引风机驱动方式选择的经济性评价方法

范永春，吴阿峰

（广东省电力设计研究院，广州市，510663）

0 引言

随着火电厂单机容量的大型化，锅炉引风机的容量也随之增大[1-12]。同时，在脱硫系统与机组同步投产、引风机与脱硫增压风机合并的基础上，使得引风机容量进一步增大[1-3]，给常规的电机驱动方案带来了厂用电增加等问题。而采用汽轮机驱动方案，可以降低厂用电率，也可以通过汽轮机的变速调节，使风机在低负荷下保持较高效率[5-10]，但主机热耗和发电煤耗会有所增加。综合考虑上述因素的影响，采取有效的经济性评价方法，对电机驱动和汽轮机驱动2种方案进行对比分析，是合理选用驱动方式的基础。

1 经济性评价方法

1.1 计算方法

本文通过计算2种不同驱动方案的投资差额和年差额收益，进一步计算投资差额的回收年限n，并对投资差额回收年限的影响因素进行敏感性分析，以反映现阶段部分输入数据不确定性对计算结果的影响。计算投资回收年限分析使用公式[2](1)。

式中：ΔZ为方案的投资差额；ΔC为方案的年差额收益；i为基准收益率；n为差额回收年限；(A/P,i,n)为等额分付资金回收系数。

1.1.1 投资差额ΔZ的计算方法

采用电动机驱动方案的相关投资包括风机本体、电动机本体、电动机配套电气设施及控制系统、电动机配套土建设施等。

采用汽轮机驱动方案的相关投资包括风机本体、汽轮机本体及配套系统、汽轮机配套系统的电气设施及控制系统、汽轮机及其配套系统的土建设施等。

计算上述2种方案投资费用的差值即为投资差额 ΔZ。

1.1.2 年差额收益ΔC的计算方法

2种不同驱动方案的年差额收益可通过计算年差额售电收入和年差额发电成本得出。

年差额售电收入等于2种方案的年差额售电量乘以上网电价。

广义的发电成本包括燃（原）料费和杂项（材料、用水、福利、维修、排污等）费用，实际上是综合发电成本。2个驱动方案的成本比较可扣除2个方案中相同的部分，突出方案的不同部分，即差额发电成本主要计算燃料成本的差额。燃料成本可根据机组年运行模式和对应的机组负荷下发电标煤耗计算确定。

2种不同驱动方案的年差额收益ΔC为式中ΔC——年差额收益，万元；

ΔR——年差额售电收入，万元；

ΔB——年差额发电成本，万元；

ΔW——运行维护费用差额，万元；

ΔSS——年售电量差额，kW·h；若调度方式采用限制年总售电量：ΔSS＝0；若调度方式采用调度发电机组出力：ΔSS＝AYh/ηm，其中：AY为电动机驱动方案的轴功率；h为年运行小时数；ηm为电动机内效率，以厂家的数据为准；

SP——上网电价，元/（kW·h）；

AG1——汽轮机驱动方案的年发电量，kW·h；若调度方式采用限制年总售电量，AG1＝S+SC；若调度方式采用调度发电机组出力，AG1＝S’，其中，S 为年售电量，kW·h；S’为发电机组出力，kW·h；SC 为年耗用厂用电量，kW·h；SC=S×sc/(1-sc)；sc为厂用电率，%；

AG2——电动机驱动方案的年发电量，kW·h；若调度方式采用限制年总售电量，AG2＝AG1－AYh/（ηmηbηs）；若调度方式采用调度发电机组出力，AG2=AG1＝S’，其中：ηb为厂用变效率，一般取0.98；ηs为输电效率，一般取0.98；

GP1——汽轮机驱动方案的单位发电成本，元/（kW·h）；GP1=GB1×BP，其中，GB1为汽轮机驱动方案的发电标煤耗，t/kW·h；BP 为标煤价格，万元/t；

GP2——电动机驱动方案的单位发电成本，元/kW·h；GP2=GB2×BP，其中，GB2为电动机驱动方案的发电标煤耗，t/（kW·h）。

1.2 计算步骤

(1)将相关的数据全部代入公式(1)，计算投资差额回收年限，据此定量判断2个方案的经济性。

(2)就公式(2)中的每个现阶段不确定参数的变动对差额回收年限的影响进行敏感性分析。

2 工程实例

以某1000 MW超超临界工程为例，采用上述方法和步骤，对电动机驱动引风机方案及汽轮机驱动引风机方案进行投资回收年限分析和敏感性分析。

2.1 投资回收年限分析

2.1.1 计算相关基础数据

引风机选用静叶可调轴流式风机，采用不同驱动方式时，对应机组各个工况点下风机的效率和轴功率见表1。驱动用汽轮机暂按纯凝式进行比较，具体参数见表2。机组年运行模式见表3。

表1 引风机采用不同驱动方式的选型结果Tab.1 ID fan model selection under different driving modes

表2 纯凝式汽轮机的选型参数Tab.2 Condensing turbine model selection parameter

表3 机组年运行模式Tab.3 Unit annual operation mode

标煤价格为900元/t；电厂基准收益率为8%；税后上网电价为0.4309元/（kW·h）；调度方式采用调度发电机组出力。

在 100%THA、75%THA、50%THA负荷下的发电量分别为1000 MW、750 MW和500 MW。

2.1.2 投资差额计算

投资差额ΔZ计算过程见表4。

表4 2种方案投资差额计算 万元Tab.4 Investment cost difference calculation of 2 schemes 104yuan

2.1.3 年差额收益计算

根据汽轮机的热平衡计算得出2种不同驱动方案在不同负荷下的发电标煤耗及发电成本，见表5。

年差额收益ΔC的计算过程详见表6。

2.1.4 差额回收年限计算

将计算结果代入公式(1)，得出投资差额回收年限n＝2.1年。即因采用汽轮机驱动相应增加的投资费用在2.1年即可收回。

表5 2种方案在不同负荷下的发电标煤耗Tab.5 Standard generation coal consumption of 2 schemes under different loads

2.2 敏感性分析

对年利用小时数、煤价、电价和基本收益率进行敏感性分析，各参数与差额回收年限之间的关系见图1～4。

表6 年差额收益ΔC计算过程Tab.6 Calculation of annual difference profit

2.3 经济性评价

（1）汽轮机驱动方案与电动机驱动方案相比，机组热耗和发电煤耗增加，厂用电率降低，上网电量（售电量）增加。

（2）通过经济性计算得出，投资差额回收年限n＝2.1年，远短于电厂的运行年限，可判断汽轮机驱动方案优于电动机驱动方案。

（3）年利用小时数、煤价、电价和基本收益率对回收年限均有影响，但结合我国的具体国情和电厂的实际运行和调度情况，上述影响因素对两种驱动方式的比较结论只存在量的影响，而不存在质的影响。

3 结论

本文将经济学评价方法引入到引风机驱动方式的选择上，并通过工程实例进行了过程计算和验证分析，从而为引风机驱动方式的合理选择提供经济依据。该方法不仅适用于引风机驱动方式的经济性计算，对同类型设备的经济性分析也具有应用价值。

[1]吴阿峰、潘灏、谭灿燊.1000MW超超临界燃煤锅炉引风机配置的技术经济分析[J].发电设备,2009,(2)∶136-139.

[2]吴阿峰,李明伟,黄涛,等.烟气脱硝技术及其技术经济分析[J].中国电力,2006,(11)∶71-75.

[3]聂志刚，黄发菁，李雄浩.大型干法烟气脱硫的引风机选型探讨[J].电力建设，2005，26(10)∶59-60.

[4]王俊启.1025 t/h锅炉风烟系统改造对厂用电率的影响[J].热力发电，2003，(10)∶50-52.

[5]庄沪丰，杨晨.135 MW机组无增压风机湿法烟气脱硫技术[J].热力发电，2004，(10)∶52-54.

[6]裘立春,曹玉霞.大型锅炉一次风机选型及优化运行的探讨[J].中国电机工程学报,1999,19(8)∶72-75,80.

[7]王志成，张新平，董康田.国电石嘴山发电有限责任公司引风机节能改造[J].热力发电，2006，(3)∶54-56.

[8]李春曦,雷泳,王松岭,等.加装防涡圈的离心风机蜗壳内空气动力学特征和降噪研究[J].中国电机工程学报,2006,26(17)∶117-121.

[9]张文海，曲显明，马心宁.热电厂送(引)风机、给水泵变频调速设计[J].电力建设.2003，24(9)∶15-17.

[10]吴兴伟.火电厂大机组锅炉引风机选型的探讨[J].电力建设.2000，21(1)∶29-31.

[11]张大文.风机型电动机组启动时间的分析与建议[J].电力建设，2003，24(7)∶12-13.

[12]蔡娜，李地.电厂中高稳定性节能轴流风机的实验研究[J].中国电机工程学报，1999，19(1)∶42-46.