（技术经济及管理专业论文）火电厂节能评价及对策研究.pdf

华北电力火学硕十学位论文摘要 摘要 随着经济发展进程的加快和各种能源的同益紧缺，各行业都在积极进行节能研 究。火电厂因其能源耗用大，火电厂节能已经引起普遍的关注，但其综合评价的发 展却略显滞后。为此，本文结合火电厂节能现状及特点，建立了一套较完善的火电 厂节能综合评价指标体系；利用物元分析理论对火电厂节能进行了综合评价；针对 算例提出了相应的改进措施。该方法简单易行，不仅能够准确的评价出火电厂节能 的综合水平，还能发现每个指标的优劣，使火电厂节能的改进措施更有重点和针对 性。最后，提出了火电厂的节能对策。 关键词：火电厂节能，综合评价，物元分析 a b s t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n dt h el a c ko fe n e r g y , e v e r yi n d u s t r yh a sp a y a t t e n t i o nt oe n e r g y - s a v i n gr e s e a r c h t h ee n e r g y s a v i n gi nt h e r m a lp o w e rp l a n th a s a r o u s e da t t e n t i o nb r o a d l ya st h er e s u l to fg r e a t l yu s eo fe n e r g y , b u te v a l u a t i n go fi t d e v e l o p e ds l o w l y i nt h i sp a p e r , ar e l a t i v ei n t e g r a t e di n d e x e ss y s t e mo fe v a l u a t i n ga b o u t e n e r g y - s a v i n gi nt h e r m a lp o w e rp l a n ti ss e tu p i tc o m b i n e sw i t ht h ec o n d i t i o na n d c h a r a c t e r i s t i c so fe n e r g y s a v i n gi nt h e r m a lp o w e rp l a n t t h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n a b o u tt h e r m a lp o w e r p l a n t se n e r g y s a v i n gi sd o n eb yt h em a t t e re l e m e n ta n a l y s i st h e o r y a ne x a m p l ei sg i v e na n dt h ei m p r o v e dm e a s u r e sa r ep u tf o r w a r db a s e do nt h er e s u l t so f e v a l u a t i o n t h i sm e t h o di ss i m p l ea n dc a nb ep r a c t i c e de a s i l y i tc a nn o to n l ye v a l u a t e t h ec o m p r e h e n s i v el e v e lo ft h e r m a lp o w e rp l a n t se n e r g y s a v i n ge x a c t l yb u ta l s of i n do u t t h es h o r t a g eo fe a c hi n d e xt h a tm a k e st h e i m p r o v e dm e a s u r e s h a v em u c hm o r e p e r t i n e n c ea n de m p h a s e s a f t e rt h o s e ，t h ep a p e rg i v e ss o m ea d v i c ea n dp u tf o r w a r d n o r m a la n du s e f u lm e a s u r e sf o rr e f e r e n c e l i ux i a o ( t e c h n i c a le c o n o m i c sa n dm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yv i c e - p r o f w a n gt i n g k e yw o r d s ：e n e r g y - s a v i n gi nt h e r m a lp o w e rp l a n t ，c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ， m a t t e re l e m e n ta n a l y s is 华北电力火学硕十学位论文摘要 摘要 随着经济发展进程的加快和各种能源的同益紧缺，各行业都在积极进行节能研 究。火电厂因其能源耗用大，火电厂节能已经引起普遍的关注，但其综合评价的发 展却略显滞后。为此，本文结合火电厂节能现状及特点，建立了一套较完善的火电 厂节能综合评价指标体系；利用物元分析理论对火电厂节能进行了综合评价；针对 算例提出了相应的改进措施。该方法简单易行，不仅能够准确的评价出火电厂节能 的综合水平，还能发现每个指标的优劣，使火电厂节能的改进措施更有重点和针对 性。最后，提出了火电厂的节能对策。 关键词：火电厂节能，综合评价，物元分析 a b s t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n dt h el a c ko fe n e r g y , e v e r yi n d u s t r yh a sp a y a t t e n t i o nt oe n e r g y - s a v i n gr e s e a r c h t h ee n e r g y s a v i n gi nt h e r m a lp o w e rp l a n th a s a r o u s e da t t e n t i o nb r o a d l ya st h er e s u l to fg r e a t l yu s eo fe n e r g y , b u te v a l u a t i n go fi t d e v e l o p e ds l o w l y i nt h i sp a p e r , ar e l a t i v ei n t e g r a t e di n d e x e ss y s t e mo fe v a l u a t i n ga b o u t e n e r g y - s a v i n gi nt h e r m a lp o w e rp l a n ti ss e tu p i tc o m b i n e sw i t ht h ec o n d i t i o na n d c h a r a c t e r i s t i c so fe n e r g y s a v i n gi nt h e r m a lp o w e rp l a n t t h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n a b o u tt h e r m a lp o w e r p l a n t se n e r g y s a v i n gi sd o n eb yt h em a t t e re l e m e n ta n a l y s i st h e o r y a ne x a m p l ei sg i v e na n dt h ei m p r o v e dm e a s u r e sa r ep u tf o r w a r db a s e do nt h er e s u l t so f e v a l u a t i o n t h i sm e t h o di ss i m p l ea n dc a nb ep r a c t i c e de a s i l y i tc a nn o to n l ye v a l u a t e t h ec o m p r e h e n s i v el e v e lo ft h e r m a lp o w e r p l a n t se n e r g y s a v i n ge x a c t l yb u ta l s of i n do u t t h es h o r t a g eo fe a c hi n d e xt h a tm a k e st h ei m p r o v e dm e a s u r e s h a v em u c hm o r e p e r t i n e n c ea n de m p h a s e s a f t e rt h o s e ，t h ep a p e rg i v e ss o m ea d v i c ea n dp u tf o r w a r d n o r m a la n du s e f u lm e a s u r e sf o rr e f e r e n c e l i ux i a o ( t e c h n i c a le c o n o m i c sa n dm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yv i c e - p r o f w a n g t i n g k e yw o r d s ：e n e r g y - s a v i n gi nt h e r m a lp o w e rp l a n t ，c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ， m a t t e re l e m e n ta n a l y s is 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文火电厂节能评价及对策研究，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：查l 髫e l期： 8 。t 1 t 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： 垄2 堂 j 卵幺，1 2 、f 乡 导师签名： 日 期： 华北电力人学硕十学位论文 1 1 选题背景及意义 第一章绪论 中国是当今世界上最大的发展中国家，发展经济、摆脱贫困，是中国政府和中 国人民在相当长一段时期内的主要任务。中国是目前世界上第二位能源生产国和消 费国。能源供应持续增长，为经济社会发展提供了重要的支撑。能源消费的快速增 长，为世界能源市场创造了广阔的发展空间。中国已经成为世界能源市场不可或缺 的重要组成部分，对维护全球能源安全，正在发挥着越来越重要的积极作用。然而 中国能源资源有以下特点： 首先，能源资源总量比较丰富。中国拥有较为丰富的化石能源资源。其中，煤 炭占主导地位。2 0 0 6 年，煤炭保有资源量1 0 3 4 5 亿吨，剩余探明可采储量约占世界 的1 3 ，列世界第三位。已探明的石油、天然气资源储量相对不足，油页岩、煤层 气等非常规化石能源储量潜力较大。中国拥有较为丰富的可再生能源资源。水力资 源理论蕴藏量折合年发电量为6 1 9 万亿千瓦时，经济可丌发年发电量约1 7 6 万亿 千瓦时，相当于世界水力资源量的1 2 ，列世界首位。 其次，人均能源资源拥有量较低。中国人口众多，人均能源资源拥有量在世界 上处于较低水平。煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的5 0 ，石油、 天然气人均资源量仅为世界平均水平的i i 5 左右，耕地资源不足世界人均水平的 3 0 ，制约了生物质能源的丌发。 再次，能源储藏分布不均衡。中国能源资源分布广泛但不均衡。煤炭资源主要 赋存在华北、西北地区，水力资源主要分布在西南地区，石油、天然气资源主要赋 存在东、中、西部地区和海域。中国主要的能源消费地区集中在东南沿海经济发达 地区，资源赋存与能源消费地域存在明显差别。大规模、长距离的北煤南运、北油 南运、西气东输、西电东送，是中国能源流向的显著特征和能源运输的基本格局。 最后，能源资源开发难度较大。与世界其它国家相比，中国煤炭资源地质丌采 条件较差，大部分储量需要井下开采，极少量可供露天丌采。石油天然气资源地质 条件复杂，埋藏深，勘探丌发技术要求较高。未开发的水力资源多集中在西南部的 高山深谷，远离负荷中心，开发难度和成本较大。同时，非常规能源资源勘探程度 低，经济性较差，缺乏竞争力。 由于中国能源存在以上特点，造成了中国能源资源使用率低，单位产值能源消 耗相较于其他国家较高，差距较大。所以加快发展现代能源产业，坚持节约资源已 经成为中国的基本国策。 华北电力人学硕士学位论文 电能是国民经济各生产部门的主要动力，电力生产消耗的能源在我国能源总消 耗中占的比重也很大，因此提高电能生产的经济性具有十分重要的意义。截至2 0 0 6 年底，全国发电装机容量达到6 2 2 0 0 万千瓦，居世界第二位。在保证供电可靠和良 好电能质量的前提下，进行优化调度，最大限度地提高电力系统运行的经济性，为 用户提供充足的、廉价的电能是改善我国国民经济的基础条件乜1 。 我国的电力生产一直以火电为主，火电1 9 5 2 年曾占总装机容量的9 0 4 ，占总 发电量的8 2 2 。以后虽然比重有所下降，但到2 0 0 0 年，火电仍占总装机容量的 7 4 4 ，占总发电量的8 1 0 。根据有关数据，2 0 0 7 年度全国发电量中水电为1 2 8 5 7 力千瓦，占总容量的2 0 6 7 ；火电为4 8 4 0 5 万千瓦，占总容量的7 7 8 2 ；核电为 6 8 5 万千瓦，占总容量的1 1 0 ；风电为1 8 7 万千瓦，占总容量的0 3 0 ：生物质能 等其他类发电为6 6 万千瓦，占总容量的0 1 1 。预计到2 0 5 0 年火力发电占总发电 量的比重仍然在5 0 以上，其中燃煤发电厂约占9 0 以上。由此可见，火力发电在 中国电力行业中仍会长期占有重要地位。 鉴于火力发电厂在一段时期内占主导地位，且火力发电厂消耗能源大，其中仅 燃煤电厂消耗的煤炭量就占全国煤炭消耗总量的5 0 左右，可以看出火电厂节能在 整个社会节能中具有重要意义：一方面，随着经济快速发展，我国主要能源和初级 产品的供求格局发生了较大变化，资源对经济发展的制约作用逐渐显现，节约能源 已经被视为与煤炭、石油、天然气和电力同等重要的“第五能源”，火电厂作为重 点用能单位开展节能责无旁贷；另一方面，电力体制改革实施了厂网分家、竞价上 网，煤、油价格只趋上扬，环保治理、排污收费增加等，也对火电厂如何减少生产 环节中各项损失、降低煤耗、降低发电成本提出了更高要求。火力发电企业要想在 市场经济环境下求得生存与发展，采用节能技术、加强节能管理就显得尤为重要。 1 2 研究方法及特色 火电厂节能是电力发电节能的焦点，国外、国内的研究学者从各个方面都有所 论述。 从宏观角度，许多学者提出要发展新型替代能源，主张新建电厂以清洁可再生 能源发电为主。大力发展核电、风电、水电，针对我国各个区域的不同气候环境特 点选择适宜的能源进行发电，如在西北等风力、太阳能等资源充裕的地方，大力提 倡以风力、太阳能发电，而在南方雨水充沛的省份则提倡以水力发电为主的发电模 式引。 更多的学者从微观角度对火电厂节能进行了研究，从火电厂各个生产环节进行 分析，找到节能的关键点。把火电厂放在电力生产和销售的一个环节进行分析，提 出优化火电输送线路，以提高用电效率。从预测角度对火电厂节能进行阐述，提 2 华北电力人学硕十学位论文 出运用非线性回归的方法对火电厂的节能潜力进行预测，以时间作为自变量，以供 电煤耗为例作为因变量建立预测模型，并对预测模型进行检验来确定建立的模型是 否具有实用价值，而后对具体电厂的节能目标进行预测，将节能目标与现在的指标 值进行对比以确定电厂是否仍存在节能的潜力，来制定节能战略以实现预测的节能 目标。 具体到火电厂节能评价方面，相关的文献论述很少，主要集中在具体火电厂某 个节能技术创新或技术改进的经济评价上，很少有文献中提到建立一个系统综合的 火电厂节能指标评价模型，并在此基础上对火电厂节能进行总体评价。 本文的特色是在建立了火电厂节能综合评价指标体系的基础上借助物元分析 模型对火电厂节能现状进行评价。而后，以某电厂为例，评价并分析该电厂的节能 潜力，并针对问题提出相应的节能对策，以期能够现实解决电厂节能中存在的问题。 火电厂节能综合评价只是衡量火电厂节能水平的一种尺度参数，而对火电厂进 行节能评价的最终目的是为了能够找出火电厂节能的薄弱环节，从而提高其节能水 平。从这个层面上来分析，我们需要解决的就是节能现状和节能目标之间的矛盾， 而物元分析理论研究的是解决矛盾问题的规律和方法，可拓物元评价模型则是专门 研究处理矛盾问题的思维模型。因此，本文借助可拓物元评价模型对火电厂节能进 行综合评价，在评价的基础上找出节能水平较差的环节，以期对火电厂的节能水平 提出相应的对策。 1 3 论文的重点及难点 论文重点是文中的第三章和第四章，即火电厂节能综合评价指标体系的建立， 以及用物元模型进行综合评价并提出改进建议。 难点一是对指标体系建立中能耗结构的影响的处理。 火电厂按燃料有燃煤发电厂：以煤为燃料的发电厂；燃油发电厂：以石油( 实 际是提取汽油、煤油、柴油后的油渣) 为燃料的发电厂；燃气发电厂：以天然气、 煤气等可燃气体为燃料的发电厂；余热发电厂：用工业企业的各种余热进行发电的 发电厂；此外，还有利用垃圾及工业废料作为燃料的发电r 不同的燃料必然导致其节能对象和目标的不同，在论文的写作中也不能一一针 对性地建立综合评价模型，考虑到各种燃料电厂之间的相似性，并且结合我国的现 阶段火电厂主要是燃煤发电厂，故而在本文所研究的火电厂为燃煤发电厂，依据其 特点建立综合评价指标体系，并进行算例分析。 难点二是实例数据的搜集。因为国内外关于火电厂节能综合评价研究都比较 少，而且电厂对数据的处理具有保密性，相应的指标体系即使建立了，数据也很难 华北电力人学硕十学位论文 搜集完整。因此，在进行评价时，只选取了某虚拟火电厂作为评价对象，其中的数 据参考了几个相似火电厂的指标数据，以使数据较为完备。 4 华北电力人学硕十学位论文 第二章火电厂节能研究现状 2 1 国外火电厂节能研究现状 国外在火电厂节能方面强调可再生能源和新型替代能源的使用，在各个国家各 自的能源法案中，新能源的丌发和节能都是重点，均从政策上予以保障。新能源主 要是指太阳能、风能、生物能、核能等可再生可循环使用能源啼1 。各个国家通过政 策法规提倡节能，鼓励节能，主要的有h 蝻1 ： 首先，制定法律、法规，依法进行节能管理提高公民的自觉性。在法律现有框 架内，世界各国在能源资源的所有、开发、生产和使用等环节制定了相应的规章、 规则和政策，并在使用过程中不断修订和完善。 其次，制定节能激励性政策、限制性政策与强制性政策。激励性政策措施包括： 通过不同的税收种类促使电厂节约能源，鼓励发展和利用可再生能源资源，优化能 源消费结构；通过开展节能现金回扣补贴、税收减免、优惠贷款、抵押贷款等政策 推动新型能源电厂的建设。限制性政策包括：设立一些新的税种，如环境污染税、 碳税、燃油税、能源消耗税等，以限制对不可再生能源的消耗。强制性政策包括对 某些浪费性的行为采取处罚，强制一些节能措施的实行。 第三，制定能效标准与标识制度。国外火电厂有关节能的强制标准通常由法规 或发电行业设置一个最高的能耗标准，超过或接近这一标准的机组或火电厂将会停 止运营，进入节能改进状态。 第四，制定节能宣传政策，加强咨询服务与信息传播，通过开展经常性的、有 目的的宣传、教育和培训，提高电厂员工的节能意识。国外还实行了非营利性的节 能信息传播与咨询服务，一般由政府提供经费资助，中介机构组织实施。 第五，大容量机组在国外发达国家的火电厂建设中的到了广泛的应用。大容量 机组相较于小机组，他们的能耗低，在节能方面具有明显的优越性。以供电煤耗为 例，数据见表2 一l 。 华北电力人学硕十学位论文 表2 1中国和一些固家同容量机组供电煤耗的比较( g k w h ) 、 1 2 52 0 02 5 03 0 03 5 05 0 06 0 08 0 0 日本平均 3 3 73 2 4 先进 3 1 1 美国平均 先进3 3 6 63 3 5 63 3 8 3 2 9 3 2 8 9 英国 平均 3 6 93 4 4 先进 法国平均 3 2 73 1 73 0 9 先进 中国平均3 7 3 63 7 6 2 63 4 03 5 4 9 43 l1 53 4 0 4 先进 3 4 33 5 43 3 63 3 83 l l3 4 5 最为重要的一点，对于以建设完成的电厂，国外发达国家主要以技术改造和r 常节能管理为主。主要的技术手段有，变频调速技术等。变频调速技术是通过改变 电动机电源频率，进而改变电动机的同步转速，电动机的转速也随之改变，即改变 电源频率来平滑地调节异步电动机的转速。其特点是没有附加损耗效，效率高，调 速范围久，适用于流量不稳定，变化范围较大且需要经常改变的场合，如风机和水 泵等。 我国的许多节能理念和节能措施也源于国外发达国家的在节能工作中总结的 经验和成果。 2 2 国内火电厂节能研究现状 目前火电厂节能大都集中在节能技术的改进、节能项目的建设和节能措施的完 善等，而关于火电厂节能水平的优劣，却没有比较完善的评价体系和方法。节能研 究通常是对具体节能技术的经济性研究、可行性研究，对节能管理规章制度制定的 研究，针对不同能源的具体节能方法研究等等。 从管理的角度来讲，国内的学者提出可以通过调整企业内部的管理达到节能的 目的，企业内部应当加强领导，落实责任，为节能提供组织保证；广泛宣传、提高 意识，为节能营造上一个良好氛围，强化生产过程管理，提高机组运行水平。要求 运行人员增加节能意识，规范操作，进一步提高系统分析问题能力；要根据煤质、 负荷等情况，探索出机组稳定，节约用电，提高节约和科学用电，反对浪费。节约 生产、生活用水。定期组织安排对生产、生活用水、用电进行检查，发现未按规定 6 华北电力人学硕十学位论文 执行的，使用强制手段，进行关停；并对有关人员和单位负责人进行考核通报n 6 h 婚1 。 从电厂建设的角度来讲，一些文献中提出应当对电厂进行全局地规划，以提高 系统的经济性。优化接线方案。降低网损率，避免功率过多的损失在输电环节，提 高火电厂输出功率的利用率。发展热电联产。积极鼓励、支持、优先发展热电联产 集中供热，热电联产是一种供热量大、供热参数高、供热范围广、节能量多，既能 满足工业用汽，又能满足民用采暧、热水供应，供热价格便宜的供热方式。推广大 容量机组。结合地区经济的发展状况，优先建设大容量机组火电厂，让大容量机组 在电力系统中承担基本负荷，可以很大程度上减少能耗、提高能源效率乜们1 引1 。 国内学者研究的热点是生产节能，也就是在火电厂同常生产中可能采取的一些 节能措施。我国虽然近年来新建了不少电厂，但是很多电厂仍然是建国初期的老电 厂，他们还在承担着重要的供电任务，而这些老电厂的机组效率低，锅炉煤耗高， 是我国火电企业中节能的重点。火电厂的主要生产环节可大致分为：燃料的入厂和 入炉、水处理、煤粉制备、锅炉燃烧以及蒸汽的生产和消耗、汽轮机组发电和电力 输送等。发电过程中任何一个主要生产环节中均存在能源损耗的问题，通过有效的 技术和管理手段，使各环节中的能源消耗水平得到合理控制，并努力消除生产过程 中可以避免的能源浪费，最终真正达到节能的目的。近几年学者提出的主要节能技 术有：利用高压变频技术对高压辅机设备进行了变频改造、等离子点火技术、循环 冷却水系统的浓缩倍率、软启动器控制技术等等，这些节能技术可以广泛应用，为 火电厂节能提供了很好的技术支持乜2 圳。 同时，在一些文献中，建立了一些预测模型对火电厂的节能潜力进行了研究。 主要是分析企业能耗的关键指标，建立预测模型，预测火电厂的节能潜力。 2 3 火电厂节能中普遍存在的问题 目前影响节能型火电厂建设的较普遍问题是： 首先，对节能的重视不够，目前我国大多数火电厂沿袭传统管理和设计思想， 过于注重安全但节能与经济性考虑不够，改造空间很大，主要是领导认识不够。 其次，体制陈旧，不能激发企业和干部职工的节能热情。目前我国电厂的考核 性指标，仍然沿用原有模式，即对安全、可靠性方面考核的多，对节能、环保方面 考核的少，而且大多是鼓励性的，没有否定性的。 第三，管理不够科学，企业领导层管理水平不够，由于目前火电厂领导多是从 基层岗位选拔上来的，对于技术方面很有专长，但是对于科学管理认识不够，对于 如何调动职工的积极性、有效规划、科学决策等方面还是重视不够。 第四，人才结构不合理。目前发电企业的人力资源状况存在严重结构失衡的问 题，高科技人才少，高级技工少。同时，人才浪费与用才不合理现象还很严重。有 7 华北电力人学硕十学位论文 的企业也因为地理位置偏僻或环境原因以及其他因素，造成人才流失，国内不少电 厂已认识到这一点，纷纷将生活区搬进了城市。 第五，使用新技术新产品力度不够，例如目前超临界技术已经很成熟且效果很 好，但是火电厂使用的比率不高，还需要一个较长的发展、更新阶段。 2 4 火电厂节能综合评价的意义 自从电力产生以来，电力再人们生活的各个方面都产生了重要的意义，从根本 上改变了人们的生产、生活方式。 我国的经济增长正经历新一轮重工业化阶段，经济发展对能源的依赖程度比发 达国家大得多。在此阶段，电力对中国的经济的发展至关重要。中国8 8 的电力消 耗用于生产力一面，2 0 0 2 年，仅1 2 2 的电力用于家庭消费，而这一比率在美国是 3 7 ，不足的电力供给对中国的经济增长产生了严重的负面影响。据估计：2 0 0 3 年 电力短缺使浙江省的g d p 增长率降低了0 7 至1 个百分点。2 0 0 3 年，负面作用似乎 还有限，许多省只是经历了季节性且高峰性的短缺。中国电力企业联合会的一份报 告显示，2 0 0 3 年的电力短缺达1 0 0 0 力千瓦，或总装机容量的2 6 。2 0 0 4 年的电力 短缺率预计高达7 ，虽然从2 0 0 5 年下半年开始，全国电力供应紧张的状况有了缓 和，局部地方出现了电力供大于求，但是我国的用电水平还是很低的，与富裕的小 康生活水平对电力的要求也相差甚远，远远不能适应2 l 世纪信息时代对电力供应 的数量和质量的要求。 火力发电是我国电力生产的主要模式，虽然大容量机组在我国的新建电厂中得 到了普遍的应用，但是，就总体而言，我国普遍存在的是小容量机组和陈旧的生产 设备，所以分析现有火电厂的节能现状，挖掘现有火电厂的节能潜力是我国电力生 产节能的关键点。 由此看来，建立一个完善的评价体系以挖掘火电厂节能潜力具有重要意义，目 前关于火电厂节能的研究与应用已经有了一些基础，而现有研究与应用的主要不足 是：第一，缺少具有针对性的火电厂节能评价指标体系，现有研究只重视评价而忽 视了评价的最终目标是提出对策，着重于评价的全面性而忽视了评价的针对性。第 二缺少评价标准的研究，评价标准是进行有效评价的依据和保证，要想进行客观科 学的评价就必须建立合理的评价标准。因此，本文的研究就定位于上述两方面，为 火电厂提供一套较实用的节能评价方法体系。 8 华北电力人学硕十学位论文 第三章火电厂节能评价指标体系的构建 在构建火电厂节能评价指标体系之前，首先应该对火电厂节能含义及特点进行 了解和认识，只有在此基础上，爿能更有针对性的构建比较科学合理并能客观全面 反映火电厂节能水平的评价指标体系。 3 1 火电厂节能的含义及特点 3 1 1 节能的定义 节能，简单来说就是节省能源。当然，这只是一个非常模糊的概念，具体来说 可以区分为狭义的节能和广义的节能。 狭义的节能就是在满足相同需要的前提下，减少能源消耗量，所减少的数量就 是节能的数量，降低这种能源实物消耗，即提高能源利用效率的节能。 在生产和生活中，除了直接消耗能源以外，还必须占用和消耗各种物资。而节 省物资也是节省能源。这是一种问接的节能。因此，节省任何一种人力、物力、财 力和资源，都意味着节能。广义节能就是包括直接节能和i 、日j 接节能的完全节能。广 义节能主要包括合理提高能源系统效率，合理节约各种经常性消耗物资，合理节约 不必要的劳务量，合理节约人力和减少人口增长，合理节约资金占用量，合理节约 国防军用、土地占用等等其它各种需要所引起的能源消耗，合理提高单位企业( 设 备) 的产量和劳务量，合理提高各种产品质量和劳务质量，合理降低成本费用和合 理改变经济结构、产品方向和劳务方向等许多方面。 3 1 2 火电厂节能概述 3 1 2 1 火电厂节能定义 火电厂节能是指在火电厂运行期间，优化火电厂内各生产环节、各管理部门的 生产管理活动，以尽可能少的能源消耗，提供尽可能多的电能。 火电厂消耗的主要能源包括煤炭，电能，水和其他能源。由于本论文以燃煤电 厂为研究对象，所以把煤炭，电能和水作为主要节能研究对象。 3 1 2 2 火电厂节能的特点 火电厂节能存在以下特点： ( 1 ) 系统性。所谓系统性，是指火电厂节能是一个整体的系统，它存在于火 电厂生产管理的各个环节。它包括了火力发电中的各种资源的节约，包括燃煤的节 9 华北电力人学硕十学位论文 约，厂用电的节约，水资源的节约等，不管从哪个角度，总可以将其组织的比较条 理，易于分析。 ( 2 ) 全面性。火电厂节能不仅仅局限在某一方面，还注重节能对火电厂整体 的影响，比如通过管理政策和规章的制定可以提高员工的节能意识，进而影响整个 电厂发电能耗。任何一个环节的改进都应该与其他环节相配合、相适应，否则反而 会影响整体的节能效果。总之，火电厂节能不是单纯意义上的节约，而是包括了一 系列相关配套的技术、措施、政策，是全面的、综合的节约能源。 ( 3 ) 复杂性。复杂性是指火电厂节能包括火电厂内各种能源的节约，各种能 源在各个环节的耗用情况不同，不仅在耗用量，耗用有效程度等方面不同，它们在 节能指标的体现和选取上存在着很大的差异，电厂生产耗用能源的种类的多样性决 定了火电厂节能的复杂性。 3 2 火电厂节能评价指标体系的构建原则 分析和评价一个火电厂的节能综合状况如何，需要寻找或建立一个度量标尺， 通过这一度量标尺去测量一个火电厂节能的综合状况。本章首先分析了火电厂节能 评价指标体系的构建原则，进而构建综合评价指标体系。 针对火电厂节能的特点结合一般评价指标体系的构建原则，确定火电厂节能评 价指标体系的构建应遵循以下几个原则。 3 2 1 全面性原则 全面性原则是指所选取的评价指标要足够全面，能够全面反映一个火电厂的节 能水平。同时对火电厂节能的总体评价，应选取尽量少的指标，反映最主要和最全 面的信息，每项指标应具有独立性、可量化和通用性。 3 2 2 关联性原则 关联性原则是指所选指标要与评价目的相关联，即在全面性原则的基础上突出 重点，选择能够在一定程度上反应存在问题的指标。在火电厂节能方面，发电煤耗 及供电煤耗是电力工业的首要能耗指标，也是主要技术经济指标。供电煤耗是电能 生产过程的一个综合指标。其次，厂用电率也是影响火电厂节能的重要因素，如何 降低厂用电率已经成为火电厂节能的主要管理目标。再者，火电厂节水目前已经成 为一个主要研究内容，我国人均占有水资源远远低于世界平均人均占有水资源量， 水资源费也已经成为火电厂一笔不小的成本。 1 0 华北电力人学硕十学位论文 3 2 3 科学性原则 科学性原则是指火电厂节能指标的选取应该遵循科学性。保证评价指标体系的 客观公币，保证数据来源的可靠性、准确性和评估方法的科学性；指标的选择与指 标权重的确定、数据的选取、计算与合成必须以公认的科学理论为依据。 3 2 4 可行性原则 可行性原则是指指标的设置要尽可能利用现有统计资料，易于量化。由于有关 火电厂节能评价没有统一的标准，并且电厂装机容量和其他客观的生产条件不同， 为了便于资料的搜集，便于计算，评价指标体系不能设计的过于复杂。在实际调查 和评价中，指标数据应易于通过统计资料整理、抽样调查或直接从有关部门获得。 同时，建立的指标体系还要考虑到利用电子计算机操作的要求，使之具有可操作性。 火电厂节能评价工作的意义在于分析现状，认清所处阶段和发展中存在的问题，更 好地指导实际工作，因此，尽量选取同常统计指标或容易获得的指标，以便直观、 简便地说明问题。还要注意考虑到指标的可比性，即所构建的评价指标体系在指标 的涵义、统计口径以及时i 、日j 空问上要有可比性。 3 3 火电厂节能评价指标体系的构建 火电厂节能评价体系由火电厂各资源节约评价体系构成，各资源节约评价体系 需要结合各资源耗用的特点，综合考虑火电厂节能指标体系的构建原则来建立。通 过该评价体系，首先我们可以分析火电厂整体的节能水平，确定出综合评价指标体 系；其次再进一步分析火电厂内各能源的消耗状况。 3 3 1 火电厂节能总评价综合评价指标体系 对火电厂的实际调查与分析，影响火电厂节能的重要因素可分为外部因素和内 部因素。外部因素主要指电网调度对电厂节能的影响。由于电力负荷是随时变化的、 不稳定的，所以要求电厂的出力随之变化、调停或调峰，这些都会影响电厂的能源 有效利用，火电厂在定期做热力试验，寻找最佳节能运行状态，内部挖潜的同时， 应加强厂网沟通及时汇报技术数据和节能数据，以便电网调度人员及时了解，从而 满足在安全可靠运行情况下进行合理调度，使电厂达到节能运行。由于这部分属于 厂外影响因素，不易进行控制，所以在本文的评价指标体系里边不再涉及。 以燃煤发电厂为例，目前我国对火电厂能耗评价的主要指标比较常用的有供电 煤耗率、发电煤耗率和厂用电率，而发电煤耗率是指发电机发出一度电消耗的煤炭 重量，发电机发出的电不是全部通过电网供应给用户，而是有一部分用于电力生产 和电厂日常耗用，考虑这部分后，计算出的供给一度电消耗的煤炭重量就是供电煤 华北电力人学硕士学位论文 耗率。由于在论文中要分别研究煤炭资源和电能的耗用，所以论文选用发电煤耗率 来作为煤炭资源的节能评价指标，选用厂用电率作为电能的节能评价指标。对火电 厂节水总指标的选取，借鉴工业节水方面的相关指标，选用单位产品取水量来进行 评价。在工业节水评价指标中，一般根据单位产品取水量指标比力元产值用水量更 能全面反映企业的节水水平，是一种资源类指标而非经济类指标，能够用于同行业 企业的纵向对比，客观综合反映企业的技术、生产工艺和管理水平的先进程度。 发电煤耗率简称“标准煤耗”，是将不同发热量的各种煤统一折算成发热量为 2 9 3 0 8 千焦千克的“标准煤”后算得的煤耗率。主要用于在燃用不同煤种的各个发电厂 之问进行热经济性比较。 厂用电率，这晕指的是综合厂用电率，是电厂总耗电量同总发电量的比值，电厂总 耗电量包括电厂生产运行方面耗电量和r 常照明等方面的耗电量，该指标便于不同规模 电厂之问进行节电状况比较。 单位产品取水量是考核工业企业用水水平较为科学、合理的指标。单位产品取 水量能客观地反映生产用水情况及工业行业或城市的实际用水水平。它也能较准确 地反映出工业产品对水的依赖程度，为用水管理部门比较科学、合理的分配水量， 从而为有效利用水资源提供数量依据。此指标对相同工艺的同样产品可比性较强。 当生产一种工业产品时，可实测或直接计算出单位产品取水量。当生产各种不同产 品的生产过程交叉重叠时，就需要对交叉部位分段测定水量，以便将交叉部位的水 量分割到相应的工业产品中。单位产品耿水量与产品取水的时程分布有关，即在不 同时间( 如季节不同) 内，单位产品取水量并不相同心引。单位产品取水量指标比万 元产值用水量更能全面反映企业的节水水平，是一种资源类指标而非经济类指标， 能够用于同行业企业的纵向对比，客观综合反映企业的技术、生产工艺和管理水平 的先进程度。 3 3 2 火电厂节能分评价综合评价指标体系 3 3 2 1 节煤指标 发电煤耗及供电煤耗是电力工业的首要能耗指标，也是主要技术经济指标。供 电煤耗是电能生产过程的一个综合指标。电能生产过程，是一个多科学，高度自动 化和多种管理有机结合的极其复杂的过程，也就是说供电煤耗是受很多因素影响的 经济指标，有设计、制造、安装、调试、运行操作、设备管理和经济调度，甚至区 域气候，机组投运年限，特别是燃料性质变化等因素影响。 火电厂在生产电能过程中，所消耗的燃料的热量并不是1 0 0 的都转化为电能。 到目前为止，世界上最好的火电厂也是只能把其中的4 0 左右的热能转换为电能。 通常把热能转化为电能的百分数，称为火电厂效率。 1 2 华北电力人学硕士学位论文 3 3 2 1 1 锅炉的热效率 锅炉热效率是影响煤耗的重要原因，应从减少各项热损失来分析，可以从以下 几个方面考虑： ( 1 ) 排烟热损失，排烟热损失受排烟温度及c o ：( 或氧量) 两个指标影响。在 锅炉运行时，要维持最有利的c o ：或氧量，尽量降低炉膛及烟道漏风，以减少排烟 量。排烟温度越低越好，但低于露点温度会造成腐蚀。要降低排烟温度，需使炉内 受热面保持清洁，要及时吹灰除焦。排烟温度每降低1 ，锅炉效率会提高0 3 5 ， 可减少热损失约0 0 7 ，节约燃料0 0 8 ；c o ：每变化1 ，锅炉效率将变化o 4 。 ( 2 ) 化学不完全燃烧热损失，化学不完全燃烧热损失是由于烟气中存在一氧 化碳、氢、甲烷等可燃气体造成的，c o 没有完全燃烧从烟道跑掉。如果烟气中有 1 的c o ，就增加5 左右的锅炉热损失，约多消耗0 0 5 。 ( 3 ) 机械不完全燃烧热损失，该损失包括飞灰和粗灰可燃物的损失，是由于 狄中含有未燃尽的残炭造成的热损失。在煤粉炉中，它是由飞狄和炉渣中的残炭造 成的：在层燃炉还有炉算漏煤造成的热损失。飞灰可燃物对煤耗影响比较大，4 的 飞狄可燃物，就使锅炉效率下降1 。 ( 4 ) 散热损失，锅炉本体及管道的温度高于外界空气的温度，形成散热损失。 它基本上是常数，加强保温工作，就能减少一部分损失。 ( 5 ) 其他热损失，有漏汽、漏水、疏水、排污等热损失。排污损失对煤耗影 响较大，每排l t 水约多耗煤3 5 k g ，每增加1 的排污量，约使锅炉效率降低0 4 。 3 3 2 1 2 汽轮发电机的热效率 汽轮发电机的热效率与真空、给水温度及发电机功率因数有密切关系。 ( 1 ) 真空。真空变化对煤耗影响较大。真空高，耗热量低，真空低耗热量大。 真空对煤耗的影响，应利用厂家设计资料及安装后的调整试验资料来分析。真空每 变化l ，相当于出力变化1 。真空又与冷却水温、循环水量有关。降低循环水温， 在夏季更有重要意义，进入凝汽器的循环水温每降低1 ，真空可提高0 3 ，节约 燃煤0 3 o 5 。增加循环水量，降低循环水出入口温差。循环水出入口温差每降 低l ，真空可提高0 3 ，在额定负荷下汽耗可降低0 2 7 。 ( 2 ) 给水温度。充分利用回热装置，提高给水温度。给水温度每提高1 ，供 电煤耗率可降低0 0 5 。 ( 3 ) 发电机的功率因数，功率因数影响发电机效率，发电机功率因数由0 8 降至o 7 ，热耗将增加1 1 ；功率因数由0 8 增至0 9 ，热耗将减少o 4 。 ( 4 ) 供热对煤耗的影响，由于汽轮机供热后减少了凝汽损失，提高了发电的 经济性，供热的经济性与排汽的压力、抽汽量的大小及抽汽与发电的比例有关。 1 3 华北电力人学硕十学位论文 3 3 2 1 3 其他参数对煤耗影响 ( 1 ) 汽压汽温的影响，锅炉、汽轮机在运行中应当保持额定汽压汽温。汽压 比额定高9 8 1 p a ，发电热耗能降0 3 ，汽温增高l ，将减少热耗0 0 5 。汽压低 于额定9 8 1 p a ，将增加热耗0 6 ，汽温降1 ，将增加热耗0 0 4 5 。 ( 2 ) 其他汽水损失，损失1 t 汽，约损失1 5 0 k g 煤。蒸汽损失1 ，将使煤耗增 加1 3 左右。 ( 3 ) 机炉起停。汽机的起停只是多浪费汽水，一般起动一次，约多耗煤l 2 吨。锅炉的起动影响较大，不但起动时多耗煤，而且带负荷后很长时间彳能稳定。 起动一次的煤耗相当该炉额定负荷的2 ，- - 3 t 的用煤量。 3 3 2 2 节电指标 3 3 2 2 1 制粉系统耗电率 制粉系统耗电率是指制粉系统消耗的电量与机组发电量的比率。 吩= 万w z f 式中：制粉系统消耗的电量，k w h ； 制粉系统耗电率， 3 3 2 2 2 除灰系统耗电率 除灰系统耗电率是指除灰系统消耗的电量与机组发电量的比率。 w c h 2 y w c _ x “l 式中：屹一除灰系统耗电率，： 一除灰系统总耗电量，k w h 3 3 2 2 3 脱硫耗电率 脱硫耗电率是指统计时间内脱硫设备总耗电