热电联产的主要生产工艺流程如下:煤通过破碎后,送入锅炉燃烧,产生的额定参数的蒸汽,冲动汽轮发电机组,产生热电生产产品之一电能,送入电网。做功后的蒸汽,通过抽汽的方式(抽凝机)和排汽的方式(背压机)送入供热管网,即为热电生产的另一产品:供热蒸汽。
热电企业的热力系统通常采用母管制形式,即多台锅炉并列运行,各台锅炉的蒸汽汇集到主蒸汽母管。同时有多台汽轮机并列运行,即主蒸汽母管的蒸汽并列分配到各台汽机,机组的形式有背压机、抽凝机、纯凝机等不同形式。背压机排汽和抽凝机的抽汽汇集到供热母管,向热网供热。
热电厂之所以配备多台汽轮机,以及汽轮机的形式也是组合的,主要目的是要适应热负荷的波动,以及运行方式的灵活安排,确保供热的安全稳定。
下面,对热电联产的边际效益进行分析,来说明热电生产经营中应注意的一些原则。
一、 发电边际效益分析
1. 发电效益分析:
发电效益 = 发电收入-发电成本
= 电价×(发电量-发电厂用电量)—发电原煤耗率×发电量×煤价
= 电价×(发电量-发电量×发电厂用电率)—发电原煤耗率×发电量×煤价
即:
A电 =Q电×[ P电× (1—d电)-b电 × P煤 ] ……………………①
式中:
A电:发电效益(元)
P电:电价(元/kw.h)
Q电:发电量(kw.h)
b电:发电原煤耗率(g/kw.h
P煤:原煤价格(元/吨 )
d电:发电厂用电率(%)
2. 发电原煤耗率(b电)分析
发电原煤耗率(b电)是一个综合煤耗的概念,它是各台机组煤耗的加权平均。
不同形式的机组的发电煤耗数据是不同的。
现设定:
背压机发电原煤耗率为b背压、抽凝机发电原煤耗率为b抽凝、纯凝机的发电原煤耗率为b纯凝。则:
b电=(b背压×Q背 + b抽凝×Q抽凝+ b纯凝×Q纯凝)/ Q电
其中:
Q背:背压机发电量
Q抽凝:抽凝机发电量
Q纯凝:纯凝机发电量
且Q电= Q背 + Q抽凝 + Q纯凝
在母管制运行,各台汽机的进汽参数相同的情况下,各机组的各自的发电原煤耗率存在下列关系:b背压 < b抽凝 < b纯凝。
实际上,可以合理的将抽凝机假定为背压机和纯凝机的组合,其中背压机的发电量Q抽凝(b)对应于该台机的抽汽量,则纯凝机的发电量:Q抽凝(n)= Q抽凝-Q抽凝(b)。
并且b抽凝 = b背压×Q抽凝(b)+ b纯凝×Q抽凝(n)/ Q抽凝
那么:
b电=[ b背压×(Q背+ Q抽凝(b))+ b纯凝×(Q纯凝+Q抽凝(n))]/ Q电
………………………… ②
从该公式中,可以得知:
1) b背压 < b电 < b纯凝 ………………………… ③
2) Q电 = Q背 + Q抽凝(b)+ Q纯凝 + Q抽凝(n)
………………………… ④
实际上Q背 + Q抽凝(b)与供热量Q热有线性关系,即
Q背 + Q抽凝(b)= K·Q热 ………………………… ⑤
K即为背压机的汽耗率,可视做常数。
同时我们将Q背 + Q抽凝(b)称之为折算背压电量。
根据上述相关公式,可以推导得到:
b抽凝 = f(抽凝机抽汽量、抽凝机发电量)
= [b背压×K·抽汽量 + b纯凝×(抽凝机发电量—K·抽汽量)]/ 抽凝机发电量。
= [b背压×K·抽汽量 + b纯凝×(Q抽凝—K·抽汽量)]/ Q抽凝
3. 发电的边际效益分析:
发电边际效益 = d(发电效益)/d(发电量)
根据公式①、②、④,我们可以推导:
△A电 = P电×(1—d电) -b纯凝 × P煤 ………………………… ⑥
式中:
△A电:发电边际效益
4. 发电边际效益分析对热电生产管理的指导意义
4.1. 当煤价上涨,致使发电边际效益为负时,必须控制发电量,即少发或不发纯凝电量。即我们必须严格测算发电边际效益为零所对应的临界煤价。
4.2. 在进行发电边际效益分析时,不能按全厂综合发电煤耗进行测算,而必须按纯凝发电煤耗进行测算。否则,测算结果可能大相径庭,尤其是临界煤价的确定。
4.3. 企业内部要不断做好节能降耗工作,合理控制发电厂用电率、机组发电原煤耗率等经济运行小指标。
二、 供热边际效益分析
1. 供热效益分析
供热效益 = 售热收入-供热成本
= 热价×售热量-[供热煤成本+供热厂用电成本]
= 热价×(供热量—管损量)-(供热原煤耗率×供热量×煤价+供热厂用电量×电价)
= 热价×(供热量—供热量×管损率)-(供热原煤耗率×供热量×煤价+供热厂用电率×供热量×电价)
= 供热量×[热价×(1—管损率)-供热原煤耗率×煤价-供热厂用电率×电价]
即:
A热 = Q热 ×[ P热×(1—η)-b热×P煤-d热×P电)] ……… ⑦
式中:
A热:供热效益
P热:热价
P电:电价
η :供热管损率(%)
Q热:供热量(Gj )
b热:供热原煤耗率(kg/ Gj)
P煤:原煤价格(元/吨)
d热:供热厂用电率(kw.h/Gj)
2. 供热边际效益分析
供热边际效益 = d(供热效益)/d(供热量)
根据公式⑦推导:
△A热 = P热×(1—η)-b热×P煤-d热×P电……………… ⑧
式中:
△A热:供热边际效益
3. 供热边际效益分析对热电生产管理的指导意义
从公式⑧可以知道,供热边际效益影响因素包括:热价、供热管损率、供热厂用电率、供热原煤耗率、煤价、电价。其中供热厂用电率、供热原煤耗率、电价基本可视作常数,因此影响供热边际效益变动的关键变量为供热管损率、煤价、热价。
所以在热电管理中必须高度重视合理控制供热管损率,同时煤价、热价也是企业经营努力的重点方向。另一方面,企业内部要不断做好节能降耗工作,合理控制供热厂用电率、供热原煤耗率等经济运行小指标。
(作者为统一能源湖州热电公司生产副总 胡海方)