利用火力發電站余熱供熱供冷商業模式的思考

[摘 要]目前火力發電企業經營面臨著前所未有的壓力。火電廠必須想方設法培養自身的競爭優勢，在節能降耗方面，火電廠循環水余熱的熱能損失是影響火電廠效率的重要方面，且余熱回收利用的技術難度較低，有成熟的吸收式熱泵利用余熱供熱供冷技術可供利用，投資小、成本低。大力推進火電廠循環水余熱利用具有重大的節能減排意義。但在技術上可行且節能減排的情況下，火電廠循環水余熱利用并沒有得到普遍推廣肯定有其現實障礙。文章試圖通過分析循環水余熱利用的重要性、技術可行性和商業模式設計，來掃除火電廠循環水余熱利用道路上的障礙。

[關鍵詞]余熱；利用；技術；商業模式

目前火力發電企業的經營面臨來自三方面的壓力：一是電力需求增長緩慢，電廠產能利用明顯不足，火電廠年均發電利用小時數下降很快。二是環境保護壓力增加，煙塵、硫化物、氮氧化物等污染物減排壓力增大，碳排放也面臨越來越大的社會壓力，未來碳排放有可能指標化約束，環保成本呈上升態勢。三是正在推廣的競價上網會推動電價水平下降。在壓力面前爭取“能活、活好”就必須練好內功。

1 火力發電能源利用效率現狀及余熱利用的重要性

火力發電系統錯綜復雜，在發電過程中存在多種能源損失。從火力發電的流程來看，可以將火力發電的能源損失歸納為以下6種主要渠道：燃料燃燒損失；鍋爐散熱損失；溫差傳熱損失；汽輪機級內損失；余熱排放損失；廠用電。

從目前電廠運行的整體來看，燃煤電站的發電效率普遍處于40%左右，最先進水平不超過49%，燃氣電站的發電效率普遍處于50%左右，最先進水平不足60%。而冷熱電三聯供電站由于充分實現了能源的梯級利用，能源使用效率可高達80%。因此，根據上述分析可知，作為能源梯級利用的一部分——余熱的再利用是提高火力發電能源使用效率的重要途徑之一。

從余熱利用節能潛力量化評價來看，余熱利用也非常有價值。火電廠的循環水系統是一個龐大的動力系統，從國內目前運行的機組來看，循環水入口的平均溫度約為環境溫度，出口溫度高于環境溫度10℃左右，循環水量一般為汽輪機排汽量的50-70倍。以一臺1000MW的機組為例，蒸汽量約為2950t/h，循環倍率為60，溫差為10℃，則蘊含的余熱量可達5.95×106MJ/h，相當可觀。

2 目前余熱利用主流技術及其工業可靠性和經濟可行性考察

2.1 余熱利用的主流技術——熱泵

熱泵作為一種回收和利用低位熱能的有效手段之一，既可以在夏季制冷，又可以在冬季制熱，同時還具有高效、節能、環保等優點，所以在暖通空調工程中的應用也日益增多。從20世紀90年代開始，國內的熱泵發展呈現出一派欣欣向榮的景象。其中，地下水源熱泵主要采用地下水作為熱源，水溫不受四季變化的影響，常年比較穩定，同時，與空氣等其它熱源相比，水的比熱容最大，傳熱性能最好，所以在諸多熱泵種類中地下水源熱泵的能效比是最高的。正由于此，地下水源熱泵在國內得到了廣泛的推廣和應用，技術非常成熟。

火力發電的循環水中雖然蘊含著大量的熱量，但由于水溫過低，其利用長期不受重視。從熱源條件來看，電廠循環水的水溫約高于環境溫度10℃，水溫穩定、水量相對恒定，水質較好，非常適合作為水源熱泵系統的低位水源，是比地下水更有利用價值的含能介質。且余熱利用避免了地源熱泵對地下水環境的干擾，更有利于環境保護。隨著熱泵技術，尤其是吸收式熱泵技術的發展，可以通過電驅動或者抽汽驅動吸收式熱泵回收循環水中的余熱，用于建筑物的制冷、采暖、生活熱水供應。一方面提高了熱電廠的能源綜合利用效率，另一方面滿足了住宅小區的舒適性要求，同時還能節約電能等其他能源的消耗，減少夏季空調造成的用電高峰，緩解夏季用電緊張的情況。

對于集中供冷過程，通過熱網的方式將熱水輸送至用戶側的溴化鋰吸收式制冷機，產生的冷量用于集中供冷，然后進入溶液調濕型空氣處理機，以調節空氣濕度，放熱后循環水返回至熱泵繼續加熱，以進行循環。其中，溶液調濕型空氣處理機只需要熱水進口溫度在70℃以上即可，并可將回水溫度最低降至50℃左右；而吸收式制冷機由于產生17℃的高溫冷水，其熱水出口溫度也可降至60～70℃左右，因此該系統在滿足用戶對室內空氣降溫除濕要求的前提下，可使一次網回水溫度降低到50℃左右，并且系統綜合COP可達到1.0左右。

綜上，從技術上分析，回收火力發電的循環水余熱進行集中供熱、供冷、供熱水是可行的。在上海、北京、廣州已經有一些案例，原北京一熱也曾有一段時間利用吸收式熱泵技術為國貿地區的寫字樓提供集中供熱供冷服務。

2.2 利用火力發電余熱供冷的應用熱經濟性分析

從技術可行性分析可以看出，利用火力發電余熱進行集中供冷共包括兩個主要環節。一個是熱泵回收循環水余熱的過程，這個過程中的熱源來自于循環水，僅需要消耗部分抽汽或者電力。根據目前熱泵的運行實踐來看，這部分的耗電或者耗氣不到產生熱量的8%。另一個是制冷過程，這個過程主要由熱水驅動，由于這部分熱水的能量來自于循環水的余熱，因此，這個過程的耗能也主要是維持制冷機運轉的小部分電力，這個占比也不會高于2%。

綜合這兩個環節可以粗略的計算出，在整個制冷過程中，消耗的電能不足產生熱量的10%，而純電力驅動的制冷機，COP約為4。可見利用火電廠循環水的余熱進行集中供冷具有良好的熱經濟性。

3 利用火力發電余熱供冷項目實施需要注重商業模式創新

為什么火力發電廠余熱利用的比例還是很低呢？先來看看利用余熱提供集中供冷供熱項目需要考慮的五個主要因素：一是冷、熱需求的客戶源和需求量的集中度；二是包括供應端改造在內的項目投資；三是冷、熱產品的計量和計價；四是需求的有效半徑。客戶最好分布于火電廠附近；五是系統的運維保障。

在考慮商業模式設計時，各個項目不可千篇一律，要結合項目所在地的實際進行合理化設計，目的都是調動各相關方積極性，推動項目成功落地。商業模式設計時應該考慮以下幾個方面：

（1）以項目成功落地為目標，從影響落地的主要因素出發，尋找具體項目的利益相關方。

（2）用統一的理念和共同的利益吸引項目相關方。在大家共同討論如何推動項目之前，各方一定要在為什么要建設這個項目達成共識。

（3）根據各方對項目落地的貢獻，確定各方參與的深度和廣度，確定合作份額和參與方式、利益分配方式。

在考慮以上因素的情況下，可以靈活確定具體項目的商業模式，有緊密型和相對松散型兩種：

緊密型商業模式是所有利益相關方在自愿的前提下共同出資成立公司開展利用余熱集中供冷、供熱、供生活熱水等服務，項目營業所得根據出資額的比例進行分配。設計這種模式是希望將項目相關方真正變成項目利益相關方，通過項目利益分配促使相關方積極為項目實施創造條件。這種商業模式下余熱利用項目的資產要從電廠資產中剝離出來，獨立核算運營。

相對松散型商業模式是將項目合理劃分為幾個獨立的業務單元，比如以集中管網與小區管網的連接點為界，之前是電廠方負責，之后是物業公司負責。確定各自的責任。從用戶手中收取的供暖費和供冷費、熱水費以合理比例在電廠和物業公司間進行分配。這個模式中，火電廠我們希望鼓勵物業公司加強和用戶的溝通，積極取得用戶支持，引導用戶的使用習慣，積極為電廠擴大需求量。這種商業模式下不改變資產的所有權現狀，只是通過引進戰略合作方，通過利益分配引導合作伙伴完成各自的任務、扮演各自在項目中的角色。

4 結 論

目前在北京、上海、廣州等城市已經有一些熱泵利用余熱技術的項目，原北京一熱曾利用余熱為相鄰的國貿地區寫字樓供冷供熱，取得了良好的效果。所以在技術層面上，循環水余熱的回收利用已經取得突破。作為火電廠不能坐等社會各相關方來主動支持余熱利用項目，應該主動出擊、想方設法積極爭取需要的支持。創新商業模式就是我們重要的爭取支持的工具。一個好的商業模式可以有效地調動相關方的積極性，推動項目成功，并且能實現所有的參與者共贏。

作者簡介：王志輝（1986—），男，漢族，甘肅武都人，新疆投資發展（集團）有限責任公司黨群工作部副部長，高級政工師，工商管理碩士，研究方向：工業經濟。