BTG項目中的廠用電量計算方法分析

徐 靜

（1.上海交通大學，上海200240；2.上海電氣工程設計有限公司，上海201612）

BTG總承包模式，即Boiler（鍋爐）－Turbine（汽輪機）－Generator（發電機）的縮寫，是中國各大電力制造企業針對海外市場，特別是印度市場推出的一種電站總承包模式。其主要提供鍋爐島和汽輪機島主輔設備的供貨，以及相關的設計、安裝和調試。

廠用電量是指年機爐在100%汽輪機最大連續出力工況（Turbine Maximum Continue Rate，TMCR）下，發電所需的自用電能消耗量。這是總包合同性能保證值中重要的一項，反映了電廠工藝流程設置和設備選擇是否合理，是評價工程質量的重要依據，也是發電廠重要的一項經濟指標，與發電廠的經濟效益直接相關。隨著市場經濟的發展，業主在總包合同中把廠用電量設定為性能保證參數，同時規定了嚴格的考核約定，對于超標部分規定了嚴厲的賠償要求，體現了對廠用電量的極大重視。

投標中提交的廠用電量是設計院根據工藝專業對設備的選型，依據規程規范，結合電動機功率和設備運行情況計算得到。現場性能考核時的實測廠用電量是根據合同約定，對納入考核范圍的設備利用測試設備進行實際測量，從而得出廠用電量。相對而言，實測的廠用電量比較準確，投標中提交的廠用電量只是估算值，與設備參數的選取、裕量的選取、計算方法的不同密切相關。如何準確的計算廠用電量，對于提高標書的競爭力，降低工程風險，控制工程質量和造價有著很重要的意義。

1 影響BTG項目廠用電量的主要因素

BTG項目廠用電量的主要設備包括：電動給水泵、凝結水泵、一次風機、送風機、引風機、磨煤機、電除塵器、鍋爐與汽輪機低壓負荷、熱控專業與化學專業少量的低壓負荷等。其中，鍋爐與汽輪機系統的高壓負荷、電除塵負荷占了總廠用電量的95%～98%。

1.1 煤質對廠用電量的影響

煤的發熱值直接影響到燃煤量、磨煤機選擇和電耗。若煤的發熱值高，燃煤量則低；若煤的發熱值低，則燃煤量增加。煤的發熱值又和煤的成分有關，當煤的含碳量高，含氧量少，水分不高，灰分不高，則煤的發熱值就高。若煤的水分較高，需要的制粉系統干燥出力和一次風量比較多，并要求一次風機的軸功率比較大。若煤的灰分很高，則電除塵的電耗很大。

結合目前執行中的項目和諸多投標項目發現，印度的煤質好壞相差很多，例如印度瑞吉項目、海薩項目、雅幕娜項目的煤質分析如表1所示。

結合工程經驗不難發現，印度BTG項目中的煤質大多都是尚不成熟的煤，含碳量低、含灰量高、發熱量低，故燃燒系統的上煤量、除塵器的除灰量和煙風系統引風機容量較國內常規同類型機組大，這些都意味著高電耗。

1.2 風機選型對廠用電量的影響

印度業主通常要求一次風機和引風機按照最差煤種設計，送風機按照最好煤種設計，這就意味著所有的風機都處于最大工作狀態［1］。另外，印度的設計理念是在系統設計中充分考慮裕量，制造廠家不再考慮裕量，而中國的設計理念是系統設計中保證充分可用，由制造廠家考慮一定的裕量。這種設計理念和風機廠家制造工藝的區別，導致最后在合同談判和合同執行過程中，設計院和制造廠家考慮了重復裕量，風機選型和風機電動機選型都比國內要大，即“大馬拉小車”現象，廠用電浪費嚴重，初投資增加。

表1 煤質分析對照表

2 BTG項目廠用電量的計算方法分析

廠用電量計算有估算法和實測法。如何在投標階段通過合適的計算方法對廠用電量進行估算，使得估算值和最終的實測值盡可能的接近，既提高標書的競爭力，又避免不必要的商務罰款，這就對廠用電量的計算方法提出了要求。

國內廠用電量的計算方法通常采用換算系數法，這種計算方法是基于概率統計基礎上提出的一種電負荷統計方法，在中國已編入《DL／T 5153—2002火力發電廠廠用電設計技術規定》，并通過大量的工程實踐證明上述方法滿足工程設計要求。在工藝專業依據規程規定進行設備選型的情況下，換算系數法估算得出的廠用電量雖不精確，但完全可以作為定性分析的依據。

國外廠用電量的計算方法通常采用軸功率法，這種方法是通過對每個電動機都依據軸功率和電動機效率進行折算，這種計算方法在電動機廠家提供準確參數的基礎上準確率較高，但是需要所有的電動機都提供準確的參數，工作量較大。

2.1 高壓電動機廠用電量的計算

縱觀BTG項目廠用電負荷的主要組成部分，其高壓負荷和電除塵負荷雖然數量不多，卻占了總廠用電量的95%～98%。現結合印度雅幕娜2×300MW BTG工程，給出對于這部分高壓電動機軸功率法和換算系數法的差異。軸功率法的算式為［2］

式中，Sc1為計算負荷；Kt為同時率，對新建電廠取0.9，擴建電廠取0.95；Pz為最大運行軸功率；η為對應于軸功率的電動機效率；cosφ為對應于軸功率的電動機功率因數；P1為計算負荷的有功功率；cosφav為電動機在運行時的平均功率因數，一般取0.8。換算系數法的算式為［2］

式中，K為換算系數，對于≥200MW機組，給水泵和凝結水泵電動機取1.0，其他取0.85；P2為計算功率。軸功率法與換算系數法的計算結果對比如表2所示。

表2 軸功率法及換算系數法計算結果對比表（單臺機）

可見，軸功率法計算得到的工作電耗要比換算系數法小很多，在該項目中單臺機總工作電耗相差2 318.2kW。依據該項目商務合同中對廠用電量賠償金的規定，額定條件下廠用電能耗相對于性能保證值每增加1kW賠償3 600美元，整個項目僅廠用電量這項條款就意味著要賠償1 669萬美元。

2.2 靜電除塵器廠用電量的計算

在靜電除塵器工作電量的計算中，對于發熱量低、含塵量高達30%多，這種品質較差的煤種，每臺爐通常需要配置2套電除塵，每套電除塵為雙室九電場，甚至每套電除塵為四室七電場。通常廠家會提供總的額定容量和正常工作時的耗電量。額定容量為各類電負荷的加權數值，正常工作時的耗電量為正常工作時的電耗。靜電除塵器的主要電負荷為硅整流變壓器和電加熱器。依據電力工程電氣設計手冊相關規定［3］，對于整流變壓器，換算系數取值范圍為0.4～0.75。電除塵廠家通常會把正常工作電耗的數值壓得很低，有時甚至壓到0.3～0.4，卻沒有實際的根據，這個取值會明顯增加技術風險。因為靜電除塵器的效率會隨著灰分的吸附而逐年降低，電耗逐年增加。根據諸多工程的實踐經驗，并結合設計手冊，換算系數取0.6相對比較合理。以印度雅幕娜2×300 MW BTG工程為例，煤質情況如表1所列，電除塵廠家設計為每臺爐配置2套電除塵器，每套電除塵為雙室七電場，具體負荷如表3所示。

表3 電除塵器負荷表（單臺機）

故每臺電除塵的工作電耗為

每臺機組電除塵的工作電耗為

2.3 其他低壓負荷廠用電量的計算

針對鍋爐、汽輪機、熱控和化學專業的低壓負荷，若對每個電動機進行軸功率法計算比較繁瑣，且低壓電動機部分占整個廠用電量的2%～3%，故用軸功率法進行折算意義不大，建議使用換算系數法。運用換算系數法對印度雅幕娜項目低壓負荷進行估算，估算值為416.2kW。

3 廠用電實測報告分析

印度雅幕娜2×300MW BTG工程機組投運后，作為性能保證值的考核條款之一，業主對BTG范圍內用電設備的實際用電耗進行了測量，測量結果如表4所示。

表4 印度雅幕娜2×300MW BTG項目廠用電量實測結果（單臺機）

通過與現場實測數據的對比，可以得出以下結論：①用軸功率法對高壓電動機進行估算，估算值略高于實測值，但遠小于系數換算法得出的計算值，這樣既能保證廠用電量的合理性，以避免高額的商務罰款，降低工程風險，又能有效地提高標書的競爭力；②用換算系數法對電除塵的電負荷進行估算時，換算系數取0.6，結果略高于實測值，但考慮到電除塵的效率會隨著灰分的吸附而逐年降低，0.6的取值是相對合理的；③ 用換算系數法對低壓電動機和低壓靜態負荷進行估算，估算值和實測值很接近，證明算法簡潔有效。

4 結 語

對于BTG項目，高壓電動機推薦用軸功率法計算工作電耗，對靜電除塵器和低壓負荷推薦用換算系數法計算，使得估算得到的廠用電量能盡可能的接近實測值。廠用電量雖是電氣專業的主要參數，但是最終取決于工藝系統的設計和輔機的選型，這需要各專業間的緊密配合，應統籌考慮電耗、煤耗和熱耗這一系列性能參數保證值。

［1］趙國華，程化南，高 琴.對印度火電工程中風機選型的分析［J］.華東電力，2009，37（7）：1222.

［2］華東電力設計院.DL／T 5153—2202火力發電廠廠用電設計技術規定［S］.北京：中國電力出版社，2002.

［3］水利電力部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊—電氣一次部分［M］.北京：中國電力出版社，1989.