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火電廠循環(huán)水余熱利用項目節(jié)能效益測算方法分析

文檔作者：周崇波程雪山任懷民文檔來源： 1．華電電力科學研究院 2．杭州華電能源工程有限公司 3．華電能源股份有限公司佳木斯熱電		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月25日
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第36卷第7期
2014年7月
華電技術
Huadian Technology
Vo1．36 No．7
Ju1．2014
火電廠循環(huán)水余熱利用項目節(jié)能效益
測算方法分析
周崇波 ，程雪山 ，任懷民
(1．華電電力科學研究院，杭州310030；2．杭州華電能源工程有限公司，杭州310030；
3．華電能源股份有限公司佳木斯熱電廠，黑龍江佳木斯154000)
摘要：節(jié)能效益測算是合同能源管理模式節(jié)能改造項目的重要環(huán)節(jié)，以火電廠循環(huán)水余熱利用項目為研究對象，探索
了直接算法和全廠能量2種節(jié)能效益測算方法的具體計算過程，分析了2種算法的學理一致性，為火電廠循環(huán)水余熱利
用節(jié)能效益測算提供參考。
關鍵詞：節(jié)能效益測算；熱泵技術；余熱利用項目；合同能源管理
中圖分類號：TK 11 5 文獻標志碼：B 文章編號：1674—1951(2014)07—0062—03
O 引言
國家十二五能源規(guī)劃強調(diào)，在節(jié)能增效等“減
量”上下功夫，做好節(jié)約能源、提高能源效率兩大
事?；鹆Πl(fā)電廠為當前社會主要的能源消耗者和環(huán)
境污染源，其輸入燃料總熱量的60％ 以上能量通過
鍋爐排煙和凝汽器循環(huán)水散失到環(huán)境中? ，同時帶
來環(huán)境污染。近年來，大型吸收式熱泵機組回收和
火電廠乏汽廢熱用于市政供熱等節(jié)能改造項目方興
未艾。以某電廠300 MW 機組為例，回收乏汽廢熱
可增加電廠對外供熱能力130．59 MW，相當于電廠
每年可節(jié)約7．O5萬t標準煤，可減排相應的大氣污
染物和粉煤灰，具有良好的節(jié)能減排效益 J。這
類大型的節(jié)能改造項目往往是以當前興起的合同能
源管理模式進行運營管理，整個節(jié)能改造過程由節(jié)
能服務公司統(tǒng)一完成，節(jié)能服務公司的投資回收和
合理利潤由產(chǎn)生的節(jié)能效益來支付 j，因此節(jié)能效
益的測算是合同能源管理運營管理的重要基礎數(shù)
據(jù)，事關合同雙方的經(jīng)濟收益，然而有關這方面的節(jié)
能效益測算方式鮮有報道，本文以火電廠循環(huán)水余
熱利用項目為研究對象，探索了兩種節(jié)能效益測算
方式，并對兩種方式的學理一致性進行分析。
1 測算方法
1．1 直接測算方法
1．1．1 毛收入
以提取循環(huán)水的余熱量作為節(jié)能效益毛收入是
當前國內(nèi)火電廠循環(huán)水余熱利用項目最為常見的一
收稿日期：2013—11—19；修回日期：2014—04—13
種節(jié)能測算方法。年節(jié)能效益毛收入為一個采暖季
熱泵系統(tǒng)提取循環(huán)水余熱量用于供熱躉售或直供所
產(chǎn)生的經(jīng)濟收入，即
J=GR， (1)
式中：．，為年節(jié)能收入，萬元；G為年節(jié)能量，GJ；由
經(jīng)鑒定合格的熱能累積儀表經(jīng)過一個采暖季累計示
數(shù)，其原理為循環(huán)水進出熱泵系統(tǒng)溫差與流量的積
分值；尺為躉售或直供熱價，萬元／GJ。
1．1．2 支出
火電廠循環(huán)水余熱利用項目支出由投入熱泵系
統(tǒng)后全廠較投熱泵系統(tǒng)前整個采暖季新增的廠用電
費用、主機背壓費用和運行檢修費用組成。廠用電
費用：熱泵系統(tǒng)投入余熱利用項目新增的各種水泵
及熱泵本體耗用的廠用電量，由經(jīng)鑒定合格的電度
表實時計量。主機背壓費用：熱泵系統(tǒng)余熱水需要
維持較高的進水溫度，通過提高接帶熱泵系統(tǒng)主機
的背壓實現(xiàn)，由于真空度下降，原供熱工況與熱泵供
熱工況在同樣鍋爐蒸發(fā)量的條件下，勢必降低機組
負荷，或在同樣的發(fā)電負荷下，勢必增加煤耗，這就
是主機背壓提高所造成的成本。運行檢修費用：按
照相關定額約定取費。節(jié)能效益直接測算法主要參
數(shù)見表1。
1．1．3 節(jié)能效益
年節(jié)能效益應為節(jié)能毛收入減去各項成本，即
Y=J(1一t)一(C+B+，)， (2)
式中：Y為年節(jié)能收益，萬元；f為供熱躉售或直供稅
率，應考慮供熱減稅或免稅政策，％ ；C為廠用電費
用，萬元； 為主機背壓成本，萬元；F為運行檢修費
用，萬元。
第7期 周崇波，等：火電廠循環(huán)水余熱利用項目節(jié)能效益測算方法分析 ·63·
表1 節(jié)能效益直接測算法主要參數(shù)
1．2 全廠能量測算方式
1．2．1 毛收入
從全廠能源利用的角度出發(fā)，比較投入熱泵系
統(tǒng)前后循環(huán)水向外排出的熱量，以此差值作為火電
廠循環(huán)水余熱利用項目的節(jié)能毛收入，即
J=(Q 一Q ) ， (3)
式中：J為年節(jié)能收人，萬元；Q．為未投入熱泵系統(tǒng)
前循環(huán)水排放的總熱量，即凝汽器熱負荷；Q 為投
入熱泵系統(tǒng)后循環(huán)水排放的總熱量，即凝汽器熱負
荷與被熱泵系統(tǒng)提取的循環(huán)水余熱量的差值；R為
躉售或直供熱價，GJ。
1．2．2 支出
項目支出由投入熱泵系統(tǒng)后全廠較投熱泵系統(tǒng)
前整個采暖季新增的廠用電費用和運行檢修費用組
成。廠用電費用：熱泵系統(tǒng)投入后，各種水泵及熱泵
本體耗用的廠用電量，由經(jīng)鑒定合格的電度表實時
計量。運行檢修費用：按照相關定額約定取費。節(jié)
能效益全廠能量測算法主要參數(shù)見表2。
表2 節(jié)能效益全廠能量測算法主要參數(shù)
1．2．3 節(jié)能效益
年節(jié)能效益為節(jié)能收入減去各項成本，即
Y=J(1一t)一(C+F)， (4)
式中：y為年節(jié)能收益，萬元；t為供熱躉售或直供稅
率，應考慮供熱減稅或免稅政策，％ ；C為廠用電費
用，萬元；F為運行檢修費用，萬元。
這種測算方式不用考慮背壓影響，但未投入熱
泵系統(tǒng)前凝汽器熱負荷是完全未知的，隨著外界供
熱面積的變化和多臺主機之間運行調(diào)整等影響，其
凝汽器熱負荷變化較大，沒有實際運行數(shù)據(jù)可供計
算，但可通過經(jīng)驗值進行理論推算。
2 算法學理分析
通過以上2種節(jié)能效益測算方法的論述，2種
算法的毛收益都可歸結為提取循環(huán)水的余熱總量用
于供熱所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，其主要不同之處在于成
本構成，直接算法中把提高背壓造成主機能耗增大
作為主要成本之一；而全廠能量算法把投人熱泵前、
后主機排放熱量差(即凝汽器熱負荷差)作為主要
成本之一，應該說明的是，這里是主機向外排放熱量
值，并非是包括熱泵系統(tǒng)全廠循環(huán)水向江中排放的
熱量值，其他成本計算都是一致的。
以下通過能量守恒定理對2種算法在學理上的
一致性進行分析說明。
根據(jù)燃煤機組供熱電廠的能量分布，燃煤熱量
通過鍋爐系統(tǒng)加熱給水至高壓高溫蒸汽進入汽輪機
組，這些能量一部分用于發(fā)電，一部分用于供熱，而
剩余部分通過凝汽器經(jīng)由循環(huán)水排放到外界散失。
投入熱泵前，全廠能量分布示意如圖1所示。
圖1 投入熱泵系統(tǒng)前全廠能量分布示意
圖1中：Q為燃煤輸入的總熱量；Q，為發(fā)電負
荷；Q 為供熱負荷；Q 為全廠系統(tǒng)向外散失的熱量。
根據(jù)能量守恒定理
Q =Q +Q +Q3。 (5)
投入熱泵系統(tǒng)后，全廠(包括熱泵機組)能量分
布示意如圖2所示。
圖2 投入熱泵系統(tǒng)后全廠能量分布示意
在圖2中：AQ 為由于投入熱泵系統(tǒng)后背壓影
響主機負荷；Q 為熱泵系統(tǒng)提取的余熱量進入熱網(wǎng)
的能量；Q 為全廠系統(tǒng)(包括熱泵機組)向外散失
的熱量。根據(jù)能量守恒定理
Q=(Q 一AQ。)+(Q：+Q +Q )。(6)
· 64· 華電技術 第36卷
投入熱泵系統(tǒng)前后，全廠燃煤輸入熱量一致，根
據(jù)式(5)、式(6)可以得到
Q3 =Q3一Q +aQl。 (7)
由此，投入熱泵系統(tǒng)前后全廠(包括熱泵機組)
向外散失的熱量差值為
aQ=Q，一Q =Q 一aQ。。 (8)
由式(8)可以看出，投入熱泵系統(tǒng)前后全廠對
外散失的熱量差值與熱泵系統(tǒng)提取的循環(huán)水余熱量
與主機背壓提高影響發(fā)電負荷能量差值是一致的，
這說明了2種算法在計算方式上不同，但在學理上
是統(tǒng)一的。
3 結論
火電廠循環(huán)水余熱利用項目節(jié)能效益測算主要
包括直接算法與全廠能量算法，2種算法的學理是
一致的，具體計算方式不同。直接算法比較常見，其
中主機背壓所增加的成本計算由一個采暖季的歷史
運行數(shù)據(jù)作為技術支撐，可靠性強，較易計算。全廠
能量算法需要比較投入熱泵前后主機對外排放的熱
量差，即主機凝汽器的熱負荷差，而不用考慮背壓影
響，直觀上容易理解，不過，投入熱泵前凝汽器的熱
負荷是未知的，且隨著外界供熱面積的變化及多臺
主機之間的運行調(diào)整等影響，其凝汽器熱負荷變化
較大，沒有實際運行數(shù)據(jù)可供計算，合同雙方可約定
一個經(jīng)驗基數(shù)作為測算依據(jù)。
參考文獻：
[1]郭小丹，胡三高，楊昆，等．熱泵回收電廠循環(huán)水余熱利
用問題研究[J]．現(xiàn)代電力，2010，27(2)：58—61．
[2]張世鋼，付林，李世一，等．赤峰市基于吸收式換熱的熱
電聯(lián)產(chǎn)集中供熱師示范工程[J]．暖通空調(diào)，2010，40
(11)：71—75．
[3]周崇波，俞聰，郭棟，等．大型吸收式熱泵應用于火電廠
回收余熱供熱的試驗研究[J]．現(xiàn)代電力，2013，30(2)：
37—4O．
[4]中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務產(chǎn)業(yè)委員會．合同能源管理
． [M]．北京：人民法院出版社，2012．
[5]李巖，付林，張世鋼，等．電廠循環(huán)水余熱利用技術綜述
[J]．建筑科學，2010(10)：10—14．
[6]郭江龍，常澍平，郗孟杰，等．采用吸收式熱泵回收循環(huán)
水余熱收益估算[J]．熱力發(fā)電，2012(11)：6—8．
(本文責編：崔文卓)
作者簡介：
周崇波(1984一)，男，浙江溫州人，工程師，從事電廠余
熱利用、熱泵研究方面的工作(E—mail：zhouchongbo122@126．
com)。
< > ●<> ●<> ●< > ●<> ●< > ●<> ●< > ●<> ●<> ●<> ●<> ● <> ●<> ●< > ●<> ●<> ● <> ●<> ●< > ●<> ●< > ●<> ●< >● <> ●<> ●< > ●<> ●< > ●<> ●< > ●<> ●<> ●<> ●<> ● <> ●<> ●< > ●<> ●< >● <> ●< >●< > ●<> ●< > ●< >●
(上接第61頁)
單位發(fā)電燃煤成本／
【元·(kW ·h) ]
‘kg一 )
圖3 燃煤熱值與單位發(fā)電燃煤成本的關系
導數(shù)為零，求出的熱值指標就是最佳(最低)單位發(fā)
電燃煤成本時的熱值指標。
設單位發(fā)電燃煤成本為y(元／(kW·h))，單位
發(fā)電標煤耗最低時的煤炭熱值為Q。(kJ)，實際采購
原煤的熱值為Q(Q≥Q。)，那么
Y=Y×10一。×29 288 RL(P1／Qo+P2／Q)。
仍以M發(fā)電企業(yè)為例，在 ，L，P ，P ，Q。均為
定值、Q為變量的情況下
Y=29288RL×10一 ×(P1Q／167．36Q0+
191．5P2／Q+P2／167．36+191．5P1／Qo)，
令y的一階導數(shù)Y =0，則
29288RL×10一 ×(P1／167．36Qo一
191．5P，／Q )=0，
Q =(32049．44P2Q0／P ) =21 141．96(kJ)。
當原煤熱值為21 141．96 kJ時，出礦價為
303．18 frJt，原煤到廠單價為508．26 fv／t時，入爐
原煤單價為510．80 t，到廠標煤單價為704．10
fv_／t，入爐標煤單價為707．61 frJt；此時的發(fā)電煤耗
為317．83 g／(kW ·h)，單位發(fā)電燃煤成本為
0．2249 (kW ·h)，年發(fā)電燃煤成本為15．11
億元。
若M發(fā)電企業(yè)采購發(fā)熱量為18 828 kJ的原煤來
發(fā)電，發(fā)電煤耗可以達到最低點304．00 (kW ·h)，
即能耗最低，但是單位發(fā)電燃煤成本為0．225 6
元／(kW ·h)，年發(fā)電燃煤成本為15．16億元。
5 結束語
通過比較，綜合考慮發(fā)電煤耗和單位發(fā)電燃煤
成本，為了達到最佳效果，作為M發(fā)電企業(yè)來說，煤
炭熱值最好為18 828～21 141．96kJ。也就是說燃煤
熱值最好介于煤耗最低點和單位發(fā)電燃煤成本最低
點之間，以實現(xiàn)燃煤發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟效益的最大化。
(本文責編：劉芳)
作者簡介：
沈宏(1972一)，女，浙江杭州人，經(jīng)濟師，工程師，管理
學碩士，從事企業(yè)管理、法律事務、企業(yè)運營經(jīng)濟分析等方面
的工作(E—mail：hongshensh@163．corn)。

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