節能績效量測驗證方法與技術
陳
陳
輝
輝
俊
俊
中華民國能源技術服務商業同業公會理事長
時間：101年07月12日
地點：台中世界貿易中心 203會議室
2
大綱
ESCO定義
ESCO專案與傳統專案之差異
名詞定義
ESCO節能績效保證專案作業流程
ESCO節能績效保證專案財務融資作業流程
ESPC專案案例分析
3
3
經濟部商業司定義--能源技術服務業
從事新淨潔能源、節約能源、提升能源使
用效率或抑制移轉尖峰用電負載之設備、
系統及工程之規劃、可行性研究、設計、
安裝、施工、維護、檢測、代操作、相關
軟硬體構建及其相關技術服務之行業，其
行業代碼為
IG03010
。
能源技術服務業(ESCO)之定義
4
節能績效保證型契約
能源技術服務業（
能源技術服務業（
Energy Service Company
Energy Service Company
，簡稱
，簡稱
ESCO
ESCO
）
）
係以
節能績效保證型契約（
節能績效保證型契約（
Energy Saving
Energy Saving
Performance Contract
Performance Contract
，簡稱
，簡稱
ESPC
ESPC
）
）
的方式進行節
能改善專案。
5
具有溫室氣體減排交易之績效保證型契約
節能改善專案
為了因應京都議定書所提倡的溫室氣體減量排放之議
題，藉由節能績效保證型契約進行節能改善專案時，
除了可以保證節省收益之外，還可以一併進行污染物
減排交易（Emission Trading）。
具有溫室氣體減排交易之績效保證型契約節能改善專案
6
傳統之節能改善專案
傳統節能改善專案之缺點
業主有資金問題
無節能績效保證
無公信力之量測與驗證
業主需承擔風險
The Winner
ESCO
+
7
無強制訂定
有強制訂定
基準線訂定
1種計算方式、無調整量
無驗證機制
4種M＆V選項
M＆V與國際接軌
量測與驗證方式
能源用戶自有資金
協助能源用戶取得融資
能源用戶自有資金
資金取得
方式
無保證
部分無法受國際認可
（節能工程做白工）
受國際認可
具有節能量與節能持續性之保證
節能績效
評估結果
一次驗收解決
節能效益分享型
節能量保證型
能源服務託管型
商業模式
= 改善前耗能量 - 改善後耗能量
= 基準線耗能量 - 改善後耗能量 ± 調整量
節能量
計算方式
單獨系統
系統整合（含單獨系統）
技術區別
傳統模式
ESCO模式(IPMVP)
ESCO節能與傳統節能專案之差異
8
名詞定義
基準線調整量(baseline adjustment)：改善後所出現無
法預測的非常規性調整(non-routine adjustment)。
基準年條件(baseyear conditions )：引起基準年耗能量
與契約容量變化的條件。
基準年耗能數據(baseyear energy data)：基準年期間的
耗能量或契約容量。
基準年(baseyear)：實施節能措施前所定義的一段時間
長度。
基準線(baseline)：指約定範圍中節能改善工程施工前量
測之性能(效率或耗能量)。
基線(baseline/benchmark)：根據既有設備所產生之能
耗做為能源管理的指標。
9
名詞定義 – M&V的四個選項
M＆V方案
如何計算節能效益
成本費用
選項A：獨立改善，部分量測
透過現場量測獨立改善設備的耗能來
計算節能量，量測時間可短期或連續
量測。部分量測代表某些參數可以為
約定值，但做約定時必須要有誤差分
析，證明約定值總誤差造成節能量計
算結果的影響不大。
使用短期或連續量
測、約定值、電腦
模擬與/或歷史經驗
數據作工程上的計
算。
決定於量測點的
多寡、約定內容
的複雜程度、量
測頻率，典型的
費 用 大 約 佔
1~5﹪
的 改 善 計
畫成本。
選項B：獨立改善，全部量測
透過現場量測獨立改善設備的耗能來
計算節能量，量測時間可短期或連續
量測。全部參數皆為量測值，而非約
定值。
使用短期或連續量
測或電腦模擬作工
程上的計算。
決定於量測點及
系統型態，與分
析 及 測 量 的 條
款。典型的費用
約佔
3~10﹪
的改
善計畫成本。
10
名詞定義 – M&V的四個選項
M＆V方案
如何計算節能效益
成本費用
選項C：整廠改善、全部量測
透過量測整廠、整建築的耗能來計算
節能量，量測時間可短期或連續量
測。利用現有電力公司或燃料公司公
表量測。
使用迴歸分析技術
針對公表或分表之
數 據 進 行 分 析 比
較。
決定於分析參數
的 數 量 及 複 雜
度。典型的費用
約佔
1~10﹪
的改
善計畫成本。
選項D：模擬
透過模擬來求得節能量，獨立改善或
整廠改善皆可適用。此選項需要大量
模擬方面的技術與理論基礎。
將逐時或逐月耗能
數據或終端設備的
量測值代入耗能模
型進行校正後，再
透過模擬獲得。
決定於分析系統
的 數 量 及 複 雜
度。典型的費用
約佔
3~10﹪
的改
善計畫成本。
11
量測邊界(boundary of measurement)：量測邊
界針對獨立改善項目時，僅包含節能改善措施
的系統或設備。在界定邊界時必須同時考慮到
直接作用和相互作用對於節能量所帶來的影
響。
名詞定義
12
名詞定義
IPMVP有四種M＆V選項，不同的選項具有不
同的量測邊界。
選項A與選項B之量測邊界僅針對單一節能措施、獨
立進行節能改善的子系統或設備。
選項C之量測邊界是涵括全系統或整體廠房。
選項D之量測邊界則視模擬範圍而定，其量測邊界範
圍可以是單一節能措施，亦可以是整體廠房。
13
名詞定義 – 量測邊界
14
名詞定義
校正(calibrate)：將模擬的耗能量與契約容量和
實際的耗能量與契約容量進行比對並調整的過
程。
功能驗證(commissioning)：完工、認證和確定
設備性能是否能滿足廠房操作需求，是否達到
設計和業主之要求的過程，包括操作人員的準
備。
15
需量(demand)：電力或燃料的最大使用量。
節 能 措 施 / 節 能 效 益 (energy conservation/efficiency
measure, ECM/EEM)：指一系列提升廠房、設備效率的
活動，包含一項或多項設備的變化、操作與維修程序的修
正、軟體變更、使用者/管理者/操作人員培訓或採用新制
的管理方法等。
度-日(degree-day)：用來衡量因為室外溫度引起暖氣和冷
氣需求的單位。當室外溫度低於參考溫度(18
o
C)1度時，定
義為1個加熱度-日；若此室外溫度持續10天，則為10加熱
度-日；若溫差12
o
C持續10天則計為120加熱度-日。參考溫
度係指不需要暖氣和冷氣時的溫度。
名詞定義
16
能源管理系統(energy management system, EMS)：可透
過程式編輯如監控軟體，達到控制和監測廠房、設備操
作狀況的電腦。
節 能 績 效 保 證 合 約 (energy performance contract,
EPC)：雙方或多方係根據完成的指定成果來付款而簽
訂的合約，其內容通常為保證可減少耗能與運轉成本。
EPC在美國又稱為energy savings performance contract,
ESPC。
節 能 服 務 公 司 (energy service company, ESCO) ： 在
ESPC之下提供能源效率服務、融資服務，並保證可能
達到指定節能量的公司。
名詞定義
17
獨立變數(independent variable)：量測邊界內，
影響耗能量和需量的週期性變化參數。
相互作用(interactive effect)：指ECM的耗能量或
契約容量在超出量測邊界以外的影響。
量 測 與 驗 證 (measurement and verification,
M&V)：採用IPMVP其中一個選項而求得節能量
的過程。
改善後運轉期間(post-retrofit period)：ECM經功
能驗證之後的任何一段運轉時間。
名詞定義
18
迴歸模型(regression model)：從量測數據中反推得
到獨立變數之數學模型，用於描述獨立變數和因變
數之間的關係。
模擬模型(simulation model)：根據使用者所定義之
參數以及工程計算來計算耗能量的演算法。
靜態因子(static factor)：指在量測邊界之內，影響
耗能量和需量的恆定參數，此參數不隨時間變動。
驗證(verification)：檢視他人達到預期節能目標所
彙整出來之節能報告是否合理的過程。
名詞定義
19
名詞定義 – 基準線的調整方式
系統耗能基準線之調整方式
將改善前之基準線調整至改善後之操作條件（
需
建立系統
改善前
之基準線
）
將改善後之基準線調整至改善前之操作條件（
需
建立系統
改善後
之基準線
）
將改善前與改善後之基準線調整至標準操作條件
或相同操作條件（
需
同時建立
同時建立改善前與改善後
基
準線
）
20
ESCO
節能績效保證專案作業流程
21
ESCO節能績效保證專案之財務融資標準作業流程
22
ESPC專案案例分析
23
案例： 冰水主機汰換(採用IPMVP選項D)
台北市某商業大樓，有2台350RT冰水主機，該
商 業 大 樓 每 日 使 用 時 間 為 上 午 8:00 至 晚 上
20:00，共計12小時，年運轉天數為255天。冰
水主機中，已有1台運轉年數超過10年，經初步
盤查診斷，其性能COP不佳。業主為降低運轉
能源費用，針對COP不佳之冰水主機，採汰舊
換新節能措施。
24
案例： 系統描述
冷卻水泵
一次側冰水泵
二次側冰水泵
冷卻水塔
冷卻水塔
冷卻水塔
空調箱
冰水主機 B
‧
‧
‧
冰水主機 A
設備
原設備規格
數量
冰水主機
350 RT(1,230 kW)
2
冷卻水塔
450 RT(1,587 kW)
2
一次側冰水泵
流量：0.0588 m
3
/s
揚程：147 kPa
2
二次側冰水泵
流量：0.0588 m
3
/s
揚程：294 kPa
2
冷卻水泵
流量：0.0735 m
3
/s
揚程：196 kPa
2
註：冰水側入出水水溫為
12
12
o
o
C
C
進
進
/7
/7
o
o
C
C
出
出
；冷卻水則為
32
32
o
o
C
C
進
進
/37
/37
o
o
C
C
出
出
25
主機耗電比較
經比較主機逐時耗電率後可發現，主機 B 的輸入電功率皆高於
主機 A ；再比較單位製冷耗電率，主機 B 亦較主機 A 高
0.2~0.4 kW/RT
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
350.00
400.00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
¹
q
¥
²
v
(k
W
)
時間 (hr)
主機耗電逐時分佈
主機A
主機B
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
³
æ
¦
ì
»
s
§
N
¯
Ó
¹
q
²
v
(k
W
/R
T)
部份負載率
主機用電效率
主機A
主機B
案例： 改善前冰水主機性能
26
改善前主機
B耗電量隨空調負荷之變化
案例： 改善前原系統耗能
0
100
200
300
400
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
ª
Å
½
Õ
t
²
ü
(R
T)
時間 (hr)
主機B負荷逐時分佈
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
·
Å
«
×
(
o
C
)
時間 (hr)
主機B冰水及冷卻水逐時分佈
冰水溫度
冷卻水溫度
27
基準線建立
主機之耗電率與
蒸發器出口水溫
蒸發器出口水溫
、
冷凝器入口水溫
冷凝器入口水溫
以
及
實際負荷
實際負荷
有關
利用短期或長期量測之冰水溫、冷卻水溫與主機負荷
等數據，以迴歸分析方式建立主機 B 的耗電率計算
模型 (基準線)
基準線型式為
為蒸發器出口水溫
為冷凝器入口水溫
為主機實際負載
案例：改善前原系統基準線建立
(
)
(
)
(
)
ch
chs
cwr
ch
ch
chs
cwr
chs
cwr
Q
T
T
a
Q
a
Q
a
T
T
a
T
T
a
a
W
&
&
&
&
⋅
−
⋅
+
⋅
+
⋅
+
−
⋅
+
−
⋅
+
=
5
2
4
3
2
2
1
0
主機 B
a
0
0.036619
a
1
-5.905113
a
2
0.375990
a
3
0.053503
a
4
0.000024
a
5
0.002916
chs
T
cwr
T
ch
Q&
28
基準線迴歸分析結果
¾
主機 B ：R
2
= 0.9997
¾
符合R
2
≧ 0.75之標準
案例： 改善前原系統基準線建立
y = 0.9887x + 2.8913
R?= 0.9997
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
350.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
350.00
¹
ê
»
Ú
¯
Ó
¹
q
²
v
(k
W
)
計算耗電率 (kW)
主機B基準線迴歸分析
29
工程內容
針對運轉效率較差之主機 B，汰換為效
率較佳的新型主機
工程費用3,000,000元
新主機的耗電率，依據
設備商提供之
設備商提供之
測試數據
測試數據
，可建立其耗電率計算模型
案例： 改善方案
冷卻水泵
一次側冰水泵
二次側冰水泵
冷卻水塔
冷卻水塔
冷卻水塔
空調箱
冰水主機 B
‧
‧
‧
冰水主機 A
(
)
(
)
(
)
ch
chs
cwr
ch
ch
chs
cwr
chs
cwr
Q
T
T
a
Q
a
Q
a
T
T
a
T
T
a
a
W
&
&
&
&
⋅
−
⋅
+
⋅
+
⋅
+
−
⋅
+
−
⋅
+
=
5
2
4
3
2
2
1
0
新主機 B
a
0
0.035828
a
1
-1.905113
a
2
0.175990
a
3
-0.081936
a
4
0.000105
a
5
0.003201
30
改善前後主機 B 效率比較
新主機的運轉效率，在各種負載率下，均較舊主機高；即
原主機的單位製冷率皆高於新主機。
案例： 改善方案
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
³
æ
¦
ì
»
s
§
N
¯
Ó
¹
q
²
v
(k
W
/R
T)
部份負載率
原主機B用電效率
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
³
æ
¦
ì
»
s
§
N
¯
Ó
¹
q
²
v
(k
W
/R
T)
部份負載率
新主機B用電效率
改善前
改善前
改善後
改善後
原主機B單位製冷耗電率(kW/RT)
新主機B單位製冷耗電率(kW/RT)