高質量發展下熱電企業燃煤經濟模型研究

宋 健 中國石油化工股份有限公司

近年來，隨著經濟的持續發展，我國電力市場已經出現了供不應求的狀況，尤其是在2021 年出現了用電緊張、燃煤價格高漲、燃煤庫存告急的局面，燃煤市場波動劇烈，供需形勢嚴峻，經營風險加大，燃煤電廠不堪重負，已成為我國能源、電力發展中面臨的普遍現象。在此情形下，中國石化熱電企業要認清形勢，有意識的轉方式、調結構、控成本，不斷向國家新的產業政策和環保標準靠攏，切實為企業持續健康發展提供保障。中石化熱電企業年用煤量約2 400 萬噸，燃煤成本占發電總成本的70%以上，是熱電企業生產經營管理、成本管控的核心。在國家大力支持清潔能源發展的政策下，熱電企業的生存空間不斷減少，尤其是對于自備電廠來說，受國家調減煤炭消耗政策影響，煤炭消耗總量受到一定限制，國家節能減排政策不斷加大落實考核力度，環保成本不斷增加企業的支出。因此，如何科學合理地進行燃煤管理，提升燃煤管理的精細化水平、提高燃煤庫存經濟性、建立燃煤關鍵指標與機組效益的經濟模型，提高熱電企業的經濟效益、降低經營成本，有效抵御燃煤市場風險便成為當前需要迫切解決的問題。

一、熱電企業燃煤管理現狀及存在的問題

當前，中國石化熱電企業在集團公司統一管理政策下，對燃煤的管理從招標采購到驗收入庫，從日常管理到成本控制等，基本上采用了相似的管理模式，一般由熱電企業提報年度、月度用煤需求計劃及指標；集團公司總部物資裝備部門、熱電企業所屬分公司的物資裝備部門等組織國有大礦簽訂年度合同、中小礦年度招標及月度定價定量；分公司物資裝備部門負責安排發運計劃、催運、付煤款等采購業務；熱電企業負責進廠計量、質量驗收、存儲燃燒等用煤業務，在燃煤管理中主要存在以下問題。

(一)燃煤經濟庫存需要進一步優化

燃煤是熱電企業生產運行的最主要原料，占用資金量巨大，受市場行情影響，燃煤的價格波動幅度大，燃煤總成本在各月之間也會出現較大的差異，同時價格的差異對經濟庫存影響也非常大，對采購策略也會產生連鎖反應。當前中石化熱電企業在燃煤采購入庫和庫存管理環節還是以保障為主，對經濟性考慮較少，在經濟庫存優化創效方面還存在欠缺，例如，仍會出現在煤價較低時無法及時采購，煤價較高時又不得不多進煤的情況。

(二)燃煤管控環節需要進一步提升

燃煤從計劃采購到最終入爐之間的管理環節較多，通過對熱電企業燃煤的供應商結構、招標采購、定價定量、安排計劃、月度兌現、付款、接卸、摻燒等全過程、全環節通盤考慮，對燃煤采購全鏈條的價值分析后發現仍存在較大的提升空間。例如，與國有大礦簽訂年度中長期合同，中小礦實行年度招標，月度價格隨行就市進行調整，原則上不調價；中小礦原則上按招標排名安排月度計劃，排名靠前的往往價格較高，不能有效按照性價比排量。年度招標、月度定價機制，對煤源地的實地調研較少，對燃煤市場行情追蹤不及時，對供應商考核力度小，在燃煤市場出現波動時，可能會出現發運計劃失效難以控制的局面。

二、熱電企業燃煤經濟庫存模型構建及應用

熱電企業燃煤的采購和儲存是緊密聯系的兩個環節，在庫存管理中應該把它們作為一個整體來系統考慮。首先，確定當月(下月)需要采購的燃煤數量，各個煤礦采購點所采購燃煤的數量，以及煤礦采購點所采購不同種類燃煤的數量；其次，根據全年生產計劃預測各月采購數量、到貨時間以滿足各個時段電廠的生產需求，既要保證電廠的安全庫存，又要使燃煤的存儲費用降到最低。

(一)模型基本原理

1.相關總成本

(1)取得成本。取得成本指為取得燃煤存貨而支出的成本，主要由燃煤的訂貨成本和購置成本構成。其中，訂貨成本是為組織進貨而開支的費用，如與燃煤采購有關的辦公費、差旅費、郵資等支出。購置成本指燃煤本身的價值(包括燃煤的買價加運費)，經常用數量與單價的乘積來確定。但是，對于熱電企業來講，由于煤價波動頻繁，每月采購數量巨大，因此，燃煤的購置成本對燃煤總成本影響較大，相較而言，訂貨成本占比甚微，在此忽略不計。

(2)儲存成本。儲存成本指將燃煤運抵發電廠后，保存燃煤而發生的成本，包括占用資金所應計的利息、倉庫費用、保險費用、存貨破損和變質損失等。儲存成本也分為固定成本和變動成本。固定儲存成本與燃煤數量的多少無關，如倉庫折舊、倉庫職工的固定月工資等；變動儲存成本與燃煤的數量有關，如存貨資金的資金占用費、燃煤變質損失、保險費用等。

儲存成本＝固定儲存成本+變動儲存成本

(3)缺貨成本。缺貨成本指由于供應中斷而造成的損失，包括燃煤供應中斷造成的停工損失。為了保障生產供應和發電機組的安全，發電廠不允許出現燃煤缺貨。如果以TC表示燃煤相關總成本，計算公式為：

TC=取得成本+儲存成本+缺貨成本

按照公式計算應該取得總成本最小時的采購量為經濟批量，要在滿足正常電力和熱力供應與降低燃煤成本之間尋找一個平衡點，最大限度地降低燃煤成本。結合熱電企業生產實際，訂貨成本幾乎不用考慮，主要是考慮采購成本(采購價格、采購數量)、存儲成本(財務費用)、安全庫存、生產計劃需求量。本文設計燃煤經濟庫存模型時重點分析購置成本：

TC=燃煤購置成本

=每月計劃采購數量*每月采購價格熱電企業燃煤經濟庫存的最優化，即是使上式TC 值最小。

2.經濟庫存模型的影響因素

經濟庫存是在綜合考慮燃煤種類、耗煤量、安全庫存、采購價格、付款方式、數量折扣等驅動因素基礎上，充分研究考量庫存的經濟性，在保障發電生產的前提下，依據采購價格變化，對安全庫存曲線進行實時調整，能夠使一定時期燃煤的相關總成本達到最低點，實現低價多進高庫存、高價少進低庫存，最大限度節約全年燃煤采購資金。優化庫存管理，也需要進一步優化采購管理，考慮涉及招標定價機制、發運兌現、保證金制度、價格同區域五大電力集團聯動等等。

(二)建立經濟庫存模型的思路

1.模型設計的基本流程

第一，與同區域大型電力集團溝通聯系，預測不同類型的煤種(考慮含硫、熱值等)當月或下月燃煤價格，根據企業月度排產計劃、月底安全庫存和月初庫存量預測月度燃煤需求量；第二，根據近三年熱電企業每月消耗燃煤的實際數量、測算每月燃煤消耗量的季節指數，再根據全年燃煤需求總量和季節指數，測算每月計劃需求數量；第三，依據近三年平均每月不同煤種的采購價格設定一個年度均價，測算每月的價格季節指數，當采購價格低于均價或市場一致確定是低價區間時，視為采購價格低位；當采購價格高于均價或市場一致確定是高價區間時，視為采購價格高位。價低、庫低時，根據價格季節指數多進煤提高庫存：出現采購價格低、庫存低的雙低局面，加大采購數量多儲備低價煤。價低、庫高時，進耗平衡維持庫存：出現采購價格低、庫存高無法繼續儲煤時，安排進煤量與消耗量維持庫存。價高、庫低時，進耗平衡或降低庫存：出現采購價格高或高于均價10%以上時，可將最低庫存指標下浮10%，減少資金占用。價高、庫高時，減少進煤降低庫存：出現采購價格高、庫存高時，及時少采購多消耗存量，節約采購資金；第四，安全庫存數量的確定。作為自備電廠，在控制燃煤庫存數量時，要嚴格執行政府要求，同時考慮當前形勢下電煤儲備運行中的困難，嚴格實行電煤最低庫存制度，各電廠全年日均庫存不少于15 天，迎峰度夏前、迎峰度冬前當日庫存不少于25 天；迎峰度夏度冬期間日均庫存不少于20 天。實施電煤儲備與電力運行掛鉤考核，對未達到最低庫存目標的電廠核減機組發電時數。第五，經濟采購數量的確定。在安全庫存基礎上，結合預測的年度燃煤需求總量、機組的生產運行檢修情況、市場行情及采購價格、省發改委政策要求、錯峰采購策略等影響經濟性的因素在安全庫存的基礎上進一步實時優化、進行精細調整。

2.模型假設條件

(1)庫存系統的計劃期是一定的，按一年測算；(2)熱電企業的全年燃煤需求總量根據企業計劃發電量決定，假設為一個定值；(3)自有燃煤儲存場所，設定儲存容量足夠大；(4)缺貨損失為無窮大，燃煤庫存不允許缺貨；(5)補貨過程有一段提前期，逐步均勻進貨，供貨速度為供貨時間隨供貨量均勻增加；(6)計劃期內燃煤采購價格隨時間波動，但與訂購批量無關(即沒有價格折扣)；(7)根據燃煤的種類不同，燃煤的單位儲存費用相應的不同，但是每種燃煤在計劃期內單位儲存費用不發生變化；(8)燃煤不同種類之間的摻燒也可以增加燃煤的發電量，降低成本；(9)燃煤在儲存過程中的損耗難以進行定量分析，一般根據實際經驗進行預測。

(三)模型測算

1.數據選取

本文數據選自中國石化下屬某熱電企業2017—2020 年實際生產數據，已經對數據進行了脫敏預處理。

2.月度燃煤采購計劃測算

通過與區域內大型電力集團溝通預測市場價格，再根據生產安排預測當月(或下月)煤耗量，依據安全庫存和月初庫存量測算計劃采購量。但是由于熱電企業燃煤來源主要分為大礦煤和市場煤，大礦煤由于采購價格、運費、發運量等相對穩定，不宜做出大規模調整，因此，月度燃煤采購計劃的調整主要來自于市場煤，可以通過調整一大卡月度定價，再根據合同熱值來調節市場煤采購價，進而影響采購量，調節安全庫存，如表1 所示。

表1 熱電企業月度煤炭采購計劃

月初庫存為上月底安全庫存，本月度電量計劃根據生產安排確定，耗煤量根據技術指標測定，月底安全庫存根據安全庫存計算模型測算，進煤量根據庫存和耗煤量測算。

3.模型應用

首先，根據預處理的數據測算按月煤耗量的季節指數和價格指數；其次，根據全年燃煤需求總量和價格指數、季節指數，結合市場價格預測，分別測算各煤種月度采購計劃；再次，根據計劃采購數量和安全庫存要求數量，測算每月的理論采購數量；然后，根據采購數量和價格，測算實際采購金額和理論采購金額；最后，根據上述兩個金額，測算燃煤采購的節約差額。

4.測算結果及分析

本文所進行的測算暫按全年燃煤預計需求量為130 萬噸，測算結果如下：根據計劃采購量和價格測算預計采購金額為75 851.89 萬元，根據理論采購量和價格測算理論采購金額為74 792.11 萬元，成本節約額預計為1 059.78 萬元，如表2 所示。本文的測算僅考慮了燃煤用量、安全儲備和價格影響因素，暫未考慮付款方式等因素，事實上，付款方式也會影響采購成本。

表2 熱電企業煤炭經濟采購、庫存量測算表

三、熱電企業燃煤經濟效益模型構建及應用

受環保政策影響，熱電企業燃煤受到一定限制，公用機組以電定煤、自備電廠燃煤總量受限，燃煤指標與發電指標相關聯，如何進一步充分挖掘燃煤的創效潛力，在區分公用機組與自備機組的前提下，嘗試探索建立燃煤經濟效益模型，通過對經濟效益模型的研究進一步提高機組的運行經濟性。

(一)燃煤經濟效益分析關鍵指標

本文在構建經濟效益模型時，以中石化某熱電企業為例，首先是收集省內或同區域各熱電企業的燃煤價格，在考慮生產以及環保等因素前提下，重點考慮燃煤熱值、含硫率等關鍵指標，同時考慮將燃煤價格統一還原到標煤價格的基礎上進行對比，主要影響因素如下。

1.熱值差異

山東省內各發電集團電廠熱值多在4 800—5 000 千卡/千克，主要是采購低熱值燃煤來降低成本。

2.含硫差異

山東省內各發電集團電廠含硫在1.5—1.8%之間，普通采購中高硫煤來降低采購價。因各熱電企業機組工況、燃煤消耗政策指標不同，導致熱值、含硫等關鍵指標不同，所以在進行指標分析時，需對運費、熱值、含硫等指標進行折算至同一口徑，同時盡量考慮煤種差異，最好選擇煤種、機組相近的電廠。本文在分析時主要考慮了如下價格差異：(1)采購體制差異，電力系統為月度招標、可進行月中調價，對市場反應快；其采購數量大可內部電廠調配、在煤礦的定價話語權大，有一定主動權，影響價差約20—30 元/噸；(2)結算進度快，付款周期短，部分電廠對煤礦實行預付款。同時，對燃煤月度入廠煤采購價格進行了預估；(3)熱值差異：熱值5 500kcal/kg 以上，采購價格約增加10 元/噸；(4)含硫差異：含硫指標增加0.1%，采購價格約增加5 元/噸；(5)運費差異：各電廠鐵路運路不同，運費有差距；(6)煤種差異：各電廠采購煤種不同，價格上有差距。

(二)模型測算實例

發電機組的運行經濟性主要是從收入與成本兩方面考慮。收入方面，主要考慮發電輸出所產生的收入和供熱輸出所產生的收入；成本方面，主要考慮燃煤采購成本、廠用水成本、廠用氨成本、石灰石漿液成本以及廠用電成本等變動性成本費用，分析當熱值、含硫率等發生變化時收入和成本的變化情況，通過計算收入與成本增量的差值，即可測算得到機組的直接經濟效益。

總收益=發電收入+供熱收入+提高含硫收入-水耗成本-液氨成本-石灰石漿液成本

1.模型的應用

機組經濟效益模型中，影響因素主要考慮燃煤關鍵指標低位發熱量、含硫對燃煤價格的影響，將上述模型中每一項關鍵指標對燃煤價格影響代入經濟效益模型進行計算，以確定模型的準確性和有效性。通過對比效益增幅，根據運行測算結果，明確下一步經濟模型的改進和完善的方向，下面以某熱電企業為例對經濟效益模型的應用過程進行說明。

表3 燃煤不同發熱量與機組效益(不含稅，含硫1%)

從上表可以看出：(1)提高燃煤的熱值，燃煤價格也相應的增加(除5 400 大卡到5 500 大卡上漲20 元/噸外，熱值每增加100 大卡煤價上漲10 元/噸)，機組發電量逐步增加(減少電力分公司外購電)；(2)提高燃煤的熱值，機組收益呈現增加趨勢，但是在熱值5 500 大卡時出現效益拐點，主要是熱值由5 400 大卡提升至5 500 大卡時燃煤價格上漲20 元/噸導致。

表4 燃煤不同含硫值與機組效益(不含稅，熱值5300 大卡)

含硫基準范圍選擇從1.00%增加至1.20%，含硫值每增加0.1%燃煤價格下降5 元/噸，同時機組經濟效益呈現增加趨勢。

2.模型應用的影響因素

根據上述分析發現，燃煤管理的關鍵驅動因素包括：鍋爐設計、煤質、生產穩定運行、燃煤采購市場，在充分考慮鍋爐設計、煤源地、煤種、煤質、穩定運行以及采購市場的客觀因素后，初步確定全年燃煤關鍵指標總體控制在：發熱量在5 500—5 600 大卡，含硫值控制在1.2%以內，同時針對生產過程中產生的飛灰大影響經濟運行的問題，要求各供應商提供配煤方案，說明各煤種數量、煤源地、質量指標及混配比例，盡量發運原礦煤，解決飛灰大的問題。

(三)機組經濟效益模型構建

根據上述測算思路，本文針對兩大主要影響因素分別構建了經濟效益模型。

1.熱值-經濟效益模型

該模型根據燃煤熱值與價格的關系，測算當熱值變化，同時燃煤價格也變化時，分別對收入和成本的影響大小，進而測算燃煤熱值對燃煤經濟效益總的影響程度，通過調節燃煤價格、熱值、燃煤全年需用量等指標參數，可測算在不同水平下對經濟效益的影響，如表5 所示。

表5 熱電企業煤質效益測算表

2.含硫率-經濟效益模型

該模型重點分析當燃煤含硫率變化時，隨著價格的變化，對經濟效益的總的影響，通過調節含硫率、燃煤價格、燃煤全年需用量等指標參數可分別測算在不同水平下對經濟效益的影響程度，如表6 所示。

表6 熱電企業煤炭含硫效益測算

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四、結語

熱電企業的燃煤庫存管理不同于一般企業的存貨管理，煤在貯存中會發生有形的機械損耗和無形的化學損耗，做好燃煤的庫存管理既可以有效降低熱電企業的生產成本，同時可以保證機組的安全生產，降低財務風險，為企業創造價值。因此，通過對燃煤經濟庫存以及經濟效益模型的研究剖析，能夠指導企業高效地使用定量的數據進行有效的分析，進一步提高燃煤的創效能力。■