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火电厂循环水余热利用项目节能效益测算方法分析

文档作者：周崇波程雪山任怀民文档来源： 1．华电电力科学研究院 2．杭州华电能源工程有限公司 3．华电能源股份有限公司佳木斯热电		点击数：	更新时间： 2022年02月25日
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第36卷第7期
2014年7月
华电技术
Huadian Technology
Vo1．36 No．7
Ju1．2014
火电厂循环水余热利用项目节能效益
测算方法分析
周崇波 ，程雪山 ，任怀民
(1．华电电力科学研究院，杭州310030；2．杭州华电能源工程有限公司，杭州310030；
3．华电能源股份有限公司佳木斯热电厂，黑龙江佳木斯154000)
摘要：节能效益测算是合同能源管理模式节能改造项目的重要环节，以火电厂循环水余热利用项目为研究对象，探索
了直接算法和全厂能量2种节能效益测算方法的具体计算过程，分析了2种算法的学理一致性，为火电厂循环水余热利
用节能效益测算提供参考。
关键词：节能效益测算；热泵技术；余热利用项目；合同能源管理
中图分类号：TK 11 5 文献标志码：B 文章编号：1674—1951(2014)07—0062—03
O 引言
国家十二五能源规划强调，在节能增效等“减
量”上下功夫，做好节约能源、提高能源效率两大
事。火力发电厂为当前社会主要的能源消耗者和环
境污染源，其输入燃料总热量的60％ 以上能量通过
锅炉排烟和凝汽器循环水散失到环境中⋯ ，同时带
来环境污染。近年来，大型吸收式热泵机组回收和
火电厂乏汽废热用于市政供热等节能改造项目方兴
未艾。以某电厂300 MW 机组为例，回收乏汽废热
可增加电厂对外供热能力130．59 MW，相当于电厂
每年可节约7．O5万t标准煤，可减排相应的大气污
染物和粉煤灰，具有良好的节能减排效益 J。这
类大型的节能改造项目往往是以当前兴起的合同能
源管理模式进行运营管理，整个节能改造过程由节
能服务公司统一完成，节能服务公司的投资回收和
合理利润由产生的节能效益来支付 j，因此节能效
益的测算是合同能源管理运营管理的重要基础数
据，事关合同双方的经济收益，然而有关这方面的节
能效益测算方式鲜有报道，本文以火电厂循环水余
热利用项目为研究对象，探索了两种节能效益测算
方式，并对两种方式的学理一致性进行分析。
1 测算方法
1．1 直接测算方法
1．1．1 毛收入
以提取循环水的余热量作为节能效益毛收入是
当前国内火电厂循环水余热利用项目最为常见的一
收稿日期：2013—11—19；修回日期：2014—04—13
种节能测算方法。年节能效益毛收入为一个采暖季
热泵系统提取循环水余热量用于供热趸售或直供所
产生的经济收入，即
J=GR， (1)
式中：．，为年节能收入，万元；G为年节能量，GJ；由
经鉴定合格的热能累积仪表经过一个采暖季累计示
数，其原理为循环水进出热泵系统温差与流量的积
分值；尺为趸售或直供热价，万元／GJ。
1．1．2 支出
火电厂循环水余热利用项目支出由投入热泵系
统后全厂较投热泵系统前整个采暖季新增的厂用电
费用、主机背压费用和运行检修费用组成。厂用电
费用：热泵系统投入余热利用项目新增的各种水泵
及热泵本体耗用的厂用电量，由经鉴定合格的电度
表实时计量。主机背压费用：热泵系统余热水需要
维持较高的进水温度，通过提高接带热泵系统主机
的背压实现，由于真空度下降，原供热工况与热泵供
热工况在同样锅炉蒸发量的条件下，势必降低机组
负荷，或在同样的发电负荷下，势必增加煤耗，这就
是主机背压提高所造成的成本。运行检修费用：按
照相关定额约定取费。节能效益直接测算法主要参
数见表1。
1．1．3 节能效益
年节能效益应为节能毛收入减去各项成本，即
Y=J(1一t)一(C+B+，)， (2)
式中：Y为年节能收益，万元；f为供热趸售或直供税
率，应考虑供热减税或免税政策，％ ；C为厂用电费
用，万元； 为主机背压成本，万元；F为运行检修费
用，万元。
第7期 周崇波，等：火电厂循环水余热利用项目节能效益测算方法分析 ·63·
表1 节能效益直接测算法主要参数
1．2 全厂能量测算方式
1．2．1 毛收入
从全厂能源利用的角度出发，比较投入热泵系
统前后循环水向外排出的热量，以此差值作为火电
厂循环水余热利用项目的节能毛收入，即
J=(Q 一Q ) ， (3)
式中：J为年节能收人，万元；Q．为未投入热泵系统
前循环水排放的总热量，即凝汽器热负荷；Q 为投
入热泵系统后循环水排放的总热量，即凝汽器热负
荷与被热泵系统提取的循环水余热量的差值；R为
趸售或直供热价，GJ。
1．2．2 支出
项目支出由投入热泵系统后全厂较投热泵系统
前整个采暖季新增的厂用电费用和运行检修费用组
成。厂用电费用：热泵系统投入后，各种水泵及热泵
本体耗用的厂用电量，由经鉴定合格的电度表实时
计量。运行检修费用：按照相关定额约定取费。节
能效益全厂能量测算法主要参数见表2。
表2 节能效益全厂能量测算法主要参数
1．2．3 节能效益
年节能效益为节能收入减去各项成本，即
Y=J(1一t)一(C+F)， (4)
式中：y为年节能收益，万元；t为供热趸售或直供税
率，应考虑供热减税或免税政策，％ ；C为厂用电费
用，万元；F为运行检修费用，万元。
这种测算方式不用考虑背压影响，但未投入热
泵系统前凝汽器热负荷是完全未知的，随着外界供
热面积的变化和多台主机之间运行调整等影响，其
凝汽器热负荷变化较大，没有实际运行数据可供计
算，但可通过经验值进行理论推算。
2 算法学理分析
通过以上2种节能效益测算方法的论述，2种
算法的毛收益都可归结为提取循环水的余热总量用
于供热所产生的经济效益，其主要不同之处在于成
本构成，直接算法中把提高背压造成主机能耗增大
作为主要成本之一；而全厂能量算法把投人热泵前、
后主机排放热量差(即凝汽器热负荷差)作为主要
成本之一，应该说明的是，这里是主机向外排放热量
值，并非是包括热泵系统全厂循环水向江中排放的
热量值，其他成本计算都是一致的。
以下通过能量守恒定理对2种算法在学理上的
一致性进行分析说明。
根据燃煤机组供热电厂的能量分布，燃煤热量
通过锅炉系统加热给水至高压高温蒸汽进入汽轮机
组，这些能量一部分用于发电，一部分用于供热，而
剩余部分通过凝汽器经由循环水排放到外界散失。
投入热泵前，全厂能量分布示意如图1所示。
图1 投入热泵系统前全厂能量分布示意
图1中：Q为燃煤输入的总热量；Q，为发电负
荷；Q 为供热负荷；Q 为全厂系统向外散失的热量。
根据能量守恒定理
Q =Q +Q +Q3。 (5)
投入热泵系统后，全厂(包括热泵机组)能量分
布示意如图2所示。
图2 投入热泵系统后全厂能量分布示意
在图2中：AQ 为由于投入热泵系统后背压影
响主机负荷；Q 为热泵系统提取的余热量进入热网
的能量；Q 为全厂系统(包括热泵机组)向外散失
的热量。根据能量守恒定理
Q=(Q 一AQ。)+(Q：+Q +Q )。(6)
· 64· 华电技术 第36卷
投入热泵系统前后，全厂燃煤输入热量一致，根
据式(5)、式(6)可以得到
Q3 =Q3一Q +aQl。 (7)
由此，投入热泵系统前后全厂(包括热泵机组)
向外散失的热量差值为
aQ=Q，一Q =Q 一aQ。。 (8)
由式(8)可以看出，投入热泵系统前后全厂对
外散失的热量差值与热泵系统提取的循环水余热量
与主机背压提高影响发电负荷能量差值是一致的，
这说明了2种算法在计算方式上不同，但在学理上
是统一的。
3 结论
火电厂循环水余热利用项目节能效益测算主要
包括直接算法与全厂能量算法，2种算法的学理是
一致的，具体计算方式不同。直接算法比较常见，其
中主机背压所增加的成本计算由一个采暖季的历史
运行数据作为技术支撑，可靠性强，较易计算。全厂
能量算法需要比较投入热泵前后主机对外排放的热
量差，即主机凝汽器的热负荷差，而不用考虑背压影
响，直观上容易理解，不过，投入热泵前凝汽器的热
负荷是未知的，且随着外界供热面积的变化及多台
主机之间的运行调整等影响，其凝汽器热负荷变化
较大，没有实际运行数据可供计算，合同双方可约定
一个经验基数作为测算依据。
参考文献：
[1]郭小丹，胡三高，杨昆，等．热泵回收电厂循环水余热利
用问题研究[J]．现代电力，2010，27(2)：58—61．
[2]张世钢，付林，李世一，等．赤峰市基于吸收式换热的热
电联产集中供热师示范工程[J]．暖通空调，2010，40
(11)：71—75．
[3]周崇波，俞聪，郭栋，等．大型吸收式热泵应用于火电厂
回收余热供热的试验研究[J]．现代电力，2013，30(2)：
37—4O．
[4]中国节能协会节能服务产业委员会．合同能源管理
． [M]．北京：人民法院出版社，2012．
[5]李岩，付林，张世钢，等．电厂循环水余热利用技术综述
[J]．建筑科学，2010(10)：10—14．
[6]郭江龙，常澍平，郗孟杰，等．采用吸收式热泵回收循环
水余热收益估算[J]．热力发电，2012(11)：6—8．
(本文责编：崔文卓)
作者简介：
周崇波(1984一)，男，浙江温州人，工程师，从事电厂余
热利用、热泵研究方面的工作(E—mail：zhouchongbo122@126．
com)。
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(上接第61页)
单位发电燃煤成本／
【元·(kW ·h) ]
‘kg一 )
图3 燃煤热值与单位发电燃煤成本的关系
导数为零，求出的热值指标就是最佳(最低)单位发
电燃煤成本时的热值指标。
设单位发电燃煤成本为y(元／(kW·h))，单位
发电标煤耗最低时的煤炭热值为Q。(kJ)，实际采购
原煤的热值为Q(Q≥Q。)，那么
Y=Y×10一。×29 288 RL(P1／Qo+P2／Q)。
仍以M发电企业为例，在 ，L，P ，P ，Q。均为
定值、Q为变量的情况下
Y=29288RL×10一 ×(P1Q／167．36Q0+
191．5P2／Q+P2／167．36+191．5P1／Qo)，
令y的一阶导数Y =0，则
29288RL×10一 ×(P1／167．36Qo一
191．5P，／Q )=0，
Q =(32049．44P2Q0／P ) =21 141．96(kJ)。
当原煤热值为21 141．96 kJ时，出矿价为
303．18 frJt，原煤到厂单价为508．26 fv／t时，入炉
原煤单价为510．80 t，到厂标煤单价为704．10
fv_／t，入炉标煤单价为707．61 frJt；此时的发电煤耗
为317．83 g／(kW ·h)，单位发电燃煤成本为
0．2249 (kW ·h)，年发电燃煤成本为15．11
亿元。
若M发电企业采购发热量为18 828 kJ的原煤来
发电，发电煤耗可以达到最低点304．00 (kW ·h)，
即能耗最低，但是单位发电燃煤成本为0．225 6
元／(kW ·h)，年发电燃煤成本为15．16亿元。
5 结束语
通过比较，综合考虑发电煤耗和单位发电燃煤
成本，为了达到最佳效果，作为M发电企业来说，煤
炭热值最好为18 828～21 141．96kJ。也就是说燃煤
热值最好介于煤耗最低点和单位发电燃煤成本最低
点之间，以实现燃煤发电企业经济效益的最大化。
(本文责编：刘芳)
作者简介：
沈宏(1972一)，女，浙江杭州人，经济师，工程师，管理
学硕士，从事企业管理、法律事务、企业运营经济分析等方面
的工作(E—mail：hongshensh@163．corn)。

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