熱電經濟指標釋義與計算

熱電廠輸出的熱能和電能與其消耗的能量(燃料總消耗量×燃料單位熱值)之比，表示熱電廠所耗燃料的有效利用程度(也可稱為熱電廠總熱效率)。對于凝汽火電廠，汽輪機排出的已作過功的蒸汽熱量完全變成了廢熱，雖然整個動力裝置的發電量很大，便無供熱的成份，故熱電比為零。對背壓式供熱機組，其排汽熱量全部被利用，可以得到很高的熱電比。對于抽汽式供熱機組，因抽汽量是可調節的，可隨外界熱負荷的變化而變化。當抽汽量最大時，凝汽流量很小，只用來維持低壓缸的溫度不過分升高，并不能使低壓缸發出有效功來，此時機組有很高的熱效率，其熱電比接近于背壓機。當外界無熱負荷、抽汽量為零，相當于一臺凝汽機組，其熱電比也為零。因而用熱電比和熱電廠總效率來考核熱電廠的是合理的、全面的、科學的。

5．1熱電比

熱電廠要實現熱電聯產，不供熱就不能叫熱電廠，根據我國的具體情況供多少熱才能叫熱電廠應有個界限，文件應提出不同容量供熱機組應達到的熱電比。

熱電比=有效熱能產出/有效電能產出

=Q/E=（各供熱機組年供汽量×供汽的熱焓×1000）/（各供熱機組年供電量×3600）

=（G×I×1000）/（N×3600）

上式中；G——供熱機組年抽汽(排汽)量扣除廠用汽量的對外商業供汽量。

當熱電廠有一臺背壓機，一臺雙抽機時

G＝G1十C2十C3-g

G1、G2、C3為各機組不同參數的抽汽(排汽)量t/a

g為熱電廠的自用汽量t/a

I．為供熱機組年平均的抽汽(排汽)熱焓千焦／公斤

I1、I2、I3為各機組不同參數抽汽(排汽)熱焓

i為對外商業供汽的熱焓KJ／kg

有效熱能產出Q＝(G1I2十G2I2十G3I3—gi)1000KJ/a

N——供熱機組年發電量扣除廠用電后的供電量KW.h

當有數臺供熱機組時

N＝N1十N2十N3-n

N1、N2、N3為各機組的年發電量Kw．h

n為熱電廠的年廠用電量Kw．h

有效電能產出

E＝(N1十N2十N3—n)3600

熱電比＝[(G1I1+G2I2+G3I3-gi)×1000]/[(N1+N2+N3-n)×3600]％

5．2總熱效率

總熱效率

總熱效率＝(有效熱能產出十有效電能產出)/(燃料總消耗量×燃料單位熱值)

＝[(G×Ix1000)十3600N]/(T×1000×q)％

上述中：T—熱電廠全年供電與供熱總燃料耗量t

q—燃料平均應用基低位發熱量KJ／kg

其余同前。

1998年電力工業的電廠熱效率為33．08％，能源轉換總效率38．62％，文件確定熱電廠的總熱效率為年平均不低于45％，均高于上述數值、規定是嚴格的。

5.3本指標計算結果

按上述公式，曾請三個設計單位、兩個制造廠進行了計算，后來在編制“熱電項目可行性研究技術規定”過程中，中國節能投資公司和中國電機工程學會熱電專業委員會于1999年11月聯合發出“請協助進行熱電廠調查的函”要求一些熱電廠依據1998年實際運行情況，按220號文規定，計算熱電比和總熱效率。上述有關計算資料和實際測算資料與實際調研情況請見附件4。

5．4對不同容量的熱電機組規定不同的熱電比

對單機容量小于5萬千瓦的熱電機組，規定年平均熱電比大于100％。這是因為目前多數地方熱電廠均屬此范圍，以熱電為名實為凝汽小火電的機組多屬此類。用較高的熱電比和總熱效率控制促其根據實際的熱負荷進行熱電聯產是合適的。

對于單機容量5萬千瓦至20萬千瓦以下的熱電機組，其熱電比年平均大于50％。這是因為此類機組，多為專供工業用汽或工業與民用熱負荷兼供的大中型熱電廠。此類熱電廠技術力量較強，管理較好，多數廠均依據熱負荷的變化，實現熱電聯產，同時當地電力部門均較重視這類熱電廠，監督其按國家的能源政策和環保要求，進行安全與經濟的運行。

對于單機容量20萬千瓦及以上的熱電機組在采暖期其熱電比應大于50％。

此類抽汽凝汽兩用熱電機組，均安裝在大型中心城市，以實現大面積的城市集中供熱。采暖期間，實現熱電聯產對外供熱，節約能源改善環境質量，總熱效率很高。在非采暖期則凝汽發電，也能保持較高的熱效率，但其熱電比為零，經核算，該型機組采暖期有較多的熱負荷，如C145／N200，在采暖期熱負荷在50％左右，全年的熱電比也可達45％，但如果幾臺機組輪流供熱，則全廠的全年熱電比將達不到要求，例如石景山熱電廠。故本文件規定此類機組在采暖期應滿足上述要求。

5.5與其他標準的比較

臺灣《汽電共生系統推廣辦法》對合格汽電共生系統曾做如下規定：有效熱能產出比率不低于25％，總熱效率不低于50％。

臺灣提出的有效熱能產出比率為：有效熱能產出／(有效熱能產出+有效電能產出)。臺灣提出不低于25％，在其文件中指出：此條系指“專業處理廢異物者之汽電共生系統，得在受前項規定之限制”。我們對綜合利用的熱電廠已有專門文件(國發(1996)36號)，故本文件按不同類型機組提出的熱電比是合適的。美國的熱電聯產燃料主要為天然氣和油，其熱電裝置比大型燃煤凝汽發電設備單位造價便宜近一倍。我國均為燃煤，而熱電機組絕大多數為25000千瓦及以下的機組而火電主力機組已升為30萬千瓦，故熱電比火電的單位造價則貴一倍，中國的熱電比美國、歐洲和臺灣等地的熱電聯產負擔更重，因而確定總熱效率不低于45％是合適的。

我國的采暖期比俄羅斯和歐洲一些國家為短，這是中國采暖熱負荷的特色。由于生活水平的差異，我國目前生活熱水供應也很少，導致我國的熱電廠其采暖與生活熱負荷受季節性影響很大。

熱電廠的生產熱負荷也受季節與氣候影響、根據我國的實際情況，純供生產熱負荷的江蘇省與浙江省的熱電廠，其夏天的熱負荷也僅為冬季熱負荷的80％，故熱電廠確定總熱效率不低于45％，是合適的。

熱電廠經濟指標釋義與計算

1.

發電量

電能生產數量的指針。即發電機組產出的有功電能數量。計算單位：萬千瓦時（1x104kwh）

2.

供電量

發電廠實際向外供出電量的總和。即出線有功電量總和。單位：萬千瓦時（1x104kwh）

3.

廠用電量

廠用電量＝發電量－供電量

單位：萬千瓦時（1x104kwh）

4.

供熱量

熱電廠發電同時，對外供出的蒸汽或熱水的熱量。計量單位：GJ

5.

平均負荷

計算期內瞬間負荷的平均值。計量單位：

MW

6.

燃料的發熱量

單位量的燃料完全燃燒后所放出的熱量成為燃料的發熱量，亦稱熱值。計算單位：KJ/Kg。

7.

燃料的低位發熱量

單位量燃料的最大可能發熱量（包括燃燒生成的水蒸氣凝結成水所放出的汽化熱）扣除水蒸汽的汽化熱后的發熱量。計量單位：KJ/Kg。

8.

原煤與標準煤的折算

總和能耗計算通則（GB2589-81）中規定：低位發熱量等于29271kj（7000大卡）的固體燃料，稱為1kg標準煤。標準煤是指低位發熱量為2927kj/kg的煤。不同發熱量下的耗煤量（原煤耗）均可以折算為標準耗煤量，計算公式如下：

標準煤耗量（T）＝原煤耗量x原煤平均低位發熱量/標準煤低位發熱量＝原煤耗量x原煤平均低位發熱量/29271

9.

燃油與標準煤、原煤的換算

低位發熱量等于41816kj（10000大卡）的液體燃料，稱為1kg標準由。因為煤耗率計算中的耗用煤量還應包括鍋爐點火及助燃用油量，所以還應將計算期間的燃油折算成原煤量或標準煤量來進行煤耗計算。公式：

燃油折標準煤量＝燃油耗量x燃油的低位發熱量/標準煤的低位發熱量式中HR——機組發電熱耗，kJ／kWh；

Do——汽輪機進汽量，kg／h；

io——汽輪機進汽焓，kJ/kg；

ig——給水焓，kJ/kg；

Dn——對外供熱蒸汽量，kg/h；

in——供熱蒸汽焓，kJ/kg；

Ebs——化學補水焓，kJ/kg；

N——機組電功率，kW。

從上式可以看出，在計算機組發電熱耗時，已扣除了供熱熱量，也就是說，熱電聯產的供熱機組與同容量的凝汽式機組相比，由于利用了供熱式汽輪機的抽汽或排汽對外供熱，使熱化發電部分避免了冷源損失，且供熱量越大，熱耗越低，亦即發電煤耗越低。

供熱機組的主要形式有兩種，即背壓式和抽汽凝汽式。前者因發電后供熱，無冷源損失，發電煤耗最低，一般僅180～200g/kWh；后者在額定抽汽工況下，發電煤耗亦只有300～360g/kWh，相當于300MW凝汽機組的煤耗水平〔1〕。

熱電聯產還體現在由于熱能供應方式的改變帶來能量數量利用方面的好處。與分散供熱的供熱鍋爐相比，由于熱電廠的鍋爐效率遠高于供熱鍋爐，所以集中供熱比分散供熱的煤耗低得多，即

（2）

（3）

因為ηg＞ηf,所以bg＜bf

式中bg——集中供熱的供熱煤耗，kg／GJ；

bf——分散供熱的供熱煤耗，kg/GJ;

ηg——集中供熱鍋爐效率，％；

ηf——分散供熱鍋爐效率，％；

ηd——管道效率，％。

一般說來，熱電廠鍋爐效率在80%以上，管道效率在98%以上，而一般供熱鍋爐效率僅50％～60％；分散供熱的供熱煤耗多在58～70kg/GJ，而熱電廠集中供熱的供熱煤耗僅38～43kg/GJ。由此不難看出，熱電廠鍋爐較分散供熱鍋爐的節能效益高得多。

2．2熱電聯產有利于環境條件的改善

隨著社會進步和人民生活水平的提高，對環保的要求越來越高，用集中供熱取代分散小鍋爐的分散供熱，正好適應這一需求。

工業鍋爐和民用取暖爐是城市最大污染源。據統計，這些鍋爐中的70%，效率只有40％～50％左右，煤耗高，且除塵設備差，因此造成的能源浪費和環境污染是可想而知的。熱電聯產，選用大容量鍋爐，相對于工業鍋爐而言，效率可提高30%左右，甚至更高，這樣就可以節約大量燃料。環保部門曾測算過，節省1t標煤，可減少CO2排放44kg，SO2排放20kg，煙塵15kg，灰渣260kg。

同時，熱電廠一般采用水膜除塵器或水膜除塵器與多管除塵器串置運行，除塵效率在95%以上，還可除去15%的SO2。采用電除塵器，除塵效率可達99%以上，并采用高煙囪排放，更改善了環境質量。

此外，熱電聯產、集中供熱節約了燃料，相應的灰渣、煙塵和污水都有所減少；加之粉煤灰綜合利用率越來越高，這就很好地解決了地面污染的問題。

綜上所述，我們這樣一個以煤為主要燃料的發展中國家，熱電聯產對改善城市環境有著極大的推動作用。

2．3供熱機組承擔部分電網調峰任務

運行實踐表明，熱用戶的用熱高峰，一般也是用電高峰，因此也就自然調節了電負荷。近年來所建熱電廠大多選用抽汽凝汽式機組，這類機組的特點是在承擔熱負荷調整的同時，也可以調節電負荷。例如一臺12MW抽汽凝汽機，在抽汽量達到設計工況時，電負荷可達15MW，而夜間用熱低谷時，其電負荷可降低到4～6MW穩定運行，可見調峰幅度是很大的。此外，抽汽凝汽機組在1h內即可啟動并網，因而可實行夜間停機，達到兩班制運行，為電網調峰提供了一種靈活手段。

2．4熱電聯產節約城區占地

熱電聯產的優越性與分散小鍋爐供熱相比，還體現在提高勞動生產率、降低成本、節約占地等諸多方面，對企業減人增效、增收節支是有好處的。

3熱電廠考核指標的討論

我國在最近發布的《小火電機組建設管理暫行規定》中，以“供電標準煤耗應小于360g/kWh、熱電比應大于50%”作為考核、界定熱電廠的指標。

筆者認為根據我國的國情，提出用熱電比大于50%和熱電廠的總熱效率為45%是比較切合實際的。

3．1熱電比

熱電比，即熱能產出比，可用下式表達：

（4）

式中X——熱電比，％；

Qn——機組對外供熱量，t/h；

in——供熱蒸汽焓，kJ/kg；

W——機組發電量，kWh。

3．2總熱效率

熱電廠的總熱效率，或稱熱電廠的燃料利用系數，是一個量的指標，它反映了熱電廠能量輸出和輸入的比例關系。

（5）

ηtp——熱電廠總熱效率，％；

W——熱電廠年發電量，kWh／a；

Qn——熱電廠年對外供熱量，t/h；

Br——熱電廠年耗燃料量，kg／a；

Qr——燃料應用基低位發熱量，kJ/kg。

由于ηtp未考慮兩種能量產品質的差別，用熱量單位按等價能量相加，所以它表示熱電廠所消耗燃料的有效利用程度。對于凝汽式電廠，汽輪機排汽熱量成為冷源損失，雖然機組發電量很大，但無對外供熱，其熱電比為零。對背壓機，其排汽熱量全部被利用，其熱電比高達80%以上。對抽汽凝汽式機組，因抽汽量是可調節的，可隨外界熱負荷的變化而變化，當抽汽量達到額定值時，排入凝汽器的流量較小，此時機組熱效率較高，其熱電比接近背壓機；當外界無熱負荷時，其熱電比為零，相當于凝汽機組，此時機組熱效率甚至比同容量的凝汽機組還差。

把熱電廠總熱效率確定為45%作為考核熱電廠的指標，一是具有先進性，因為它高于超高參數、超臨界參數的大型凝汽式發電廠的熱效率；二是比較切合實際，一般情況下，熱電廠能達到這一要求，例如，對CC12-35／10／5型雙抽凝汽式汽輪機組，當額定電功率為12MW、對外供熱17t/h時，總熱效率就可達到45%；其他型式的機組，象CC25-90／10、C50-90／10型，在額定電功率的情況下，只要分別對外供熱16t/h、26t/h，亦能達到上述指標。

4改善熱電廠熱經濟性的建議

4．1根據熱負荷正確選用供熱機組

應根據熱用戶實際用熱量，并確定一個較為科學合理的熱化系數，以及熱負荷變化規律來選用供熱機組的機型。背壓機的發電量全部是熱化發電量，無冷源損失，節能效益顯著，但只有熱負荷可靠、穩定才能達到節能目的。否則，在小流量下運行，因空載流量較大，效率很低。另外，背壓機是“以熱定電”，發電量隨熱負荷的減少而減少，機組的利用率下降。所以只有熱負荷穩定，以背壓機帶基本負荷，抽汽凝汽機帶尖峰熱負荷，經濟效益才顯示出來。抽汽凝汽式汽輪機只需調整抽汽量與凝汽量，就可保證穩定的發電量和滿足對外供熱量。故該型機已成為熱電廠的主要機型。

4．2盡可能提高機組的熱化發電率

供熱機組的熱經濟性還與蒸汽初參數及抽汽壓力有關。提高蒸汽初參數或降低對外供汽壓力，都可以提高熱化發電率，若不包括回熱抽汽的熱化發電量，則熱化發電率ω可用式(6)計算〔2〕：

（6）

式中ω——機組對外供熱的熱化發電率，kWh／GJ；

ηm——機組機械效率，％；

ηe——電機效率，％；

Eb——供熱熱用戶返回凝結水焓，kJ／kg;

熱化發電率ω，只與聯產部分的熱、電有關，是單位熱化供熱量的電能生產率。顯然，熱化發電率越高，熱電聯產的熱經濟性越好。從上式可知，提高新蒸汽初焓io或降低抽(排)汽焓in，亦即增加蒸汽在汽輪機中的有效焓降(io