熱電廠全廠凈效率計算方法探討

李會東

（河北華電石家莊熱電有限公司，河北 石家莊050041）

0 引言

當前我國明確提出今后一段時期內(nèi)加快推動能源生產(chǎn)和消費革命，打造中國能源升級版，進一步提升煤電高效清潔發(fā)展水平。

熱電聯(lián)產(chǎn)機組在能源利用效率上明顯優(yōu)于火電機組，國務院印發(fā)的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014—2020年）》提出“科學發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，鼓勵有條件的地區(qū)發(fā)展熱電冷聯(lián)供”，國務院、環(huán)保部、國家能源局印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020）》要求京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域“除熱電聯(lián)產(chǎn)外，禁止審批新建燃煤發(fā)電項目”。

隨著今后熱電聯(lián)產(chǎn)機組的進一步發(fā)展，如何更好地衡量不同熱電廠的能效水平，需要一個較為簡單直觀的指標。這里提出熱電廠全廠凈效率計算方法，以便對熱電聯(lián)產(chǎn)機組進行能源利用水平評價分析。

1 全廠效率計算公式在熱電廠計算中遇到的問題

效率是指輸出能量（或功率）與輸入能量（或功率）之比，通常用各種效率來衡量整個能量轉換過程不同階段的能量利用程度。

現(xiàn)行電廠全廠效率計算公式中對火電廠的規(guī)定較為成熟，但直接用于熱電廠的全廠效率計算，會遇到若干問題。

1.1 現(xiàn)行火電廠全廠效率計算公式

現(xiàn)行計算公式為：

式中，ηcp為全廠效率（%）；P為統(tǒng)計期內(nèi)的發(fā)電量（kW·h）；B為統(tǒng)計期內(nèi)消耗的燃料量（kg）；Qnet，ar為統(tǒng)計期內(nèi)燃料的低位發(fā)熱量（kJ／kg）。

或：

式中，ηcp為全廠效率（%）；ηgi為汽輪發(fā)電機組熱效率（%）；ηbi為鍋爐熱效率（%）；ηp為系統(tǒng)管道效率（%）。

式（1）和式（2）分別為火電廠全廠效率的正、反平衡計算公式，但上述公式均未計入熱電廠的供熱量，所以上述兩個公式不適用于熱電廠的全廠效率計算。

1.2 行業(yè)標準對電廠效率公式的規(guī)定

電力行業(yè)標準DL／T904—2004《火力發(fā)電廠技術經(jīng)濟指標計算方法》中規(guī)定電廠效率是指組成發(fā)電系統(tǒng)的鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及其系統(tǒng)在發(fā)電及供熱過程中熱能的利用率，計算公式如下：

式中，α為供熱比（%）。

遼寧省地方標準DB21／1621—2008《熱電聯(lián)產(chǎn)能效能耗限額及計算方法》規(guī)定了熱電廠的綜合熱效率，計算公式如下：

式中，η0為熱電廠綜合熱效率（%）；Qr為供熱量（GJ）；Eg為發(fā)電量（104kW·h）；B 為總標準煤耗量（t）。

式（3）和式（4）分別是熱電廠效率的反平衡和正平衡計算公式，上述公式考慮了熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱量，體現(xiàn)了熱電廠在發(fā)電及供熱過程中熱能的綜合利用效率，但并未完全體現(xiàn)熱電廠有效輸出能量的利用效率，因為發(fā)電供熱過程中消耗的廠用電屬于能量的二次投入，不能作為熱電廠輸出能量的有效產(chǎn)出。如果對熱電廠進行能源利用水平的評價分析，還需要廠用電率指標來衡量廠用電系統(tǒng)的能效水平，用供熱管損指標來衡量廠區(qū)內(nèi)供熱系統(tǒng)的能耗損失等，以實現(xiàn)整體評價分析。

2 熱電廠全廠凈效率提出

如果將熱電廠作為一個整體來看，熱電廠的整體效率就是其有效輸出能量（電能和熱能）與全部輸入能量（全部燃料能）之比，效率越高就說明熱電廠的能源利用水平越高，在整個國民經(jīng)濟中就越值得推廣。引入熱電廠全廠凈效率（或絕對效率）指標，即將熱電廠發(fā)電和供熱廠用電量、主變損耗、廠區(qū)內(nèi)供熱系統(tǒng)損失等均作為熱電廠生產(chǎn)過程中的能量損耗，其有效輸出能量是供電量和售熱量（即熱電廠可結算的產(chǎn)生商業(yè)價值的熱量），所以引入熱電廠全廠凈效率計算公式如下：

式中，ηjcp為熱電廠全廠凈效率（%）；Pg為統(tǒng)計期內(nèi)供電量（kW·h）；Qsr為統(tǒng)計期內(nèi)售熱量（GJ）。

式中，Lcy為統(tǒng)計期內(nèi)廠用電率（%）。

式（5）和式（6）為分別為正、反平衡計算公式，其中供電量為統(tǒng)計期內(nèi)上網(wǎng)電量和廠內(nèi)非生產(chǎn)用電之和，若無非生產(chǎn)用電即為上網(wǎng)電量；反平衡計算中廠用電率即綜合廠用電率，包含供熱廠用電，但不包含非生產(chǎn)用電；售熱量為機組供熱量減去廠內(nèi)供熱損耗，廠內(nèi)非生產(chǎn)用熱應包含在售熱量之內(nèi)；消耗的燃料量應包括統(tǒng)計期內(nèi)燃煤、燃油、燃氣等全部燃料。公式中將發(fā)電和供熱用廠用電量、主變損耗和廠區(qū)內(nèi)供熱損耗均考慮為廠內(nèi)能源消耗。

例如：某熱電廠全年發(fā)電量為252 047.7萬kW·h，供電量（上網(wǎng)電量）為212 810.2萬kW·h，供熱量為1 221.95萬GJ，售熱量為1 166.96萬GJ，全年消耗的標煤量為118.54萬t。

采用式（1）計算全廠效率為26.1%，顯然如果不考慮供熱量，采用此公式計算熱電廠的全廠效率是錯誤的。

采用式（4）計算全廠熱效率為61.4%，由于此公式?jīng)]有考慮廠區(qū)內(nèi)廠用電消耗和供熱損失，還需計算廠用電率15.6%、供熱損失率4.5%兩個指標來衡量熱電廠的整體能源利用效率，在評價分析過程中較為繁瑣，且不宜橫向和縱向對比。

采用式（5）計算全廠凈效率為55.7%，與式（4）計算的效率值相差5.7個百分點，主要是體現(xiàn)了廠用電消耗和供熱損失，較為客觀地反映了一個熱電廠在能源利用上的整體水平，符合熱電聯(lián)產(chǎn)項目可行性研究技術規(guī)定（2001年修訂版）對常規(guī)燃煤熱電廠全廠年平均總熱效率大于45%的規(guī)定。

3 結語

（1）熱電廠全廠凈效率直觀地反映了熱電廠的能源利用水平，簡潔明了、可比性強，對電廠的節(jié)能評價分析具有參考意義。

（2）上述熱電廠全廠凈效率計算公式同樣適用于火電廠，純凝式火電廠只需將供熱量置為0即可。

［1］蔣明昌.火電廠能耗指標分析手冊［M］.北京：中國電力出版社，2011.

［2］李青，公維平.火力發(fā)電廠節(jié)能和指標管理技術［M］.2版.北京：中國電力出版社，2009.

［3］DL／T904—2004 火力發(fā)電廠技術經(jīng)濟指標計算方法［S］.

［4］DB21／1621—2008 熱電聯(lián)產(chǎn)能效能耗限額及計算方法［S］.