下行 动来组织并逐步强化能源管理计划： • 建立一个小规模的能源团队，逐步完善内部能源数据收集、报告和分析。 • 采取小规模 / 低成本、高回报的措施，以验证能源管理的收益，并进行 能力建设和激发兴趣，创造一个收入流以为将来的积极行动提供资金。 • 向已经拥有能源管理实践经验的供水及污水运营单位同行学习，分享绩 效基准数据。 凭借初步成果及运营单位管理层和职工的支持，该能源团队可在外部专 家的帮助下，着手解决更为广泛的问题并扩大其效应，主要通过： • 通过能源使用监测和数据采集自动化系统，加强数据收集和分析，进行 有针对性的分析和报告。 • 开展更加全面的能源评估，制定内部程序和核查清单。 • 筹集内部或外部融资（采用银行融资方案），用于扩大规模的项目实施、 优化系统，提升系统设计。 • 从公司外寻求内部短缺的技术专家，例如与其他绩效更高的单位结成互 助关系，与节能服务公司签订合同，求助国家有关行业协会。 • 制定一个能源管理计划，并形成制度化（即设立特定的能源目标；实施 定期和有组织的维护；运行人员的培训等）。 36 推进和扩大城市供水和污水设施的节能工作 城市供水和污水设施节能指南 供水及污水运营单位的节能工作可获得给排水行业国家级协会的支持。 在此类协会有行业信誉的国家，以及能够对其给排水行业的会员单位给予强 大支持的国家，这种机制往往会运作得很好。 多边发展银行的作用 多边发展银行，如美洲开发银行和世界银行集团，在帮助其客户提高行 业管理和财务可持续性，开发技能，提高供水及污水服务行业的融资服务具 有广泛的经验。基于这些经验，多边发展银行应该推进和扩大节能援助，增 加对供水和污水项目的节能融资服务。 完善管理体制，加强激励机制 在大量的政策改革中，节能往往是一个 相关效益，但是通常有机会把供水及污水运营单位的能效与改革活动挂钩。 例如：供水及污水运营单位的能效可以作为一项政府转移支付的重要绩效指 标，以及作为水价调整的一个基准条件。在坚决支持市场改革的国家，与当 地政府和设施运营单位通过项目投融资直接合作，这对于展示良好的实践和 帮助客户的参与都非常重要。 开发知识技能和专业经验 多边发展银行为全球供水和污水行业的知识 技能做出了重大贡献，但是在加强市政供水及污水服务的能源管理方面还需 要做更多的工作。其中一个主要方面是为供水及污水运营单位开发并部署一 套可靠的能效比对基准，通过多边发展银行投资运作加以示范、核实，并通 过国际供水及污水处理绩效比对网络（IBNET）或者国际水协会（IWA）加 以传播。 扩大和增加融资 用于市政节能投资项目，尤其是用于供水及污水运营 单位节能的综合融资还很限制。对于多边发展银行而言，存在两个潜在的机 会来扩大并增加供水及污水运营单位的节能投资： • 中等收入国家的节能改造（如巴西、中国、墨西哥和南非），这些国 家拥有大量的供水和污水基础设施和通用的节能政策框架；节能融资并非主 要的限制因素。这些国家能源和城市部门的团队之间紧密合作，可以开发出 具有财务吸引力的节能项目，如对跨多个供水及污水运营单位的节能项目实 行打包融资 37。由国际金融公司（IFC）成立的中国公用事业节能减排融资平 城市供水和污水设施节能指南 推进和扩大城市供水和污水设施的节能工作 37 台（CHUEE），有在其他中等收入国家进行复制的潜力。 • 新建和服务扩建投资项目中的节能创新 包括设计和建设更为灵活的供 水和污水基础设施的技术创新，有效满足不断增长的需求和供应的能力；还 包括以成果或绩效要求来推动供水及污水行业的服务。后者需要实施相关的 程序和节能绩效指标。 多边发展银行可以采用传统的运作模式，提高供水及污水运营单位的节 （1） 能投资： 由运营单位实施，通过建立项目团队或者项目实施单位，实施具体 （2） 的节能项目； 专项市政发展基金，可用于市政节能融资还处在早期阶段的 （3） 国家； 公私合作，涉及运营合同管理、经营融资租赁和其他新机制，如节能 服务公司。要使这种运作模式有效提高能效，应当在绩效指标中突出节能。 有些通过世界银行参与、促进供水及污水运营单位节能活动的新方法值 得关注。例如：在南亚区正在准备的一个大型市政供水项目中，将在各 供水 设施的运营手册中引入健全的能源管理。在一个与墨西哥国家水务部门合作 的项目中，使用基于成果的融资方式（专栏 4.1），进行提高供水设施运行效率 的试点（包括可监测的节能改善情况）。还有，目前正在准备的一个新投资项 目中，帮助南美一家国有水务 企业制定并实施一项综合能源管理计划。为了 扩大市政供水及污水服务行业的节能投资，需要做出更多的此类努力和创新。 专栏 4.1 基于成果的融资，用于供水及污水设施的节能改造：墨西哥试点 2005 年以前，55% 的墨西哥家庭 目 实 施 时 间 从 2005 年 至 2010 年。 在 供水是间断的，44% 的产水量都被泄 2010 年，用于水务企业节能改造项目 漏，31% 的计价水费未被支付。为了 的 1 亿美元贷款（名为 PROME）获得 应对这些挑战，世界银行向墨西哥政 批准，以扩大 PATME 项目产生的效果。 府提供了一笔 2 500 万美元的技术援助 PROME 项目包含一个基于成果的支 贷款，帮助其实现供水和污水行业的 付窗口，来支持营运效率的投资。 现代化。名为 PATME 的技术援助项 在 PATME 项 目 中， 墨 西 哥 国 家 38 推进和扩大城市供水和污水设施的节能工作 城市供水和污水设施节能指南 专栏 4.1 （接前页） 水资源委员会（CONAGUA）开发了一 程序，PROME 项目还投入了 500 万美 个绩效比对和监控工具，并为提高运 元，进行基于成果的投资试点。这种 行效率的改进方案提供资金。该项目 基于成果的融资仅限于参与了 PATME 建立了一整套标准化的输入数据和绩 项目并已获得实际成果的运营单位。 效指标，并用于 80 家水务企业。绩效 改进的内容包括： 指标涵盖了供水 / 污水服务范围、服 （1）节能（节电量 /m3 产水量 / 月） ； 务连续性、用表计量水平、无收入水量、 （2） （m3 节水量 / 月） 节水 ； 劳动效率、商业性行为和节能量。 （3）商业效率（额外增加的按计量 在 PROME 项目中，将 PATME 项 收费的水量 m3）。 目开发的各类指标和基准工具进行优 墨西哥国家水资源委员会将对供 化，并配备了补充的标准和手册，节 水及污水运营单位按其运行手册中描 能效果好的示范项目将在墨西哥水务 述的协议成果对其投资成本给予补偿。 行业加以传播推广。虽然大多数提升 资料来源：项目评估文件，墨西哥水务企业的节能 运行效率的项目投资遵循传统的支付 项目，2011 年。 注释 1. Van Den Berg 等，2011 年。 2. 美国多以政府所有并负责运行的供水及污水运营单位为主，其能源开支占 当地政府的三分之一（USEPA, 2008）。 3. Mukesh Mathur，2000。 4. Barry，2002。 5. WERF，2010。 6. 粗略评估假设全球 4% 的电量用于城市供水和污水处理。2008 年全球总电 耗约为 16 815 510 GWh（IEA 能源统计）。 7. 联合国人居署，2007 年。 8. 作者基于联合国的预测人口进行评估。 9. 世界卫生组织（WHO）/ 联合国儿童基金会（UNICEF），2010。 10. Barry，2002。 11. 本书没有讨论内嵌能源，例如用于水处理制造化学品所需要的能源。 12. 针对污水处理，美国州平均电耗为 0.391kWh/m3 污水处理量，明显高于其 国家平均水平 0.317 kWh/m3，这是因为纽约污水深度处理占据较高份额 （NYSERDA，2008）。 13. 预测市政用水量约占全球可用淡水资源的 11%（2003 年约为 3 862 km3）， 另外 19% 用于自抽取工业用水，70% 用于农业。城市供水的其他来源可 以忽略，如脱盐的苦咸水或者海水。这些比例具有明显的国家和地区差异。 农村家庭用水通常在农业用水中报告（Aquastat：http://www.fao.org/nr/ water/aquastat/water_use/index.stm）。在整个能耗体系中，城市供水与污水 39 40 注  释 城市供水和污水设施节能指南 处理所占的比例较小，约占初级能源的 2%（作者根据美国数据（EPRI， 2002）估算）。对于美国最高的人均用水量， （约为 1.5% 低于全国用电量的 4% 的初级能耗量）用于城市供水和污水的输送和处理。初级能源的损失主要 来自发电、输送以及配电过程中。用于全球水资源提取和供应的综合能源 使用量，包括工业和农业自供用水，约占全球初级能耗总量的 7%（Barry， 2002 年）。 14. EPRI，2002。 15. EPRI，2002。 16. 世界水杂志：节能审计揭示节能潜力，2010 年。 17. ASAEP，2006。 18. Kingdom 等，2006。 19. Van Den Berg 等，2011。 20. 城市节能的最佳实践：供水服务行业的能源管理，巴西坎皮纳斯市， http://www.esmap.org/esmap/node/1171 21. Ashok Sarkar 等，2010。 22. NYSERDA，2010。 23. 给水系统中使用水箱具有其他效益，如维持系统的水平衡。但是水箱也需 定期冲洗，防止细菌生长。为此，是否会导致成本节约要视具体情况而定。 高峰期泵送也会增加泄漏，必须从一个系统层面考虑该因素。 24. 功率因数的数值范围从 0 至 1，是衡量将所供电流转换为有用功率的效率。 低于 1.0 的功率系数需要电力部门提供比所需的最低电流更高的电流，提 高了发电和输电的成本。低于 0.95 的功率系数通常由电力部门评估其费用。 供水及污水运营单位常用感应电机来降低功率因数。 25. 在紧急情况或者在电力不太稳定的国家，可考虑使用备用发电机，但不作 为正常运行时的替代电力。 26. 水功能分区包括将具有多个供水点的大型互连市政供水管网分成较小的具 有一个（或者两个，在例外情况下）供水口的较小分区。将大型配水管网 划分成小供水区，将带来规律的供水流量和压力，这在大型管网中很难实 城市供水和污水设施节能指南 注  释 41 现。另外，它会降低泵送的能源使用和相关成本。 27. 水力模型可以用来模拟配水的动力学，并有助于确定优化运行战略。根据 水表区域进行配水分区，使得进水和出水计量区域可以实现分离（阀门关 闭）和控制，这对泄漏监测和管理是一个关键性因素。 28. Mordecai Feldman，2009。 29. http://www.iso.org/iso/iso_50001_energy.pdf 30. 例如：USEPA，2008。 31. Scott Olsen 等，2003。 32. NYSERDA，2010。 33. 例如：自 2000 年始，华盛顿郊区卫生委员会通过一系列担保节能协议， 完成了多项节能投资项目，包括安装变速驱动器；用微孔曝气代替大气泡 曝气；在污水曝气池安装溶解氧控制仪；更换旧风机，重新安置新风机； 安装新的砂滤装置、新管道、阀门、污泥传输系统、备用 / 高峰调节发电 设备。这些项目投资超过了 1 000 万美元， （Taylor， 节约电量约 860 万 kWh/年 2009）。 34. Jas Singh 等，2010。 35. P. Martin，2009。 36. 巴 西 的 公 益 性 电 费 附 加 价 机 制：推 动 节 能 http://www.reeep.org/file_ upload/2785_tmpphpC9wvEx.pdf 37. 亚洲可持续发展和替代能源基金资助了中国两个城市的 5 家供水及污水 运营单位的研究，明确了超过 300 万美元的节能投资，全部投资回收期 为 4.3 年。中国已经有几十个类似规模或者更大的城市（中心市区人口 超过 100 万）。 参考文献 ASE（Alliance to Save Energy）. 2002. Watergy: Taking Advantage of Untapped Energy and Water Efficiency Opportunities in Municipal Water Systems. ——. 2006. Municipal Water Infrastructure Efficiency as the Least Cost Alternative. Prepared for Inter-American Development Bank. Baietti，Aldo，William Kingdom，and Meike van Ginneken. 2006. Characteristics of Well-Performing Public Water Utilities（Water Supply & Sanitation Working Notes）. The World Bank. Barry，Judith. 2007. 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WERF（Water Environment Research Foundation）. 2010. Energy Efficiency in the Water Industry: A Compendium of Best Practices and Case Studies. Global Water Research Coalition. WHO/UNICEF Joint Monitoring Programme for Water Supply and Sanitation. 2011. Progress on Sanitation and Drinking Water – 2010 Update. http://whqlibdoc. who.int/publications/2010/9789241563956_eng_full_text.pdf 其他资料来源 能源审计 / 评估 菲律宾供水设施的能源审计指南，美国节能联盟 （ASE） 该指南根据美国节能联盟在菲律宾的综合节水、节能管理经验，就如何 对供水设施进行能源审计提出了逐步指导。该指南还包括了供水设施能源审 计 的 几 个 案 例 研 究。 可 登 录 网 址：http://watergy.org/resources/publications/ auditguidebook_philippines.pdf 下载。 供水 / 污水设施的能源审计手册，美国节能协会 （CEE） 该手册介绍了如何在供水及污水运营单位进行检查和详细的能源审计， 并提出建议以发展成功的节能计划。可登录 http://www.cee1.org/ind/mot-sys/ ww/epri-audit.pdf 下载。 水泵系统的能源评估，美国机械工程师协会（ASME） 该指南提供了如何对水泵站组织和开展能源评估，分析所收集的数据， 确定节能措施，记录以及报告结果。可登录 http://www.cee1.org/ind/industrial- program-planning/ASMEStandard.pdf 下载。 污水处理设施的节能措施评估，美国环境保护署（USEPA） 该报告提供了污水处理设施的能源管理综合方案，包括能源管理计划的 制定；陈述了水泵系统和曝气系统的节能措施，以及创新污水处理工艺的选 择，包括污泥处理工艺。还包括美国 9 家污水处理厂的案例研究。可登录： http//water.epa.gov/scitech/wastetech/upload/Evaluation-of-Energy-Conservation- Measures-for-Wastewater-Treatment-Facilities.pdf 下载。 47 48 其他资料来源 城市供水和污水设施节能指南 能源管理 确保可持续发展的未来：供水及污水运营单位的能源管理指南，USEPA 该指南向供水及污水运营单位管理者提供了基于 “计划—执行—检 查—行动”（PDCA）的循序渐进方法，对其公用设施进行识别、执行、 监 测， 并 提 高 其 节 能 和 可 再 生 的 机 会。 可 登 录 http://www.epa.gov/owm/ waterinfrastructure/pdfs/guidebook_si_energymanagement.pdf 下载。 供水及污水能源管理：最佳实践手册，2010，NYSERDA 该手册向从事供水及污水行业的人员提供了如何开发能源管理计划，资 本运作和运营改进，跟踪绩效，并评估项目收益。可登录 http://www.nyserda. org/programs/Environment/best_practice_handbook.pdf 下载。 附录 A 世界银行集团城市供水和污水项目中的节能投资 提高水务行业的能效是控制运营成本的根本途径。由此，世界银行集团（世 界银行、国际开发协会、国际复兴和开发银行）已经为许多国家现有基础设 施的升级改造提供了融资帮助。城市供水和污水运营单位的大部分投资均用 于新建基础设施，尤其在经济快速增长的环境。这些项目通常并不以节能为 目标，尽管在项目设计和设备选型中涉及能效指标。这也许是因为对新系统 确定能效基准值存在困难。 对世界银行城市供水和污水投资项目的分析 从 2000 至 2010 财年，世界银行审批的城市贷款项目包含了 178 个城市供 水和污水项目，总投资约为 161 亿美元，占世界银行城市部门项目总投资的 63%，涵盖了世界银行项目数据库中各种城市供水和污水处理项目，满足供水 与污水行业准则和城市发展的主题。 世界银行投资项目的特征｜在这 178 个评审项目中，54% 是市政 / 城市基础 设施综合项目，涵盖了道路、街道照明、固体废物、排水、住房、电力供应以及供 水和污水处理项目；其中 46% 为供水和污水专项。项目的区域细分见图 A.1。 大多数（44%）投资项目为现有供水和污水处理基础设施的改建及扩建 工程提供融资，此外，改建专项占总投资项目的 32%，其余 24% 为新建项目 提供融资。上述三类项目在不同地区分布差别较大（图 A.2），欧洲及中亚区 （世界银行区域）和南亚区（世界银行区域）侧重于现有基础设施的改建项目， 东亚和太平洋地区（世界银行区域）侧重于基础设施的新建项目。在其他地区， 基础设施新建项目和改建项目的份额并无明显区别。 49 50 附录 A 城市供水和污水设施节能指南 图 A.1 各地区世界银行供水及污水项目数量和投资额（千美元）明细图 LAC ECA LAC ECA 40 30 S3,2-04 S2,125 22% 17% 20% 13% AFR MENA AFR MENA S3,647 21 39 S1,717 23% 12% 22% 11% EAP SAP SAP EAP S3,943 16 S1,450 21 24% 9% 9% 18% 资料来源：作者 图 A.2 各地区的投资类别组成 50 40 改建和新建 / 扩建 30 项目数量 20 新建 / 扩建 10 改建 0 ECA AFR SAR EAP MENA LAC 资料来源：作者 城市供水和污水设施节能指南 附录 A 51 综上所述，对世界银行市政供水和污水投资项目的分析表明：在项目设 计和实施过程中考虑节能非常有限。仅有 11% 的项目（178 中有 19 个项目） 明确考虑了节能改造，将能效指标作为成果框架的关键绩效指标。虽然这并 不意味是所有评审项目的节能活动，但确实强调了一个事实：在世界银行供 水及污水处理投资项目中明确考虑节能的并不多。图 A.3 显示了在不同地区考 虑能效指标项目的差异。 图 A.3 具有明确能效指标项目的区域划分 EAP LAC MENA SAR 1 1 1 1 5% 0% 0% 5% AFR 2 11% EAC 15 79% 资料来源：作者 考虑节能的驱动力｜明确设置能效指标的项目中，有 2/3 旨在提高设施财 务回报上的可行性，这往往是由于历史上的运营赤字和资金缺乏阻碍了对基础 设施进行适当的维护。供水及污水运营单位的高能耗成本也是一个重要因素。 在没有完整能耗成本记录的情形下，应用能源使用量的比对也是促进考虑节能 的因素。例如，在摩尔多瓦，2003 年以前，对供水和污水试点项目评估时，供水 和污水运营单位的电力成本占运营和维护成本的 50%。在一定程度上，这是因 为电力行业的私有化导致了电价提高了三倍。在亚美尼亚，2000 年埃里温供水 52 附录 A 城市供水和污水设施节能指南 和污水运营单位的电费为最大的运营和维护成本项，甚至高于收入。 如果未能完整地记录能源成本，所提供的能源使用基准将会影响项目的 节能措施。例如，乌克兰利沃夫的市政供水和污水运营单位关注的能源使用 量为西欧和北美地区人们对类似水务设施关注量的两倍，后者于 2001 年 6 月 批准了一个供水和污水节能项目。几年后，评估表明乌克兰在水务行业的能 耗要比经济发达的欧洲的能耗高得多，而且，更换高耗能水泵每年可以节约 1 000 多 GWH 的电量。这导致乌克兰开发了一个节能专项基金，用于供水和 污水运营单位的节能改造投资。 节能措施｜在世界银行节能投资项目中， （1） 节能措施分为两大类： 涉及系 统或节能设备的改造投资；2） （ 主要投资措施包括 促进或者维持节能的软措施。 ： • 改建供水 / 污水泵站和更换旧泵——包括更换老式、规格过大的或者已 磨损的水泵；在泵内安装变频器；更换与泵相连的有泄漏的吸嘴和架空管道。 • 改建输水主干管和配送管网——包括更换掉频繁漏水的输水主干管和部 分配水管网。由于该措施减少了实际水量损失，间接地实现了节能。 • 泄漏检测和维修——包括实施泄漏检测和维修计划，包括购买监测仪器、 查明、检测并修补管网中的泄漏点，进行泄漏检测和快速维修，培训设施职工。 这项措施也会间接实现节能。 • 压力管理——包括安装减压阀、建立压力突变室、改建水库以及配水管 网功能分区。压力管理通常可以提高供水可靠性以及延长供水时间，如果未 考虑更换漏水管道，会产生更多水损。 • 增加重力给水——包括安装重力输水管道，通过重力给水系统对生产的 水进行配送。这项措施常会逐步淘汰水泵。 各项软措施包括针对公用设施规划的需求方管理措施。例如，在乌兹别 克斯坦，就对一些提高公众节水意识以及供水和污水服务收费机制项目提供 资助。在用户端安装水表是最为常见的需水量管理措施。在亚美尼亚，扩大 水表安装的一种创新方式是：设立一项周转资金来为购买和安装水表提供贷 款。在乌克兰城市基础设施项目中，正在准备以节能为目标的商业计划和节 能投资的经济和技术分析，以为供水和污水运营单位提供支持。 项目融资和实 施模式｜世界 银行主要采用三种方 法资助和实 施供水 和 城市供水和污水设施节能指南 附录 A 53 （2）使 （1）公用事业单位 对项目实施 直接融资； 污水运营单位的节能项目。 （3）公私合作 模式 用特定标准项目评审条件的市政发展 基金； （PPPs），附 加用于实体投资的融资。目前，有一 例正在实施碳融资的案例。 各运营单位的项目实施涉及成立一支项目团队，或者在其内部成立项目 实施单位。如果一个项目涉及多种设施，有时候应在中央部级层面设立项目 实施单位来执行和协调项目（例如在摩尔达维亚主导的供水和污水项目）。项 目实施团队或项目实施单位的人员是单位内部骨干，其员工在项目结束后会 返回原工作岗位，这是一种良好做法。 专项市政资金对于节能投资还处在初级阶段的国家是另一种选择方案。 在这些国家，由于银行业缺乏对各公用设施运营单位的了解或者不愿意与其 一起合作、偿债能力问题、改革与重组或者一般贷款偏好问题，还没有准备 好为其提供融资。 在获得市政基础设施资金途径有限的国家，市政基金将是一项重要的选 择方案。欧洲及中亚区（世界银行区域）的三个项目已经采用了这种机制。 专栏 A.1 描述了乌克兰城市基础设施项目的情况，该项目还在实施当中。 专栏 A.1 乌克兰城市基础设施项目 在乌克兰，供水及污水运营单位 目，以解决急需的改建资金，从而降低 一直处于较为困难的财政状况。主营 能源成本。该 项目为满足以下条 件的 业务收入仅能支付 88% 的运营成本。 乌克兰市政供水及污水运营单位提供 缺乏公司经营补贴和私营长期融资， （1）按照住 房和公共服务 部 要 资金： 使得这些单位很难提供可靠和高质量 （2）提 供经济 求圆满完成商业计 划； 的服务。 和技术分析，确认通过所提 供的投资 目前正在实施的由世界银行资助 （3）得 可至少实现 15% 的节 能目标； 的乌克兰城市基础设施项目包括一个 到财政部确认，允许从世界银行借款。 7 647 万美元独立 运作的节能试点项 资料来源：作者 54 附录 A 城市供水和污水设施节能指南 公私合作协议是指私人运营商通过正式的合同来接管市政供水和污水服 务，被用于很多案例中。例如，在亚美尼亚，与埃里温供水及污水运营单位（服 务于埃里温的国有水务公司）签订一份成功的运营管理合同之后，又通过一 份经营租赁合同实现了显著的节能（参考专栏 3.4）。 经验教训｜项目经验表明，如果在项目设计中考虑并强调节能，就能大 大促进供水及污水运营单位的节能，这通常涉及改建项目。在那些确定节能 绩效基准有困难的其他类型项目中，很难将追求节能作为一个明确的项目目 标。为了鼓励客户和世界银行任务团队深入调查潜在的节能措施和项目的成 本效益，在项目准备阶段可能就需要投入资金进行相关调查。 从不同的融资和实施模式中得到如下一些具体经验教训： • 严格的基准线评估对于节能投资项目至关重要。尽管投资级别的能源审 计对于清洁发展机制项目和合同能源管理（该模式仍未用于世界银行支持的 任何供水和污水运营单位的节能投资项目）是必要的，但是否已通过其他手 段（例如，由运营单位主导的直接融资和专项市政基金）来判断和确定节能 投资并不清楚。 • 多用途的市政发展基金似乎对于资助节能项目的激励机制较弱。市政基 金为各种服务提供借贷，这个事实使得其专业性更为宽泛浅显。这为实施机 构能够产生明显成果（例如新建管道）的项目提供资金，可能具有更强的激 励作用，但不针对节能投资。 参与公用事业的私营部门一般较为主动，并了解如何优化使用资金和降 低能耗。合同规定其激励机制与风险成正比。除非管理承包商的报酬至少部 分取决于比基准能耗降低的能耗量，否则合同能源管理的激励作用不大。融 资租赁和特许经营应该能为节能投资提供更大的激励和应用范围。 国际金融公司（IFC）的自主行动 IFC 的水业策略｜ 2010 年 IFC 的水业计划提出了在接下来 20 年内，由于 人口增长和城市化进程对全球食物、水资源和能源需求的累积效应。IFC 的整 体水务战略鼓励该行业的需求方都应同时考虑对基础设施和节能项目的投资。 通过节能项目，IFC 尝试催促一种点对点的价值链方法，推动改进来支持市场， 城市供水和污水设施节能指南 附录 A 55 在开发下游产业链机会的同时实现转型。 此外，IFC 通过利用全球知识结构来寻求优选的行业和产品，并逐步扩 大规模，尤其在以下关键的战略领域： • 节能——农业（灌溉、水域测绘）、工业（水足迹、大用户解决方案） 以及市政行业（减少无收入水量、水务行业节能服务公司） • 核心子行业——污水 / 再利用、脱盐、固体废物、区域供热 / 供冷、重 力水、农业 / 工业再利用、水务管理信息技术 • 金字塔基法（BOP）——分布式服务（供水和污水处理） • 气候变化议题——清洁技术、适应技术以及创新的商业模式（与 IFC 气 候业务解决方案组合作） IFC 提供了一整套长期融资、股权投资、地方融资、风险共享和相关咨 询业务。 与水务 / 能源相关的项目｜ IFC 推进的节能行动可大致分成两类：（1） 试点、改进并复制那些在农业、工业和市政行业鼓励节能和节水的新型商业 专栏 A.2 国际金融公司（IFC）的水务创新案例 哥伦比亚的巴兰基利亚案例 厂实现了节能。该项技术降低了约 25% IFC 正在为一家私营部门的配水 的曝气耗电量，一般而言污水处理厂 客户实施无收入水量和节能的可行性 的主要耗电成本来自于曝气系统。 研究，并讨论后续的融资选择。 墨西哥案例 中国及中东、北非区案例 IFC 投 资 了 一 家 水 设 备 租 赁 公 IFC 为 这家 私人 企 业 的 投资，聚 司，该公司主要提供节水和节能系统， 焦于水厂和污水处理厂的建设和运营。 其中包括为墨西哥污水处理厂及中小 该公司采用根据溶解氧仪表反馈调节 回用系统提供的大约 250 个设施。 剂量的变速曝气系统，在其污水处理 资料来源：作者 56 附录 A 城市供水和污水设施节能指南 模式；（2）创新金融工具的试点，以鼓励金融机构重点关注并复制节水和节 能实践。IFC 积极对新兴节水技术进行上流的调研。 新型节水商业模式的试点 • 分布式服务系统（城市售水模型）。 • 减少无收入水量——IFC 正在考虑对减少无收入水量的公司和项目进行 投资。水损管理涵盖了一些节能机会，包括：降低水处理厂的生产电耗；降 低输水和配水的泵送和用电量；压力管理，这是一种减少无收入水量的机制， 同时也能获得额外降低电耗产生的节能效益。 • 水务行业节能服务公司（WESCOS）——IFC 正在考虑为水务行业提供 节能服务的专业公司提供投资。这些公司通过减少无收入水量、优化水泵效 率、优化污水处理厂的曝气系统和其他方式来识别节能机会。一般采用基于 业绩的合同模式经营，在提高能效的资本支出中，节能服务公司提供部分融资， 一部分收入则满足节能和 / 或降低成本的目标。 • 低耗能的海水淡化——IFC 利用其清洁技术创业投资基金，正在评估几 个应用低耗能的海水淡化技术的投资项目。这些技术包括太阳能海水淡化和 反渗透纳米膜，可实现 20% ～ 80% 的节能量。 节水金融工具的试点 • AmInvest 私募水基金（东亚区）——IFC 投资了该私募基金，以资助整 个东亚区的供水和污水项目，其中包括很多工业污水回用项目。通过节水和 节能，避免使用其他可能需要长距离泵送或需淡化的水源。 • 中国公用事业节能减排融资平台（CHUEE）——IFC 成立了该债务融 资基金，为中国节能项目提供风险担保，该机制将扩展到中国整个工业水行 业的重点节水项目中。 迄今为止的成果 / 经验教训 迄今为止，IFC 已在节能、创新的输水模式、新型水务子行业和股权投 资领域实施了 18 个项目，总投资额达 5.03 亿美元。现有客户包括法国威立雅 城市供水和污水设施节能指南 附录 A 57 水务集团（Veolia Voda）、Dalkia、AAWF、Epure、Jain 和 JK Paper 等。 从 IFC 的实践可获得以下经验教训： • 在政治对话和技术咨询中，提供创新和前沿的解决方案非常重要。 • 需要公共部门和私营部门之间的紧密合作。 • IFC 须与世界银行、其他多边发展银行、捐赠者以及私有部门之间发展 更为有效和聚焦的合作关系。 • 资产风险可以通过股权进行多样化。 • 需要适用于水务行业的健全的合同能源管理的合同模板。 附录 B 供水及污水运营单位的能源管理措施和成本效益 下述表格包含了从各种来源收集到的特定技术措施对成本和 / 或节能潜 力的经验证据。 表 B.1 供水和污水运营单位的能源优化：经验例证 机会区域 措施的经验案例 实现的节能量 简单投资回收期（年） 降低需电量和能耗 泵送 在巴西一家水处理厂的原水水泵和净水配送泵上安装变速驱动 33% 电量 4 器（能源部门管理援助计划） 19% 需电量 kW 44% 电费账单 在 11 台深井泵上安装变速驱动器， 15% 电量 2.5 比利时（GWRC，第 24 页） 用一台轴流泵替代一台潜水泵，英国（GWRC，第 29 页） 降低能耗强度 5 为两台同时运行的深井泵重新编制负载软件来控制深井水位， 降低能耗强度 0.5 英国（GWRC，第 19 页） 将 6 台泵的控制算法从压力控制改为流量和压力控制，这样可 5% 电量 <0.1 从流量推导出工作压力，澳大利亚（GWRC, 第 34 页） 安装新型冷却泵，英国（GWRC, 第 16 页） 降低能耗强度 7.8（根据 £6.6p/kWh） 变速泵控制的改变 —— 降低变速驱动器的工作频率和抽水速 12% 电量 未知 度，英国（GWRC， 第 21 页） 使用溶解氧光学探头传输的 4 ～ 20 毫安信号增加氧化沟叶轮 13% 电量 1.5 的变频控制，美国（美国环境保护署，案号 4） 39% 需电量 22% 成本 在一个工作井上安装变频驱动器和可编程逻辑控制器，升级采 降低能耗强度 未知 用高效节能电机，增压泵的改造，实现优化运营，美国（加州 能源委员会） 在新建项目的污水系统安装可编程逻辑控制器和变频驱动器， 降低能耗强度 未知 调节提升泵站污水水位，并使用高效节能电机，美国（加州能 源委员会） 59 60 附录 B 城市供水和污水设施节能指南 机会区域 措施的经验案例 实现的节能量 简单投资回收期（年） 降低需电量和能耗 泵送 在自来水泵站安装液压连接，荷兰 19% 电量 未知 （GWRC，第 13 页） 23% 电量 采用专有的工艺控制算法，优化泵站系统，脉冲曝气和溶 （脉冲空气混合） 气气浮法脱氮除磷，优化污泥浓缩工艺，美国（美国环境 0.25 64% 电量 保护署，8 号例子） （优化溶气气浮法） 处理 为一家污水处理设施的一级曝气工艺选用新型高速、磁轴 50% 电量 13.3 承涡轮鼓风机，美国（美国环境保护署，案例 1） 38% 电费账单 5（仅是能源） 污水处理中采用实现活性污泥系统优化和自动化的新型水 20% 电量 2.5（包括劳动力和 化 表和软件，美国 学药剂的节约） 降低活性污泥的回流速率，从固定流速降至更低的固定流 降低能耗强度 未知 速，英国（GWRC，第 36 页） 采用原水水质监控系统，确定水厂是否应采用溶气气浮法 21.4% 电量 未知 处理水，以满足出水水质要求，英国（GWRC，第 52 页） 根据暖温带的气候条件，设计和运行好氧污泥停留时间和 46% 电量 未知 水力停留时间，新加坡（GWRC，第 46 页） 使用带有入口导向叶片和可变出口叶片的单级离心式鼓风 30% 电量 14 机，且带有空气控制阀，美国（美国环境保护署，案例 2） 用 Sanitare 微孔曝气器和空气轴承 KTurbo 鼓风机来代替 135（严格地从节能前 机械曝气，升级到自动溶解氧控制，并且安装自动的基于 景来看） 10% 电量 氧化还原电位的硝化控制装置（dNOx 缺氧控制系统）， 33（去除每磅 CBOD 的 美国（美国环境保护署，案例 3） 耗电量和成本） 使用基于专有工艺建模的控制算法来优化和控制污泥停留 20% 电量 5 时间和溶解氧，美国（美国环境保护署，案例 5） 升级曝气系统，增加曝气扩散器的数目，安装溶解氧探头 和自动鼓风机，曝气系统控制装置，美国（美国环境保护 36% 电量 2.4 署，案例 9） 改变可编程逻辑控制器，以实施新型曝气方案，包括改变 降低能耗强度 立即回收 曝气周期，澳大利亚（GWRC，第 42 页） 应 用 厌 氧 消 化 搅 拌 技 术 —— 线 性 运 动 搅 拌 器， 美 国 90% 搅拌能量 2.5 （GWRC，第 48 页） 基于绩效成果的供水和污水合同管理，在配水网络、水表 和水泵效率、减少漏水和重力供水等方面做出很多改善， 7.5% 电量 3.5 亚美尼亚（能源部门管理援助计划） 城市供水和污水设施节能指南 附录 B 61 机会区域 措施的经验案例 实现的节能量 简单投资回收期（年） 降低需电量和能耗 处理 增加节能电机，在絮凝和化学药剂泵送电机上安装变频驱动器， 安装荧光灯和照明控制，且开展节水教育、推广和强化实施计划， 降低能耗强度 未知 美国（加州能源委员会） 原水管网的清管，德国（GWRC，第 28 页） 降低能耗强度 未知 减少漏水 通过投资新的压力管理设施，减少高水损，实现积极的漏水控制， 30% 节水量 <0.3（仅是能源） 南非（能源部门管理援助计划） 通过压力管理进行积极的漏水控制，结合更新供水主干管和升级 可变量（根据盈亏平衡确 45% 节水量 流量计，澳大利亚（GWRC，第 6 页） 保财务合理化） 27% 电量 使用水力模型优化配水管网，调节水压和流量，管网分区，检测 减少泄漏 1.9 （包括增量水的收入） 和维修泄漏，使用新泵和电机，墨西哥（能源部门管理援助计划） 增加收入 卫生器具的改造和更换， 如水箱、 水龙头、 管道和阀门， 南非 2.32（根据水价来计算， 31% 电量 （GWRC, 第 8 页） 而不是能源价格） 为今后检查制定预防性维护策略（蝶阀改造，针对污水泵站溢流 降低能耗强度 未知 的连续审计），澳大利亚（GWRC，第 10 页） 向泵体蜗壳和叶轮敷上新涂料， 减少摩擦水头损失， 澳大利亚 20% 能源成本 3.2 （GWRC，第 39 页） 使用浮压风机控制和最大开度阀门策略，进行溶解氧优化，美国 11.6% 电量 1.5 （美国环境保护署，案例 6） 13% 成本 10%~15% 进行人员和操作改变，运用风能，美国（GWRC，第 69 页） 未知 成本 管理高峰需求和其他电力系统的费用 水 泵 优 化 巴西的常规惯例，巴西高峰期和非高峰期电价相差很大。可能需 仅节省成本 未知 和调度 要新型储存设施 功率系数 仅节省成本 视情况而定 校正 62 附录 B 城市供水和污水设施节能指南 机会区域 措施的经验案例 实现的节能量 简单投资回收期（年） 管理能源成本波动及提高供电的可靠性 能 源 回 收 采用双燃料发动机热电联产，进行一级中温厌氧消化，新加坡 购买电力下降 8.8 和发电 （GWRC，第 77 页） 约 15% 在小型污水处理厂使用微型燃气轮机进行沼气发电，美国（伊 购买电力下降 5.6 顿和贾斯特斯，2005） 约 35% 3.6（具有激励机制） 固体废物处理系统的升级，包括：废热回收、烟气再回收、圆 76% 天然气 11.3 槽空气喷射系统，美国（美国环境保护署 案例 7） （预测值） 80% ～ 88% 在处理过程中使用污泥和其他有机废物作为燃料，提高其整体 能源 未知 能源平衡，法国（GWRC, 第 68 页） （用于污泥热 干化） 2005 年安装一套 502kW 直流地面装配的双排光伏系统，2008 购买电力下降 5（具有激励机制） 年安装一套 99kW 太阳能光伏发电系统，美国（GWRC，第 73 页） 采用新型 320kW 热电联产发电机， 提高热电联产的发电量， 加强现有 104kW 和 165kW 发电机组的发电能力，英国（GWRC， 购买电力下降 2.5 第 76 页） 利用废热发电进行现场发电和制热，采用微孔扩散器曝气，制 定需求控制策略，采用变频驱动器提高水泵效率，升级高效节 购买电力下降 未知 能电机，美国（加州能源委员会） 利用废弃甲烷热电联产发电和制热，安装高效给水泵和污水泵、 高效电机和变频驱动器，间歇式二级活性污泥混合搅拌，投入 购买电力下降 未知 塑料球来防止产氧蒸发器的热量与蒸发损失，在纯氧气厂用一 台大压缩机更换两台小压缩机，美国（加州能源委员会） 资料来源： 1. GWRC（全球水资源研究联盟），2010，水行业的节能：最佳惯例和案例研究、全球报告、英国水行业研究 有限公司的纲要。 2. ESMAP（能源部门管理援助计划），城市节能的最佳实践，http://www.esmap.org/esmap/node/1171。 3. USEPA（美国环境保护署），2010，污水处理设施节能措施的评估。 4. Eaton，G 和 J. L. Jutras，2005，将沼气转化为钱：在一个小型农村污水处理厂使用微型燃气轮机进行有效的 沼气热电联产，美国国务院节能经济。http://www.aceee.org/proceedings-paper/ss05/panel02/paper02。 5. CEC（加州能源委员会），供水 / 污水处理，http://www.energy.ca.gov/process/water/index.html。 附录 C 提升供水及污水运营单位的能源管理知识和技能： 美国经验 美国在如何弥补各州和地区政府机构、电力行业和专业的非政府组织之 间的知识和技能差距树立了一个好榜样。这种多管齐下的参与方法为大国考 虑市政供水和污水行业推广节能工作提供了有用的借鉴。 联邦机构 美国环境保护署（USEPA）是为供水及污水运营单位开展节能工作提供联 邦政府支持的领导机构，它可以提供一整套的知识服务，具体包括： • 为 开 展 内 部 能 源 管 理 项 目 提 供 指 导 和 培 训， 如“ 供 水 和 污 水 能 源 最佳实践指南”。其能源星级项目有一个名为“组合投资经理（Portfolio Manager）”的在线基准分析工具，该工具可以实现同行企业之间的用能比较， 还可以监控能源使用、能源成本和相关的碳排放量。美国环境保护署还举办 了一系列能源管理的研讨会。 • 识别与实施节能项目的指导，包括出版如何雇佣一名能源审计师或者一 家节能服务公司，以及如何起草节能项目建议书的刊物。美国环境保护署还 有一份比新联邦最低标准还要高的节能电机清单，同时掌握现有的进行能源 审计或者免费能源评估的赠款和基金计划信息。 • 与各家供水及污水运营单位分享能源管理和特殊节能措施的最佳实践。 美国环境保护署的网站中包含有很多相关的出版物和案例研究。 63 64 附录 C 城市供水和污水设施节能指南 州机构 纽约州能源研究与开发署（NYSERDA）是一家由该州利用电力附加费资助 的公益性公司。纽约州能源研究与开发署的一项计划就是聚焦供水和污水运 营单位的节能业务。该计划提供各项工具和手册来帮助各供水和污水运营单 （1）基于投 位识别、评估并实施各个节能项目。在其网站中介绍的工具有： 资造价和设施特性来计算能源和成本节约量的回收分析工具；（2）为改善能 效设定的基线提供指导的能源基准分析工具。除此之外，纽约州能源研究与 开发署通过纽约市政供水和污水行业部门评估其用能情况，并且出版了一本 供水和污水能源管理最佳实践手册。 加州能源委员会（CEC）是美国加州主要的能源政策和规 划机构。其职 责包括推进建筑、工业、农业以及供水 / 污水设施的节能。加州能源委员会 已经资助了许多项目研究、开发和示范项目，以提高工业 过程、农 业 运作以 及 水厂和污水处理厂的能效。加州能源委员会的网站上展 示了很多节能 设 备、技术和经营策略，例如变频驱动器、高效节能电机、电气负荷管理策略、 联产优化等等。该网站还包含了其支持的案例研究，展示了利用这些技术的 成功经验。 非政府组织（NGO） 美国给水工程协会（AWWA） 提供了各类专业的技术资源，包括标准、实 践手册、设施调查报告和各种工具。在这些工具中，WaterWiser ——“水智慧 平台”是一个综合性的涉及节水、水效率、需求方管理以及节能知识的信息库。 美国给水工程协会还提供了其他资源，如电子期刊和公告、电子学习课程， 公共设施质量项目。节能是这些资料所包含的主题之一。 美国节能型经济委员会（ACEEE）是一个致力于深化节能的非盈利组织， 它作为许多地方政府和主管机关在节能潜力分析和政策机会领域的技援顾问。 它开发了一个工具包来帮助当地政府促进供水和污水公用事业单位的节能。 该工具包提供了当地政府应该考虑的各项措施，例如： • 需要确定设施的基准能源使用量，并制定节能实施计划，由当地政府帮 城市供水和污水设施节能指南 附录 C 65 助融资。 • 开发自愿的、跨部门的环境和能源项目，包括供水和污水运营单位的节 能项目。 • 修订目前公共供水和污水系统的规章制度，补充设备采购和改造中考虑 的能源因素。 附录 D 供水及污水运营单位的能效评估研究和审计 一、由世界银行资助的供水设施能源研究项目的工作大纲 项目目标 咨询顾问将为供水公司收集能效数据和绩效信息。 该分析和信息收集应该反映用于供水设施的能源来源的可靠性和使用情况。 咨询顾问将对以前的收集数据进行评审，结合供水公司的基础设施发展 规划相应地进行核实和更新，准备编制反映所有研究项目的最终报告，并总 结了供水公司在节能增效发展过程中应采取的各项步骤。 工作范围和交付成果 1. 在供水公司中建立能耗和节能的基准。 1）建立一个完整的能源终端使用清单，按以下类别进行分类：原水抽取 与泵送、水处理、配水和管理功能，包含其他单独使用的场合，如污水泵送。 2）对于以上能源终端用户，区分三种电价电耗，按类别和季节进行累计。 识别在高成本时区内影响系统运行的主要高耗能因素，并估算其对公司综合 能源成本的贡献。 3）根据水泵的运行状态（扬程、流量和累积抽水量），评估水泵能效， 并与厂商提供的能效以及达到设计能效的现代化设备运行进行比较。识别影 响运营改善的潜在高耗能因素，并评估其对公司能耗和成本的贡献。 4）基于以上分类，准备一份供水公司近三年的能源平衡表，区分自发电 67 68 附录 D 城市供水和污水设施节能指南 量与购买电量。 5）准备一份完整的供水公司近三年的运营和维护成本分解表。对于能源 成本，区分购买电量成本和自发电量成本。 6）确认电表和计费点的位置和数量。 7）对最初评估研究中确认的 4 家水厂（其中 1 家为地下水抽取设施）， 开展一项连续 7 天的监测。 2. 确定降低能源成本的有效措施，并提高供水公司的能效。 1）根据库存和使用数据分析，尤其针对上述 5）中的活动产生的监测数 据分析，根据研究的评估方法制定出一份措施清单，显示上述 1）中的活动所 确认的所有终端使用的能源成本和效率问题。通过网络集合这些措施，分别 确定那些对系统知识和管理更好的措施。 2）使用当地实际成本、价格信息和假设资料，对确定的措施进行有效分析。 对于这项工作，只需简单计算投资回收期。按照简单投资回收期和投资需求 对措施进行等级划分。 3）对不同的能源成本评估变化、人员成本变化、产水量和输水量的评估， 进行敏感度审查和有效的分析（至少进行三个预案分析，分别采用该公司管 理的不同管网的数据）。另外增加一个预案，包括渐进式污水收集和对收集污 水的处理。 4）确定的各项缓解措施对服务质量（压力、持续性等）的影响评估。 3. 供水公司对减少无收入水量计划记录以下内容。 1）这项工作是如何组织的？按照管网、分类和过去三年的数值，罗列在 无收入水量评估过程中的主要代表性指标。 2）在实施计划的两个阶段采取了哪些措施？ 3）实现了什么目标（定量数据）以及为此专门投入多少总投资和额外运 营和维护成本（包括所有相关成本）？ 4）学到的关键教训是什么？ 城市供水和污水设施节能指南 附录 D 69 4. 对供水公司提高能源管理和节能的建议。 1）将各种方案选择分解成短期（可以最低成本立即采取的措施）、中期（各 项措施实施需要投入资金，但是投资回收期较短，例如少于 2 年）、长期（各 项措施的实施需要相当长的投资回收期，还需进一步分析）。提出一个投资 方案，并且考虑相关能源成本的节约量来计算其现值。 2）该供水公司如何组织和筹集能源管理和节能资金的下一步骤。 5. 最终报告应该反映所有研究项目，并且总结该供水公司在开展节能工 作接下来的各项步骤。 二、乌克兰 供水及和污水运营单位的能源审计项目工作大纲 项目背景 1）世界银行已为乌克兰的一项城市基础设施项目（UIP）提供融资，该 贷款于 2007 年底宣布生效。贷款总额为 1.4 亿美元，其中大约 8 000 万美元以“开 放式项目”的形式用于供水和污水运营单位（以下称为 Vodokanals）的节能投 资。这种开放式的节能投资项目，预期为一系列节能活动提供融资，例如更 换旧机电设备、安装计量仪表以减少浪费，优化水厂产水和分配饮用水的工艺， 优化污水处理厂污水收集和处理工艺，优化污水处理厂工艺以提高沼气生产 能力，优化水厂和污水处理厂工艺以捕获水和污水中的能源。节能项目中的 各项行动，旨在实现大幅降低各家 Vodokanals 的能耗。目前，对于每立方米 配送的水量和收集的污水量，需使用相当于欧洲基准值两倍或者更多的能量。 2）瑞典国际开发署（SIDA）已经批准了一项总投资为 4 500 万瑞典克朗 （560 万美元）的赠款项目，该 项 赠款由世界 银行 负责管 理，利用一 个 信托 基金支 持城 市基础 设 施 项目的各项行 动。大 约有 1 800 万 瑞典克朗（220 万 美元）用于详细设计、监管和能源审计，其能源审计的结果会用于 8 000 万美 元城市基础设施节能项目的实施中。在这种方式下，由于能源审计能够反映 出每家 Vodokanal 的投资情况，因此被视为微型可行性研究。以投资回收期 作为节能子项目的选择标准。一般而言，批准和实施节能子项目的方法是： 70 附录 D 城市供水和污水设施节能指南 投资回收期较短的子项目会比投资回收期较长的子项目提前实施。首批 ×× Vodokanals 进行能源审计后，其他 Vodokanals 也会进行类似的审计。目前，乌 克兰 Vodokanals 的数量约为 1 900 家—为各城区提供供水和 / 或污水服务。 2002 年 6 月出版的一个研究报告分析了乌克兰的供水和污水行业，该研究报 告由丹麦 COWI 咨询公司在东欧环境丹麦合作项目中起草。最近，住房和社区 服务部要求世界银行补充一份供水和污水行业说明，预计于 2009 年 4 月完成。 能源审计的目的 能源审计的目的是估算待选的 Vodokanals 中各类能源目前的使用量，提 出改善能源平衡的大致潜力，并对审计的 Vodokanals 提出一份改建和优化现 有厂区和工艺的投资暂定清单。应对每项计划投资的成本和预计的节能量进 行评估，以便计算经济的投资回收期。 工作范围 本项目的工作范围应该考虑以下六方面的行动，以便提高 Vodokanals 的 能效： 1）地理上：能源审计要在附件 1 中列举的 ×× Vodokanals 中进行，利用 与供水和污水设施运行相关的基本数据。 2）系统上：基于监测的能耗或者确切的计算，进行能源审计。每家 Vodokanal 涉及下述行动的（所有）能源使用： • 生产水 • 生活用水或者工业用水的水处理 • 污水收集 • 污水处理 • 诸如空间供暖、车辆运作等辅助活动。 3）时间上：应该对过去和将来的用能情况进行评估，考虑到过去或者将 来 Vodokanals 为节能所做的努力，包括显著节能的措施，例如通过增加水表 计量消耗水量以减少水资源的浪费；以更好的方式运营供水系统；通过热交 换方式获取原水或者收集到的污水的热量、从处理的污泥中产生沼气；使用 城市供水和污水设施节能指南 附录 D 71 含高能量的优化工艺［例如减少化学药剂（如生石灰）的使用］。 4）财务上：应该计算每个子项目的大概成本。 5）经济上：应该评估每项建议措施和投资概算，采取以下措施所获得的 相应收益：降低能源成本（估计乌克兰的能源价格在未来可能上调）、降低 维护成本（假设旧机电设备均被更换）、降低运营成本（假设工艺已经优化） 和增加产能（假设通过热交换方式从原水和污水中获得热能或者通过从处理 的污泥中产生沼气而获得热能）。对每家 Vodokanal 的一揽子计划都应该计算 出一个经济的投资回收期，其中投资成本应该按照预期的年节能量进行划分。 6）制度上：应该注明每家 Vodokanal 到目前为止的能源支付情况（例如 对当地电力公司），若不能提供，应告知向电力公司可支付的总额。应该提出 将来如何监控能源使用的措施，以便建立节能设施的各项基准。最后，应建 议采取相关措施来激励员工（例如为节能设立各种激励机制）。 提交报告 在工作任务实施期间，需提交如下三份报告： • 第一份草案报告，对参与的半数 Vodokanals 进行现场考察并总结，满足 工作大纲的范围和目标； • 第二份草案报告，对所有 Vodokanals 进行现场考察并完成总结； • 第三份即最终报告，待收到来自管理城市基础设施项目的住房和社区服 务部的中央项目管理单位（CPMU）的评审、意见和要求后提交。若有任何意 见，中央项目管理单位应在收到第二份草案报告后 30 天内提出意见。咨询顾 问应在收到中央项目管理单位的意见后 15 天内给予回复。 执行周期 包括能源审计在内的整项咨询任务预计需要 6 个月，从召集咨询顾问开始， 到提供第二份草案报告为止。 能 源 部 门 管 理 援 助 计 划 能源部门管理援助计划 世界银行 哥伦比亚特区 H 街 1818 号 华盛顿，20433 美国 Email：ESMAP@WORLDBANK.ORG 网站：WWW.ESMAP.ORG 摄像方 封面│ D. PINZON / 世界银行 第 10 页│ A. HOEL / 世界银行 第 18 页│ CHRIS JENINGS / 美洲开发银行 第 46 页和第 58 页│ STOCK.XCHNG 第 66 页 | ISTOCK 拍摄 所有其他的图片由 A. DENILENKO 提供 / 世界银行 制作方 制作编辑│ HEATHER AUSTIN 设计│ MARTI BETZ 　图书在版编目（CIP）数据 　城市供水和污水设施节能指南：降低市政服务的能 耗成本 / 世界银行编著; 上海城投环保产业投资管理 有限公司译 . -- 上海 : 同济大学出版社,2013.10 　 （世界银行文献译丛 / 王志强主编） 　ISBN 978-7-5608-5304-8 　 Ⅰ . ①城… Ⅱ . ①世… ②上… Ⅲ . ①市政工程－给 排水系统－节能－指南 Ⅳ . ① TU991－ 62 　中国版本图书馆 CIP 数据核字 (2013) 第 229693 号 城市供水和污水设施节能指南 A Primer on Energy Efficiency for Municipal Water and Wastewater Utilities 上海城投·DFV 编译 出 品 人：支文军 策　　划：江　岱 责任编辑：姚烨铭 责任校对：徐春莲 装帧设计：孙晓悦 出版发行：同济大学出版社 www.tongjipress.com.cn 地　　址：上海市四平路 1239 号　邮编：200092 电　　话：021-65985622 经　　销：全国新华书店 印　　刷：上海中华商务联合印刷有限公司 开　　本：710mm×980mm 1/16 印　　张：6 字　　数：120 000 版　　次：2013 年 10 月第 1 版 2013 年 10 月第 1 次印刷 书　　号：ISBN 978-7-5608-5304-8 定　　价：48.00 元