评价热电联产机组经济性的节能比分析方法.doc

评价热电联产机组经济性的节能比分析方法评价热龟联产枫组经济牲的节,能比分新方法刘卫平,沙威,刘新利,张宇,陈珑(天津市电力科学研究院,天津300384)摘要:通过引人节能比的概念,详细阐述了热电联产机组节能比的物理意义和计算方法.并通过对热电联产机组节能比的计算案例,介绍了其用于热电联产机组经济性分析的方法,通过该方法.可更科学地反映热电联产机组运行节能水平.使不同类型.不同容量.不同运行方式的热电机组建立在同一个基准平台来进行比较,从而更加准确和客观地评价热电机组的运行经济状况,为热电机组开展节能监督.落实节能措施和渊度提供仃效的参考.该方法是对现有热电联产机组经济性技术指标的重要补充关键词:能比:热电联产:热电分产中图分类号:TK011文献标志码:A文章编号:10049649(2010)090041-040引言电能与热能是人类生活和生产中应用得最为广泛的2种能量,热,电负荷所需热能的品位相差很大:热负荷只需要较低品位的热能.而火力发电厂生产电能.为提高热功转换的效率却要求高品位的热能(即高参数蒸汽).满足热,电需求的生产方式有热电分产和热电联产.热电联产指把燃料化学能产生的高位热能先用来生产电能.然后将做过功,品位降低的热能对外供热我国热电联产机组从6MW到300MW容量不等.占我国燃煤消耗量比重较大当前评价热电联产机组经济性的主要技术指标包括热电厂的燃料利用系数(总热效率)和热电联产热电比.不同机组其经济性与机组容量,供热需求等外部条件有密切关系.即影响煤耗的非机组自身因素的外部条件较多.以目前机组经济性指标难以科学地衡量热电机组的能耗水平.由此,提出了节能比的概念,既可实现对机组自身节能状况的比较.又可为不同容量,不同类型的机组进行能耗水平比较,从而为有效地,有针对性地开展节能监督和节能技术改进提供参考1现有技术指标的特点分析和欠缺热电分产方式.即以凝汽式电厂生产电能对外供电;用工业锅炉,采暖锅炉或民用炉灶生产热能对用户供热.热功转换过程中必然产生的低位热能没有得到利用而白白浪费掉:另一方面分别供应的低位热能却使能量大幅度无效贬值热电联产是由供热式汽轮机(B型,C型,CC型)的供热汽流先发电后供热的生产方式.它是利用做过功的蒸汽对外供热.其用能特点是:用能较合理,做到按质供能,综合用能.使能尽其用热电厂热经济指标的制定.比凝汽式电厂和供热锅炉要复杂和困难得多.这是因为以热电联产为基础的热电厂.同时生产形式不同,质量不等的2种产品热能和电能.对热电厂的热经济指标还有以下具体要求:(1)除包括热,电2种产品的总经济指标外,还必须有热能,电能2种产品的分项指标(2)要能正确,全面地反映热电厂生产过程的技术完善程度.(3)热电厂总的热经济指标.应能反映对燃料的有效利用(质和量2个方面)程度现有热电厂经济技术指标包括燃料利用系数,热化发电率和热电比热电厂的燃料利用系数(总热效率)是指热电厂的能量输出和输入的比例关系,即:(1)式中:为燃料利用系数;为热电厂输出电量,kW?h;Q为热电厂供热量,kJ;曰为热电厂燃料消耗量,kg;Q为燃料低位发热值,kJ/kg.它是用热量单位按等价能量相加.表示热电厂燃料有效利用程度在数量上的关系.但未考虑2种能量产品质的差别.对于凝汽式汽轮机组,其输出只有单一的电能产品.当凝汽式机组燃用煤时.燃料利收稿日期:2010-03-03:修回日期:2010-04-30作者简介:刘卫平(1972一),男,江西上饶人,热能研究所所长,高级工程师,从事火力发电厂热经济方面的研究.Email:1wp2001sina.eom41用系数即可反映机组能耗水平.而供热机组有热能和电能2种品位不同的产品.不能简单地用热量来比较2个热电厂的热经济性因此.燃料利用系数不能完全科学地反映对热电联产机组运行经济状况热化发电率只与联产部分的热,电有关.它是供热机组的热化发电量与热化供热量之间的比值.即单位热化供热量的电能生产率.即:(2)2式巾:g.O为热化发电率,kW?h/G.1;为热化发电量,kW?h;Q为热化供热量,GJ.其中.热化发电量只占供热或回热有关的那部分蒸汽所转化的能量.却未反映出纯凝汽式发电的那部分能耗水平热电比是机组供热热量与发电量当量热量之间的一个比例,即:=枷.%c3热电比仅是反映热电机组的运行状态.无法反映热电联产机组的能耗水平.因此,目前的几个技术指标在反映热电联产机组能耗水平上都存在一定的偏差或欠缺.2节能比的概念2.1基本定义节能比指在向社会供给同样数量及品位的热能量及电能时.热电分产与热电联产所耗用的一次能源量的比值,其基本表达式为:(4)式中:T为机组节能比;矗为联产机组上网供电量,MW?h;b为本供热区域电网供电煤耗率,g/(kW?h),在本公式约定取340g/(kW.h)(全国300MW纯凝汽式机组平均煤耗率);p为集中供热关FI供热量,GJ;叼为集巾供热锅炉房净热效率,%(计入集炉房自用电,用汽等耗能.可取为76%);B为热电联产机组入炉标煤耗量,t.2.2节能比的物理意义节能比反映了不同类型机组在不同生产方式下生产相同电量和热量时.联产方式与当地区域分产方式下消耗一次能源平均水平的比较节能比越大.表明联产方式比用分产方式消耗一次能源更节能当节能比为1.0时.说明其供电和供热的能耗水平与当地区域平均水平相当如某热电联产机组额定设计工况的节能比为42,1.3.则说明当此机组耗用标煤lO0t.若热电分产由当地主力凝汽机组(取300MW)供电及由集中锅炉房供热,则需耗用标煤130t所以节能比定量说明了此热电联产机组x,/当地社会的节能降耗和环保减排作用用此指标.对不同热电联产机组在各种运行_丁况下的节能减排效果都可进行比较对于纯发电汽轮机组,若其供电煤耗为340(kW?h),则其一次能源消耗率相当于节能比为1.0的热电联产如新建天津北疆电厂1000MW容量的超超临界综合利用机组.其设计供电煤耗为288g/(kW?h),节能效果相当于节能比为1.181的热电联产机组水平3节能比的应用实例分析以300MW供热机组额定抽汽工况为例.机组基本参数:发电机功率218.99MW:主蒸汽流量977.2t/h;供热抽汽压力0.43MPa:供热抽汽流量550t/h;汽轮机热耗率5265.1kJ/(kW-h):热电厂综合厂用电率7.988%(按每生产1t/h主蒸汽消耗厂用电l7.9kW.h计算)该工况下,机组每小时上网供电量为:201.498MW?h,关V:I处供热量9二为1375.61GJ,其所消耗燃料量为94.99t(标准煤)如采用分产方式每小时生产同等上=网电量和供热量.则需消耗燃料量为l30.26t(标准煤).根据式(4)计算m机组在额定况下的节能比为1_37l,并根据式(1),(3)分别计算出机组在该T况下的燃料利用系数和热电比其计算结果如表1所示:表1300MW供热机组额定抽汽工况节能比计算结果Tab.1Energysavingratioresultof300MWthermalpowerunitextractioncondition项目计算结每小时供上网电量/(Mw.h)每小时供热量Q:/GJ300MW热电机组供上网电量和供热消耗燃料(标准煤)口,t分产时供同等上网电量所耗燃料(标准煤)口/t分产时由集中锅炉房供同等热所耗燃料(标准煤)B*/t分产时消耗燃料(标准煤)B/t机组节能比热电机组供电热电比The/%热电机组燃料利用系数72O1.4981375.6194.9968.5061.7613O.261.371189.640.7547同理,某电厂200MW热电联产机组不同供热工况下的节能比及其他相关技术指标如表2所示:能源利用状况如图1所示:表2200MW热电联产机组不同运行方式下经济指标分析Tab.2Economicindicatorsof200MWcogenetionunitundervariousoperationconditions0蚓镒删瓢l鹫耀较?O小于能源利用率变化速率).这部分差别正是由于联产机组在供热负荷增加时高品质供电量的减少所损失能的品位部分抵消了低品位热能利用增加所增加的效果.而能源利用率却完全忽视了这部分能源品质变化造成的差别同样方法.不同类型机组供热节能比的比较如表3所示.由表中数据可清楚地对不同类型机组其节能运行水平进行比较.表3不同类型机组相关技术指标分析Tab.3Relatedtechnicalindexfordifferenttypesofcogenerationunits机型瓣W蕊th机型负荷/负荷/流蹬/热量/:热电比节能比MWM(?)GJ.120240360供热流量/(1)4节能比概念的作用和意义图1热电机组能源利用状况(总输入热量为1933GJ/h)Fig.1Energyutilizationofthermalunits(Thetotalheatvalueis1933GJ/h1能源利用率与节能比的比较曲线如图2所示.能源利用率反映了能源的有效利用状况.体现的是能源分配情况.但未反映出能源的转换效率.即能源品位的差别从表2和图2可知.在相同主汽流量条件下.随着供热流量的增加,节能比所反映的节能效果比能源利用率反映的效果要小(节能比变化速率l?41210蠹080.60?4O20厂二丽一|/一一一一-一-/,一0lO02003O0供热流量/(t?h-1.IjlL暖鬈图2不同供热量时能源利用率与节能比的比较曲线Fig.2Comparisoncuwesofenergyefficiencyandenergysavingratiounderdifferentheatloadrl节能比科学准确地评价了不同类型机组在不同运行方式时的能耗水平:反映了机组在生产电能和热能时相x,l当地能耗平均水平的位置.具有比能源利用率更能准确反映机组自身节能水平的作用.既体现了能源量的差别,又体现了品位的差另U(2)对机组经济运行水平考核更加科学化.为调度和考核机组提供了有效手段f3)对促进当地热电机组节能水平的提高具有重要的指导意义节能比是将生产热和电2种不同品位的能量消耗同一能源(煤)与当地2种产品平均能耗水平进行比较.既充分反映了能源的利用状况.又反映出2种产品的转换效率.并体现了热电联产机组在当地区域能耗水平所处的地位.为开展节能工作和制订能源政策提供了科学的依据5结语f1)现有的热电机组经济性评价存在着不能同时反映能源利用状况和转换效率的欠缺,节能比可作为评价机组运行节能水平较好的一种方式,是对现有热电机组经济性评价方式的科学补充.(2)此评价思路还可延伸应用到对纯凝汽式机组和有工业抽汽汽轮机组.实现对热电机组进行更43啪伽瑚湖鲫伽瑚.中国电力第48卷科学和全面的经济性评价,以利于采取更加有效的节能措施.参考文献:1郑体宽.热力发电厂M.北京:水利电力出版社,1989.ZHENGTi-kuan.ThermalpowerplantsM.Beijing:WaterResourcesandElectricPowerPress,1989.2孔祥.关于热电联产的节能分析J.科技与信息,2008(25):646647.KONGXiang.EnergysavinganalysisoncombinedheatandpowerJ.Science&TechnologyInformation,2008(25):646647.3顾燕萍,王培红,吴占松.热化发电率与热电联产节煤量的关系J.热力发电,2008,37(9):59.GUYanping,WANGPeihong,WUZhansong.Relationshipbetweenthepowergenerationratefromthermalizationandthesavedcoalamountfromheatand-electricityco-generationJ.ThermalPowerGeneration.2008,37(9):5-9.(责任编辑孙家振)AnalyticalmethodsofenergysavingratioforevaluatingheatandelectricityCOgenerationuniteconomicalefficiencyLIUWeiping,SHAWei,LIUXinli,ZHANGYu,CHENLong(TianjinElectricPowerScienceInstitute,Tianjin300384,China)Abstract:Theconceptofenergysavingratiowasintroduced,andthephysicalmeaningandcalculationofheatandelectricityCOgenerationunitweredescfibedindetail.TheeconomicanalysismethodofeogenerationunitWaSintoducedviathecaseofenergysavingratiocalculation.Bvusingthismethod,theeconomiclevelofheatandelectricityeogenerationunitcanbeevaluatedmorescientifically.Itsetafiducialplatformforcomparingtheeconomiclevelofunitswithdifferentcapacity,differenttypeanddifferentoperationstyle,whichcanevaluatetheeconomicalefficiencyofheatandelectricityCOgeneratedunitmoreaccuratelyandobjectively.Anditsuppliesareferenceonenergysavingsupervisionandeconomicdispatch.Themethodisanimportantsupplementtotheexistingeconomictechnicalindicatorsofco-generationunits.Keywords:energysavingratio;heatandelectricityCOgeneration;heatandelectricityseparategenerationr丫rr丫rTfrTrr丫r丫丫丫rr丫r_丫rrrrr丫rr丫丫r丫r1rr丫一呻内边第10期要目我国能源强度变化影响因素分解模型华中东部地区接受西南水电规划及相关问题研究谐波对低压微电网运行的影响550kvSF气体绝缘组合电器套管研制改进最小路径法在配电系统可靠性评估中的应用大宽厚比Q420角钢轴压构件稳定性能试验研究提高中速磨煤机出I:7温度对锅炉运行的影向600MW超l临界”W”型锅炉机组主蒸汽温度低的分析及处理烟煤锅炉2种方式掺烧褐煤的工程应用660Mw超超临界机组主汽温波动原因分析热工自动控制对600MW火电机组节能降耗的影响网络化多通道电能质量监测与分析系统的研制基于GIS的空间电力负荷预测平台的研究与开发基于无线网的风电机在线监测诊断系统设计固定床热解生物质混合物的试验研究甘肃酒泉风电基地风电预测预报阶段性研究