热电联产电厂供热的直接和间接效益分析

2015-06-05宋伟明丁军威

综合智慧能源 2015年1期

关键词：煤耗热电分摊

宋伟明，丁军威

（中国大唐集团科学技术研究院有限公司，北京 102206）

热电联产电厂供热的直接和间接效益分析

宋伟明，丁军威

（中国大唐集团科学技术研究院有限公司，北京 102206）

为了分析供热对热电联产效益的影响，定义了热电联产电厂供热的直接效益和间接效益。利用以热量法为基础的发电、供热成本费用分摊方法，对典型热电联产电厂的效益进行了测算分析。结果表明，热电联产电厂发电、供热效益不平衡，发电盈利但供热亏损，供热直接效益为负，但供热间接效益大于供热直接亏损；热电联产电厂的供热间接效益随着热电比的增加而增加，随着增加的发电利用小时数（与纯凝电厂相比）的增加而增加，随着煤价的变化，其变化幅度不大。

热电联产；供热；效益分析；热量法；热电比

1 问题的提出

根据能量梯级利用的原理，燃料在锅炉中燃烧放热后，加热水蒸气进入汽轮机做功发电，做过功的蒸汽对用户供热，同时完成发电、供热2种生产过程，具有节约能源、改善环境、提高供热质量等优点，热电联产是国家提倡的能源利用方式。

由于热电联产同时生产电、热2种产品，因此存在着对电、热的成本分摊问题。目前关于热电联产的发电、供热成本分摊方法主要采用基于热力学第一定律［1-7］和热力学第二定律的分摊方法［8-9］，前者包括好处归电法［1-3］、好处归热法［1-2］和效益折中法［4-7］。分摊方法关系到电、热产品的合理定价，对发电、供热效益产生很大影响。目前我国通用的发电、供热成本分摊方法为热量法，属于好处归电法范畴，这种方法将电能和热能看成是等价的，忽略能质的差别，将热电厂的总耗热量按生产电能和热能的比例来分摊。与单纯发电相比，热电联产电厂的发电煤耗和发电成本明显降低；与集中锅炉房相比，由于热电联产电厂的锅炉效率比集中锅炉房的效率高，因此供热煤耗会有所降低。这种分摊方法简单直观，便于考核，因此得到了广泛应用。目前，部分学者采用不同分摊方法对热电联产电厂的经济效益进行了一定的研究［4，10-13］，但对热电联产电厂供热经济效益的分析还不够充分，特别是对热电联产机组与同级别纯凝机组的效益进行比较研究的较少。

2 发电、供热成本费用分摊方法

目前我国热电联产电厂通用的发电、供热成本费用分摊方法以热量法为基础，分摊的原则是：只为电力或热力一种产品发生的费用，其发生的费用应全部分配给电力或热力产品负担；为电力和热力2种产品共同服务发生的费用，其费用应按一定标准在电力、热力产品之间进行分摊。

电力、热力产品生产成本，按其与产量的关系可分为变动成本和固定成本。在一定范围内，变动成本随着产量的增减而变动；固定成本不随着产量的增减而变动。根据热电联产的工作流程，热电联产电厂的成本主要包括燃料费、水费、环境保护费、折旧费、修理费、材料费、财务费用、职工薪酬及福利费和其他费用，其中前3项为变动成本，后6项为固定成本。各种成本费用的发电、供热分摊方法如下。

2.1 燃料费

为生产电力、热力产品耗用的燃料费，应根据发电和供热实际耗用的标煤量比例分摊。供热厂用电耗用的燃料费，应由热力成本负担，计算公式为

式中：CBe为发电燃料费，万元；CBh为供热燃料费，万元；CB为全厂燃料费，万元；Che为供热厂用电耗用燃料费，万元；Be为发电耗煤量，万t；Bh为供热耗煤量，万t；B为全厂耗煤量，万t；Wh为供热厂用电量，kW·h；be为发电标煤耗，g／（kW·h）；Pb为标煤价，元／t。

2.2 材料费

电气、汽轮机车间的热网部分用料由热力产品负担，其他部分用料由电力产品负担；水处理用药品按发电、供热耗用软化水量比例分摊；其余按发电、供热耗用标煤量比例分摊。

2.3 折旧费、修理费

电气、汽机车间的热网部分的折旧费和修理费由热力产品负担，其他部分由电力产品负担；其余部分按发电、供热耗用标煤量比例分摊。

2.4 水费、环境保护费、财务费用、职工薪酬及福利费和其他费用

根据发电、供热实际耗用的标煤量比例分摊。

3 供热效益分析

3.1 供热直接效益

除发电业务之外，热电联产电厂供热的直接效益就是增加的供热业务本身的效益，计算公式为

式中：Ehd为供热直接效益，万元；Ih为供热销售收入，万元；Ch为供热总成本，万元；Th为供热销售税金及附加，万元。

3.2 供热间接效益

与纯凝机组相比，热电联产电厂供热对发电还能产生间接影响，主要包括以下3个方面。

3.2.1 供电煤耗降低产生的效益

众所周知，按照热量法计算，与同级别纯凝机组相比，热电联产电厂供热往往能够降低供电煤耗，产生节煤效果，因此，把由于供热使热电联产电厂供电煤耗降低而减少的燃料成本作为供热的间接效益。影响热电联产机组供电煤耗的因素较多，包括热电比、供热参数、机组类型、供热利用小时数、热化发电率、热网效率等，但热电比的影响是主要的［14］，热电比越高，供电煤耗降低幅度越大。研究结果表明［15-16］，在大多数工况下，认为机组供电煤耗随热电比呈线性变化具有一定的合理性。因此，为了方便分析，作者认为供电煤耗随热电比增加而线性降低，由于供热降低供电煤耗而产生的间接效益，其计算公式为

式中：Ehi1为供热降低供电煤耗产生的间接效益，万元；K为系数；r为热电比，%；t0为纯凝机组发电设备利用小时数，h；t1为热电联产比纯凝增加的利用小时数，h；P为装机容量，MW；w为综合厂用电率。

文献［15］对300MW供热机组变工况能耗特性进行了研究，研究结果表明，在单级工业抽汽供热工况下，热电比平均提高1个百分点，机组供电煤耗约下降0.6 g／（kW·h）；在单级采暖抽汽供热工况下，热电比平均提高1个百分点，机组供电煤耗约下降0.75 g／（kW·h）。在350MW机组的采暖供热分析中，取K＝0.75。

3.2.2 机组发电利用小时数增加产生的效益

为了支持热电联产发展，按照“以热定电”的原则，各地区在电量计划安排上向热电联产机组倾斜。一般情况下，热电联产机组比同级别的纯凝机组能够多争取到计划电量小时数（200～800 h，甚至更多）。由于发电利用小时数增加，可使热电联产电厂增加发电边际效益。

式中：Ehi2为供热增加发电利用小时产生的间接效益，万元；Pe为上网电价，元/（kW·h）；bne为纯凝机组供电标煤耗，g／（kW·h）。

3.2.3 供热厂用电影响产生的效益

与纯凝机组相比，热电联产机组由于供热增加了厂用电，使上网电量减少，造成发电效益损失。

式中：Ehi3为供热厂用电量造成的效益减少，万元；Qh为供热量，GJ；wh为供热厂用电率，（kW·h）／GJ。

综上所述，由于供热给热电联产电厂带来的间接效益为

3.3 供热总效益

与纯凝机组相比，热电联产电厂由于供热产生的直接效益和间接效益之和就是供热的总效益

4 效益测算

以华北地区某典型热电联产电厂为例，分析其在正常经营年份的发电、供热效益情况，并与同级别纯凝机组进行对比。热电联产电厂为亚临界一次中间再热机组，采用抽汽方式进行采暖供热，热电联产电厂与纯凝机组电厂的相关技术经济指标见表1。

按照《建设项目经济评价方法与参数》［17］以及现行有关财税制度建立完整的经济评价模型，对该电厂在20年经营期内的经济指标进行测算，供热按照5年达产考虑。供热直接效益和间接效益的测算结果如下。

4.1 供热直接效益

热电联产电厂在供热达产年的效益指标列于表2。由表2可以看出，在供热达产年，热电联产电厂的供热标煤耗量占全厂总标煤耗量的23.77%，按照上述发电、供热成本分摊方法，供热部分的总成本费用占全厂总成本费用的21.91%，但供热部分的营业收入仅占全厂营业收入的13.79%，供热收入、成本倒挂。在全厂盈利13239万元的情况下，供热亏损6970万元，供热单位亏损9.96元／GJ。发电、供热及全厂的成本利润率为24.13%，-29.67%和12.35%。

表1 热电联产电厂与纯凝电厂的技术经济指标

表2 热电联产电厂供热达产年发电、供热相关指标

从上述典型热电联产电厂的发电、供热效益分析可以看出，近年来随着煤价下跌，我国热电联产电厂的经营状况有所改善，达产年份全厂可以达到总体盈利，但由于在发电、供热成本分摊的时候“好处归电”，导致热电联产电厂的发电、供热效益不平衡，发电盈利，但供热亏损，供热的直接效益为负值。

4.2 供热间接效益

在热电联产电厂供热达产年，热电比为66.73%，按照热电比平均提高一个百分点可使机组供电煤耗下降0.75 g／（kW·h）计算，供热达产年热电联产电厂供电煤耗为275 g／（kW·h），比纯凝机组下降50 g／（kW·h）。根据式（5）可以计算得出，由于供电煤耗下降而产生的供热间接效益为9202万元。与纯凝机组相比，热电联产电厂可多争取到计划电量利用小时数达500h，由式（6）可以计算得出，由于发电利用小时数增加而增加的发电边际效益为6569万元。由式（7）可以计算得出，热电联产电厂供热厂用电导致供电量减少而产出的效益减少为2387万元。因此，在供热达产年，热电联产电厂的供热间接效益为13385万元，大于供热直接亏损（6970万元），供热总效益为6415万元。

5 供热间接效益影响因素分析

5.1 热电比

设定t1＝500 h，Pb＝645元／t，在不同热电比情况下，热电联产电厂的供热间接效益变化情况如图1所示。从图1可以看出，随着热电比的增加，机组供电煤耗下降，从而使供热间接效益Ehi1增加；供热量增加导致供热厂用电量增加，从而使发电效益损失Ehi3也增加；供电煤耗下降使供热间接效益Ehi2小幅增加。因此，供热间接效益随热电比增加而增加，当热电比大于46%时，供热间接效益Ehi1大于Ehi2。

图1 热电联产电厂供热间接效益随热电比的变化情况

5.2 增加的利用小时数

设定r＝30%，Pb＝645元／t，在t1不同的情况下，热电联产电厂的供热间接效益变化情况如图2所示。从图2可以看出，随着t1的增加，供热间接效益Ehi2增加；供热间接效益Ehi1由于机组利用小时数增加而小幅增加；发电效益损失Ehi3保持不变。总体上，供热间接效益随t1增加而增加，当t1大于330 h时，供热间接效益Ehi2大于Ehi1。

图2 热电联产电厂供热间接效益随增加利用小时数的变化情况

5.3 煤价

设定r＝30%，t1＝500 h，在不同煤价情况下，热电联产电厂的供热间接效益变化情况如图3所示。从图3可以看出，随着煤价的升高，热电联产供热能够节省更多的燃料费用，供热间接效益Ehi1增加；供热间接效益Ehi2由于燃料成本增加而减少；发电效益损失Ehi3保持不变。总体上，供热间接效益随煤价增加的变化幅度不大。