純凝機組供熱改造后供熱成本計算方法牟文彪;陳莉莉【摘要】對純凝機組供熱改造后供熱成本的計算方法進行了研究，在分析以熱耗分攤為基礎的三種簡化分攤方法的基礎上，提出了全面考慮發電、供熱相互影響的補償發電損失法，并通過實例進行了驗證和計算.【期刊名稱】《華北電力技術》【年(卷)，期】2014(000)008【總頁數】5頁(P37-41)【關鍵詞】純凝機組;供熱改造;供熱成本;補償發電損失法【作者】牟文彪;陳莉莉【作者單位】溫州燃機發電有限公司，浙江溫州325013;華北電力大學能源與動力工程學院，河北保定071000【正文語種】中文【中圖分類】TK260引言純凝機組供熱改造，能夠提高電廠的整體效率，增加經濟效益，符合國家節能、環保政策，所以近年來大型純凝機組供熱改造工程得以廣泛實施。但是由于熱電生產存在互相制約和影響，且供熱是在老機組改造的基礎上完成的，在管理上往往還存在一個改造前后的對比問題，因此供熱成本的分攤計算方法將不同于傳統熱電聯產機組，目前尚缺乏全面的分析和討論。本文在分析熱電生產過程中熱耗分攤方法和熱電生產相互影響的基礎上，就供熱成本（該供熱成本是指以電廠廠界為分界面的供熱成本）分攤計算，提出了全面考慮發電、供熱相互影響的補償發電損失法，實現了供熱成本的分攤計算，并就典型案例進行了計算和分析。1純凝機組供熱改造抽汽方案的概述純凝機組供熱改造時，要依據供熱參數，合理的選擇供熱抽汽方案。不同的抽汽供熱方案對汽輪機、鍋爐等主設備運行的安全性、經濟性影響程度也不同。機組運行負荷發生變化時，機組各處的抽汽參數也會隨之改變。為了能夠滿足對外抽汽供熱的參數要求，汽輪機實際可能的抽汽供熱方案主要有主蒸汽供熱、冷再熱蒸汽供熱和熱再熱蒸汽供熱這3種方案。3種抽汽方案在管道上的開口位置示意圖見圖1。圖中a、b、c3個抽汽點分別表示主蒸汽供熱、冷再熱蒸汽供熱和熱再熱蒸汽供熱。主蒸汽供熱是指從鍋爐出來的蒸汽抽出一部分蒸汽不流經汽輪機高壓調門直接用于供熱。冷再熱蒸汽供熱是在高排逆止閥到再熱器入口連接管道恰當部位開孔抽汽。熱再熱蒸汽供熱是在再熱器出口至中壓主汽門之間連接管道的恰當部位開孔抽汽，從該處抽汽參數較高，需要采取減溫減壓措施來滿足用戶需求，較高的抽汽參數亦能滿足將來熱負荷增大的需求［1,2］。考慮到隨著經濟的發展周邊熱用戶的數量和用熱量還會不斷擴大，純凝機組供熱改造一般選擇熱再熱蒸汽抽汽供熱方案。圖13種供熱抽汽方案開孔位置示意圖2供熱成本計算方法為了確定供熱成本，論文在前人研究的基礎上，總結出基于供熱熱量分攤的簡化分攤方法并提出全面考慮發電、供熱相互影響的補償發電損失法。2.1簡化分攤方法簡化分攤方法首先考慮供熱消耗的燃料成本C1以及熱網補水的水費C2，根據其構成供熱變動成本Y1,在此基礎上加上供熱改造的固定投資成本Y2,考慮到由于熱電互相制約，供熱會使得發電量減少，因此供熱還需要分攤一部分電廠固定投資成本丫3，構成總的供熱成本Y。供熱變動成本供熱變動成本是按照常規熱電聯產能耗分攤計算方法，即熱量法、實際焓降法以及加權法，計算出熱電分攤比和供熱煤耗成本，并將熱網補水的水費考慮在內，構成供熱變動成本。熱量法，其核心是只考慮能量的數量，不考慮能量的質量，將熱電企業的總耗熱量按生產電熱兩種產品的數量比例進行分配［3］，是效益歸電的典型代表方法。熱量法的熱電分攤比為式中ar為熱電分攤比;Dh為供熱蒸汽量，t/h;hh為供熱蒸汽焓，kJ/kg;hh'為供熱蒸汽凝結水焓，kJ/kg;D0為汽輪機進汽量，t/h;h0為汽輪機進汽焓，kJ/kg;hfw為鍋爐給水焓，kJ/kg;Drh為再熱流量，t/h;Aqrh為蒸汽再熱前后的焓差，kJ/kg。實際焓降法是熱電聯產效益歸熱法的代表方法，其基本思想是由于熱電聯產使聯產供熱汽流未能做功到排汽參數(也成為實際焓降不足)，則聯產供熱應按與新蒸汽實際焓降的比例來分配供熱的熱耗量。實際焓降法的熱電分攤比為式中hc為汽輪機排汽焓，kJ/kg。加權法是將熱量法和實際焓降法的熱分攤比通過加權相加，推薦的權值一般為0.5、0.6、0.7，并沒有理論計算依據［4］。取權值為0.5計算示例：設熱量法的熱分攤比為arl,實際焓降法的熱分攤比為ar2，由前面的分析可知:那么加權法下的熱分攤比為熱電廠總燃料消耗量可按照式(6)計算，式中Btp為熱電廠總燃料消耗量，kg/h;qnet為燃料低位發熱量，kJ/kg;nb為鍋爐效率；np為管道效率。則分配給供熱方面的煤耗折算成每噸供熱蒸汽的煤耗成本式中C1為供熱煤耗成本，元/t蒸汽;pm為煤的單價，元/t。熱網補水水費是指供熱改造后，熱網凝結水的回收率一般為80%左右，另外20%都損失掉了，要保證熱網的穩定運行，必須及時對凝汽器補水，這部分補水產生的水費作為供熱變動成本的一部分。式中C2為熱網補水水費，元/t蒸汽;n補為熱網補水率；ps為水的單價，元/t。則供熱變動成本供熱固定投資成本供熱固定投資成本是指供熱改造的設備投資。折合成每噸供熱蒸汽的供熱固定投資成本為式中Y2為供熱設備改造年耗資，元/t蒸汽;X1為供熱改造總耗資，萬元;T為設備設計壽命，a;T為年供熱時間，h。供熱分攤電廠固定投資成本供熱分攤電廠固定投資成本是指供熱改造后，電廠原始固定投資有一部分轉移到供熱方面，由供熱承擔。供熱分攤電廠固定投資成本式中Y3為供熱分攤的電廠年固定投資，元/t蒸汽;AW為全年少發電量，kWh;W為全年應發電量，kWh;X2為電廠年固定投資，萬元/a。則供熱成本簡化分攤方法在變動成本計算中，以熱量法計算分攤供熱煤耗過程中，只根據熱力學第一定律進行分攤，將供熱而減少的冷源損失帶來效益全部歸于發電方面。而以實際焓降法計算分攤供熱煤耗過程中，又將供熱而減少的冷源損失帶來效益全部歸于供熱方面。這兩種方法存在明顯的傾向性。加權法所選取的權值不具備理論依據，加權系數的確定存在一定的任意性。2.2補償發電損失法補償發電損失法和簡化分攤方法的區別在于對供熱變動成本中煤耗成本的計算不同，對供熱固定投資成本和供熱分攤電廠固定投資成本的計算，兩種方法是相同的。下文主要闡述補償發電損失法下的供熱變動成本中煤耗成本的計算。補償發電損失法比較了電廠在純凝工況下和供熱工況下由于發電煤耗和發電量的變化導致的發電的利潤減少，將之分攤為供熱成本，以補償發電部分的損失，使得改造前后兩種工況發電利潤一致，在此基礎上計算出供熱煤耗成本。補償發電損失法下的供熱煤耗成本包括由于發電量減少而減少的收入L1,發電部分由于發電煤耗和發電量變化而增加(或是減少)的煤耗成本L2，供熱本身的煤耗成本為L3。假設純凝工況下，機組年發電量為W1(kWh)，單位發電煤耗為b1(kg/kWh)，年總煤耗為B1(t標準煤/a);在供熱工況下，機組年發電量為W2(kWh)，發電煤耗率為b2(kg/kWh)，年供熱量為Q(GJ/a)，供熱煤耗率為bq(kg/GJ)，年總煤耗為B2(t標準煤/a)。則發電部分由于發電量減少而減少的收入為式中L1為由于發電量減少而減少的收入，元以蒸汽;Pd為電價，元/kWh;W1為純凝工況下單位時間發電量，kWh;W2為供熱工況下單位時間發電量，kWh;T為機組年利用小時數，h。發電部分由于發電用煤量變化而增加(或者減少)的燃料成本式中L2為由于發電用煤量變化而增加(或者減少)的燃料成本，元/t蒸汽;Pm為煤的單價，元/t;b1為純凝工況發電標準煤耗率，kg/kWh;b2為供熱工況下發電標準煤耗率，kg/kWh。供熱本身的煤耗成本為式中L3為供熱本身的煤耗成本，元/t蒸汽;Q為年總供熱量，GJ/a;bq為供熱標準煤耗率，kg/GJ。則補償發電損失法的供熱煤耗成本又因為式中B1為純凝工況下的年總煤耗，t標準煤/a。式中B2為供熱工況下的年總煤耗，t標準煤/a。將式(16)和式(17)代入式(15)整理式中(PdW1-PmB1)表示純凝工況下的發電利潤，(PdW2-PmB2)表示供熱工況下的發電利潤，兩式的差構成了供熱煤耗成本，該公式從另外一個角度揭示了補償發電損失法計算的供熱煤耗成本的實質，即將供熱煤耗轉化為發電煤耗的增加，這種情況下由于發電煤耗和發電量的變化導致的發電利潤的減少量，將之分攤為供熱煤耗成本。則補償發電損失法下的供熱變動成本所以補償發電損失法的供熱成本2.3供熱成本計算結果及分析某電廠純凝機組額定出力為330MW，進行供熱改造，改造后機組供熱抽汽量為100t/h，壓力為2.0MPa，溫度300°C。根據用汽要求和機組實際情況，采用再熱熱段抽汽方案。表1中分別列出了該電廠在純凝工況下和供熱改造后的運行參數。供熱改造總投資1943萬元，設備設計壽命20年，則供熱設備改造年耗資為電廠初始投資設為18個億，主要包括主機(鍋爐、汽輪機和發電機)耗資、輔機(風機和磨煤機，機側泵、加熱器等)耗資和脫硫脫硝等設備耗資，主機設計壽命30年，則電廠分攤的年固定投資為表2給出了供熱成本簡化計算方法的計算結果。表1純凝工況下和抽汽供熱時機組運行參數參數純凝工況抽汽供熱發電機端功率/kW330000317183主蒸汽壓力/MPa17.7517.75主蒸汽溫度/^540540主蒸汽流＞/（t-h-1）936963再熱蒸汽壓力/MPa3.80233.5514再熱蒸汽溫度/^540540再熱蒸汽流＞/（t-h-1）847.44793.1抽汽壓力/MPa2.0抽汽溫度/^300抽汽流＞/（t-h-1）0100機組排汽壓力/MPa0.00450.0049機組排汽流量/（t-h-1）623.63565.46鍋爐給水溫度/^249.77250.16汽輪機發電機組機電效率qmqg0.960.96鍋爐效率qb0.900.90管道效率qp0.980.98熱網效率nhs0.980.98表2供熱成本簡化分攤方法計算結果參數名稱熱量法實際焓降法加權法供熱煤耗Btp（h）/（t標準煤?h-1）11.711.685.56煤價pm/（元?t-1）700700700供熱煤耗成本C1/（元-t-1蒸汽）81.9711.7638.92熱網補水率q補0.20.20.2水的單價ps/（元?t-1）444熱網補水水費C2/（元?t-1蒸汽）0.80.80.8供熱變動成本Y1/（元-t-1蒸汽）82.7712.5639.72供熱設備改造總耗資X1/萬元194319431943設備壽命T/a202020供熱固定投資成本Y2/（元-t-1蒸汽）1.771.771.77全年利用小時數T/h550055005500全年少發電量AW/kWh704935007049350070493500全年應發電量W/kWh181500000018150000001815000000電廠年分攤固定成本X2/（萬元?a-1）600060006000供熱分攤電廠固定投資成本Y3/（元?t-1蒸汽）4.2370247934.2370247934.237024793供熱成本Y/（元?t-1蒸汽）88.7770247918.5670247945.72702479表3供熱成本補償發電損失法計算結果參數名稱數值參數名稱數值純凝工況下發電量W1/kWh330000x5500純凝工況下年耗煤量B1/（t標準煤?a-1）559405供熱改造后年發電量W2/kWh317183x5500供熱改造后年總耗煤量B2/（t標準煤?a-1）540650電價pd/（元?kWh-1）0.42煤價pm/（元?t-1）700供熱煤耗成本C1'/（元-t-1蒸汽）29.98熱網補水率n補100水的單價ps/（元-t-1）4熱網補水水費C2/（元?t-1蒸汽）0.8供熱變動成本Y1'/（元?t-1蒸汽）30.78供熱設備改造總耗資X1/萬元1943設備壽命t/a20供熱固定投資成本Y2/（元?t-1蒸汽）1.77全年利用小時數T/h5500全年少發電量AW/kWh70493500全年應發電量W/kWh1815000000電廠年分攤固定成本X2/（萬元?a-1）4500供熱分攤電廠固定投資成本Y3/（元?t-1蒸汽）4.24供熱成本分攤Y/（元?t-1蒸汽）36.79在簡化分攤方法計算條件下，可以發現由于熱量法〃好處歸電”的效應，其算出的供熱成本在三種方法中最大，而實際焓降法因為好處歸熱的效應，其算出來的供熱成本最小，合理的成本分攤應該位于這二者之間。加權法權值的確定不具有理論依據，只是人為的計算分配。表3給出了補償發電損失法的計算結果。補償發電損失法計算出來的供熱成本大小為36.79元/t蒸汽，在熱量法與實際焓降法計算出的結果之間，其主要原因就在于補償發電損失法綜合考慮了發電與供熱相互制約以及供熱改造的前后對比，從而使得供熱成本計算更加合