纯凝机组供热改造后供热成本计算方法

纯凝机组供热改造后供热成本计算方法牟文彪;陈莉莉【摘要】对纯凝机组供热改造后供热成本的计算方法进行了研究，在分析以热耗分摊为基础的三种简化分摊方法的基础上，提出了全面考虑发电、供热相互影响的补偿发电损失法，并通过实例进行了验证和计算.【期刊名称】《华北电力技术》【年(卷)，期】2014(000)008【总页数】5页(P37-41)【关键词】纯凝机组;供热改造;供热成本;补偿发电损失法【作者】牟文彪;陈莉莉【作者单位】温州燃机发电有限公司，浙江温州325013;华北电力大学能源与动力工程学院，河北保定071000【正文语种】中文【中图分类】TK260引言纯凝机组供热改造，能够提高电厂的整体效率，增加经济效益，符合国家节能、环保政策，所以近年来大型纯凝机组供热改造工程得以广泛实施。但是由于热电生产存在互相制约和影响，且供热是在老机组改造的基础上完成的，在管理上往往还存在一个改造前后的对比问题，因此供热成本的分摊计算方法将不同于传统热电联产机组，目前尚缺乏全面的分析和讨论。本文在分析热电生产过程中热耗分摊方法和热电生产相互影响的基础上，就供热成本（该供热成本是指以电厂厂界为分界面的供热成本）分摊计算，提出了全面考虑发电、供热相互影响的补偿发电损失法，实现了供热成本的分摊计算，并就典型案例进行了计算和分析。1纯凝机组供热改造抽汽方案的概述纯凝机组供热改造时，要依据供热参数，合理的选择供热抽汽方案。不同的抽汽供热方案对汽轮机、锅炉等主设备运行的安全性、经济性影响程度也不同。机组运行负荷发生变化时，机组各处的抽汽参数也会随之改变。为了能够满足对外抽汽供热的参数要求，汽轮机实际可能的抽汽供热方案主要有主蒸汽供热、冷再热蒸汽供热和热再热蒸汽供热这3种方案。3种抽汽方案在管道上的开口位置示意图见图1。图中a、b、c3个抽汽点分别表示主蒸汽供热、冷再热蒸汽供热和热再热蒸汽供热。主蒸汽供热是指从锅炉出来的蒸汽抽出一部分蒸汽不流经汽轮机高压调门直接用于供热。冷再热蒸汽供热是在高排逆止阀到再热器入口连接管道恰当部位开孔抽汽。热再热蒸汽供热是在再热器出口至中压主汽门之间连接管道的恰当部位开孔抽汽，从该处抽汽参数较高，需要采取减温减压措施来满足用户需求，较高的抽汽参数亦能满足将来热负荷增大的需求［1,2］。考虑到随着经济的发展周边热用户的数量和用热量还会不断扩大，纯凝机组供热改造一般选择热再热蒸汽抽汽供热方案。图13种供热抽汽方案开孔位置示意图2供热成本计算方法为了确定供热成本，论文在前人研究的基础上，总结出基于供热热量分摊的简化分摊方法并提出全面考虑发电、供热相互影响的补偿发电损失法。2.1简化分摊方法简化分摊方法首先考虑供热消耗的燃料成本C1以及热网补水的水费C2，根据其构成供热变动成本Y1,在此基础上加上供热改造的固定投资成本Y2,考虑到由于热电互相制约，供热会使得发电量减少，因此供热还需要分摊一部分电厂固定投资成本丫3，构成总的供热成本Y。供热变动成本供热变动成本是按照常规热电联产能耗分摊计算方法，即热量法、实际焓降法以及加权法，计算出热电分摊比和供热煤耗成本，并将热网补水的水费考虑在内，构成供热变动成本。热量法，其核心是只考虑能量的数量，不考虑能量的质量，将热电企业的总耗热量按生产电热两种产品的数量比例进行分配［3］，是效益归电的典型代表方法。热量法的热电分摊比为式中ar为热电分摊比;Dh为供热蒸汽量，t/h;hh为供热蒸汽焓，kJ/kg;hh'为供热蒸汽凝结水焓，kJ/kg;D0为汽轮机进汽量，t/h;h0为汽轮机进汽焓，kJ/kg;hfw为锅炉给水焓，kJ/kg;Drh为再热流量，t/h;Aqrh为蒸汽再热前后的焓差，kJ/kg。实际焓降法是热电联产效益归热法的代表方法，其基本思想是由于热电联产使联产供热汽流未能做功到排汽参数(也成为实际焓降不足)，则联产供热应按与新蒸汽实际焓降的比例来分配供热的热耗量。实际焓降法的热电分摊比为式中hc为汽轮机排汽焓，kJ/kg。加权法是将热量法和实际焓降法的热分摊比通过加权相加，推荐的权值一般为0.5、0.6、0.7，并没有理论计算依据［4］。取权值为0.5计算示例：设热量法的热分摊比为arl,实际焓降法的热分摊比为ar2，由前面的分析可知:那么加权法下的热分摊比为热电厂总燃料消耗量可按照式(6)计算，式中Btp为热电厂总燃料消耗量，kg/h;qnet为燃料低位发热量，kJ/kg;nb为锅炉效率；np为管道效率。则分配给供热方面的煤耗折算成每吨供热蒸汽的煤耗成本式中C1为供热煤耗成本，元/t蒸汽;pm为煤的单价，元/t。热网补水水费是指供热改造后，热网凝结水的回收率一般为80%左右，另外20%都损失掉了，要保证热网的稳定运行，必须及时对凝汽器补水，这部分补水产生的水费作为供热变动成本的一部分。式中C2为热网补水水费，元/t蒸汽;n补为热网补水率；ps为水的单价，元/t。则供热变动成本供热固定投资成本供热固定投资成本是指供热改造的设备投资。折合成每吨供热蒸汽的供热固定投资成本为式中Y2为供热设备改造年耗资，元/t蒸汽;X1为供热改造总耗资，万元;T为设备设计寿命，a;T为年供热时间，h。供热分摊电厂固定投资成本供热分摊电厂固定投资成本是指供热改造后，电厂原始固定投资有一部分转移到供热方面，由供热承担。供热分摊电厂固定投资成本式中Y3为供热分摊的电厂年固定投资，元/t蒸汽;AW为全年少发电量，kWh;W为全年应发电量，kWh;X2为电厂年固定投资，万元/a。则供热成本简化分摊方法在变动成本计算中，以热量法计算分摊供热煤耗过程中，只根据热力学第一定律进行分摊，将供热而减少的冷源损失带来效益全部归于发电方面。而以实际焓降法计算分摊供热煤耗过程中，又将供热而减少的冷源损失带来效益全部归于供热方面。这两种方法存在明显的倾向性。加权法所选取的权值不具备理论依据，加权系数的确定存在一定的任意性。2.2补偿发电损失法补偿发电损失法和简化分摊方法的区别在于对供热变动成本中煤耗成本的计算不同，对供热固定投资成本和供热分摊电厂固定投资成本的计算，两种方法是相同的。下文主要阐述补偿发电损失法下的供热变动成本中煤耗成本的计算。补偿发电损失法比较了电厂在纯凝工况下和供热工况下由于发电煤耗和发电量的变化导致的发电的利润减少，将之分摊为供热成本，以补偿发电部分的损失，使得改造前后两种工况发电利润一致，在此基础上计算出供热煤耗成本。补偿发电损失法下的供热煤耗成本包括由于发电量减少而减少的收入L1,发电部分由于发电煤耗和发电量变化而增加(或是减少)的煤耗成本L2，供热本身的煤耗成本为L3。假设纯凝工况下，机组年发电量为W1(kWh)，单位发电煤耗为b1(kg/kWh)，年总煤耗为B1(t标准煤/a);在供热工况下，机组年发电量为W2(kWh)，发电煤耗率为b2(kg/kWh)，年供热量为Q(GJ/a)，供热煤耗率为bq(kg/GJ)，年总煤耗为B2(t标准煤/a)。则发电部分由于发电量减少而减少的收入为式中L1为由于发电量减少而减少的收入，元以蒸汽;Pd为电价，元/kWh;W1为纯凝工况下单位时间发电量，kWh;W2为供热工况下单位时间发电量，kWh;T为机组年利用小时数，h。发电部分由于发电用煤量变化而增加(或者减少)的燃料成本式中L2为由于发电用煤量变化而增加(或者减少)的燃料成本，元/t蒸汽;Pm为煤的单价，元/t;b1为纯凝工况发电标准煤耗率，kg/kWh;b2为供热工况下发电标准煤耗率，kg/kWh。供热本身的煤耗成本为式中L3为供热本身的煤耗成本，元/t蒸汽;Q为年总供热量，GJ/a;bq为供热标准煤耗率，kg/GJ。则补偿发电损失法的供热煤耗成本又因为式中B1为纯凝工况下的年总煤耗，t标准煤/a。式中B2为供热工况下的年总煤耗，t标准煤/a。将式(16)和式(17)代入式(15)整理式中(PdW1-PmB1)表示纯凝工况下的发电利润，(PdW2-PmB2)表示供热工况下的发电利润，两式的差构成了供热煤耗成本，该公式从另外一个角度揭示了补偿发电损失法计算的供热煤耗成本的实质，即将供热煤耗转化为发电煤耗的增加，这种情况下由于发电煤耗和发电量的变化导致的发电利润的减少量，将之分摊为供热煤耗成本。则补偿发电损失法下的供热变动成本所以补偿发电损失法的供热成本2.3供热成本计算结果及分析某电厂纯凝机组额定出力为330MW，进行供热改造，改造后机组供热抽汽量为100t/h，压力为2.0MPa，温度300°C。根据用汽要求和机组实际情况，采用再热热段抽汽方案。表1中分别列出了该电厂在纯凝工况下和供热改造后的运行参数。供热改造总投资1943万元，设备设计寿命20年，则供热设备改造年耗资为电厂初始投资设为18个亿，主要包括主机(锅炉、汽轮机和发电机)耗资、辅机(风机和磨煤机，机侧泵、加热器等)耗资和脱硫脱硝等设备耗资，主机设计寿命30年，则电厂分摊的年固定投资为表2给出了供热成本简化计算方法的计算结果。表1纯凝工况下和抽汽供热时机组运行参数参数纯凝工况抽汽供热发电机端功率/kW330000317183主蒸汽压力/MPa17.7517.75主蒸汽温度/^540540主蒸汽流＞/（t-h-1）936963再热蒸汽压力/MPa3.80233.5514再热蒸汽温度/^540540再热蒸汽流＞/（t-h-1）847.44793.1抽汽压力/MPa2.0抽汽温度/^300抽汽流＞/（t-h-1）0100机组排汽压力/MPa0.00450.0049机组排汽流量/（t-h-1）623.63565.46锅炉给水温度/^249.77250.16汽轮机发电机组机电效率qmqg0.960.96锅炉效率qb0.900.90管道效率qp0.980.98热网效率nhs0.980.98表2供热成本简化分摊方法计算结果参数名称热量法实际焓降法加权法供热煤耗Btp（h）/（t标准煤・h-1）11.711.685.56煤价pm/（元・t-1）700700700供热煤耗成本C1/（元-t-1蒸汽）81.9711.7638.92热网补水率q补0.20.20.2水的单价ps/（元・t-1）444热网补水水费C2/（元・t-1蒸汽）0.80.80.8供热变动成本Y1/（元-t-1蒸汽）82.7712.5639.72供热设备改造总耗资X1/万元194319431943设备寿命T/a202020供热固定投资成本Y2/（元-t-1蒸汽）1.771.771.77全年利用小时数T/h550055005500全年少发电量AW/kWh704935007049350070493500全年应发电量W/kWh181500000018150000001815000000电厂年分摊固定成本X2/（万元•a-1）600060006000供热分摊电厂固定投资成本Y3/（元・t-1蒸汽）4.2370247934.2370247934.237024793供热成本Y/（元・t-1蒸汽）88.7770247918.5670247945.72702479表3供热成本补偿发电损失法计算结果参数名称数值参数名称数值纯凝工况下发电量W1/kWh330000x5500纯凝工况下年耗煤量B1/（t标准煤・a-1）559405供热改造后年发电量W2/kWh317183x5500供热改造后年总耗煤量B2/（t标准煤・a-1）540650电价pd/（元•kWh-1）0.42煤价pm/（元•t-1）700供热煤耗成本C1'/（元-t-1蒸汽）29.98热网补水率n补100水的单价ps/（元-t-1）4热网补水水费C2/（元・t-1蒸汽）0.8供热变动成本Y1'/（元・t-1蒸汽）30.78供热设备改造总耗资X1/万元1943设备寿命t/a20供热固定投资成本Y2/（元・t-1蒸汽）1.77全年利用小时数T/h5500全年少发电量AW/kWh70493500全年应发电量W/kWh1815000000电厂年分摊固定成本X2/（万元・a-1）4500供热分摊电厂固定投资成本Y3/（元・t-1蒸汽）4.24供热成本分摊Y/（元・t-1蒸汽）36.79在简化分摊方法计算条件下，可以发现由于热量法〃好处归电”的效应，其算出的供热成本在三种方法中最大，而实际焓降法因为好处归热的效应，其算出来的供热成本最小，合理的成本分摊应该位于这二者之间。加权法权值的确定不具有理论依据，只是人为的计算分配。表3给出了补偿发电损失法的计算结果。补偿发电损失法计算出来的供热成本大小为36.79元/t蒸汽，在热量法与实际焓降法计算出的结果之间，其主要原因就在于补偿发电损失法综合考虑了发电与供热相互制约以及供热改造的前后对比，从而使得供热成本计算更加合