（企业管理专业论文）发电企业节能潜力分析及能效提高策略研究.pdf

， 、以 l 声明户明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文发电企业节能潜力分析与能效提 高策略研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究 工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期： 导师签名：塑垒羟 佳 0 1 叠 0l矿 华北电力大学硕士学位论文摘要 摘要 近年来，我国能源问题日益突出，电力行业需要消耗大量的一次能源和排放大量的 污染物，因此成为节能降耗和污染物减排的重点领域。我国电力企业尤其是发电企业的 节能减排形势十分严峻，因此对于发电企业如何进行节能和提高能效的研究具有十分重 要的现实意义。为了达到上述研究目的，本文首先介绍了发电企业能源效率的现状，分 析了发电企业节能存在的问题，建立了节能评价指标体系和基于因子分析法的评价模 型，并以河北某发电企业的6 0 0 m w 机组为例对其节能潜力进行了定量分析，旨在为其进 行节能规划提供依据，最后对如何提高发电企业能源效率提出了相应的政策建议。 关键词：发电企业，能源效率，因子分析法，节能潜力 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，c h i n a se n e r g yi s s u e sh a v eb e c o m ei n c r e a s i n g l yp r o m i n e n t ，t h ep o w e r i n d u s t r yn e e d st oc o n s u m eal a r g ea m o u n to fp r i m a r ye n e r g ya n de m i tl a r g eq u a n t i t i e so f p o l l u t a n t s ，t h u sb e c o m ep r i o r i t ya r e a so fe n e r g ys a v i n ga n dp o l l u t i o nr e d u c t i o n t h ee n e r g y s a v i n ga n de m i s s i o nr e d u c t i o ns i t u a t i o no fc h i n a sp o w e re n t e r p r i s ee s p e c i a l l yg e n e r a t i o n e n t e r p r i s ei sv e r ys e r i o u s ，s ot h er e s e a r c hf o rg e n e r a t i o ne n t e r p r i s eh o wt os a v ee n e r g ya n d i m p r o v ee n e r g ye f f i c i e n c yh a sv e r yi m p o r t a n tr e a l i s t i cm e a n i n g i no r d e rt oa c h i e v et h e p u r p o s eo ft h es t u d y , t h ep a p e rd e s c r i b e st h e s t a t u so fe n e r g ye f f i c i e n c yi ng e n e r a t i o n e n t e r p r i s ef i r s t ，a n a l y s i so nt h ep r o b l e m se x i s t i n gi nt h ee n e r g ys a v i n go fg e n e r a t i o ne n t e r p r i s e ， s e t su pe n e r g ye f f i c i e n c ye v a l u a t i o ni n d e xs y s t e ma n de v a l u a t i o nm o d e lb a s e do nf a c t o r a n a l y s i s ，a n dt a k e6 0 0 m wu n i to fag e n e r a t i o ne n t e r p r i s ei nh e b e ia sa ne x a m p l em a k e s q u a n t i t a t i v ea n a l y s i so fi t se n e r g ys a v i n gp o t e n t i a l ，o r d e rt op r o v i d eab a s i sf o ri t se n e r g y s a v i n gp l a n ，f i n a l l yt h ec o r r e s p o n d i n gr e c o m m e n d a t i o n si ss u g g e s t e di n v i e wo fh o wt o i m p r o v et h ee n e r g ye f f i c i e n c yi ng e n e r a t i o ne n t e r p r i s e z h a oy u z h i ( e n t e r p r is em a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f l ij i n y i n g k e yw o r d s ：g e n e r a t i o ne n t e r p r i s e ，e n e r g ye f f i c i e n c y ，f a c t o ra n a l y s i s ，e n e r g y s a v i n gp o t e n t i a l 一 华北电力大学硕士学位论文目录 目录 中文摘要 英文摘要 第一章引言1 1 1 研究背景1 1 2 国内外研究现状2 1 - 2 1 国外研究现状2 1 - 2 2 国内研究现状3 1 2 2 1 关于节能潜力研究的文献综述3 1 2 2 2 关于节能降耗技术研究的文献综述3 1 2 2 3 关于能源效率研究的文献综述4 1 3 研究内容及创新点4 第二章发电企业能效现状与节能问题分析6 2 1 发电企业能源效率现状分析6 2 1 1 发电企业能源效率与生态环境6 2 1 2 发电企业能源效率与可持续发展7 2 2 发电企业能源效率的影响因素7 2 2 1 能源经济效率7 2 2 2 能源技术效率8 2 3 发电企业节能存在的问题9 2 3 1 火电结构问题依然突出9 2 3 2 技术水平相对落后1 0 2 3 3 运行管理问题1 0 第三章发电企业节能评价指标体系与方法1 2 3 1 发电企业节能评价指标体系的构建1 2 3 1 1 发电企业节能指标的选取原则1 2 3 1 2 发电企业节能指标的构建1 2 3 2 评价方法的比较1 5 3 3 因子分析法1 6 i 华北电力大学硕士学位论文目录 3 3 i 因子分析的基本原理1 6 3 3 2 因子分析的数学模型1 7 3 3 3 因子分析的求解步骤1 8 第四章基于因子分析法的发电企业节能评价2 0 4 1 实际分析过程2 0 4 2 结果分析2 8 第五章发电企业节能潜力分析2 9 5 1 节能潜力分析方法介绍2 9 5 2 河北某电厂6 0 0 m w 机组节能潜力分析2 9 第六章发电企业能效提高策略研究3 6 6 1 优化火电结构，发展高效大机组3 6 6 2 发展清洁煤发电技术3 6 6 3 发展热电联产，推广冷热电三联供技术3 7 6 4 提高设备利用效率，推广节能技术3 7 6 4 1 等离子无油点火技术3 7 6 4 2 推广变频调速技术3 7 6 4 3 优化辅机运行方式3 8 6 5 依靠科技进步对机组进行改造3 9 6 5 i 锅炉空气预热器的改造3 9 6 5 2 循环水泵的改造3 9 6 5 3 汽轮机通流部分的改造4 0 6 6 加强发电企业的节能管理4 0 6 6 1 加强机组的优化运行管理4 0 6 6 2 加强发电企业的自律管理4 1 6 6 3 实施标杆管理4 i 6 6 4 实施合同能源管理4 l 第七章结论与展望4 2 7 1 结论4 2 7 2 不足与展望4 2 华北电力大学硕士学位论文目录 参考文献4 4 致谢4 7 在学期间发表的学术论文和参加科研情况4 8 华北电力大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章引言 近年来我国经济取得了令人瞩目的成就，但是在这些成就的背后我们应当看到 能源与环境问题也随着经济的发展而日益突出。能源是国民经济的命脉，是提高国 民生活水平的重要物质基础。我国人均能源可采储量远低于世界平均水平，与此同 时，我国能源的利用效率非常低，能源浪费相当严重。据调查，我们每创造一美元 国民生产产值所消耗的煤、电等能源是美国的4 3 倍，是德国和法国的7 7 倍，是 日本的1 1 5 倍。我国能源消费量巨大，已成为世界第二大能源消费国，我国的能 源安全已经引起了人们的高度关注! 针对我国目前所处的发展阶段和生态环境现状 以及所面临的发展机遇，节能减排这一战略决策应运而生。中华人民共和国国民 经济和社会发展第十一个五年规划纲要提出了“十一五 期间单位国内生产总值 能耗降低2 0 左右，主要污染物排放总量减少1 0 的约束性指标砼3 。这是贯彻落实科 学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社 会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族 长远利益的必然要求。 电力行业作为国民经济的基础产业和能源转换产业，既为经济社会发展提供清 洁便利的电能，同时又要消耗大量的一次能源和排放大量的污染物，因此成为节能 降耗和污染物减排的重点领域。我国电力行业节能减排形势十分严峻，尤其是发 电企业，主要表现在我国的电力结构不合理，截至2 0 0 8 年年底，火电装机容量约 占全国发电装机容量的7 6 ，火力发电势必要消耗大量的不可再生资源煤，从 而排放出大量的二氧化碳；我国火电发电机组所占比例大，大量小机组的存在，使 得煤耗显著偏高。中国电力工业的发展将长期受到资源环境的制约，因此，我们必 须走出一条建设节能节电环保电网的道路。国家发改委于2 0 0 4 年1 1 月制定了节 能中长期专项规划，明确提出了2 0 0 3 - - 2 0 1 0 年的年均节能率为3 ，同时对电力工 业的能耗也提出了具体的要求与发展目标：大力发展6 0 0 m w 及以上容量的超临界机 组和超超临界机组；实施“上大压小”，淘汰小机组，提高单机容量；采用先进的 技术，逐步淘汰能耗高的老旧设备；优化电源布局，适当发展以天然气和其他工业 废气为燃料的小型分散电源；减少厂用电率等。如果能实现这些节能目标，预计2 0 1 0 年全国的火电厂供电煤耗率达到3 6 0 9 k w h ，接近或达到2 0 世纪9 0 年代初期国际先 进水平；2 0 2 0 年达到3 2 0 9 k w h ，接近或达到国际先进水平。 在我国发电企业节能如此严峻的形势下，我们除了要f 视我国发电企业与国际 先进水平的差距，还要看到我国发电企业之间的差距，分析企业节能增效的潜力， l 华北电力大学硕士学位论文 找出影响发电企业节能的根本问题所在，进而采取相应的改进措施进行节能。提高 能源效率，节能减排将是发电企业发展的永恒主题。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 国外学者对于能源效率和节能降耗的研究有很多。 w h j g r a u s 分析了控制二氧化硫和氮氧化合物污染对发电企业能源效率的影 响，并对澳大利亚、中国、法国、德国、印度、日本、韩国、英国、意大利及美国 的火电企业控制二氧化硫和氮氧化合物污染的效果进行了综述n 】。 d a v i db e r r y 指出随着发电企业二氧化碳排放量的增长，天然气的高价格也在 逐步形成，建设新电厂的成本迅速的增加，企业和监管机构逐步开始考虑开发更多 的能源效率项目。文章对2 0 0 1 年到2 0 0 6 年美国的售电量进行了统计性的分析，指 出了开发能源效率项目对售电量的影响晦】。 m e h m e tk a n o g l u 、i b r a h i md i n c e r 等提出了发电企业如果能够更好的理解“能 源效率”和“火用效率 ，则有助于提高发电企业的能源管理。文中举例说明了二 者的不同，最后提供了结合能源效率和火用效率的图表，期望能够为学者提供一种 较为实际的方法理解能源效率和火用效率1 。 h o w a r dg e l l e r 、r o b e r t os c h a e f f 等分析了巴西能源消费迅速增长的原因，提 出了通过实施扩大可再生能源利用的政策来提高巴西的能源效率盯1 。 国外一些学者的研究还包括通过采用一些先进的技术来提高能源效率阳。 如美国教授f r e d 指出，以发光二极管为代表的新一代固态光源如果得到推广， 将节约全球电力消耗的1 0 。如果用新型固态光源取代基于燃料的照明，那么节能 效果将更加显著，这对能源供应日益紧张的世界，无疑具有现实意义m ，。 瑞典梅拉达伦大学、皇家理工学院教授严晋跃提出了旨在减少二氧化碳排放的 技术整合路线，它包括了工业过程的改进、能源使用的优化、整合高级发电技术， 并将碳的捕捉与存储融合到工业生产过程中。 杜克能源公司总裁r o g e r 在参与有关全球能源增长的微观经济观察报告研 究中指出要对美国多数州的法规进行调整，如：在节能技术投资项目中涵盖专家为 用户现场实施节能措施的咨询服务；通过补贴措施鼓励用户购买轻型节能灯泡，以 及在用电高峰期利用先进的网络技术来遥控管理能源使用情况等，这样就可以达到 真j 下推广节能技术产品，并提高能源效率的目的。 从国外的实施经验来看，要想在较短的时问内获取较大的节能潜力，既要依赖 华北电力大学硕士学位论文 于技术改进，又不能完全脱离行政手段的宏观调控n h 1 。 如f g a r r o y o c a b a n a s 等评价了墨西哥的电力节能潜力，方法是采用新的、 高效率的冰箱代替旧的、低效率的冰箱，假使每个家庭每天使用1 4 个小时高效率 的冰箱，将会节电9 0 0 m w 。建议联邦政府应当支持这种高效率的冰箱代替低效率的 冰箱的计划，以提高墨西哥的电力节能潜力 1 3 o 1 2 2 国内研究现状 目前，我国对能源效率和节能的研究有很多，主要从节能潜力分析、节能降耗 技术措施及能源效率方面进行研究。 1 2 2 1 关于节能潜力研究的文献综述 朱成章分析了我国电力工业与工业发达国家电力工业在能源效率上的差距，正 是由于存在这些差距，所以我国电力工业具有较大的节能潜力，该文还对电力工业 的节能潜力进行了预测引。 刘文胜、叶永松等对华中电网的电力节能潜力进行了分析。介绍了华中电网地 区的能源现状，分析了华中电网地区能源利用率低的原因和全面建设小康社会的节 能潜力，指出了电力的节能潜力巨大，并从电力供应侧和需求侧提出了具体的节能 措施n 引。 许圣华应用控制理论中的灰色系统理论建立企业节能潜力预测模型，并通过实 例分析计算，指出该模型具有较强的应用推广价值7 1 。 1 2 2 2 关于节能降耗技术研究的文献综述 朱成章在文献中指出能源效率和节能都很重要，如果能提高能源效率，多节约 能源，就可以用较少的能源，满足经济和社会发展的能源需求，还可以减少环境污 染，是能源发展的上策。一般认为发展电力工业，实行电气化可以提高能源利用效 率和节约能源5 1 。 张安华提出了改变能源利用结构、创新能源利用技术、调整政策导向等一系列 措施来加强中国电力工业节能降耗工作引。 杜成刚，曹基华，林一指出电力在各项能源消耗领域中所占比重较大，电网企 业输电、配电、供电、用电等领域丌展节能降耗活动，将对顺利实现“十一五”节 能降耗指标产生重要作用。从优化调度、可再生能源发电、降低综合线损、用电侧 管理、建筑节能等方面提出了节能降耗技术措施。 还有许多学者提出了具体的节能技术，如无功补偿技术、变速调频等，为发电 企业提供了理论指导心卜2 川。 其中孙卫涛介绍了一系列的降低供电煤耗的技术：如汽轮机滑压优化控制、对 3 华北电力大学硕士学位论文 凝结水的优化指导、锅炉优化燃烧控制等，通过这些技术的应用来达到降低供电煤 耗的目的口。 王荣、于文艳通过对传统定速和变频调速的比较，得出变频调速的优点，并进 一步分析其原理。结合呼和浩特热电厂丰泰发电公司引风机的变频改造，认为变频 调速技术已经成熟，节电效果显著，在其他转机上可以应用乜引。 1 2 2 3 关于能源效率研究的文献综述 王妍从我国电力工业供需状况入手，分析了我国电力行业的能源消费状况，指 出我国电力工业能源效率与世界先进水平的差距，并提出了优化能源结构、强化需 求侧管理等政策建议心们。 宣能啸指出国目前的能源利用效率还比较低，为使我国的能效水平尽快提高， 必须注重产业结构与能源结构的调整：采用先进技术与工艺、提高企业装备水平和 管理水平；在节能中长期发展规划的指导下，实现不同发展阶段的节能目标，并应 适时调整和完善我国的节能政策、法律法规及标准等。 史丹等通过对各地区能源效率差距的研究，分析了我国提高能源效率的潜力， 并对我国“十一五 节能降耗工作提出了相应的政策建议。认为地区能源效率差异 是由经济发展水平、产业结构、能源消费结构、对外开放程度、市场化程度等因素 决定的，应制定有区别的区域节能目标和政策措施：应发挥区域优势，加强区域合 作，优化能源资源配置，积极发展清洁型能源，运用市场机制让能源流入效率高的 地区2 引。 徐国泉、姜照华定性地分析了技术进步、经济结构和能源价格对能源消费和能 源效率的影响，在此基础上确立了能源效率的表达模型，提出了r & d 知识存量测度 方法。以美国为例，选取了美国1 9 8 0 2 0 0 4 年的能源生产率、r & d 知识技术存量、 第三产业比重以及石油价格等变量的时间序列作为样本数据，通过回归分析看出美 国结构变化对能源效率的影响最为显著，通过g r a n g e r 因果关系检验，发现以上三 个因素均为能源效率的原因，而且技术进步与能源效率之间存在双向因果关系乜7 1 。 1 3 研究内容及创新点 本文的研究内容如下： 第一部分，介绍节能降耗的重要性及本课题的研究目的和意义，阐述国内外发 电企业能源效率和节能潜力的研究现状。 第二部分，对我国发电企业的能源效率的现状及影响因素进行分析，并分析了 发电企业节能存在的问题。 第三部分，对发电企业节能评价方法进行了比较，经过比较，本文选用了因子 4 华北电力大学硕士学位论文 分析法，并确定了发电企业节能评价指标体系。 第四部分，基于因子分析法的发电企业节能评价。本文选取了全国十台6 0 0 m w 级优秀的火电机组，并采用因子分析法对十个机组的节能指标进行评价，找出节能 效果最优的火电机组。 第五部分，发电企业节能潜力的分析。节能潜力是制订节能规划的依据与基础， 而节能规划是实现节能量所必需的。做好发电企业的节能潜力分析，有助于进一步 节约能源，提高能效，实现发电企业的可持续发展。该部分采用因素对比法对河北 某电厂6 0 0 m w 级机组进行节能潜力分析，目的在于为其他发电企业进行节能潜力分 析提供一种思路，以便于企业更好地制定节能规划，进而实现企业的节能量。 第六部分，着重对我国发电企业的能源效率提高策略进行研究。在分析发电企 业节能存在的问题及对节能潜力进行分析之后，提出了提高能源效率的对策与建 议。在制定策略时，发电企业既要考虑般性影响因素，也要考虑本企业的特殊影 响因素。 第七部分，总结全文的研究工作和得出的结论，对今后的研究方向、研究方法 和研究重点提出展望。 创新点： ( 1 ) 针对发电企业自身的节能状况，构建了发电企业节能评价指标体系。 ( 2 ) 在现有的企业节能潜力分析方法中，一般以定性分析为主，所以无法回 答节能潜力究竟有多大，本文对节能潜力进行了定量分析，并针对较差的几个节能 指标进行了详细的分析，提出了改进措施，具有一定的现实意义，期望能为发电企 业的节能提供一些借鉴作用。 华北电力大学硕士学位论文 第二章发电企业能效现状与节能问题分析 2 1 发电企业能源效率现状分析 世界能源委员会1 9 7 9 年给出了节能的定义，指出节能是“采取技术上可行、 经济上合理、环境和社会可接受的一切措施，来提高能源资源的利用效率 。世界 能源委员会在1 9 9 5 年出版的“应用高技术提高能效 中，把“能源效率 定义为： 减少提供同等能源服务的能源投入。从给出的两个定义来看，两者的涵义基本上是 一致的。目前，国际上普遍用“能源效率 来代替2 0 世纪7 0 年代的“节能 。之 所以用“能源效率替代“节能 ，是由于观念的转变心8 1 。早期的节能，主要是希 望通过节约和缩减来应付能源危机，现在的节能则强调通过技术进步提高能源效 率，以增加效益，保护环境。 进入2 1 世纪以来，随着我国国民经济持续快速的发展，人们生活明显改善， 综合国力明显增强，经济和社会发展处于良好的发展态势。虽然我国国民经济总体 呈上升趋势，但是经济发展仍存在不平衡：随着经济的发展，一些高耗能产业的比 重也越来越大，对能源的需求和消费也快速的增加，巨大的能源消耗所产生的污染 对生态环境造成了极大的破坏，使得我国经济和社会发展在今后一段时间内面临着 资源和环境的双重压力，能源已成为制约经济发展的重要因素之一心引。我国能源利 用效率较低，单位国内生产总值能耗较高。总体上看，我国能源利用率仅为3 3 左 右，占我国总能耗9 0 以上的工业、建筑物、交通等行业的能源利用效率比先进国 家低1 0 - - 2 5 。 作为国民经济重要基础产业的电力工业，其能源利用效率也不高。在我国火电 机组中存在大量的小火电机组，其供电煤耗是大机组的2 倍。大量小机组的存在使 得发电企业能源利用效率低。2 0 0 5 年，我国发电厂供电煤耗为3 7 0 9 k w h ，而东京 电力公司、法国电力公司、德国巴伐利亚电力公司在1 9 9 9 年的供电煤耗分别为： 3 2 0 9 k w h 、3 3 1 6 9 k w h 、3 3 2 1 9 k w h 。我国在2 0 0 5 年的供电煤耗都要高于上述国 家1 9 9 9 年的水平。此外，我国电力工业作为能源消耗最大的行业之一，线损率和 厂用电率也比较高。m 1 。2 0 0 5 年，我国电网综合线损率为7 1 8 ，美国、同本、德国 2 0 0 0 年的电网综合线损率分别为6 、3 8 9 、4 6 ，比我国2 0 0 5 年的平均水平都 要低很多。 2 1 1 发电企业能源效率与生态环境 我国发电企业以煤炭发电为主，其它可再生能源发电的比例很小。以煤炭为主 的发电模式不仅浪费了大量的能源资源，而且对环境也造成了很大的污染。据有关 6 华北电力大学硕士学位论文 统计数据显示，约有9 0 的二氧化硫和7 0 的烟尘排放都是燃烧煤炭造成的，而二 氧化硫和氮氧化合物的排放又会引起酸雨问题。 我国发电企业能源效率与国外先进水平相比有很大差距，在短期内我国发电以 煤炭为主的结构很难转变成以其它可再生能源发电为主的结构，这也决定了我国发 电企业在提高能源效率任务上的长期性和艰巨性。 2 1 2 发电企业能源效率与可持续发展 在我国国民经济和社会发展第十一个五年规划中提出：到2 0 1 0 年，资源 利用效率显著提高；增强可持续发展能力，生产环境恶化趋势基本遏制，主要污染 物排放总量减少1 0 ，森林覆盖率达到2 0 ，控制温室气体排放取得成效乜。为了 实现这一目标，“十一五规划特别提出把节约资源作为基本国策，发展循环经济， 保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济发展与人口、资 源、环境相协调。在电力发展方面，要以大型环保高效机组为重点，优先发展火电； 在保护生态的基础上，有序开发水电；积极推进核电建设。 2 2 发电企业能源效率的影响因素 我国发电企业能源效率的影响因素可以分为两类指标：能源经济效率指标和能 源技术效率指标3 2 1 。 2 2 1 能源经济效率 能源经济效率也称能源强度，是指产出单位经济量( 或实物量、服务量) 所消 耗的能源量。能源强度越低，能源经济效率越高。通常用单位产值能耗和能源成本 效率来表示。主要包括以下几个方面的影响因素： ( 1 ) 产业结构。产业结构对能源、电力消耗的影响是很明显的。当产业结构趋 于重型化，单位g d p 能耗必然大。因此，要不断调整产业结构，降低高耗能产业和 高耗能产品的比例，这也是提高能源效率的前提。要不断完善产业发展政策，在政 策中强化节能概念，将能源效率指标作为产业发展政策的重要指标。在引进国外的 一些技术时，其能源效率指标要达到国际先进水平，不能盲目的引进一些低技术和 产品，推进产业技术向有利于可持续发展的方向发展，保证从源头提高能源效率。 ( 2 ) 能源结构。我国的能源结构不合理，目前我国的能源结构以煤为主，而发 达国家以油、气、电为主，这是造成我国与发达国家能源效率差异的重要原因之一。 以煤为主的能源结构使得环境污染严重、能源效率低，因此要推进能源结构的不断 优化。由于煤炭是我国国民经济发展的基础性能源，我国能源结构的调整不应以降 低煤炭在能源结构中的比重为目标，而是通过改变煤炭的利用方式，不断降低终端 华北电力大学硕士学位论文 能源中直接消费煤的比重为目标。未来煤炭的主要用途仍是发电，发电企业要采取 适当的措施，做到清洁发电，同时加大可再生能源的开发利用程度，不断提高能源 效率。 ( 3 ) 社会因素。包括人口数量、素质以及消费行为等。我国是世界上人口最多 的国家，人们的生活需要消耗能源。随着人口的不断增长，单位产值能耗也不断的 上升。 ( 4 ) 价格因素。价格对于能源强度有两方面的影响：一是产出效应，在一个开 放的市场中，能源价格的上升使得人们对于该能源的需求减少，导致能源强度下降。 二是替代效应，如果该能源相对于其他能源变得更贵，生产者就会选择更高的技术， 从而使能源强度下降。如果价格不变，则会导致能源效率的提高和能源强度的下降 不同步。 发电企业与煤炭企业的煤电价格之争由来已久，在国家完全放开电煤价格之 后，生产成本受燃煤市场煤价波动影响较大的火电厂直接面对着市场带来的压力， 煤价的迅速上涨使得火电企业的燃料成本激增，一些电厂拒绝发电，因此造成了严 重的电力紧张，虽然发改委对电价进行了上调，但是仍然没有改变当时的“电荒 现象。为了理顺煤电价格关系，促进煤炭、电力行业全面、协调、可持续发展，国 家发改委决定建立煤电价格联动机制，规定当煤炭价格累计变动幅度超过5 时，发 电企业增加的成本，3 0 由发电厂自行消化，7 0 0 5 由国家通过调整电价解决，以弥补 发电厂成本的增加。虽然国家实施了煤电联动政策，但是煤电价格之争并不是一朝 一夕就能解决的，这必将对能源效率的改善造成很大的影响。 2 2 2 能源技术效率 能源技术效率也称能源系统效率，是指能源在开采、加工、转换、贮运和利用 过程中得到的有效能与实际输出能之间的比例。一般包括能源开采和中间环节效率 及终端能源利用效率。 ( i ) 丌采效率，指能源储量的采收率。 ( 2 ) 中间环节效率，包括加工转换效率和贮运效率。能源的加工与转换是密切 相关的。其中，加工是指煤、石油、天然气等的精选和炼制，转换是一次能源转变 成二次能源的过程。加工转换效率是指所使用的能源量与加工转换时投入的能源量 之比，二者之差就是在加工转换过程中所消耗掉的能源。贮运效率则是以在能源输 送、贮存过程中的损失量来衡量的，通常不包括自身消耗的能源。 ( 3 ) 终端利用效率，终端用户得到的有用能与过程开始时输入的能源量之比。 电力工业部门可以完成一次能源向二次能源的转换，在这个过程中，能源要经 过转换和消耗。对于发电企业来说，在发电过程中，燃料需要进行能源转换，同时 r 华北电力大学硕士学位论文 还要消耗相应的供油、供水、照明、维护检修等辅助生产用能。衡量发电企业能源 效率高低与否的一个重要指标是供电煤耗。在分析我国发电企业的能源转换效率 时，我们既要看到我国发电企业的能源转换效率有了很大提高：我国有关部门投入 巨资对火电厂燃煤系统、控制系统等进行了大量的改造，提高了机组技术水平，降 低了供电煤耗，使得火电效率得到明显改善，同时又要看到供电煤耗与先进国家的 差距，今后尚需建设更多的高参数机组进一步降低煤耗。 2 3 发电企业节能存在的问题 能源效率是一个经济学概念，能源效率的提高意味着以较低的能源消费实现了 较高的经济增长，提高能源效率可以节约能源，减少自然资源使用量，而且可以大 大减少环境污染。总之，提高能源效率最终也是为节能服务的，节能是目的。为了 实现更好的实现发电企业的节能，提高能源效率，需要意识到发电企业节能存在的 问题，以便提出相应的解决对策。 2 3 1 火电结构问题依然突出b 卜3 ( 1 ) 小火电机组比重偏大 目前我国的发电企业仍以火力发电为主，火电装机容量占全国发电装机容量的 7 5 以上，风能、生物质能、水电、沼气以及太阳能、地热能等新能源发电的比重 很小，而且近年来总量增加，比重下降，2 0 0 6 年为1 4 7 ，比1 9 8 3 年的2 4 6 降低 9 9 个百分点。在火电企业中，能耗高、污染重的小火电机组比重偏大，大机组比 重偏低。2 0 0 6 年初，全国单机1 0 万千瓦及以下小火电机组约占火电装机总量的3 0 。 小火电机组比重大，造成我国电力工业能耗水平偏高，主要污染物排放总量偏大， 同时也浪费了大量宝贵的煤炭资源。 ( 2 ) 洁净煤发电技术发展缓慢 除循环流化床c b f 锅炉外，其他洁净煤发电技术如整体煤气化联合循环( 1 6 c c ) 、 大型循环流化床( c f b c ) 等发展缓慢：装有脱硫设备的机组比例过低，对烟气脱硫设 施进行科学评价的指标和要求尚不健全；投运后达不到设计指标，不能连续稳定的 运行：后续洁净煤发电技术研究丌发计划得不到落实。 ( 3 ) 热电联产机组比重过低 热电联产是火力发电厂将汽轮机中作完一部分功的蒸汽抽出而供给用热户使 本应排至凝汽器需要放弃的蒸汽凝结热得以利用而不予废弃，从而使火电厂的全厂 热效率可以大大提高。我国发电企业已经意识到发展热电联产的重要性，但是供热 机组的容量比例与世界先进水平相比，还存在较大的差距，2 0 0 0 年我国供热机组的 比重仅为1 2 8 4 ，装机容量为俄罗斯供热机组的1 3 ，美国供热机组的1 2 ，其比 9 华北电力大学硕士学位论文 重远远低于丹麦( 5 1 ) 、荷兰( 3 4 ) 和奥地利( 2 8 ) 等欧洲国家。截止到2 0 0 6 年我国6 0 0 0 千瓦及以上火电机组中，供热机组装机总量为0 8 亿千瓦，占火电机组 总容量的1 8 ，比重仍远低于供热系统先进国家。 ( 4 ) 可再生能源资源开发率低 在水资源开发利用方面，工业发达国家在2 0 世纪6 0 年代就已经进入了快速发 展时期，水资源开发率已超过8 0 ，我国水资源丰富，理论蕴藏量为6 7 6 亿千瓦， 技术可开发量为3 7 8 5 亿千瓦。截至2 0 0 8 年年底，我国技术可开发水能资源利用 率为2 6 ，而美国为6 7 4 ，法国为9 6 9 ，加拿大为3 8 6 ，日本为6 6 6 ，我国 的水资源利用程度还远低于世界工业化国家。 2 0 0 8 年，全球的风力发电装机总量已达到7 5 0 0 万千瓦，其中欧洲风力发电装 机容量约占全球风电装机容量的2 3 。我国风力发展虽然比较迅速，截至2 0 0 8 年底， 我国风力发电的装机容量达到1 3 2 4 万千瓦，但是其开发利用程度相对于欧洲、美 国、加拿大等国家来说，还是比较低。 核电是一种清洁的能源，2 0 0 8 年我国核电总装机容量和发电量分别是8 8 5 万千 瓦和6 8 4 亿度，仅占全国总装机容量的1 1 和总发电量的1 9 9 ，与世界水平1 7 相比，还有很大的差距。 2 3 2 技术水平相对落后 ( 1 ) 发电设备技术参数落后 2 0 0 4 年末，全国火电机组中，亚临界及以上参数机组占4 0 ，高压、超高压参 数机组占2 9 ，高压及以下参数机组占3 1 。超临界和超超临晃机组比例低，发电 设备技术参数落后。 ( 2 ) 国产机组的经济性远低于相应的进口机组 3 0 0 m w 容量的国产机组的供电煤耗比进口亚临界机组高4 1 2 9 k w h 。6 0 0 m w 容 量的国产机组的供电煤耗比进口亚临界机组高2 0 一- - 2 3 9 k w h ，比进口超临界机组高 2 8 3 9 5 9 k w h 。 ( 3 ) 可再生能源发电的技术水平不高 对于一些可再生能源发电的技术水平不高，核电、水电机组技术水平低，在一 定程度上影响了电力结构调整力度。 2 3 3 运行管理问题 目前我国各类机组运行煤耗普遍高于设计值，其中很大一部分是由于运行因素 引起的，如运行人员只重视安全性而不重视经济性，凭个人的习惯经验操作，运行 管理部门缺乏有效的运行考核手段，机组负荷优化调度和调峰运行缺乏科学指导 1 0 华北电力大学硕士学位论文 等。总之，电厂运行管理水平不高，还存在煤质特性不稳定、锅炉燃烧效率低、凝 汽器真空低、系统汽水损失大、运行方式不合理等问题。 华北电力大学硕士学位论文 第三章发电企业节能评价指标体系与方法 3 1 发电企业节能评价指标体系的构建 3 1 1 发电企业节能指标的选取原则 在建立发电企业节能评价指标体系时应遵循以下几个原则： ( 1 ) 科学性原则。由于影响发电企业节能的指标较多，只有对评价对象进行科 学系统的分析并且加以量化，才能准确的反映发电企业节能问题。本指标体系中选 取的所有指标都是定量的指标，用来提高指标体系的科学性。 ( 2 ) 可比性原则。评价的结果要进行相互间的比较，对发电企业的节能评价是 为了后面对节能潜力分析做铺垫，因此，指标之间必须具备可比性。对于指标的设 置定义要明确，所选的指标最终要统一口径，本指标体系中选取的所有指标经过转 换都能够转换为供电煤耗率。 ( 3 ) 可操作性原则。该原则要求指标在一定时期内具有相对稳定性。建立的指 标体系要能从大体上反映发电企业火电机组的情况。本文在选取指标时考虑了这一 原则，所有的指标都能找到数据。 ( 4 ) 简洁性原则。在指标选取中，尽可能选择具有代表性的指标，使指标体系 操作起来更为方便。由于影响发电企业节能的指标有很多，本文参考多篇文献，选 取了火电机组的综合指标和部分主要的经济指标，这些指标比较具有代表性。 3 1 2 发电企业节能指标的构建 结合发电企业中火电机组的情况，本文选取了1 3 个指标来构建指标体系n ”， 其中包括：供电煤耗( g k w h ) 、厂用电率( ) 、补给水率( ) 、排烟温度( ) 、 飞灰含碳量( ) 、空气预热器漏风率( ) 、主蒸汽压力( m p a ) 、主蒸汽温度( ) 、 再热蒸汽温度( ) 、凝汽器真空度( ) 、凝结水过冷度( ) 、凝汽器端差( ) 、 给水温度( ) 。 其中供电煤耗、厂用电率、补给水率为综合指标。其余十个指标为经济指标， 包括锅炉部分和汽轮机部分的主要经济指标。锅炉本身是由省煤器、下降管等蒸发 设备以及过热器、再热器等组成的汽水系统和炉膛、烟道、燃烧器以及空气预热器 等组成的燃烧系统组成。在锅炉运行参数中，排烟温度、飞狄含碳量、空气预热器 漏风率、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度对锅炉效率影响较大。汽轮机又 称“蒸汽透平，是将蒸汽的热能转换成机械功的一种旋转式原动机，对机组经济 性能的优劣水平有很大的影响，其中包括凝汽器真空度、凝结水过冷度、凝汽器端 华北电力大学硕士学位论文 差、给水温度等。 各个指标的具体涵义、计算方法和说明如下7 3 8 1 ： ( 1 ) 供电煤耗率 供电煤耗率是指火电厂每供出l k w h 电能所消耗的标准煤量g k w h 。 ( 2 ) 厂用电率 厂用电率是发电厂在生产过程中必需的自用电量占发电量的百分比。厂用电率 虽然不影响发电煤耗，但直接关系到火力发电厂供电煤耗的高低，厂用电率越小， 供电煤耗越小。厂用电率每降低1 ，供电煤耗便降低3 4 9 k w h 。 ( 3 ) 补给水率 补水率是指计算期内发电补给水量与锅炉蒸发量的比率，是反映电厂汽水损失 率大小的一项指标，补水率越多，说明汽机损失越大。补水率每减少1 ，供电煤 耗降低0 5 9 k w h 。 ( 4 ) 排烟温度 排烟温度是指离开锅炉最末一级受热面( 一般指空气预热器) 后的烟气温度， 一般用摄氏温度( ) 表示。排烟温度升高造成机组供电煤耗增加。排烟温度每降 低1 ，供电煤耗率降低约0 1 8 7 9 k w h 。 ( 5 ) 飞灰含碳量 飞灰含碳量是指飞灰中碳的质量占飞灰质量的百分比，飞灰含碳量每降低1 ， 锅炉效率约提高0 3 ，供电煤耗率降低约0 4 9 5 9 k w h 。 ( 6 ) 空气预热器漏风率 空气预热器漏风率是指漏入空气预热器烟气侧的空气质量流量与进入空气预 热器的空气质量流量之比( ) 。 空气预热器漏风率计算公式为： 么1 = a w _ ar 9 0 口7 其中角空气预热器漏风率，； 0 c 一一空气预热器入口的过量空气系数； 0 【”空气预热器入口的过量空气系数。 过量空气系数的计算方法为 过量空气系数= 2 1 ( 2 1 一该处的氧量) 。 ( 7 ) 主蒸汽压力 公式( 3 - 1 ) 华北电力大学硕士学位论文 主蒸汽压力是指锅炉末级过热器出口的蒸汽压力值，如果锅炉末级过热器出口 有多条主蒸汽管，应取算术平均值，单位通常以m p a 表示，是决定锅炉运行经济性 的最主要参数之一。主蒸汽压力降低，会使蒸汽做功能力下降，引起煤耗的增加。 主蒸汽压力增加，可使煤耗减少，通常主蒸汽压力每升高1 m p a ，煤耗减少l g k w h 。 但是主蒸汽压力不能无限制的升高，否则引起调节级叶片过负荷，造成主蒸汽压力 管道、蒸汽室、主汽门、汽缸法兰及螺栓等部件的应力增加，对管道和汽阀的安全 不利；湿气损失增加，并影响叶片寿命。 ( 8 ) 主蒸汽温度 主蒸汽温度是指锅炉末级过热器出口的蒸汽温度值，如果锅炉末级过热器出口 有多条主蒸汽管，应当取算术平均值，单位通常以表示，是决定锅炉运行经济性 的最主要参数之一。为了使锅炉的效率的效率达到最高，在任何负荷下都应尽可能 在设计的主蒸汽温度下进行。如果主蒸汽温度降低，会引起煤耗的增加，效率降低。 主蒸汽温度每升高1 ，煤耗减少0 0 8 6 9 k w h 。但是主蒸汽温度也不能超过允许的 范围，否则将引起调节级叶片过负荷，会使工作在高温区域的金属材料强度下降， 缩短过热器和锅炉的使用寿命。 ( 9 ) 再热蒸汽温度 再热蒸汽温度是指锅炉再热器出口的蒸汽，再次进入汽轮机前的蒸汽温度，即 再热主汽门前的蒸汽温度，单位通常以表示，通常会随着主蒸汽温度的改变而改 变，再热蒸汽度每升高1 ，煤耗减少0 0 5 7 3 9 k w h 左右。如果再热蒸汽温度过高 时，会造成再热器的损坏。 ( 1 0 ) 凝汽器真空度 凝汽器真空度是指汽轮机低压缸排汽端真空占当地大气压的百分数。凝汽器内 真空的产生，是依靠汽轮机排在凝汽器内迅速凝结成水，体积