BTG项目中的厂用电量计算方法分析

徐 静

（1.上海交通大学，上海200240；2.上海电气工程设计有限公司，上海201612）

BTG总承包模式，即Boiler（锅炉）－Turbine（汽轮机）－Generator（发电机）的缩写，是中国各大电力制造企业针对海外市场，特别是印度市场推出的一种电站总承包模式。其主要提供锅炉岛和汽轮机岛主辅设备的供货，以及相关的设计、安装和调试。

厂用电量是指年机炉在100%汽轮机最大连续出力工况（Turbine Maximum Continue Rate，TMCR）下，发电所需的自用电能消耗量。这是总包合同性能保证值中重要的一项，反映了电厂工艺流程设置和设备选择是否合理，是评价工程质量的重要依据，也是发电厂重要的一项经济指标，与发电厂的经济效益直接相关。随着市场经济的发展，业主在总包合同中把厂用电量设定为性能保证参数，同时规定了严格的考核约定，对于超标部分规定了严厉的赔偿要求，体现了对厂用电量的极大重视。

投标中提交的厂用电量是设计院根据工艺专业对设备的选型，依据规程规范，结合电动机功率和设备运行情况计算得到。现场性能考核时的实测厂用电量是根据合同约定，对纳入考核范围的设备利用测试设备进行实际测量，从而得出厂用电量。相对而言，实测的厂用电量比较准确，投标中提交的厂用电量只是估算值，与设备参数的选取、裕量的选取、计算方法的不同密切相关。如何准确的计算厂用电量，对于提高标书的竞争力，降低工程风险，控制工程质量和造价有着很重要的意义。

1 影响BTG项目厂用电量的主要因素

BTG项目厂用电量的主要设备包括：电动给水泵、凝结水泵、一次风机、送风机、引风机、磨煤机、电除尘器、锅炉与汽轮机低压负荷、热控专业与化学专业少量的低压负荷等。其中，锅炉与汽轮机系统的高压负荷、电除尘负荷占了总厂用电量的95%～98%。

1.1 煤质对厂用电量的影响

煤的发热值直接影响到燃煤量、磨煤机选择和电耗。若煤的发热值高，燃煤量则低；若煤的发热值低，则燃煤量增加。煤的发热值又和煤的成分有关，当煤的含碳量高，含氧量少，水分不高，灰分不高，则煤的发热值就高。若煤的水分较高，需要的制粉系统干燥出力和一次风量比较多，并要求一次风机的轴功率比较大。若煤的灰分很高，则电除尘的电耗很大。

结合目前执行中的项目和诸多投标项目发现，印度的煤质好坏相差很多，例如印度瑞吉项目、海萨项目、雅幕娜项目的煤质分析如表1所示。

结合工程经验不难发现，印度BTG项目中的煤质大多都是尚不成熟的煤，含碳量低、含灰量高、发热量低，故燃烧系统的上煤量、除尘器的除灰量和烟风系统引风机容量较国内常规同类型机组大，这些都意味着高电耗。

1.2 风机选型对厂用电量的影响

印度业主通常要求一次风机和引风机按照最差煤种设计，送风机按照最好煤种设计，这就意味着所有的风机都处于最大工作状态［1］。另外，印度的设计理念是在系统设计中充分考虑裕量，制造厂家不再考虑裕量，而中国的设计理念是系统设计中保证充分可用，由制造厂家考虑一定的裕量。这种设计理念和风机厂家制造工艺的区别，导致最后在合同谈判和合同执行过程中，设计院和制造厂家考虑了重复裕量，风机选型和风机电动机选型都比国内要大，即“大马拉小车”现象，厂用电浪费严重，初投资增加。

表1 煤质分析对照表

2 BTG项目厂用电量的计算方法分析

厂用电量计算有估算法和实测法。如何在投标阶段通过合适的计算方法对厂用电量进行估算，使得估算值和最终的实测值尽可能的接近，既提高标书的竞争力，又避免不必要的商务罚款，这就对厂用电量的计算方法提出了要求。

国内厂用电量的计算方法通常采用换算系数法，这种计算方法是基于概率统计基础上提出的一种电负荷统计方法，在中国已编入《DL／T 5153—2002火力发电厂厂用电设计技术规定》，并通过大量的工程实践证明上述方法满足工程设计要求。在工艺专业依据规程规定进行设备选型的情况下，换算系数法估算得出的厂用电量虽不精确，但完全可以作为定性分析的依据。

国外厂用电量的计算方法通常采用轴功率法，这种方法是通过对每个电动机都依据轴功率和电动机效率进行折算，这种计算方法在电动机厂家提供准确参数的基础上准确率较高，但是需要所有的电动机都提供准确的参数，工作量较大。

2.1 高压电动机厂用电量的计算

纵观BTG项目厂用电负荷的主要组成部分，其高压负荷和电除尘负荷虽然数量不多，却占了总厂用电量的95%～98%。现结合印度雅幕娜2×300MW BTG工程，给出对于这部分高压电动机轴功率法和换算系数法的差异。轴功率法的算式为［2］

式中，Sc1为计算负荷；Kt为同时率，对新建电厂取0.9，扩建电厂取0.95；Pz为最大运行轴功率；η为对应于轴功率的电动机效率；cosφ为对应于轴功率的电动机功率因数；P1为计算负荷的有功功率；cosφav为电动机在运行时的平均功率因数，一般取0.8。换算系数法的算式为［2］

式中，K为换算系数，对于≥200MW机组，给水泵和凝结水泵电动机取1.0，其他取0.85；P2为计算功率。轴功率法与换算系数法的计算结果对比如表2所示。

表2 轴功率法及换算系数法计算结果对比表（单台机）

可见，轴功率法计算得到的工作电耗要比换算系数法小很多，在该项目中单台机总工作电耗相差2 318.2kW。依据该项目商务合同中对厂用电量赔偿金的规定，额定条件下厂用电能耗相对于性能保证值每增加1kW赔偿3 600美元，整个项目仅厂用电量这项条款就意味着要赔偿1 669万美元。

2.2 静电除尘器厂用电量的计算

在静电除尘器工作电量的计算中，对于发热量低、含尘量高达30%多，这种品质较差的煤种，每台炉通常需要配置2套电除尘，每套电除尘为双室九电场，甚至每套电除尘为四室七电场。通常厂家会提供总的额定容量和正常工作时的耗电量。额定容量为各类电负荷的加权数值，正常工作时的耗电量为正常工作时的电耗。静电除尘器的主要电负荷为硅整流变压器和电加热器。依据电力工程电气设计手册相关规定［3］，对于整流变压器，换算系数取值范围为0.4～0.75。电除尘厂家通常会把正常工作电耗的数值压得很低，有时甚至压到0.3～0.4，却没有实际的根据，这个取值会明显增加技术风险。因为静电除尘器的效率会随着灰分的吸附而逐年降低，电耗逐年增加。根据诸多工程的实践经验，并结合设计手册，换算系数取0.6相对比较合理。以印度雅幕娜2×300 MW BTG工程为例，煤质情况如表1所列，电除尘厂家设计为每台炉配置2套电除尘器，每套电除尘为双室七电场，具体负荷如表3所示。

表3 电除尘器负荷表（单台机）

故每台电除尘的工作电耗为

每台机组电除尘的工作电耗为

2.3 其他低压负荷厂用电量的计算

针对锅炉、汽轮机、热控和化学专业的低压负荷，若对每个电动机进行轴功率法计算比较繁琐，且低压电动机部分占整个厂用电量的2%～3%，故用轴功率法进行折算意义不大，建议使用换算系数法。运用换算系数法对印度雅幕娜项目低压负荷进行估算，估算值为416.2kW。

3 厂用电实测报告分析

印度雅幕娜2×300MW BTG工程机组投运后，作为性能保证值的考核条款之一，业主对BTG范围内用电设备的实际用电耗进行了测量，测量结果如表4所示。

表4 印度雅幕娜2×300MW BTG项目厂用电量实测结果（单台机）

通过与现场实测数据的对比，可以得出以下结论：①用轴功率法对高压电动机进行估算，估算值略高于实测值，但远小于系数换算法得出的计算值，这样既能保证厂用电量的合理性，以避免高额的商务罚款，降低工程风险，又能有效地提高标书的竞争力；②用换算系数法对电除尘的电负荷进行估算时，换算系数取0.6，结果略高于实测值，但考虑到电除尘的效率会随着灰分的吸附而逐年降低，0.6的取值是相对合理的；③ 用换算系数法对低压电动机和低压静态负荷进行估算，估算值和实测值很接近，证明算法简洁有效。

4 结 语

对于BTG项目，高压电动机推荐用轴功率法计算工作电耗，对静电除尘器和低压负荷推荐用换算系数法计算，使得估算得到的厂用电量能尽可能的接近实测值。厂用电量虽是电气专业的主要参数，但是最终取决于工艺系统的设计和辅机的选型，这需要各专业间的紧密配合，应统筹考虑电耗、煤耗和热耗这一系列性能参数保证值。

［1］赵国华，程化南，高 琴.对印度火电工程中风机选型的分析［J］.华东电力，2009，37（7）：1222.

［2］华东电力设计院.DL／T 5153—2202火力发电厂厂用电设计技术规定［S］.北京：中国电力出版社，2002.

［3］水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册—电气一次部分［M］.北京：中国电力出版社，1989.