关于热电联产电厂热电单耗分摊的讨论.docx

文章编号: 100026761 (2000) 0620992204关于热电联产电厂热电单耗分摊的讨论尚玉琴1 ,崔朝英1 ,宋之平2(1. 郑州电力高等专科学校, 郑州 450004; 2. 华北电力大学研究生部, 保定 071003)摘要: 热电联产是节约能源、保护环境的一种重要供热方式, 热电单耗分摊的重要性不容置疑。 用建立在“现代节能理论”基础上的单耗分析理论对热电单耗进行分析, 并与传统方法进行比较, 得出了合理的结论。 表 2 参 9关键词: 热电联产; 单耗; 节能;中图分类号: t k 219文献标识码: a热电联产是节约能源、保护环境的重要供热方式, 联产电厂热电单耗分摊问题, 一直是一个很 有争议的问题。 由于热电厂生产 2 种不等价的电能和热能: 电能品质高, 可以 100% 转换成其它形 式的有用能; 热能品质低, 只能部分地转换成其它 形式的有用能。 热电成本合理制定的关键是热电 厂的燃料消耗如何正确地分摊到热、电产品成本 中的问题。 采用不同的分摊方法, 其热、电所得的经济效益相差甚大。别, 也没有反映供热蒸汽不同参数在质的不同, 而且过程中各种不可逆损失最后都转化成热能给了 热用户。这种计算方法, 热电结合所带来的经济效益全部归于电厂, 因此供电煤耗率很低。 这种方法的弊端在于促使热用户使用过高压力和温度的蒸汽, 而不改进用热工艺过程和设备,因为对热用户而言, 只要热量相同, 热价是相同 的。 这种分配方法也不利于促进热电厂提高技术水平, 改善生产和运行水平。 对系统和国家来讲,可贵的高品质能源便白白浪费了。1. 2 实际焓降法是按供热抽汽的实际焓降不足与新汽实际焓 降的比例分配总热耗。 属于“好处归热”。 这种方法是按供热汽轮机供热抽汽的实际焓降不足与新 汽实际焓降的比例分配总热耗, 按蒸汽在汽轮机中实际转变为功的部分来分摊。显然, 这种方法是考虑了供热蒸汽参数不同时的蒸汽品质的差别,而且把冷源损失归到发电方面。因而, 这种方法使 热电联产带来的好处反映在供热方面, 电厂毫无 得益, 属于“好处归热”。有时, 在使用燃气轮机或背压机组供电的场合, 认为热量是电能生产的废弃物, 不消耗燃料。 供热成本中如果没有燃料这一项, 就只剩下与热 量输配和管理等有关的费用, 因此供热成本就会大大降低。 这是进一步的“好处归热”。 这种方法能鼓励热用户改进工艺过程, 降低供热蒸汽参数, 因为用低参数时分摊的热耗量较 低, 热费降低, 这对于系统和国家而言, 能量得到 进一步利用而节约了能源。 但这种方法对热电厂现有的分推方法及缺陷常见的传统分摊方法有热量法、实际焓降法、 法。1. 1 热量法热量法是将热电厂的总热耗量按生产电能和 热能的数量比例来分, 是目前我国一种很通行的 分摊方法, 属于“好处归电”法。这种分配法是将电 能和热能看成是等价的, 认为联产供热与分产供热的单耗基本相同, 不论锅炉新蒸汽, 还是作了部 分功的抽汽用于供热, 只要热量的数量相等, 所计 算的供热热耗量都一样。 区别仅在于联产电厂的 锅炉效率比集中锅炉房的效率高, 比分散小锅炉 的效率更高。这样, 联产时供电煤耗和供电成本就会比单产时大大降低。这种分配方法简单直观, 便 于考核。 但它既没有反映热能和电能质量上的差1收稿日期: 1999204207, 修订日期: 1999206214作者简介: 尚玉琴 ( 1965- ) , 女, 1998 年毕业于华北电力大学热能动力工程专业, 获硕士学位, 现任郑州电力高等专科学校讲师。第 6 期动 力工程993没有好处, 从而对热化事业的推动缺乏经济刺激因素。1. 3 方法这是一种基于第二定律分析法的分摊方案,它按供热油汽的 与新汽的 的比例分配热电联 产的燃料总消耗和费用总消耗。 它没有象热量法因改进汽轮机设备的完善化, 反而使供热机组总热耗增加的弊端。相反, 当热力系统和热力设备愈 完善, 供电煤耗率则愈小, 可鼓励电厂进行进一步 技术革新。该方法理论上比较合理, 但在具体操作时应规定必要的实施细则。由此可以看出: 这 3 种方法的实质是将热电 联产的经济收益划归那一方面的问题, 具有很大 的人为规定性。联产电厂产品单耗分摊的重要性是不容置疑的。 那么, 究竟该如何正确的进行热电分摊, 产品 的单耗由哪几部分构成, 单耗产生的实质是什么 等等。 要正确地回答这些问题, 应该用“现代节能 理论”来分析。 单耗分析理论就是建立在“现代节 能理论”上的一种全新的理论。“单耗分析”是对当代经济学发展的继承和改进, 主要特点是: ( 1) 以单耗 (煤耗、成本) 为主要指标, 主要的不是针对 “流”, 而是针对设备或子系统进行研究; ( 2) 一般 只针对系统总体定义燃料和产品, 或力使燃料和 产品的定义与本领域工程技术人员的习惯理解一致; (3) 主要的是通过子系统的“ 耗损”确定其对 产品单耗的影响, 不刻意追求对每个设备都使用 效率指标; (4) 一般不使用单价, 而用燃料原 料单价和产品单价; (5) 增加了一些直观而实用的指标和因素。单耗分析法把能量系统中子系统分为第一类 子系统、第二类子系统和其它子系统, 前者的作用 在于完成系统总体规定的物质生产或能量转换任 务, 缺了它们其中的任一个, 则规定的任务将无法 完成。 第二类子系统的任务在于降低单耗。 对于不同的产品不同的工况下, 同一类子系统的类属 可能不同。在给定的产品和工况下, 某一第二类子 系统解裂所造成的单耗提高值, 称为该子系统的 降耗效应。比如对于供热系统而言, 发电环节即一 个第二类子系统, 正是因为这个子系统有着巨大的降耗效应, 导致其出厂煤耗大大降低。这就是热 电联产节能的实质。 经过“单耗分析”的以上处理 把 产 品 单 耗 中 的 人 为 规 定 性 降 到 了 很 低 的 水平6 。22. 1单耗分析理论简介燃料单耗分析任何能量系统, 其产品的单耗都由两部分组成: 一是理论最低单耗; 二是为生产此产品而需付出的设备的附加单耗。(1) 产品的理论最低单耗 产品的理论最低单耗是指在可逆条件下, 在没有任何能量耗损的理想系统中, 单位产品在理 论上所必须消耗的最低燃料量。 其数值就是单位产品所蕴涵的值与单位燃料所蕴涵的值之比。 设 f 为投入系统的燃料的总值, p 为产品 产品的总值, 在没有任何附加损失的理想系统中 p = f , 故理论最低单耗为:bm in = (f ef ) (p ep ) = ep ef(1)其中, ep、ef 分别为产品和燃料的比 。 任何产品的理论最低单耗均是一个定值。 (2) 产品的附加单耗 附加单耗产生的原因是设备运行过程的损耗, 它可以通过设备的平衡求得。 用 bi 表示,bi = (bm in p ) (e inou t-)(2)e iibi 是该设备不可逆损失的量度, 在可逆的情况下为零。e in ou ti 、e i 分别为第 i 个设备的进、出口, 一般是“内部流”, 对于与燃料、产品等“外部流”有联系的设备, e inou ti 、e i 中应相应的包含燃料f 或产品p , 废弃r 则被并入耗损项中。因此,通过比较可用来确定设备的完善性。( 3) 单耗是由 3 大部分组成的: 第一部分为 理论最低单耗 bm in; 第二部分是各设备的附加单耗之和, 它体现了为使系统中的各设备运行所付 出的代价; 另外, 还应考虑的是第三部分是额外单耗 bo , 它是系统无产品输出时各设备运行的额外 附加单耗, 其数值的大小取决于机组的启动频繁程度。 第二、第三部分单耗是节能的方向所在。b = bm in + bi + bo2. 2成本分析(3)成本由两大部分构成: 一是理论最低成本, 一是附加成本。(1) 理论最低成本 理论最低成本就等于生产单位产品的所用的理论燃料量 bm in 的费用(4)cm in = cf bm in994动力工程第 20 卷cf (2) 附加成本燃料的单价t 0 环境平均温度t r 用户的用热平均温度以上各环节的效率均指有效输出与净输入 之比。 分别为:(1) 燃料能释放与转移环节的效率在实际能量系统中, 每个子系统的存在和运行在成本中都体现着一定的附加费用, 构成理论 最低成本之外的附加成本。附加成本, 包括不可逆附加成本、额外燃料附加成本、子系统固定费用附加成本和额外固定费 用附加成本。 不可逆附加成本, 是由于不可逆性分摊到 单位产品上体现在子系统的附加单耗燃料费用,用 cf i 表示。 子系统固定费用附加成本, 由于子系统的 折旧、维修等费用构成的附加成本称为子系统固 定费用附加成本, 用 cz i 表示。 额 外 燃 料 附 加 成 本, 是 由 于 无 产 品 输 出 (如启动) 过程中的额外燃料消耗费用所造成的附 加成本, 以 cf 0 表示。 额外固定费附加成本, 是由于工资、福利 等费用造成的附加成本 cz 0。这样, 产品的成本一般由下列各项构成:ou t ind 0 (e0 - ef w ) + d z r (ez r - ez r ) =()13bef式中 d 0 主蒸汽流量d z r 再热蒸汽流量e r 燃料消耗的e0 , ef w 主蒸汽比和给水比ou t inez r , ez r 再热蒸汽出、进口比(2) 发电环节效率 w w =(14)d 0 (e0 - ef w ) + d z r (eou t -einz rz r )式中w 供电量(3) 热量发生环节指数m rw (eou t -rw rw )einq =(15)e e cr式中m rw 热网水流量eou t inrw , erw 热网加热器水侧出、进口c= cm in + cf 0 + icf i +cm in + cf + czcz 0 + icz i(5)(6)e ecr 是 当 量 电 耗 率; e ecr ( e qu iva len te lec t r ic ity co n sum p t io n ra te) 是由宋之平教授提 出的, 意即“当量电耗率”, 是指在总煤耗率相同的情况下, 纯凝汽工况所供出的能量与供热工况所 供出的电量之差, 也即在给定的燃料消耗总量下电厂由于联产所少发的电和多消耗的电量。 求取的方法是, 先取得供热工况下的供电功率, 然后在 保持总燃料量、新蒸流量和蒸汽参数及凝汽器的条件下截断供热抽汽, 取得另一电功率, e ecr 即 二 者之差。 其更一般的求取方法参见参考文献6 、7 。 热量发生环节的指数 q 被定为热网 加热器供出的与电厂的 e ecr 之比。其中,cf i = cf bi ( i = 1, 2,cz i = z i w ( i = 1, 2,n, n ), n )(7)(8)cf = cf i(9)i= 0ncz = cz i(10)i= 0z i 子系统固定费用w 产品量式中2. 3热电联产供热系统的单耗分析单耗分析基本理论应用于热电联产供热系统 时, 其出厂处单耗为:3几种分摊方法计算的结果及分析bq = b0q + 118. 11 (1 - (标煤) kw h (热)nt 0 t r ) (b w q ) g(11)以某 200m w参数发下表所示:供热机组为例, 其供热工况的表 1供热工况热力参数cq = cf 0q + cz j q + 118. 11cf (1 -t 0 t r ) j = 0(b w q ) kw h (热)(12)式中b 燃料化学能释放与转移环节 ( 锅炉)效率w 发电环节 (热机循环)q 热量发生环节效率效率分别用热量法、实际焓降法及单耗分析法进供热工况发电功率166549kw供热抽汽量153 th供热抽汽压力0. 588m p a供热抽汽温度354热网循环水量1801 th热网加热器 供回水压力0. 6m p a1. 1m p a热网加热器 供回水温度11262热网加热器 供回水73. 5kj k g22. 3kj k g热网加热器 供回水焓470kj k g260. 2kj k g第 6 期动 力工 程995行计算, 结果如下:表 23 种方法的煤耗计算结果在性;( 3) 单耗分析不仅能给出产品的总单耗, 而 且也能给出单耗的空间分布, 为节降耗提供了依 据。参考文献:结果分析: 按热量法计算, 供电煤耗最低, 供热煤耗最高。 按实际焓降法计算, 供电煤耗最高, 供热煤耗最低。按单耗分析法计算, 结果居于热量 法和实际焓降法之间。由此可以看出: 前两种计算方法的实质是将 热电联产的经济收益划归那一方面的问题, 具有 很大的人为规定性。 而单耗分析法则认为产品的 单耗为理论最低单耗和附加单耗之和, 而这两种 单耗又都具有较强的客观实在性。因此, 以单耗分析法分析产品的单耗, 其方法可行, 结果可信。 单耗分析法不仅能给出产品的总单耗, 而且也能给出了不同子系统或环节的附加单耗, 为节 能降耗提供了依据。1宋之平. 单耗分析的理论和实施 j . 中国电机工程学报,1992, 12 ( 4) : 15221.宋之平, 胡三高, 周少祥. 能量系统的单耗分析. 第六届全国 热 力 学 分 析 与 节 能 学 术 会 议 论 文 集 m . 科 学 出 版 社,1993, 10: 226.宋之平. 单耗分析中经济因素的处理 j . 热能动力工程,1995, ( 2) : 78283.宋 之 平. 供 热 系 统“单 耗 分 析”模 型 j . 热 能 动 力 工 程,1996, 9, 11 ( 5) : 3052310.宋之平, 张 光. 试论联产电厂热电分摊中的人为规定性与 客 观实在性 j . 中国电机工程学报, 1996, 7, 16 ( 4 ) : 2172220.宋之平, 张 光. 联产机组供热的单耗分析 j . 热能动力工 程, 1997, 1, 12 ( 1) : 124.zh i2p ing so ng, e t a l. ind igeno u s co n st ruc t io n o f sizeb le de2sa lina t io n un it s fo r dua l p u rpo se pow e r p lan t in c h ina j . e ne rgy, 1991, 16 ( 4).2345674结论( 1) 单耗分析方法具有较强的可操作性, 便8宋之平, 李洪涛. 单耗分析案例 j .11, 17 ( 4) : 3972399.工程热物理学报, 1996,于计算分析, 适合在工程中应用;( 2) 对热电联产系统进行热电分摊时, 单耗 分析法比之传统的热量法等, 具有较强的客观实9尚玉琴. 单耗分析理论在热电联产供热系统中的应用 d .硕士学位论文. 1998.rem a rk on co st a lloca t ion f or cogen era t ion p lan tss h a n g y u 2q in 1 ,cu i c h a o2y in g 1 ,s on g z h i2p in g 2(1. zh en gzho u e lec t r ic pow e r co llege, zh en gzho u 450004, c h in a;2.h u ab e i e lec t r ic pow e r u n iv. , b ao d in g 071003, c h in a)a bstra c t: fo r en e rgy co n se