火力发电厂厂用电率的计算与分析

杨毅伟

(西南电力设计院，四川成都610021)

0 引言

近年来，我国越来越重视节能降耗工作，国内各大发电集团对各自项目的占地、耗水量、煤耗、电耗等指标提出了更高的要求，其中，厂用电率作为发电厂的重要技术和经济指标之一，正受到各方越来越多的关注。

1 厂用电率的计算

火力发电厂厂用电率，是指机组在正常运行状态下某一指定时段内本厂范围内各主、辅系统耗用的总电量占同一时期机组发电量的百分比。

厂用电率的数值可通过2种方法取得，一种是通过电厂投产后实测得到，另一种是根据电厂的负荷情况估算得到。电厂运行人员一般是把通过关口计量表计测得的全厂发电量与上网电量的差值同全厂发电量的比值作为厂用电率。即

式中:e为厂用电率，%;Wf为全厂发电量，kW·h;Wsw为全厂的上网电量，kW·h。

多年来，设计人员在进行厂用电率估算时，一直是按照DL/T5153—2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》中的规定执行的。以目前国内占主力地位的纯凝汽电厂为例，其厂用电率按如下方法估算

式中:e为厂用电率，%;Sc为厂用电计算负荷，kV·A;cosφav为电动机运行功率时的平均功率因数，一般取0.8;Pe为发电机的额定功率，kW。

厂用电率运行计算公式(1)是某一时期厂用电耗电量与发电量实测值的比值，厂用电率设计估算值公式(2)是按照机组满发的工况模拟全年情况进行计算的，这2种方式计算得到的厂用电率存在一定的差异。

根据DL/T5153—2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》:厂用电率的计算负荷采用换算系数法计算，其计算原则大部分与厂用电变压器的负荷计算原则相同，即Sc=∑KP，其中，换算系数

式中:Kt为回路的同时率;Kf为回路的负荷率;η为回路的效率;cosφ为回路的功率因数。

在实际应用中，对每项负荷均按公式(3)分别计算其换算系数显然不太现实，因此在DL/T 5153—2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》中给出了换算系数K的参考取值，见表1。

表1 换算系数K的参考取值

以上K值是根据统计数据得来的，K值取值是否合适是提高厂用电率设计估算值准确性的关键所在。据了解，国外设计咨询公司并不计算厂用电率，但一般都计算厂用电负荷电耗，表2列出了几家国外设计咨询公司的厂用电负荷计算公式。

由表2可以看出，国外设计咨询公司厂用电负荷电耗的计算方法与国内K值法类似，但其计算结果均比国内的K值法得到的结果要大，然而从目前国内工程实践结果来看，厂用电率设计估算值往往要超过实际运行值，下面分析影响厂用电率的因素。

表2 国外设计咨询公司的厂用电负荷计算公式

2 影响厂用电率的因素

2.1 辅机选型的影响

高压电动机耗电量在厂用电中所占的比例很大，一般都在60%以上。辅机设备根据不同的选型基准点设计容量差别很大，再加之辅机设备的驱动电动机一般还要考虑1.15倍的储备系数并根据电动机的标准系列容量进行选择。如果辅机选型不合适，累计下来其驱动电动机的铭牌功率就会同实际运行功率有比较大的差异。这是部分电厂厂用电率偏高的主要原因。

2.2 机组负荷率的影响

机组负荷率较低是目前我国大多数火力发电厂所面临的客观问题。以现在的主力机组600MW机组为例，实际出力达到400～500MW的并不少见，然而电厂辅机是按照额定出力进行选型的，机组出力减小，厂用电设备耗电量也会相应减少，但两者之间并不是成比例减少的关系。总的说来，机组负荷率越高，厂用电率越低，理论上当机组额定满发时厂用电率应最小;当机组负荷率降低，发电量减少时，由于厂用电系统的电耗并没有随之成比例下降，造成电厂的厂用电率偏高。

2.3 煤质变化的影响

煤质变化是影响厂用电率的另一个重要因素。众所周知，由于我国电煤供应比较紧张，部分电厂不得不根据来煤情况进行掺烧。掺烧后由于煤质变差，发热量降低，达不到原先设计煤种的要求。在这种情况下，如果要保证机组的出力，必将增加锅炉的给煤量，这就导致磨煤机和制粉系统的用电量增大，进而影响电厂的厂用电率。

2.4 新机组运行不稳定的影响

工程实践表明，新机组即使在通过168h带负荷试运行后，仍然存在一定的磨合期，在此期间可能因为设备调试、参数整定不合适等因素，造成机组运行不稳定，使启、停次数增多。根据相关统计资料，机组月投运时间低于45%，则机组的厂用电率将明显上升。

3 降低厂用电率的措施

3.1 合理选择辅机参数

根据本文2.1章节的分析，由于高压辅机设备在厂用电中所占的比例很大，其容量的变化对厂用电率影响很大，因此，合理选择设备参数对于降低厂用电率是至关重要的。目前，电厂磨煤机和三大风机一般有20%～25%的裕量，大马拉小车的现象普遍存在，加之机组负荷率偏低，使得厂用电率指标不理想。综上所述，合理选择辅机设备是降低厂用电率最直接的手段。

3.2 调速装置的应用

根据不同设备的运行特性合理选择调速装置对降低厂用电耗效果明显。以某2×600MW机组为例，共设4台循环水泵，其中3台是电动机容量为3000kW的定速泵，另外1台为双速电动机，高速运行时电动机容量为3000kW，低速运行时电动机容量为2100kW。夏季工况运行4台循环水泵(正常转速)，冬季工况运行4台循环水泵(3台正常转速和1台双速电动机低转速)，双速电动机每年低速运行时间按2250h计算，1台双速电动机全年可节电900×2250/10000=202.5(万kW·h)。另外，通过变频装置同样能达到调节设备转速以适应不同运行工况的要求。

由此可见，合理选择调速装置能够通过控制电动机转速而控制电动机出力，以达到降低厂用电耗的目的。

3.3 采用节能设备

采用节能设备，对于降低厂用电耗同样十分重要。以某2×600MW机组为例，其电除尘系统原设计采用普通电源供电，每台机组设置耗电量约为3100kW。对电除尘控制段进行高频电源改造后，在机组额定出力的情况下可降低电耗50%左右。若按其全年满发4000h计，则一年至少可节电2×3100×50%×4000/10000=1240(万kW·h)，节电效果十分明显。

此外，采用高效电动机、选用低能耗变压器、合理选择高效节能光源和灯具等节能设备的措施，同样能够不同程度地降低厂用电耗，进而达到降低厂用电率之目的。

[1]DL/T5153—2002，火力发电厂厂用电设计技术规定[S].