煤電一體化項目建設應關注的幾個問題

段宗周，王武君

（河北省電力勘測設計研究院，石家莊市，050031）

0 引言

近年來，由于燃煤價格不斷攀升，而相應的煤電聯動機制還未正式實行，導致“市場煤”和“計劃電”的矛盾日益突出，火電行業出現大面積的政策性虧損。由于煤電一體化項目煤源穩定，燃料價格不受煤炭市場制約，且不需要燃料運輸費用，可大幅降低發電成本。因此，煤電一體化項目引起了發電企業的廣泛關注；發電企業近幾年來先后建設了一批煤電一體化項目。煤電一體化項目電廠與常規（本文主要指非煤電一體化項目）火電廠相比有許多共同之處，但也有許多自身的特點和問題值得關注和思考。現將在參與煤電一體化項目設計中遇到的一些問題和體會進行總結，供業內相關人員參考。

1 電廠煤質資料問題

煤質資料是火力發電廠設計和環境影響評價報告編制的基礎資料之一，其準確與否直接影響電廠投運后能否安全滿發以及運行經濟性和節能環保指標。通常電廠的煤質資料要過2道關才能最終確定，一是可研報告審查關，二是項目控股公司（主要投資方）燃料主管部門批準關；其中獲得項目控股公司燃料主管部門批準最為重要。常規火電廠只要項目建設單位按國家標準GB/T 482—2008《煤層煤樣采取方法》到目標礦井采樣，送權威機構做常規工業元素分析（對復雜煤質如無煙煤等還需做非常規燃燒試驗）后完成煤質資料報告便可以很順利地通過上述2關。其主要原因是常規火電廠可以很容易按規范要求采取煤樣，其次是即使煤質資料出現偏差也可以通過市場采購手段加以調整，因此煤質資料給常規火電廠帶來的風險不大。

對于煤電一體化項目，煤質資料的確定遠不如常規火電廠煤質資料確定那樣簡單，主要原因如下：

（1）由于配套煤礦前期勘察工作和礦井建設周期很長，一般嚴重滯后于電廠前期工作進度和工程建設進度，致使電廠籌建單位無法按國家標準采取煤樣，只能利用煤礦勘探時的煤芯作為煤樣，其代表性不強，專家認可度較低。

（2）煤礦勘探時的煤芯未按要求進行密封處理，隨意存放，有的煤芯存放時間還很長，導致水分等成分與實際煤質發生較大變化。

（3）國家要求大型煤礦必須配套建設選煤廠，電廠燃用末煤和煤泥。末煤和煤泥主要參數（如低位發熱量、灰分、硫分等）與原煤有較大的差異，必須調整。

（4）由于煤電一體化項目煤源單一，煤質資料一旦發生較大的偏差，無法利用市場手段加以調整，嚴重時會導致機組不能滿發。

由于上述原因致使多個煤電一體化項目的煤質資料多次調整，給設計帶來很大的返工工作量。如內蒙古某電廠煤質資料進行了3次調整，最后不得不召開專門研討會后才獲得項目控股公司的批準；西南地區某項目環境影響評價報告書完成并通過環保部門的批復后，煤質資料發生變化，致使電廠的二氧化硫排放量超出已批復的指標要求，項目投產后只能接受處罰；東北地區某項目投產后由于煤質變化較大，造成600 MW機組只能發490 MW，從而使電廠嚴重虧損。綜上所述，項目籌建單位一定要高度重視煤電一體化項目的煤質資料問題。為改變目前煤電一體化項目煤質資料確定過程和方法無章可循的局面，建議行業歸口部門組織編制有關煤電一體化項目煤質資料的管理規定和辦法，規范煤質資料確定的程序和方法。在目前情況下建議如下：

（1）項目籌建單位要盡量利用目標井田勘查時的煤芯（最好有多個鉆孔的煤芯）作為煤樣，并說明煤芯在井田的平面位置、所處煤層、存放日期及密封等情況。

（2）收集周邊井田（最好與目標井田之間沒有斷層）的煤質情況，以供參考。

（3）將煤樣送至權威部門進行常規工業元素分析，對復雜煤質如無煙煤等要進行非常規燃燒試驗，完成煤質資料初稿。

（4）召開有煤礦規劃設計專家、選煤專家、鍋爐專家參加的煤質資料研討會，對煤質資料初稿中的主要成分提出調整意見，根據門捷列夫公式調整各元素含量，形成完整的煤質資料，編制煤質資料調整說明并上報項目控股公司燃料主管部門批準。

2 廠址問題

煤電一體化項目電廠廠址選擇除考慮常規電廠廠址選擇應重點關注的問題和影響因素以外，最主要的影響因素是受制于配套煤礦工業廣場場址位置。一般情況下，電廠應毗鄰煤礦工業廣場或就近布置，但也不能一概而論，還需要對具體情況具體分析。電廠廠址選擇應重點考慮的因素是廠址及配套設施的壓煤問題，尤其不能忽視一些線狀設施如道路、輸電線路、供水管線、皮帶走廊等的壓煤問題。對于500 m深煤層，按45°傾角保留煤柱，其壓煤寬度約為1 km，長為3 km的壓煤面積就達300 hm2，遠大于廠區的壓煤面積。

通常情況下，煤礦主井工業廣場的位置需要對多種因素綜合比較后確定，如壓覆資源量，通風費用，井下水平運輸費用，垂直提升費用，供電、排水、地面運輸費用（鐵路接軌投資和運輸費用）等。但綜合比較結果，無外乎有2種布置形式：一是布置在井田中部，另一種是布置在井田以外。

當煤礦主井工業廣場布置在井田以外時，電廠應與煤礦毗鄰布置。

對于煤礦主井工業廣場布置在井田中心的情況，如果井田地處大型煤田腹地（如神府東勝煤田）而無法回避壓煤問題時，電廠只有和煤礦毗鄰布置一種選擇；但當脫開不大距離（如小于5 km）可以回避壓煤問題時，電廠和煤礦毗鄰布置還是脫開布置應通過全面的技術經濟比較確定，必要時應編制專題報告。

毗鄰布置應參與比較的主要不利因素是廠區壓煤量、出線走廊壓煤量和補給水管線壓煤量，一般情況下進廠道路與煤礦共用，可以不參與比較；脫開布置應參與比較的主要不利因素是運煤皮帶的投資、年運行成本和皮帶走廊壓煤量。通常500 kV出線走廊與皮帶走廊壓煤量基本相當，2者相抵可以不參與技術經濟比較。

3 廠區總平面布置問題

（1）對于煤礦工業廣場與電廠毗鄰布置的煤電一體化項目，要注意2者相對位置關系，處理好煤礦鐵路專用線和進廠道路的引接問題，做到人流、煤流分流，避免交叉。比較典型的模塊組合歸納如圖1所示。具體采用哪種模塊組合可根據工程實際情況進行合理比選確定。

（2）出線走廊的規劃。根據《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》要求，500 kV高壓出線壓覆煤炭資源時，需預留安全煤柱。當電廠位于煤田范圍內時，電廠高壓出線走廊最好沿煤礦大巷走向布置，以充分利用大巷的預留煤柱，減少壓煤量。

（3）輸煤通道的預留問題。對于常規電廠而言，輸煤通道通常是根據電廠的規劃容量進行統一規劃；對于煤電一體化項目電廠，除了規劃容量之外，還應考慮煤礦規劃產量的變化引起的電廠規劃容量的變化，在總平面布置時考慮在廠區內合適的區域為遠期預留輸煤通道，避免出現當電廠遠期擴建時，輸煤系統引接困難的情況發生。如西北地區某煤電一體化項目，煤礦原規劃容量為1.0×107t/a，配套的電廠容量為6×600 MW，后期隨著國家產業政策的變化及煤礦產能的提高，電廠規劃容量由原來的6×600 MW調整為4×600 MW+4×1 000 MW，但由于廠區內沒有考慮遠期的輸煤通道，造成遠期電廠輸煤系統引接困難。

（4）對于壓覆煤炭資源的煤電一體化項目，廠區布置宜規整，避免出現三角地，以減少壓煤量。

（5）電廠與煤礦功能相近的輔助設施應盡量合并統一設置，但應保持煤礦區域與電廠區域的相對獨立，避免出現過多的交叉，減少不同設計單位之間的協調配合工作量。

4 坐標系及高程系選取問題

參與煤電一體化項目的設計單位較多，相應的設計接口也多，為了保證各設計單位能統一、協調地開展設計工作，采用統一的坐標系統和高程系統顯得尤為重要。由于不同行業設計規范的要求不同，很有可能造成各參與設計單位均按照自己行業的規程、規范要求執行，造成坐標系統和高程系統的不同，給各設計單位設計接口的配合帶來很多麻煩。因此，作為煤電一體化項目籌建單位要本著“按要求嚴格的規程執行”的原則處理行業間的差異。以下就電力和煤炭兩個行業對坐標系統和高程系統規程要求及實際設計情況進行分析。

（1）現行的DLT 5001—2004《火力發電廠工程測量技術規程》第4.1.3條中明確了電廠坐標系統可以選擇統一的高斯正形投影3°帶平面直角坐標系統，城建、地方坐標系統，獨立坐標系統和建筑坐標系統；第5.1.2條規定電廠高程一般采用正常高程系統，按照1985國家高程基準起算，也可沿用原高程系統，如工程允許可采用假設高程。從規程要求的角度看，電廠坐標及高程系統的選擇余地相對較大；從電廠設計實際情況來看，坐標及高程系統更是基準繁多。因此，常規電廠的設計對坐標系統和高程系統的要求并不嚴格。

（2）GB 50026—2007《煤礦測量規程》第3.1.3條要求煤礦采用的坐標系統首先考慮采用統一的高斯正形投影3°帶平面直角坐標系統，跟國家坐標系統相一致；投影面可采用1985國家高程基準、抵償高程面或測區平均高程面；特殊要求的工程，也可采用建筑坐標系或獨立坐標系統。GB 50026—2007《煤礦測量規程》第4.1.3條要求煤礦高程系統宜采用1985國家高程基準；在已有高程控制網的地區測量時，可沿用原有的高程系統；當小測區聯測有困難時，也可采用假定高程系統。因此，相對于電廠而言，煤礦對所采用的坐標及高程系統要求較為明確和統一。

通過上述分析，對于煤電一體化項目，特別是電廠與煤礦工業廣場毗鄰布置的項目，建議電力設計單位在通常情況下坐標系統采用統一的國家3°帶高斯平面坐標系統，高程系統采用1985國家高程基準。另外，項目籌建單位要組織電力設計院和煤炭設計院就坐標系統和高程系統的問題進行溝通，以達成一致意見。同時，為了減少測量誤差，建議煤礦及電廠測量均從同一個控制點進行引測。

5 運煤系統問題

煤電一體化電廠與常規電廠差異最大的是運煤系統。電力設計院應與煤炭設計院密切配合，合理地設置貯煤設施和篩碎設施，避免重復設置造成投資浪費。

5.1 貯煤設施共用問題

對于煤礦和電廠毗鄰布置的大型煤電一體化項目，電廠完全可以不設煤場而利用煤礦的貯煤設施，以節約大量投資和占地。如內蒙古某煤電一體化項目，煤礦初期產量1.0×107t/a，遠期產量1.5×107t/a，煤礦設有5個2萬t的原煤筒倉，預留5個2萬t的原煤筒倉的擴建條件。同時在選煤廠后還設有2個2萬t的末煤筒倉和2個2萬t的精煤筒倉。貯煤能力合計達18萬t。根據DL 5000—2000《火力發電廠設計技術規程》的要求，發電廠儲煤場容量按不小于全廠5 d的耗煤量考慮，可滿足6×600 MW機組5天的儲煤要求（煤的低位發熱量按20 MJ考慮），電廠完全可以利用煤礦的貯煤設施而不另建煤場。

5.2 篩碎煤設施

大型煤電一體化項目煤礦一般配套建設選煤廠，選煤廠的工藝流程見圖2。

由圖2可知，煤礦選煤廠設有完善的篩碎設施。根據某煤炭設計單位提供的資料，年產1 000萬t煤礦選煤廠選煤后的產品規格及數量見表1。

表1 某年產1 000萬t煤礦選煤后產品一覽表Tab.Tab.1 1 The washery product catalog of a coal mine with a annual production capability of

由表1可見，電廠燃用的末煤和煤泥的粒度均小于25 mm，而鍋爐制粉系統要求原煤粒度小于30 mm，經過選煤后產生末煤粒徑完全滿足鍋爐制粉系統的要求；因此，對于配套建設選煤廠的煤電一體化電廠運煤系統可以不設置篩分和破碎設施。

6 與煤礦公用設施共用問題

煤電一體化項目當電廠與煤礦毗鄰布置時有許多公用設施可以共用，這也是煤電一體化項目的主要優勢之一。煤礦設計院與電力設計院應該密切配合，最大限度地發揮煤電一體化的優勢，避免重復建設，節約投資。一般情況下除運煤系統外，以下幾個方面可以考慮共用或聯合設置：（1）辦公樓和廠前生活設施；（2）補給水和污水處理設施；（3）采暖設施；（4）電廠可不設煤泥水處理設施，可直接送到洗煤廠復用；（5）選煤廠選出的矸石可輸送到電廠灰場；（6）施工電源、水源等可以統一考慮；（7）進廠道路；（8）可以考慮電廠向煤礦供電；（9）盡量利用煤礦疏干水作為電廠補充水源。

7 煤電一體化項目財務評價問題

財務評價和敏感性分析結論是決定項目可行與否的主要依據，一般電廠財務評價是根據電廠的靜態投資、燃料價格、機組利用小時數等通過財務分析軟件計算出含稅上網電價（或稱為出廠電價），然后將其與地區電網平均上網電價比較，如果低于當地平均上網電價并有一定的空間，則認為在財務上是可行的。這種評價方法對一般電廠而言，可研評審單位和投資方基本認可。

然而對于煤電一體化項目，就有一些新的問題值得研究，合理確定燃料價格就是其中問題之一。目前關于煤電一體化項目財務評價用的燃料價格問題有2種不同意見，一種認為應該采用項目所在地區的市場煤價進行評價；另一種認為采用市場煤價無法體現煤電一體化項目的優勢，應采用煤礦的成本煤價。筆者認為既應考慮市場因素，又應本著雙贏的原則確定煤價，此外還應考慮到電廠燃用的是選煤廠選出的末煤和煤泥，屬劣質煤，選出的精煤將以高價售出這一因素。目前在無正式規定出臺之前，建議暫按市場煤價和成本煤價的平均值考慮。

通常情況下，煤電一體化項目多位于遠離負荷中心的西部地區，所發電力通過超高壓或特高壓線路輸送到負荷中心，輸送距離在500 km以上，即煤電一體化項目電廠多數是向區外電網送電，而與電廠地理上所在地區的電網在電氣上并無太多關系。在這種情況下，如果簡單地將軟件計算的含稅上網電價與當地電網平均上網電價比較來判斷在財務上是否可行，顯然是不合理的，會嚴重誤導投資方決策。目前國家還沒有頒發關于如何確定煤電一化項目電價的明文規定，但是簡單地采用受電電網的平均上網電價顯然也是不行的，必須考慮長距離輸電的線損，還要考慮電網公司建設長距離輸電線路的成本和回報。建議現階段設計院技經人員要根據輸電線路的投資和線損情況測算出電網附加電價，采用出廠電價與電網附加電價之和是否低于受電電網平均上網電價來判斷項目在財務上是否可行。

8 結論

（1）關于煤電一體化項目煤質資料問題，可利用煤礦勘察時的煤芯作為煤樣進行元素分析，然后召開煤質資料研討會，對煤質的成分進行調整后確定。

（2）煤電一體化項目電廠應盡量與煤礦毗鄰布置。當煤礦布置在井田中心，電廠與煤礦脫開不大距離可以回避壓煤問題時，是否毗鄰布置應通過全面的技術經濟比較確定，參與比較的重要因素是壓煤問題，尤其不能忽略一些線狀設施的壓煤問題。

（3）對于煤電一體化項目，建議采用統一的國家3°帶高斯平面坐標系統，高程系統采用1985國家高程基準。為了減少測量誤差，建議煤礦及電廠均從同一個控制點引測。

（4）對于煤礦和電廠毗鄰布置的大型煤電一體化項目，電廠可以不設煤場而利用煤礦的貯煤設施，以節約投資和占地。

（5）對于配套建設選煤廠的煤電一體化項目，電廠運煤系統可以不設篩分和破碎設施。

（6）當電廠與煤礦毗鄰布置時，要盡量將功能相近的輔助附屬設施聯合或合并設置，但應保持各自的相對獨立性。

（7）關于煤電一體化項目電廠財務評價采用的燃料價格問題，建議暫按市場煤價和成本煤價的平均值考慮。

（8）對于煤電一體化項目，建議根據輸電線路的投資和線損情況測算出電網附加電價，采用電廠出廠電價與電網附加電價之和是否低于受電電網平均上網電價來判斷項目在財務上是否可行。

[1]DL 5000—2000火力發電廠設計技術規程[S]北京：中國電力出版社，2000.

[2]DL/T 5001—2004火力發電廠工程測量技術規程[S].北京：中國電力出版社，2004.

[3]GB 50026—2007煤礦測量規程[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[4]GB/T 482—2008煤層煤樣采取方法[S].北京：煤炭工業出版社，2009.

[5]煤行管局字[2000]第81號建筑物、水體、鐵路、及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程[S].北京：煤炭工業出版社，2000.