对热电联产机组指标规定的质疑.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除对热电联产机组指标规定的质疑 热电联产具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益。热电厂的建设是城市治理大气污染和提高能源利用率的重要措施，是集中供热的重要组成部分，是提高人民生活质量的公益性基础设施。”1 这段话是国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会，建设部。国家环保总局1268号文件关于发展热电联产的规定（以下简称规定）的开篇语，它准确的阐述了热电联产的重要意义。规定对缓解当时全国电力供应紧张、普及集中供热，提高能源利用率起到了积极的作用。随着电力紧缺的缓解，集中供热的普及，更主要的是随着我国经济的快速发展，资源、环境的矛盾日益突出，国家提出的：“2010年人均GDP比2000年翻一番，GDP能耗要比十五末期降低20%左右” 的节能降耗目标。在新的形势下重新学习规定，感觉到规定对推广热电联产、提高能源利用率仍然具有较积极的作用，但从更深的技术层面上认为其作用还不够，技术取向不准确，从政策上仅考虑了提高能源利用率，而未考虑能源品质和提高GDP质量，从更深层次上来提高一次能源向高品质能源的转化率和降低单位GDP能耗。1、现指标规定存在的不足1.1现指标规定未考虑不同能量能级的差别规定中第七条将热电机组的总效率和热电比作为考核性指标作出了具体的规定，并给出了这两个指标的计算方法：cp=(Qc+3600W)/（BQdw） (1)=Qc/(3600W)100%（2）式中：cp总热效率%Qc供热量kJW供电量千瓦时B燃料总消耗量公斤Qdw燃料单位低位热值kJ/kg热电比%从这个公式我们可以看出：规定对热电联产机组的经济性能完全是基于热力学第一定律（即能量守恒定律）来制定的，它所反映的是一次能源的总的利用率，没有考虑电能、热能和燃料化学能是不同形式能量，品质是有差别的。由热力学第二定律可以知道，不同形式的能量转化为其它形式的能量时其转化率是不同的，一般我们用火用焓比表示能量的能级。火用/（火用火无）火用/焓。燃料的化学能和电能可全部转化为热能，其等于1，而对于热能要转化为机械能再转化为电能，其转化率依据卡诺定律进行，工质参数不同其能级不同，如蒸汽：当温度为540时其能级为0.63，当温度为200时其能级为0.36，当温度为100时其能级仅0.20。从上述分析和数据可以看出：电能、热能和燃料的化学能能级差别巨大，而在规定中将不同能级的能量直接相加，未考虑其能级的差别，不符合热力学第二定律。根据热力学第二定律、能级系数以及规定中给出的总热效率和热电比计算公式，我们可以得出热电联产电厂的火用效率计算公式为：e=cp(1热)/（1电）%（3）式中：e热电厂的火用效率热供出热能的能级系数根据卡诺定律计算。电电能的能级系数，等于1。纯凝火电厂的火用效率与其热效率相等，当供电煤耗为380g/kWh时，其效率32.36%，当供电煤耗为330g/kWh时，其效率为37%，均低于规定中规定的热电联产机组的总热效率。下面根据公式（3）来计算热电联产机组的火用效率，以规定中规定的指标为基准来计算。热效率45%，热电比为100%，按供热为100热水、能级为0.2计算，其火用效率为27%。热效率45%，热电比为50%，按供热为100热水、能级为0.2计算，其火用效率为33%。从上述数据可以看出：由于热能的能级较低，热电比越高，火用效率越低，也就是燃料化学能转变成高品位能量的比率越低，较大的热电比虽然提高了热效率，但降低了火用效率。因此，从技术上，规定不利于将一次能源更多的转换成高品位的电能。在实际操作中，一些项目为达到规定的要求，通过降低发电容量来满足规定的指标，同时对火用效率较高的高参数、大容量热电联产项目由于其热电比和总热率达不到规定值而不能上马。这一规定也是造成小热电较多的主要政策因素。1.2 指标规定对降低单位GDP能耗不利根据我国目前对节能目标的提法，即在“十一五”期间单位能耗降低左右，在具体政策制定中应主要考虑各项政策对单位GDP能耗的影响，而现规定显然是没有考虑的。规定中第六条规定：单机容量25MW及以上热电联产基本项目报国家计委审批；单机容量25MW以下项目报省级计委审批、报国家计委备案。这一规定以及第七条对指标的规定，使得各地上马25MW及以下项目较多，在国家批复的项目上对热电联产项目也是按第七条规定的指标来掌握，使得近几年新上了一批100MW等级的热电联产项目，前面已经从技术上分析这一原则的不合理性。下面我们对不同热电联产项目对单位GDP能耗的影响情况。现以以采暖供热为主的某地区进行分析。该地区上网电价0.29元/千瓦时，供热价格22.5元/GJ，标煤单位400元/吨，全国各地热、电价格虽然差别较大，但整体比例关系是相近的。表中GDP的计算仅考虑煤的消耗，未考虑其它材料消耗。按上述价格将不同效率的纯凝机组和不同热电比、效率相同的热电联产机组的单位GDP能耗计算如表一。从表一可以看出，在总效率一定的情况下，热电比越大，单位GDP能耗越高。把电价换算成与热价同单位时，其电价为80.55元/GJ，是热价的3.58倍，也就是说生产相同量的电能所创造的GDP是生产相同量的热能的3.58倍，在某些地区这一比例还要更大；在热电比相同的情况下，总热效率降低，单位GDP能耗增加；在总热效率相同的情况下，热电比越大，单位GDP能耗反而越大。因此可以说，规定中对热电联产总效率和热电比的规定不利于降低单位GDP能耗，与国家的节能目标不一致。 表一一吨标准煤不同热电生产方式单位GDP能耗计算序号生产方式总热效率(%)热电比(%)供电量(kWh)供热量（GJ）产值（元）原料消耗（元）GDP（元）单位GDP能耗（吨标煤/万元）备注1纯凝发电37.2703030087940047920.88330g/kwh2纯凝发电32.3702632076340036327.55380g/kWh3热电联产4510018296.5967940027935.844热电联产455024394.3980640040624.635热电联产5010020337.3275440035428.256热电联产505027104.8889640049620.167热电联产5510022368.0583040043023.268热电联产555029815.3798540058517.099热电联产403025022.778640038625.9110热电联产402027101.9583040043023.2611热电联产373023142.572740032730.5812热电联产372025071.8176840036827.17 1.3指标规定及以热定电的原则降低了资源的综合利用率我国现有的集中供热有很大一部分是用于冬季采暖，根据规定中对总效率和热电比的规定以及按以热定电的原则所建立的用于采暖供热的热电厂，一般只能在采暖期运行，非采暖期停运，这样，就等于在非采暖期热电厂的所有设备、所占的土地、所有人员处于闲置状态，这些资源不仅没有得到利用，而且还要对停用的设备进行保养和维护；另一方面，小容量机组单位容量占的土地面积、所需要的人员都要比大机组高很多。如25MW供热机组占地指标为1.2万平方米/万千瓦，是200MW供热机组的23倍。上述因素使得小型热电厂的单位造价高，各种资源的综合利用率低，这也是供热成本较高的一个主要因素，同时这一因素也阻碍热电联产的普及。同时，因为热电联产机组是按以热定电的原则来设计的，且要有较高的热电比，热是热电厂的主产品，电是副产品，这种把能级较高、单位GDP能耗较低的产品作为副产品，而把能级较低、单位GDP能耗较高的产品作为主产品的政策定位也是值得商榷的。1.4指标规定阻碍了热电联产企业取得规模经济效益规定中对总热效率和热电比的规定显然限制了热电联产企业的总规模，为了达到规定的指标，在热负荷不够大的地区只能以减少供电量来达到规定的热电比和总效率，从而使机组规模受到限制，无法取得规模经济效益。而对于大规模热电联产企业，可以占用相对较少的土地，雇用相对较少的人员，用相对较少的投入进行较大规模的环保项目，提高除尘、脱硫效率，从而使热电联产机组在保护环境方面的优势得到更充分的发挥。1.5小结综上所述：热电联产可以提高能源利用率、减少污染物排放，改善环境这已是人们的共识。而实现上述目的主要是因为：大型锅炉效率可达90%以上，比分散供热的小锅炉效率要高30%左右；热电联产可实现一次能源的按能级使用，高质高用，低质低用，即将高能级热能转换成高能级的电能，低能级的热能直接用来供热。大型热电联产机组可实现规模经济，可用相对较少的投入进行电除尘、脱硫等环保治理。而规定中对总热效率、热电比的限制和以热定电的原则限制了热电联产机组的总规模，阻碍了热电联产优势的充分发挥，小规模热电联产机组的与高参数大容量热电联产机组供热相比存在如下不足：容量较小。根据资料2和资料5, 1999年全国热电联产50MW以下机组占总台数88.52%，容量占总容量的51.18%，且50MW以上机组平均容量仅为85.37MW，2001年我国6MW及以上的供热机组，平均单机容量仅为20.07MW。近几年热电联产机组的结构虽有所改变，但仍然以中、小机组为主，使得热电联产机组无法取得规模经济效益；在一定的总热效率下，随着热电比的增加，机组火用效率降低，一次能源多数转换成了较低能级的热能，二次能源的品质降低，同时，由于热电比的增加造成单位GDP能耗增加；以热定电造成以采暖供热为主的热电厂在非采暖期的闲置，资源综合利用率降低；由于机组容量较小，锅炉效率比大型锅炉效率低，单位容量环保投入所产生的减排效果有限，阻碍热电联产改善环境优势的充分发挥。2对促进热电联产发展的建议2.1取消对总热效率和热电比的限制，改为对热电联产机组火用效率的限制。通过取消对总热效率和热电比的限制，可促进更多的高参数、大容量机组实行热电联产，这样，热就由热电联产机组的主产品变为了副产品，与其能级和经济价值相符，从而促使一次能源更多的转化为高能级、高经济价值的电能，实现能量的梯阶利用，技术上从热力学第二定律的角度提高能量的利用率，经济上可降低单位GDP的能耗水平。2.2检讨电源、热源布局政策，在电源布局上要考虑资源综合利用率。从环保和运输等角度考虑，近几年大型火电厂主要分布在坑口和电负荷中心城市周边、离城市较远的郊区。而由于供热受其可输送半径的限制，只能在距热用户较近的地区建小型热电厂供热。综合考虑，现在大型发电机组的环保指标都已达到了很高的水平，尤其是电除尘器的大量使用、脱硫技术的进步，对电厂周围污染较大的粉尘和硫的排放完成可以满足城市环保的要求，而二氧化碳的排放是个全球性问题，不必在小区域内考虑，而应该从全球的角度老相。因此，从提高资源综合利用率和环保角度综合考虑，在电负荷和热负荷集中的城区建设大型热电联产机组是合适的，可提高能源、土地、人力等资源的综合利用率，并减少污染物排放，改善环境。2.3大力发展抽汽、冷凝两用热电联产机组，对其在不供热时机组的煤耗指标做出规定。从而提高资源的综合利用率。目前，高参数大容量抽汽冷凝两用机组已得到了较快的发展，其非供热状态下的机组效率与同容量的纯凝机组相差不大，而供热状态下，机组的热效率、火用效率都得到较大提高。由于机组发电容量较大，在热负荷较小的地区其热电比较小，但它能用较低的抽汽参数实现供热，能使能量更多的转换成高品质的电能。抽汽冷凝两用机组可全年运行，使设备、土地、人力等各种资源得到了充分的利用，从而提高各种资源的综合利用率。在环保方面 可投入相对较少的资金来提高除尘效率、脱硫效率。同时由于锅炉效率高于小型热电联产机组，供热用蒸汽的能量已较多的转换成电能，其火用效率也高于小型热电联产机组，相对于分散式小锅炉供热其二氧化碳的减排量也高于小型热电机组，对全球的环保贡献更大。2.4探讨开发高参数、小容量热电联产机组的可行性。在所有有热负荷的地区都建高参数、大容量的热电联产机组显然是不现实的，而低参数、高热电比的热电联产机组又存在着火用效率低、以热定电造成资源综合利用率低等问题。因此，应探讨提高小容量机组初参数提高热电联产机组火用效率的可行性。建设一个热电联产机组投资较大，但初参数的提高只涉及到锅炉受热面、主蒸汽和主给水管道以及汽机的高压缸，总投资的增加不会很大，但机组效率会有较大的提高，这个问题还需要有关方面进行较全面的技术经济分析进行论证。2.5使热电联产企业在环保收益中获益热电联产对减少污染物排放，保护环境具有很大的作用，但环保的受益不仅是区域性的，更是全球性的，而热电联产企业并没有从改善环境中获得直接的经济效益。那么如何使热电联产企业在环保中获益哪？京都议定书的签定为这一点提供了可能。京都议定书规定了各国的二氧化碳减排指标，并允许各国之间进行排放权的交易，制定了相应的