（工程热物理专业论文）热电联产系统技术经济性分析.pdf

摘要 本文对热电联产的现状及发展前景进行了分析，指出当前能量系统性能评 价存在问题，并对现有热电分摊方法进行详细的总结，指出其优缺点。通过对 热电联产实质性的分析，提出以电量为基准的能源利用系统性能评价指标体系。 电量法能够克服传统方法的主要缺点及不足，真实反映热电厂的发、供电成本以及 不同品位或参数抽汽供热的供热成本。基于总能系统的概念，讨论分析了热电联 产总能系统的节能条件。最后，以电量法为基础，研究了热电联产热、电产品 的成本效益计算方法 ，并将其应用于包头 二热空冷机组的成本效益分析中。 关键词 :热电联产，供热系统，供热成本，热价， 技术经济分析 abs t ract t h i s p a p e r a n a l y s e s c u r r e n t s i t u a t i o n a n d d e v e l o p i n g p r o s p e c t o f c h p , p o i n t s o u t e x i s t i n g p r o b l e m s f o r e v a l u a t i n g t h e p e r f o r m a n c e o f e n e r g y s y s t e m . a n d i t s u m ma r i z e s t h e m e t h o d s o f c o s t a l l o c a t i o n f o r h e a t i n g a n d e l e c t r i c i t y i n d e t a i l , i n d i c a t e s t h e i r s t r o n g a n d w e a k p o i n t s . t h e j u d g i n g - p e r f o r m a n c e - s y s t e m o f t h e e n e r g y u t i l i z a t i o n b a s e d o n e l e c t r i c i t y i s p r o p o s e d a f t e r a n a l y z i n g e s s e n t i a l o f c h p a c c o r d i n g t o t h i s m e t h o d , t h e s h o r t a g e o # t h e t r a d i t i o n a l me t h o d s c a n b e c o n q u e r e d , e l e c t r i c i t y c o s t a n d h e a t i n g c o s t o f d i f f e r e n t q u a l i t y o r h e a t i n g p a r a m e t e r c a n r e a l l y b e r e fl e c t e d , t o o . b a s e d o n t o t a l e n e r g y s y s t e m , t h e p a p e r d i s c u s s e s t h e e n e r g y - s a v i n g c o n d i t i o n s o f t h e t o t a l e n e r g y s y s t e m o f c h p . i n t h e e n d , b a s e d o n e l e c t r i c i t y , t h e c a l c u l a t i n g m e t h o d s f o r t h e c o s t a n d b e n e f i t o f h e a t i n g a n d e l e c t r i c i t y a r e s t u d i e d , w h i c h a r e a p p l i e d t o a i r - c o o l e d u n i t o f b a o t o u s e c o n d t h e r ma l p o w e r p l a n t k e y w o r d s :c o mb i n e d h e a t a n d p o w e r ( c h p ) , h e a t i n g s y s t e m, h e a t i n g c o s t , h e a t i n g p r i c e , t e c h n o l o g y a n d e c o n o m i c s a n a l y s i s h e l i ( e n g i n e e r i n g t h e r m o p h y s i c s ) d i r e c t e d b y p r o f . h u s a n g a o 摘要 本文对热电联产的现状及发展前景进行了分析，指出当前能量系统性能评 价存在问题，并对现有热电分摊方法进行详细的总结，指出其优缺点。通过对 热电联产实质性的分析， 提出以电量为基准的能源利用系统性能评价指标体系。 电量法能够克服传统方法的主要缺点及不足，真实反映热电厂的发、供电成本以及 不同品位或参数抽汽供热的供热成本。基于总能系统的概念，讨论分析了热电联 产总能系统的节能条件。最后，以电量法为基础，研究了热电联产热、电产品 的成本效益计算方法，并将其应用于包头二热空冷机组的成本效益分析中。 关键词 :热电联产，供热系统，供热成本，热价， 技术经济分析 abs t ract t h i s p a p e r a n a l y s e s c u r r e n t s i t u a t i o n a n d d e v e l o p i n g p r o s p e c t o f c h p , p o i n t s o u t e x i s t i n g p r o b l e m s f o r e v a l u a t i n g t h e p e r f o r m a n c e o f e n e r g y s y s t e m . a n d i t s u m m a r i z e s t h e m e t h o d s o f c o s t a l l o c a t i o n f o r h e a t i n g a n d e l e c t r i c i t y i n d e t a i l , i n d i c a t e s t h e i r s t r o n g a n d w e a k p o i n t s . t h e j u d g i n g - p e r f o r m a n c e - s y s t e m o f t h e e n e r g y u t i l i z a t i o n b a s e d o n e l e c t r i c i t y i s p r o p o s e d a f t e r a n a l y z i n g e s s e n t i a l o f c h p a c c o r d i n g t o t h i s me t h o d , t h e s h o r t a g e o # t h e t r a d i t i o n a l m e t h o d s c a n b e c o n q u e r e d , e l e c t r i c i t y c o s t a n d h e a t i n g c o s t o f d i f f e r e n t q u a l i t y o r h e a t i n g p a r a m e t e r c a n r e a l l y b e r e f l e c t e d , t o o . b a s e d o n t o t a l e n e r g y s y s t e m , t h e p a p e r d i s c u s s e s t h e e n e r g y - s a v i n g c o n d i t i o n s o f t h e t o t a l e n e r g y s y s t e m o f c h p . i n t h e e n d , b a s e d o n e l e c t r i c i t y , t h e c a l c u l a t i n g m e t h o d s f o r t h e c o s t a n d b e n e f i t o f h e a t i n g a n d e l e c t r i c i t y a r e s t u d i e d , w h i c h a r e a p p l i e d t o a i r - c o o l e d u n i t o f b a o t o u s e c o n d t h e r m a l p o w e r p l a n t . k e y w o r d s :c o m b i n e d h e a t a n d p o w e r ( c h p ) , h e a t i n g s y s t e m, h e a t i n g c o s t , h e a t i n g p r i c e , t e c h n o l o g y a n d e c o n o m i c s a n a l y s i s h e l i ( e n g i n e e r i n g t h e r m o p h y s i c s ) d i r e c t e d b y p r o f . h u s a n g a o 丝. o口 开刁日 月 本人郑重声明:此处所提交的硕士学位沦文 热电联产系统技术经济性分析 ，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。 泞沪 j 尸 j 产 口 学 位 论 文 作 者 签 名 :a, 日期:公 川 百 认子2 丁 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: 二 亘 - 卿 导师签名 日 期 二 二.j u g - js 日 期 : 2些竺丁 . ; ， 心 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 第一章绪论 ， . ，引 言 我国在能源利用效率方面与先进国家存在较大的差距，在国家能源发展战略 卜 要充分体现把提高能源利用效率作为基本出发点。 在当代的技术水平下， 热电联产是燃料最经济的利用方式之一。 在热电联产中， 燃料首先送进热电站的锅炉中去燃烧，电站锅炉通常是大型高效锅炉，所产生的蒸 汽具有较高的压力与温度，用于发电作功后，再作供暖蒸汽输给用户。热电联产是 能源的一种 “ 梯级利用”方式，在供暖这一环节上基本做到了 “ 能质匹配” ，即基 本上 按用户所需 要的 0 , 熔比 例供 应能 量， 因 而 可以 期望有较高的 能源利用效 率。 中华人民共和国节约能源法第 3 9条明确提示: 国家鼓励发展下列通用技 术: ( 一) 推广热电联产，集中供热，提高热电机组的利用率，发展热电梯级利用技 术，热、电、冷技术和热、电、煤气三联供技术，提高热能综合利用率。 为贯彻 “ 节约能源法” ，国家领导部门委托中国电机工程学会热电专委会组织 编制发展热电联产的新文件，于 2 0 0 0年 8月，原国家计委、原国家经贸委、建设 部、 国家环保总局联合印发计基础 2 0 0 0 1 2 6 8 号: 关于发展热电联产的规定 批准 执行。其后我国热电联产的发展走上了快车道。 1 . 2热电联产现状和前景分析 1 . 2 . 1 国内外热电联产现状 我国以 煤炭为燃料的热电联产、集中供热是当前东北、华北各大中城市发展热 力供应的主流模式。 区域燃煤锅炉房作为热源的集中供热系统是当前东北、华北各大中城市最主要 的供热方式，随着国家经济水平的提高，对环境保护的要求将越来越高。如今，北 京己将部分区域燃煤锅炉房改为燃气或燃油锅炉房，但极大地增加了供热成本。分 散独立燃煤锅炉房的供热方式在今后的儿年中，将在华北的大城市中被逐步淘汰。 至2 0 0 1 年底我国热电联产的情况: 年供热量1 , 2 8 7 . 4 3 p j o 6 m w及以上供热机 组共1 , 6 0 6 台，总容量达3 2 . 2 4 g w，占同容量火电装机总容量的1 3 . 3 7 %a 在运行的热电厂中，规模最大的为太原第一热电厂，装机容量 1 , 3 8 6 m w, 在 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 第一章绪论 ， . ，引 言 我国在能源利用效率方面与先进国家存在较大的差距，在国家能源发展战略 卜 要充分体现把提高能源利用效率作为基本出发点。 在当代的技术水平下， 热电联产是燃料最经济的利用方式之一。 在热电联产中， 燃料首先送进热电站的锅炉中去燃烧，电站锅炉通常是大型高效锅炉，所产生的蒸 汽具有较高的压力与温度，用于发电作功后，再作供暖蒸汽输给用户。热电联产是 能源的一种 “ 梯级利用”方式，在供暖这一环节上基本做到了 “ 能质匹配” ，即基 本上 按用户所需 要的 0 , 熔比 例供 应能 量， 因 而 可以 期望有较高的 能源利用效 率。 中华人民共和国节约能源法第 3 9条明确提示: 国家鼓励发展下列通用技 术: ( 一) 推广热电联产，集中供热，提高热电机组的利用率，发展热电梯级利用技 术，热、电、冷技术和热、电、煤气三联供技术，提高热能综合利用率。 为贯彻 “ 节约能源法” ，国家领导部门委托中国电机工程学会热电专委会组织 编制发展热电联产的新文件，于 2 0 0 0年 8月，原国家计委、原国家经贸委、建设 部、 国家环保总局联合印发计基础 2 0 0 0 1 2 6 8 号: 关于发展热电联产的规定 批准 执行。其后我国热电联产的发展走上了快车道。 1 . 2热电联产现状和前景分析 1 . 2 . 1 国内外热电联产现状 我国以 煤炭为燃料的热电联产、集中供热是当前东北、华北各大中城市发展热 力供应的主流模式。 区域燃煤锅炉房作为热源的集中供热系统是当前东北、华北各大中城市最主要 的供热方式，随着国家经济水平的提高，对环境保护的要求将越来越高。如今，北 京己将部分区域燃煤锅炉房改为燃气或燃油锅炉房，但极大地增加了供热成本。分 散独立燃煤锅炉房的供热方式在今后的儿年中，将在华北的大城市中被逐步淘汰。 至2 0 0 1 年底我国热电联产的情况: 年供热量1 , 2 8 7 . 4 3 p j o 6 m w及以上供热机 组共1 , 6 0 6 台，总容量达3 2 . 2 4 g w，占同容量火电装机总容量的1 3 . 3 7 %a 在运行的热电厂中，规模最大的为太原第一热电厂，装机容量 1 , 3 8 6 m w, 在 华北电力大学 ( 北京)硕 卜 学位论文 北京、沈阳、吉林、长春、郑州、天津、邯郸、衡水、秦皇岛和太原这些中心城市 已有一批 2 0 0 mw, 3 0 0 mw大型抽汽冷凝2 用机组在运行，星罗棋布的热电厂不 仅在中国的大江南北、长城内外迅速发展，就连黑河，海拉尔、石河子和海南岛这 些边疆城市也开花结果，区域热电厂也从城市工业区蔓延到乡镇工业开发区，苏州 地区一些村镇办热电厂也在发挥着重要作用。最近几年由于市场经济的发展，有些 私营企业家也投资建设热电厂。 在负责城市集中供热热力公司中，规模最大的为北京市热力公司，现己有供热 管网5 1 4 k m其中蒸汽网3 8 k m， 汽管和凝结水管合计， 其余全为热水网供回水管) 。 供热面积7 0 m m e ， 供应蒸汽1 0 5 个t业用户8 9 7 t / h ， 大小热力站共1 , 3 0 0 个。 己 建 成的热力管m 蒸汽管直径d .v 1 , 0 0 0 m m ，热水管直径d ,v 1 , 4 0 0 m m . 到 2 0 0 1 年底，全国共有6 6 2 个城市，其中己有2 8 6 个城市建立集中供热设施， 占4 2 . 1 8 %; 2 0 0 1 年底， 中国集中供热的能力: 蒸汽7 2 , 2 4 2 t / h ， 热水1 2 6 , 2 4 9 m w/ h o 供热量: 蒸汽 3 7 6 . 5 5 p j / 年，热水 1 , 0 0 1 . 9 2 p j / 年。 2 0 0 1年底全国集中供热面积为 1 , 4 6 3 . 2 9 m m 2 ， 比上年增长3 2 . 1 %。 热力管道总长度已达蒸汽9 , 1 8 3 k m， 热水4 3 , 9 2 6 k m。东北、华北、西北地区集中供热面积约占全国集中供热面积的 8 0 %，热化率 3 0 %，全国集中供热从业人员共2 2 万人。 在总供热量中热电联产所供蒸汽占6 7 . 1 1 %， 热水占2 7 . 3 8。 城市民用建筑集 中供热面积增长较快， 并向过渡区发展。 全国集中供热面积中， 公共建筑占3 3 . 1 2 % , 民 用建筑占5 9 . 7 6 %，其它占7 . 1 1 % ，民用建筑集中供热有如下特点: ( 1 ) 三北地区集 中供热以民用建筑为主，如北京市民用建筑为 7 2 . 6 6 %，河北为 “ 5 4 %,辽宁为 6 7 . 5 %， 山东为5 1 . 9 7 %0 ( 2 ) 城市集中供热逐步向过渡区发展， 如上海、 江苏、 浙江、 安徽等省市均已有集中供热， 但以公共建筑和工厂为主， 如上海为6 1 .7 2 %， 江苏为 5 3 . 3 5 %，安徽为3 9 . 5 5 %a城市供热管网的建设也有很大发展。 俄罗斯因其热力供应系统在国际上占有极其重要的位置。莫斯科拥有 1 4座热 电厂，其中只有 2 座以煤作为燃料，其他都以燃气作为燃料。为了保证城市的空气 质量，热电厂尽量建在郊区，新建热电厂都位于城市边界环形公路之外，供热介质 进行远距离输送。莫斯科拥有全世界最大的热水热网。 1 . 2 .2 我国热电联产的前景 党的“ 十六大”提出 全面建设小康社会的战略目 标，今后 2 0年我国国民经济 再翻两番， 经济年均增长7 . 1 8 %。到2 0 2 0 年我国人均国民生产总值达3 , 0 0 0 美元以 上，全国实现小康社会的人均用电水平在 3 , 0 0 0 k w h左右，人均生活用电量在 6 0 0 k w h 左右。 因而很多资料预测到2 0 2 0 年我国发电总装机将达9 0 0 1 , 0 0 0 g w a 建设部提出的我国居民住房的小康标准: 到2 0 2 0 年我国居民住房要从满足生存 华北电力大学 ( 北京)硕 卜 学位论文 北京、沈阳、吉林、长春、郑州、天津、邯郸、衡水、秦皇岛和太原这些中心城市 已有一批 2 0 0 mw, 3 0 0 mw大型抽汽冷凝2 用机组在运行，星罗棋布的热电厂不 仅在中国的大江南北、长城内外迅速发展，就连黑河，海拉尔、石河子和海南岛这 些边疆城市也开花结果，区域热电厂也从城市工业区蔓延到乡镇工业开发区，苏州 地区一些村镇办热电厂也在发挥着重要作用。最近几年由于市场经济的发展，有些 私营企业家也投资建设热电厂。 在负责城市集中供热热力公司中，规模最大的为北京市热力公司，现己有供热 管网5 1 4 k m其中蒸汽网3 8 k m， 汽管和凝结水管合计， 其余全为热水网供回水管) 。 供热面积7 0 m m e ， 供应蒸汽1 0 5 个t业用户8 9 7 t / h ， 大小热力站共1 , 3 0 0 个。 己 建 成的热力管m 蒸汽管直径d .v 1 , 0 0 0 m m ，热水管直径d ,v 1 , 4 0 0 m m . 到 2 0 0 1 年底，全国共有6 6 2 个城市，其中己有2 8 6 个城市建立集中供热设施， 占4 2 . 1 8 %; 2 0 0 1 年底， 中国集中供热的能力: 蒸汽7 2 , 2 4 2 t / h ， 热水1 2 6 , 2 4 9 m w/ h o 供热量: 蒸汽 3 7 6 . 5 5 p j / 年，热水 1 , 0 0 1 . 9 2 p j / 年。 2 0 0 1年底全国集中供热面积为 1 , 4 6 3 . 2 9 m m 2 ， 比上年增长3 2 . 1 %。 热力管道总长度已达蒸汽9 , 1 8 3 k m， 热水4 3 , 9 2 6 k m。东北、华北、西北地区集中供热面积约占全国集中供热面积的 8 0 %，热化率 3 0 %，全国集中供热从业人员共2 2 万人。 在总供热量中热电联产所供蒸汽占6 7 . 1 1 %， 热水占2 7 . 3 8。 城市民用建筑集 中供热面积增长较快， 并向过渡区发展。 全国集中供热面积中， 公共建筑占3 3 . 1 2 % , 民 用建筑占5 9 . 7 6 %，其它占7 . 1 1 % ，民用建筑集中供热有如下特点: ( 1 ) 三北地区集 中供热以民用建筑为主，如北京市民用建筑为 7 2 . 6 6 %，河北为 “ 5 4 %,辽宁为 6 7 . 5 %， 山东为5 1 . 9 7 %0 ( 2 ) 城市集中供热逐步向过渡区发展， 如上海、 江苏、 浙江、 安徽等省市均已有集中供热， 但以公共建筑和工厂为主， 如上海为6 1 .7 2 %， 江苏为 5 3 . 3 5 %，安徽为3 9 . 5 5 %a城市供热管网的建设也有很大发展。 俄罗斯因其热力供应系统在国际上占有极其重要的位置。莫斯科拥有 1 4座热 电厂，其中只有 2 座以煤作为燃料，其他都以燃气作为燃料。为了保证城市的空气 质量，热电厂尽量建在郊区，新建热电厂都位于城市边界环形公路之外，供热介质 进行远距离输送。莫斯科拥有全世界最大的热水热网。 1 . 2 .2 我国热电联产的前景 党的“ 十六大”提出 全面建设小康社会的战略目 标，今后 2 0年我国国民经济 再翻两番， 经济年均增长7 . 1 8 %。到2 0 2 0 年我国人均国民生产总值达3 , 0 0 0 美元以 上，全国实现小康社会的人均用电水平在 3 , 0 0 0 k w h左右，人均生活用电量在 6 0 0 k w h 左右。 因而很多资料预测到2 0 2 0 年我国发电总装机将达9 0 0 1 , 0 0 0 g w a 建设部提出的我国居民住房的小康标准: 到2 0 2 0 年我国居民住房要从满足生存 华北电力大学 ( 北京)硕土学位论文 需要实现向舒适型的转变，基本做到: “ 户均 1 套房，人均 1间房，功能配套，设 施齐全”其设备齐全系指上下水道、供暖、煤气等。2 0 0 1 年我国人均住宅建设面积 达2 2 m 2 左右。 近几年随着人民生活水平的提高，原来不装采暖设施的城市在新建筑中也装了 采暖设施。因而供热范围己由我国的北方向南方扩展，采暖范围不断扩大。城市集 中供热热化率的提高、新建筑的增加、供热范围的扩大从3 方面对热源建设提出了 巨大需求。 由于人民生活水平的提高， 夏季空调制冷热负荷迅速增加， 制冷地区也在扩展， 由于澳化铿制冷技术的推广和普及，更为热电 联产增加了夏季负荷，尤其是长江中 下游的采暖过渡区采暖与制冷之和的热负荷利用小时数接近或等于哈尔滨的采暖 热负荷利用小时数，扩大了热电厂的经济范围，提高热电厂经济效益，因而发展前 景广阔。 生活热水供应，以前仅在一些大城市中的部分公共建筑、宾馆、饭店和外事用 建筑中采用，一般居民很少使用，目前大城市中一些高档住宅已是2 4 h 供应热水。 从长远观点看，热水供应由于是长年的热负荷，对提高热电厂经济效益有利。可以 设想民用采暖与生活用热对热电发展的需求是巨大的市场。 据统计目 前我国有工业锅炉8 万多台， 蒸汽总容量6 0 万t ， 每年消耗煤炭3 0 0 m t 以上。根据节能和环保需求，应大部分改造为热电联产。 最近刚成立不久的国家发展和改革委员会能源局组织编制了 2 0 1 0 年热电联产 发展规划及2 0 2 0 年远景发展目标 。该规划提出: 到2 0 2 0 年，全国热电联产总装机 容量将达到2 0 0 g w， 其中城市集中供热和工业生产用热的热电联产装机容量约 1 0 0 g w。预计到2 0 2 0 年，全国总发电装机容量将达9 0 0 g w左右，热电联产将占全国 发电总装机容量的2 2 %，在火电机组中的比例为3 7 % 左右。 根据上述规划，2 0 0 1 -2 0 2 0年，全国每年要增加热电联产装机容量约 9 g w, 年增加节能能力约8 mt 标准煤。 然而，虽然热电事业蓬勃发展，势头很高，但国内许多热电厂却都面临着空前 的困难一一供热亏损，尽管原因错综复杂，但其中重要的原因就是:1热价偏低; 2 . 众多热电厂供热机组参数低、技术落后、热力学完善性差，其总能系统根本就不 节能。 1 . 3我国热电联产供热热价制定有关问题 对于热电联产的热电厂，最令人关心的是能否在经济上得到实惠，而效益的问 题归根结底是电热价格问题。倘若电热价格处理不当，不仅直接损害利益，而且将 华北电力大学 ( 北京)硕土学位论文 需要实现向舒适型的转变，基本做到: “ 户均 1 套房，人均 1间房，功能配套，设 施齐全”其设备齐全系指上下水道、供暖、煤气等。2 0 0 1 年我国人均住宅建设面积 达2 2 m 2 左右。 近几年随着人民生活水平的提高，原来不装采暖设施的城市在新建筑中也装了 采暖设施。因而供热范围己由我国的北方向南方扩展，采暖范围不断扩大。城市集 中供热热化率的提高、新建筑的增加、供热范围的扩大从3 方面对热源建设提出了 巨大需求。 由于人民生活水平的提高， 夏季空调制冷热负荷迅速增加， 制冷地区也在扩展， 由于澳化铿制冷技术的推广和普及，更为热电 联产增加了夏季负荷，尤其是长江中 下游的采暖过渡区采暖与制冷之和的热负荷利用小时数接近或等于哈尔滨的采暖 热负荷利用小时数，扩大了热电厂的经济范围，提高热电厂经济效益，因而发展前 景广阔。 生活热水供应，以前仅在一些大城市中的部分公共建筑、宾馆、饭店和外事用 建筑中采用，一般居民很少使用，目前大城市中一些高档住宅已是2 4 h 供应热水。 从长远观点看，热水供应由于是长年的热负荷，对提高热电厂经济效益有利。可以 设想民用采暖与生活用热对热电发展的需求是巨大的市场。 据统计目 前我国有工业锅炉8 万多台， 蒸汽总容量6 0 万t ， 每年消耗煤炭3 0 0 m t 以上。根据节能和环保需求，应大部分改造为热电联产。 最近刚成立不久的国家发展和改革委员会能源局组织编制了 2 0 1 0 年热电联产 发展规划及2 0 2 0 年远景发展目标 。该规划提出: 到2 0 2 0 年，全国热电联产总装机 容量将达到2 0 0 g w， 其中城市集中供热和工业生产用热的热电联产装机容量约 1 0 0 g w。预计到2 0 2 0 年，全国总发电装机容量将达9 0 0 g w左右，热电联产将占全国 发电总装机容量的2 2 %，在火电机组中的比例为3 7 % 左右。 根据上述规划，2 0 0 1 -2 0 2 0年，全国每年要增加热电联产装机容量约 9 g w, 年增加节能能力约8 mt 标准煤。 然而，虽然热电事业蓬勃发展，势头很高，但国内许多热电厂却都面临着空前 的困难一一供热亏损，尽管原因错综复杂，但其中重要的原因就是:1热价偏低; 2 . 众多热电厂供热机组参数低、技术落后、热力学完善性差，其总能系统根本就不 节能。 1 . 3我国热电联产供热热价制定有关问题 对于热电联产的热电厂，最令人关心的是能否在经济上得到实惠，而效益的问 题归根结底是电热价格问题。倘若电热价格处理不当，不仅直接损害利益，而且将 华北电力大学 北京)硕士学位论文 对热电联产的发展造成不利影响。 供求关系、 宏观调控和成本是产品定价的三大主要因素。 在市场经济的条件下， 成本是基础性的依据。 当前造成大多热电厂供热亏损的原因很多， 比如: 热价偏低、 热负荷不足，供热量远小于设计值等，应采取综合措施方可奏效， 但热价偏低是重 要的因素。 1 . 3 . 1 热价制定存在问题 1 . 热价制定有成本定价和固定定价两种。我国国家政策法规规定，以热量法确 定的供热成本制定热价，但实践中却不能完全遵照此规定。因为该法好处归电，计 算所得成本高于实际值，热用户有吃亏的感觉，尤其当燃料费用大幅上涨时。故各 级管理部门为顾及热用户利益，而采用了固定定价，该定价一般低于供热成本价， 因而造成供热企业供热亏损。 2 . 当前不同参数的用汽采用同一热价，不能鼓励热用户积极使用低品位热能， 不利于节能。 1 . 3 . 2 合理制定热价的原则 确定热价的总原则是: 兼顾热电 企业和热用户双方的利益。 热价不能太低， 低于 成木， 热电企业亏损， 不但影响热电事业的健康发展， 甚至使热电企业不能维持正常 的生产和经营。热价也不能太高， 要考虑热用户的承受能力，既要公正又要科学可 行。 1 . 要符合科学定律，如热力学定理。 2要易于被热用户理解和接受。 3要体现使用价值，即休现按质论价的原则。 4 ， 要有利于节能，有利于供热事业的发展。 1 . 4能量系统性能评价存在问题 满足某一社会需求的能量系统多种多样，尽管机理不尽相同，其性能优劣的对 比理应是比较容易的事情，但目 前的情况却不尽人意，其主要原因在于缺乏一个既 客观又统一的比较基准，而导致不同系统之间 “ 不可比” 。 能量系统分析研究可分为3 代: 1 . 第一代的研究以热力学第一定律为基础，追求有较高的总能利用率。但是， 华北电力大学 北京)硕士学位论文 对热电联产的发展造成不利影响。 供求关系、 宏观调控和成本是产品定价的三大主要因素。 在市场经济的条件下， 成本是基础性的依据。 当前造成大多热电厂供热亏损的原因很多， 比如: 热价偏低、 热负荷不足，供热量远小于设计值等，应采取综合措施方可奏效， 但热价偏低是重 要的因素。 1 . 3 . 1 热价制定存在问题 1 . 热价制定有成本定价和固定定价两种。我国国家政策法规规定，以热量法确 定的供热成本制定热价，但实践中却不能完全遵照此规定。因为该法好处归电，计 算所得成本高于实际值，热用户有吃亏的感觉，尤其当燃料费用大幅上涨时。故各 级管理部门为顾及热用户利益，而采用了固定定价，该定价一般低于供热成本价， 因而造成供热企业供热亏损。 2 . 当前不同参数的用汽采用同一热价，不能鼓励热用户积极使用低品位热能， 不利于节能。 1 . 3 . 2 合理制定热价的原则 确定热价的总原则是: 兼顾热电 企业和热用户双方的利益。 热价不能太低， 低于 成木， 热电企业亏损， 不但影响热电事业的健康发展， 甚至使热电企业不能维持正常 的生产和经营。热价也不能太高， 要考虑热用户的承受能力，既要公正又要科学可 行。 1 . 要符合科学定律，如热力学定理。 2要易于被热用户理解和接受。 3要体现使用价值，即休现按质论价的原则。 4 ， 要有利于节能，有利于供热事业的发展。 1 . 4能量系统性能评价存在问题 满足某一社会需求的能量系统多种多样，尽管机理不尽相同，其性能优劣的对 比理应是比较容易的事情，但目 前的情况却不尽人意，其主要原因在于缺乏一个既 客观又统一的比较基准，而导致不同系统之间 “ 不可比” 。 能量系统分析研究可分为3 代: 1 . 第一代的研究以热力学第一定律为基础，追求有较高的总能利用率。但是， 华北电力大学 北京)硕士学位论文 对热电联产的发展造成不利影响。 供求关系、 宏观调控和成本是产品定价的三大主要因素。 在市场经济的条件下， 成本是基础性的依据。 当前造成大多热电厂供热亏损的原因很多， 比如: 热价偏低、 热负荷不足，供热量远小于设计值等，应采取综合措施方可奏效， 但热价偏低是重 要的因素。 1 . 3 . 1 热价制定存在问题 1 . 热价制定有成本定价和固定定价两种。我国国家政策法规规定，以热量法确 定的供热成本制定热价，但实践中却不能完全遵照此规定。因为该法好处归电，计 算所得成本高于实际值，热用户有吃亏的感觉，尤其当燃料费用大幅上涨时。故各 级管理部门为顾及热用户利益，而采用了固定定价，该定价一般低于供热成本价， 因而造成供热企业供热亏损。 2 . 当前不同参数的用汽采用同一热价，不能鼓励热用户积极使用低品位热能， 不利于节能。 1 . 3 . 2 合理制定热价的原则 确定热价的总原则是: 兼顾热电 企业和热用户双方的利益。 热价不能太低， 低于 成木， 热电企业亏损， 不但影响热电事业的健康发展， 甚至使热电企业不能维持正常 的生产和经营。热价也不能太高， 要考虑热用户的承受能力，既要公正又要科学可 行。 1 . 要符合科学定律，如热力学定理。 2要易于被热用户理解和接受。 3要体现使用价值，即休现按质论价的原则。 4 ， 要有利于节能，有利于供热事业的发展。 1 . 4能量系统性能评价存在问题 满足某一社会需求的能量系统多种多样，尽管机理不尽相同，其性能优劣的对 比理应是比较容易的事情，但目 前的情况却不尽人意，其主要原因在于缺乏一个既 客观又统一的比较基准，而导致不同系统之间 “ 不可比” 。 能量系统分析研究可分为3 代: 1 . 第一代的研究以热力学第一定律为基础，追求有较高的总能利用率。但是， 华北电 力大学 ( 北京)硕上学位论文 能量与能量之间存在不等价性， 如果以能量为基准， 其评价指标之间将缺乏可比性。 因此，以热力学第一定律为基础的评价指标，无法有效地实现对能源利用的监督与 管理。 2 . 第二代的特点是基于第二定律，注意到能量的品位差别和与梯级利用， 开始 提出总能系统，并提出以 拥为基准热力过程性能评价指标。然而，拥基准是有条件 的， 其条件是我们赖以生存的地球的自 然环境。 虽然它的合理性己得到广泛的认识， 但是拥表示能量中相对于环境的“ 理论最大作功能力” ， 不可能完全转化为功， 而目 _ ， 不同的炯转化为功的能力也不尽相同。故，拥与炯之间也存在不等价性。 3 . 第三代则全面发展了总能系统， 将经济学与热力学结合起来，即拥经济学。 m 经济学力图将社会经济环境与圳指标的自 然环境结合起来研究具体问题，本身存在 着很大的人为规定性，用于系统优化与决策很有意义，却难以提出各种能量系统在 一定社会经济条件下的统一的热力学性能评价指标。 总能系统是在可持续发展的背景下形成的一门能源科学的新分支， 是工程热力 学、系统工程理论等多学科交叉和能源利用实践相结合的产物。其主要涵义为29 1 按照能量品位的高低进行梯级利用， 总的安排好功、热( 冷) 与工质内能等多种能量 之间的配合关系与转换利用，在系统高度上总体综合利用好各级能源， 以取得最佳 的总效果， 而不仅是着眼于提高单一的设备或工艺的能源利用率. 总能系统新概念 的提出， 大大推动新型能源动力系统的开拓发展。 但是，作为能源利用评价的原则，以上总能系统的定义对于实际能源利用的评 价，却不具有可操作性。 通常热电联产机组发电、供热构成一个完整的总能系统，但是由于没有任何其 他总能系统的产出与热电联产总能系统形体相同，使得我们无法从总能系统角度评 价热电联产，因此总能系统研究一直停留在概念之上，无法实用化。 从以上分析可知，评价热电联产系统的关键在于评价基准的选择与总能系统的 设定。 本文认为总能系统的概念不仅要适应具体能源利用方案热力性能优劣的论证 与评价的基本需要， 而且还要适应全局性能源科学管理与决策的高层次需要。 因此， 总能系统的设定应该简单明确，便于操作。 从能源的终端利用形式上看，电量与热量占绝大部分。利用二者的可相互转化 性以及技术的多样性，合理配置资源、客观对待各种能源利用方式，从总体上安排 好电量与热量生产供应、网络输配以 及终端消费，这是总能系统研究的重要课题。 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 1 . 5本文的主要研究内容 1 . 在热电联产研究的领域中，为合理制定热价，热电成本分摊方法一直作为研 究的热点，也有各种不同的热电成本分摊方法被研究者先后提出。尽管这些方法的 研究思路有所不同，但其共同的目的都是试图提出一种科学合理而又为学术界、企 业界和政府部门所共同接受的热电成本分摊方法。本文对现有的分摊方法进行了全 面、客观合理的评述，分别指出其优点和不足; 2采用以电量为基准的性能评价指标体系，研究热电联产的供热成本和热价制 定问题 。 3 . 从总能系统的角度，利用电量法分析论证热电联产的节能条件。 4 二 研究以电量法为基础的热电联产成本效益计算方法， 并将其应用于包头二热 预扩建的空冷两用机组的成本效益分析中。 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 第二章热电厂主要热经济指标 由于热电厂同时生产形式不同、质量不同的两种产品一一热能和电能。因此， 其热经济指标的制定，比凝汽式电厂、供热锅炉或其他供热方式要复杂的多。热纤 济性指标除包括热电厂的总热经济指标外，还有热、电两种产品的分项指标。 2 . ，热电厂总的热经济指标 热电j 一 总的热经济指标包括: 电厂的节煤量。 在我国目前的热电联产工程中 般采用热平衡法即热效率法。 i s - 5 3 热电 厂的 燃料利用系数、热化发电 率co 和热 对热工系统及设备的能量转换效果的评价， 2 . 1 . 1 热电 厂的 燃料 利 用系 数( 总 效 率 ) 。 。 一 一量 的 指 标 它表明热电厂的能量输出和输入的比例关系。总热效率的定义及计算方法如 3 6 0 0 n e , + 么 1 7 m=一 刃 一 0 ,n 4 r 一 ( 2 - 1 ) 式中，n e ， 一一发电 量， k w h / h ; 么一 一热电 厂的 供 热 量， k j / h ; b , 一 一 热电 厂 总 耗 煤 量 ， k g / h ; 9 ， 一一燃料的 低位发热 量， kj/kg. 由 于n m 未考 虑两 种能 量 产品( 电 能n q， 和 热能q h ) 质的区 别， 用 热 量单 位 按 等价 能量相加，所以它只能表明热电厂燃料有效利用程度在数量上的关系， 数量指标， 反映的是热电厂的总的热效率。 但它和凝汽式电厂的热效率 因而是一个 3 6 0 0 n , 刀 - =钾 ，二 i3 w g r 有 所 不 同 : 对 燃 煤 凝 汽 式电 厂 ， 17 、 也 是 拥 效 率， 可以 同 时 从 质 和 量 上 反 映问 题， 17 , 还 可以 表 示 为 各 热 力 设 备 连 乘 积的 形 式， 而77 。 则 不 能。 为 加以 区 别， 常 称77 ， 为 燃 料利用系数。 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 第二章热电厂主要热经济指标 由于热电厂同时生产形式不同、质量不同的两种产品一一热能和电能。因此， 其热经济指标的制定，比凝汽式电厂、供热锅炉或其他供热方式要复杂的多。热纤 济性指标除包括热电厂的总热经济指标外，还有热、电两种产品的分项指标。 2 . ，热电厂总的热经济指标 热电j 一 总的热经济指标包括: 电厂的节煤量。 在我国目前的热电联产工程中 般采用热平衡法即热效率法。 i s - 5 3 热电 厂的 燃料利用系数、热化发电 率co 和热 对热工系统及设备的能量转换效果的评价， 2 . 1 . 1 热电 厂的 燃料 利 用系 数( 总 效 率 ) 。 。 一 一量 的 指 标 它表明热电厂的能量输出和输入的比例关系。总热效率的定义及计算方法如 3 6 0 0 n e , + 么 1 7 m=一 刃 一 0 ,n 4 r 一 ( 2 - 1 ) 式中，n e ， 一一发电 量， k w h / h ; 么一 一热电 厂的 供 热 量， k j / h ; b , 一 一 热电 厂 总 耗 煤 量 ， k g / h ; 9 ， 一一燃料的 低位发热 量， kj/kg. 由 于n m 未考 虑两 种能 量 产品( 电 能n q， 和 热能q h ) 质的区 别， 用 热 量单 位 按 等价 能量相加，所以它只能表明热电厂燃料有效利用程度在数量上的关系， 数量指标， 反映的是热电厂的总的热效率。 但它和凝汽式电厂的热效率 因而是一个 3 6 0 0 n , 刀 - =钾 ，二 i3 w g r 有 所 不 同 : 对 燃 煤 凝 汽 式电 厂 ， 17 、 也 是 拥 效 率， 可以 同 时 从 质 和 量 上 反 映问 题， 17 , 还 可以 表 示 为 各 热 力 设 备 连 乘 积的 形 式， 而77 。 则 不 能。 为 加以 区 别， 常 称77 ， 为 燃 料利用系数。 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 r7 , 不能 用