熱電聯產項目熱經濟指標計算中若干問題分析

李 輝，楊立輝，閆占良，董 舟

(河北省電力勘測設計研究院，石家莊 050031)

1 工程概況

某新建熱電廠位于某市郊區，主要承擔市區采暖熱負荷。根據《城市熱電聯產規劃》，確定供熱區域內該熱電聯產項目承擔的集中供熱負荷為655 MW，折合為2 358 GJ/h。根據參考工程350 MW超臨界濕冷供熱汽輪機熱平衡圖，采暖蒸汽為5段抽汽，蒸汽焓為2976.6 kJ/kg，疏水溫度143 ℃，對應飽和水焓604 kJ/kg，焓差2 372.6 kJ/kg，因此，可計算出單臺機組額定采暖抽汽量為507 t/h。為最大限度的挖掘汽輪機采暖抽汽的能力，每臺機組的額定采暖抽汽按照平均熱負荷550 t/h設計。

工程擬建設安裝2臺350 MW超臨界一次中間再熱、單軸、雙缸兩排汽、單抽供熱濕冷汽輪機；配置2臺1 110 t/h超臨界中間再熱、單爐膛、平衡通風、固態排渣、半露天布置、全鋼構架、直流式煤粉鍋爐，同期建設濕法煙氣脫硫裝置及脫硝裝置。汽輪機額定進汽量為1 057 t/h，額定背壓4.9 kPa，額定采暖抽汽壓力0.3～0.5 MPa，額定抽汽量550 t/h，最大抽汽量580 t/h。

2 熱經濟指標分析

在熱電聯產項目可行性研究階段，裝機方案、原則性熱力系統擬定好以后，需要進行全廠熱經濟指標計算。熱經濟指標計算的目的是為裝機方案的確定提供依據，核實是否達到或超過國家界定的熱電廠經濟指標；為財務分析提供數據，如年供熱量、年發電量、供熱標煤耗率、發電標煤耗率等。熱電聯產項目熱經濟指標的計算可以參照《熱電聯產項目可行性研究技術規定》2001版(簡稱“《技術規定》”)。以下主要根據熱經濟指標計算過程中容易產生意見分歧的幾個問題進行分析。

2.1 鍋爐利用小時數

發電設備年利用小時數為5 000 h，利用小時數計算方法為：采暖期機組按額定抽汽工況運行，采暖期少發的電量折算到非采暖期，保證全年發電量等于發電設備年利用小時數乘以機組銘牌功率，即單臺機組全年發電量=5 000 h×350 MW=17.5億kWh。根據《城市熱電聯產規劃》中全年采暖熱負荷曲線，采暖期機組運行時間為3 096 h。機組在采暖期帶平均熱負荷，尖峰熱負荷由當地調峰鍋爐供給，單臺機組采暖期發電量為3 096 h×273.7 MW=8.474億kWh。非采暖期發電量為17.5億kWh-8.474億kWh=9.026億kWh，非采暖期發電設備利用小時數=9.026億kWh/350 MW=2 582 h。熱電聯產機組在采暖期一般不安排檢修，3 096 h可以認為是采暖期機組運行小時數(或機組供熱利用小時數)，2 582 h可以稱為非采暖期發電設備利用小時數。

對于工業+采暖供熱的雙抽可調熱電聯產機組，可以寫成非采暖期機組運行小時數。根據工業熱負荷的特點，全年運行小時數暫定為8 000 h，這樣扣除采暖期機組運行小時數3 096 h，可以求得非采暖期機組運行小時數4 904 h。在同時滿足全年采暖供熱量、工業供熱量、全年發電量平衡的原則下，非采暖期可以按照全年發電量扣除采暖期發電量后，除以非采暖期機組運行小時數，得出的比值即為非采暖期機組運行的負荷率。也就是說，非采暖期工況應為額定工業抽汽量加考慮負荷率后的發電機輸出功率值，這時核算汽輪機進汽量、發電熱耗等。

鍋爐利用小時數不應將上述2個時段的小時數直接加起來，因為鍋爐專業一般按BMCR工況鍋爐產汽量對應的汽輪機VWO工況計算全年煤耗量，運煤、除灰專業也是比較關心BMCR工況下鍋爐燃煤量，用來核算設備出力等。因此，需要將2個小時數分別乘以1 057/1 110(采暖或非采暖期工況汽輪機進汽量/VWO工況汽輪機進汽量)這個加權系數，即采暖期鍋爐利用小時數為2 948 h，非采暖期鍋爐利用小時數為2 459 h，合計5 407 h。

2.2 供熱標煤耗率

對于供熱標煤耗率，《技術規定》中給出的公式是：brp=34.12/ηglηgd+εrbdp，其中，ηgl為鍋爐效率；ηgd為管道效率；εr為單位吉焦熱所消耗廠用電量，bdp為汽輪發電機組發電的年均標煤耗率。《熱力發電廠》教材中給出的公式是：供熱標煤耗率=34.1/ηglηgdηhs[1]，其中，ηhs為熱網效率，一般取98%，影響不大，只是εrbdp影響較大，該部分的意義在于將供熱廠用電量所對應的標煤耗率疊加在供熱標煤耗率中。在《技術規定》中，年耗標煤量Ba=[bdp(Pa-εrQa)]+bdpQa，其中，Pa為年發電量，Qa為年供熱量。可見，發電方面的標煤耗量等于年發電量中扣除供熱廠用電量，再乘以發電標煤耗率。如果按照《熱力發電廠》教科書中的公式，供熱標煤耗量不考慮供熱廠用電量這部分煤耗的話，發電量則不需要扣除供熱廠用電量。經過核實，2種方法計算出來的全年標煤耗量相等。但是，某些工程在計算全年標煤耗量時，供熱標煤耗率考慮了供熱廠用電量，全年發電量又沒扣除供熱廠用電量，導致全年標煤耗量計算偏高，這一點應引起注意。

2.3 全廠熱效率和熱電比

《技術規定》中年均全廠熱效率的公式為ηra=(0.003 6Pa+Qa)/29.308Ba，年均熱電比的公式為βp=Qa/0.003 6Pa。在國經貿電力正[2000]879號文《關于做好關停小火電機組工作中小型熱電聯產機組審核工作的通知》(簡稱“879號文”)附件中規定：總熱效率計算公式，總熱效率=[(供熱量+供電量×3 600 kJ/kWh)/(燃料總消耗量×燃料單位低位熱值)]×100%；熱電比計算公式，熱電比=(供熱量/供電量×3 600 kJ/kWh)×100%。在計基礎[2000]1268號文《關于印發關于發展熱電聯產的規定的通知》(簡稱“1268號文”)的附件中規定：供熱式汽輪發電機組的蒸汽流既發電又供熱的常規熱電聯產應符合，總熱效率年平均大于45%，總熱效率=(供熱量 +供電量×3 600 kJ/kWh)/(燃料總消耗量×燃料單位低位熱值)×100%；熱電聯產的熱電比應符合，熱電比= 供熱量/(供電量×3 600 kJ/kWh)×100%。可以看出，熱電比和熱效率的定義中仍然采用供電量。

《技術規定》、879號文及1268號文中的公式不同之處主要是到底是供電量還是發電量。國家發改委在核準熱電聯產項目時，為“防止以電養熱”的現象出現，對熱電聯產機組提出2個硬性指標：全廠年均總熱效率大于45%；300 MW級供熱機組，其在采暖期的平均熱電比大于50%。針對熱電聯產機組，采暖抽汽量直接影響熱效率和熱電比，以350 MW超臨界濕冷機組為例，在不同抽汽量下對熱效率和熱電比的影響進行分析，如圖1所示。

圖1 抽汽量對熱效率和熱電比的影響曲線

由圖1可知，當抽汽量125 t/h時，熱效率即達到45%，而此時熱電比遠遠達不到國家規定的50%，因此，熱電比較熱效率更能真實的反應熱電聯產機組熱電聯產的程度。而對于熱電比，此時分母供電量較發電量數值偏大，更容易達到50%的限定條件。因此，認為采用發電量做分母，對于熱電比數值來說，條件更苛刻，對界定是否為真正的熱電聯產機組更有利。

2.4 汽輪發電機組的發電熱耗率

根據《技術規定》，Hr的計算公式如下：

Hr= {D0(1+ξ1)(i0-t1+aRΔIR)-Dc[(ic-tsw)-φ(tc-tsw)]}/P= {D0(1+ξ1)(i0-t1+aRΔIR) -Dc(ic-tsw)+Dcφ(tc-tsw) }/P

(1)

式中：D0為汽輪機進汽量；ξ1為汽水損失率；i0為汽輪機進汽焓值；t1為鍋爐給水焓值；aR為再熱系數；ΔIR為再熱焓升；Dc為汽輪機抽汽量；ic為抽汽焓值；tsw為生水焓值；φ為回水率；tc為抽汽的凝結水焓值。第一部分D0(1+ξ1)(i0-t1+aRΔIR)，為進入汽輪機系統的熱量；第二部分Dc(ic-tsw)，為抽汽量乘以抽汽焓減生水焓，即不考慮回水時凈供熱量；第三部分Dcφ(tc-tsw)，為熱網回水帶給汽輪機系統的熱量。

由式(1)第三部分可看出，回水率越高，發電標煤耗率越高；回水溫度越高，即tc越高，發電標煤耗率越高。可見，本來熱網回水熱量回收是好的收益，但反應在發電標煤耗上卻適得其反。式(1)第三部分代表熱網回水帶給汽輪機系統的熱量，并非鍋爐熱耗量。若以汽輪機及回熱系統、發電機為研究對象，進入系統的熱量為鍋爐傳遞給汽輪機的熱耗量+熱網回水熱量，認為式(1)將第三部分前面設為“+”號，是誤將熱網回水熱量作為鍋爐傳遞來的熱耗量。這樣與實際情況明顯是不符的。

可見，當不考慮回水率時，發電方面的熱耗量為進入汽輪機的熱耗量減去供熱量，此時供熱量越大，發電標煤耗率越低。當考慮回水率時，發電標煤耗率值不能正確的反應熱網回水帶來的熱量。因此，建議權威部門修訂此公式，使其發電標煤耗率無論是否考慮回水率均能正確的反應經濟指標的好壞。

3 結論及建議

a. 鍋爐利用小時數傳統方法較為粗放，不適合目前煤價較高，電廠盈利微薄的嚴峻局面。采用加權系數法更加貼近電廠實際情況，便于盈利預測及管控。在計算全廠全年標煤耗量時，應核實全年發電量，不應重復疊加供熱廠用電所消耗的標煤量。

b. 《技術規定》、879號文及1268號文中的計算總熱效率、熱電比的公式中，對選用供電量還是發電量的說法不統一，建議統一為發電量和供熱量較合適。

c. 當考慮熱網回水率時，《技術規定》發電標煤耗率計算公式計算出的發電標煤耗率值不能正確的反應熱網回水帶來的熱量，建議權威部門修訂此公式。

參考文獻：

[1] 鄭體寬，楊 晨.熱力發電廠[M].北京：中國電力出版社，2008.