发电厂厂用电率计算方法的优化

中南电力设计院 潘琳 李汉峰

1 优化厂用电率的意义

厂用电率是电厂主要技术经济指标之一，直接影响发电厂的经济效益。我国电力行业一般认为厂用电率是指发电厂电力生产过程中所必需的自用电量占发电量的百分比。以年发电量120亿kW·h的火电厂为例，厂用电率节省0.1%，按照电价0.5元／kw·h计算，每年可节省发电成本600万元。在目前国家关于“节能减排”的产业政策下，降低厂用电率以节约厂用电具有重大意义。

从设计角度，设计院电气专业根据工艺专业提供的用电设备容量（包括电力生产过程中电动机、照明、采暖通风以及其它控制、保护装置等）及设备运行方式估算出额定工况下的厂用电率。

本文将先给出厂用电率的一般计算方法，再结合工程实际算例，在充分了解厂用电负荷运行情况的基础上，对于负荷计算以及影响厂用电率的主要因素进行分析，优化厂用电率的计算方法，以使计算值更接近于实际运行值。

2 厂用电率及负荷计算方法

优化之前，需先了解目前厂用电率及负荷计算的基本方法，方法如下：

2.1 厂用电率估算方法

按行标DL/T 5153-2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》，火力发电厂厂用电率的估算方法如下：

A1 凝汽式发电厂厂用电率（式中参数含义详见行标DL/T 5153-2002）

A2 供热式机组的热电厂厂用电率（式中参数含义详见行标DL/T 5153-2002）

2.2 负荷计算

电负荷计算的目的主要是确定用于厂用电设备选型和用于厂用电率取值的“计算负荷”，目前厂用电负荷常用的计算方法有：换算系数法、轴功率法。两种方法所取的系数差异较大，不同的设备有不同的系数，同一设备使用不同方法时所取的系数亦不一样。因此，对相同的电厂，两种方法算出的厂用电率也存在着较大的差异。

下面对上述两种厂用的电负荷计算方法进行介绍。

2.2.1 换算系数法

换算系数法的算式为：

Sc＝∑(KP)

式中：Sc——计算负荷（kVA）；

K——换算系数，可取下表的数值；P——电动机的计算功率（kW）。

电动机的计算功率P应按负荷特点确定：

1 经常连续和不经常连续运行的电动机为

P=Pe

式中：Pe——电动机的额定功率（kW）。

2 短时及断续运行的电动机为

P=0.5Pe

3 中央修配厂的电动机为

P=0.14∑P+0.4∑5P

式中：∑P——全部电动机额定功率总和（kW）；

∑5P——其中最大5台电动机的额定功率之和（kW）。

4 煤场机械

1）中小型机械为

P=0.35∑P+0.6∑3P

式中：∑3P——其中最大3台电动机的额定功率之和（kW）。

2）大型机械为

翻车机 P=0.22∑P+0.5∑5P

悬臂式斗轮机 P=0.13∑P+0.3∑5P

门式斗轮机 P=0.1∑P+0.3∑5P

式中：∑5P——其中最大5台电动机的额定功率之和（kW）。

2.2.2 轴功率法

轴功率法的算式为：

式中：Kt——同时率，对新建电厂取0.9，扩建电厂取0.95；

Pz——最大运行轴功率（kW）；

η——对应于轴功率的电动机效率；

cosφ——对应于轴功率的电动机功率因数。

当仅有少数几台电动机的功率较大（例如每台电动机功率大于变压器低压绕组额定容量的20%）时，则可用简化算法，即对这几台电动机单独按照下面的算式计算，并与换算系数法相比较，取大者作为计算负荷，而对其余负荷仍用换算系数法计算。

少数几台功率较大的电动机，这里有一个不确定的词，即几台算作少数。根据经验，在一个供电区域中有1～3台此类电动机可算作少数。

行标DL/T 5153-2002中第5.1.2条明确提出火力发电厂厂用电负荷计算宜采用“换算系数法”。但换算系数是一个平均值，它与所供给的厂用电动机数量有关，数量多时，准确性高，反之，数量少时，准确性较差。因此，在厂用电节能优化上，不能简单按换算系数法算，而应结合轴功率法计算，加强专业间的衔接，充分了解工艺专业设备的运行特性，容量及设备台数的设置情况后，再确定该设备的计算负荷，使计算结果更接近于实际。

3 结合工程实例，优化厂用电率的计算方法

本文结合我院设计的国电青山“上大压小” (2x350MW级)热电联产项目，从优化的理念，计算过程，计算结果与实测值的对比等三方面进行阐述。

根据实际运行经验，采用“换算系数法”计算的厂用电率值通常较实际运行厂用电率偏大。因此，了解工艺系统特性之后，本工程提出了按考核工况运行负荷进行厂用电率估算的方法，在考核工况下，机组保持满发状态，原煤仓预先处于充满状态不考虑来煤，运煤系统不运行，石灰石浆液箱浆液预先装满而石灰石贮存及浆液制备系统不运行，工业水池原有储量满足考核工况运行要求、先储满水而补给水系统不运行，除盐水箱预先制好满足考核工况运行要求的水而锅炉补给水处理系统不运行，其它系统如除灰、化水、供水、暖通、照明、二次、热控等在考核工况下不影响机组满发的负荷均不运行，考核时间按4小时考虑。具体厂用电负荷运行情况及其计入估算厂用电率的计算负荷的方法见表1。

根据以上计算原则，详细计算如下：

3.1 厂用电率计算负荷

计算原则如下:

3.2 纯凝厂用电率计算

式中: e——厂用电率 Sj+Sg/2=19341.9

Sj——机组厂用电计算负荷（kVA）

Sg——公用厂用电计算负荷（kVA）

cosψp——电动机在运行功率时的平均功率因数，取0.8

Pe——发电机的额定功率，取350MW

最终得出： e=4.421%

3.3 供热厂用电率计算

计算公式：

名称额定功率（kW）K安装备用机组计算容量Sj(kVA) 台数台数凝结水泵1120 1.00 2 1 926 循环水泵1400 1.00 1 1400 循环水泵1400 0.25 1 350 中速磨355 0.85 5 1 1207 吸风机3250 0.85 2 5525 一次风机 1400 0.85 2 2380 送风机 850 0.85 2 1445 除灰空压机250 0.85 4 锅炉低压负荷334 0.70 234 汽机低压负荷1210 0.70 847 电除尘低压负荷1486 1.00 1486 照明检修低压负荷400 0.50 200 化水低压负荷219 1.00 除灰低压负荷155 1.00 热控低压负荷 0.70 125 电气二次低压负荷 0.70 130 脱硫负荷 吸收塔循环泵A 550 0.85 1 367 吸收塔循环泵B 550 0.85 1 400 吸收塔循环泵C 600 0.85 1 433 吸收塔循环泵D 650 0.85 1 467 氧化风机500 0.85 2 1 300 脱硫变低压负荷1080 0.70 脱硝负荷 脱硝低压负荷80 1.00 1 80 合计 18301 备注 轴功率 随季节 836 轴功率 219 155 80 35 轴功率 轴功率 轴功率 轴功率 轴功率756 2081 公用计算容量Sj(kVA)

按全厂运行6500小时计算，根据工艺提资，其中采暖期为2520小时，制冷期为3120小时，非采暖制冷期为860小时，各时期相关参数取值不同。

3.3.1 供热方式采暖期厂用电率计算

3.3.2 供热方式制冷期厂用电率计算

3.3.3 供热方式非采暖非制冷期厂用电率计算

最终得出：供热厂用电率平均值er=6.72 (kWh/GJ)

供热发电厂用电率平均值ed=3.82 %

3.4 厂用电率优化前后及实测值对比

3.4.1 优化后厂用电率计算值

按考核工况下负荷计算，其厂用电率计算结果为：

1）纯凝厂用电率估算值包含脱硫、脱硝负荷为4.421%；

2）供热厂用电率平均值为6.72(kWh/GJ)；

3）供热发电厂用电率平均值为3.82%，全厂性公用负荷已分摊到每台机组上。

3.4.2 优化前厂用电率计算值

采用常规换算系数法负荷计算（本文不再详细计算），其厂用电率计算结果为：

1）纯凝厂用电率估算值包含脱硫、脱硝负荷为5.559%；

2）供热厂用电率平均值为8.49(kWh/GJ)；

3）供热发电厂用电率平均值为4.16%，全厂性公用负荷已分摊到每台机组上。

3.4.3 现场厂用电率试验实测值

该工程已投产使用一年，经现场试验，实测厂用电率值为：

1）纯凝厂用电率估算值包含脱硫、脱硝负荷为4.416%，

2）供热厂用电率平均值为6.71(kWh/GJ)，

3）供热发电厂用电率平均值为3.81%，全厂性公用负荷已分摊到每台机组上。

由上述对比可见，优化结果更趋近于实测值，优化前常规算法误差较大。单从纯凝厂用电率看，按优化前计算方法，厂用电计算负荷与实测相差5000.625kVA , 而按优化后计算方法，与实测仅相差21.875kVA 。

4 结语

如今，受能源危机的影响，煤价以及电价都发生了大幅度的变化，近些年来，不少发电企业都出现了亏损的现象。因此，各大发电集团对各自项目的占地、耗水量、煤耗、电耗等指标提出了越来越高的要求，其中厂用电率作为发电厂的重要技术经济指标之一，也越来越多地受到各方的关注。为应对此状况，设计院有必要对厂用电率计算方法进行优化，使计算值更趋近于实测值，供各大发电集团公司采用。本文结合工程实例，对其优化厂用电率计算的过程进行了详细的阐述，与实测值对比，效果明显，供后续工程借鉴使用。

[1] DL/T 5153-2002,火力发电厂厂用电设计技术规定.