CN113240280A - 一种热电联产机组热经济性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热电联产机组热经济性评价方法，包括如下步骤：S1，计算单位时间汽轮机吸热量；S2，计算单位时间供热量；S3，确定纯凝工况的发电机功率和供热工况的当量发电功率；S4，分别确定纯凝工况和供热工况的锅炉热效率和厂用电率；S5，计算纯凝工况的供电煤耗和供热工况的当量供电煤耗；S6，评价热电联产的热经济性；本发明在综合考虑供热单价、上网电价以及供热设备对厂用电率影响的基础上，提出了供热过程热经济性评价指标“当量供电煤耗”，该指标关联机组热力性能，能全面反映供热对机组盈利能力的影响，并可作为热电联产机组的优化运行管理、热电负荷优化分配、在线热经济性监测的重要参数。
Description
技术领域
本发明涉及火电厂热经济性评价技术领域，尤其涉及一种热电联产机组热经济性评价方法。
背景技术
根据能量梯级利用的原理，热电联产机组将高温高压蒸汽驱动汽轮机做功后，再根据热用户的需求抽取特定参数的蒸汽进行供热，从而同时提供热、电两种产品。由于热、电生产过程中的耦合性以及热电厂成本构成的复杂性，热电机组的热经济性评价一直困扰着热电企业。目前热电联产机组热经济性评价以分摊热电成本的方式进行，主要分为两类，第一类是以热力学定理为基础的分摊方法，有好处归电法、好处归热法和折中法；其中折中法有加权法、热泵法、热电联合法、能级比加权分摊法、
方法、
效率法、折合
法等，折中法克服了好处归电法和好处归热法两种极端分配方法的缺陷，对能量价值进行更合理的评估；第二类是以经济学定律为基础的分摊方法，包括综合效益法、经济学方法、黄金分割法、经济效益系数法等。
以热力学定理为基础的评价方法聚焦能量的数量或品质，分摊热、电两种产品的成本，但未考虑两种产品的市场价值，并且发电、供热辅助设备的用电量也没能纳入热电成本分摊的范畴，不利于生产企业直观了解供热的附加效益；以经济学定律为基础的评价方法聚焦机组的成本与收益，综合效益法和经济学方法都是以统计学或者市场情况来确定热、电产品的成本，而与本机组的热力性能关联不强；黄金分割法和经济效益系数法遵循经济学定律，考虑的是整体经济方面的平衡，而当涉及到具体的热经济性指标(如：供电煤耗)却不能提供。
中国专利CN103216281B公开了一种热电联产机组及其运行效率的评价方法，主要分为以下步骤，第一步，计算热电联产机组的循环吸热量和对外供汽的热量；第二步，计算热电联产机组的发电比率和供汽比率；第三步，计算单位标准煤燃烧所能产生的对外供电的电能及对外供汽的热能；第四步，计算燃烧单位标准煤的最终净收益；第五步，比较不同热电联产机组燃烧单位标准煤的最终收益，收益大的热电联产机组运行效率高。该发明的优点是最终计算结果是以往衡量热电联产机组运行效率的多种指标的一个综合体现，它更加直观，无论专业人员还是非专业人员都非常容易理解，但涉及到具体的热经济性指标(如：供电煤耗)却不能提供。
中国专利申请CN111934311A公开了一种热电联产热经济性的评价方法，包括联产机组
分析、联产机组各子系统投入产出
分析和基于能值的指标体系评价。通过利用结合
分析及经济学中的投入产出法的特点形成的投入产出
分析法对热电联产机组各子系统，如燃料系统、锅炉系统、汽机系统、回热系统和冷凝系统进行分析，得到系统中各股能流的能值，进一步计算得到高压供热效率、中压供热效率、发电效率及热电综合利用效率，在实现了热、电生产成本分摊的同时，通过热电综合利用效率指标，可有效评价热电联产机组变工况运行条件下的热经济性。但未考虑供热单价、上网电价以及供热量对热电联产热经济性的影响。
发明内容
为了克服上述热电联产机组热经济性评价方法存在的不足，本发明提供一种能综合考虑供热设备对厂用电率的影响，并关联机组热力性能、厂用电率，能全面反映供热对机组盈利能力影响的热电联产热经济性评价方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种热电联产机组热经济性评价方法，其特征是，包括如下步骤：
S1，计算单位时间汽轮机吸热量；
S2，计算单位时间供热量；
S3，确定纯凝工况的发电机功率和供热工况的当量发电功率；
S4，分别确定纯凝工况和供热工况的锅炉热效率和厂用电率；
S5，计算纯凝工况的供电煤耗和供热工况的当量供电煤耗；
S6，评价热电联产的热经济性；
所述S3中供热工况的当量发电功率为发电机功率Pe1与单位时间内供热产值等价折算成发电功率Pe2之和，所述发电机功率由功率监测装置测得并计算发电机有功在单位时间内的算术平均值，所述单位时间内供热产值等价折算成发电功率的计算方法为：
式中：Pe2为单位时间内供热产值等价折算的发电功率，kW；B为供热单价，元/GJ；A为上网电价，元/kWh；QH为机组单位时间供热量，GJ/h；
所述供热工况的当量发电功率为(Pe1+Pe2)，kW；
所述S5中供热工况的当量供电煤耗的计算方法为：
式中：bn1为供热工况下机组的当量供电煤耗，g/(kW·h)；QT1为供热工况下汽轮机单位时间吸收的热量，kJ/h；γal为供热工况下的厂用电率，％；ηb1为供热工况下锅炉热效率，％；ηp1为供热工况下管道效率，％。
上述热电联产机组热经济性评价指标“当量供电煤耗”，关联机组热力性能、厂用电率，能全面反映供热对机组热经济性的影响。
所述S4中供热工况下的厂用电率包括供热设备的耗电率。
所述S6中评价热电联产的热经济性方法为在汽轮机吸热量相同的情况下，供热工况的当量供电煤耗越低，热电联产的热经济性越好。
通过对比纯凝工况的供电煤耗与供热工况的当量供电煤耗来评价所述热电联产的热经济性：当纯凝工况的供电煤耗大于供热工况的当量供电煤耗时，热电联产能提高机组的热经济性；当纯凝工况的供电煤耗等于供热工况的当量供电煤耗时，热电联产不能提高机组的热经济性；当纯凝工况的供电煤耗小于供热工况的当量供电煤耗时，热电联产反而降低机组的热经济性。
当汽轮机吸热量相同时，纯凝工况与供热工况的锅炉热效率相等。
当汽轮机吸热量相同时，纯凝工况与供热工况的管道效率相等。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明在综合考虑供热单价、上网电价以及供热设备对厂用电率影响的基础上，关联机组热力性能，能全面反映供热对机组热经济性的影响，可作为热电联产机组的优化运行管理、热电负荷优化分配、在线热经济性监测的重要参数。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是当量供电煤耗与供热单价关系曲线图。
图3是当量供电煤耗与上网电价关系曲线图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
如图1所示，本发明公开的一种热电联产机组热经济性评价方法共包括以下六个步骤：
S1，计算单位时间汽轮机吸热量；
汽轮机吸热量由主蒸汽吸热量和再热蒸汽吸热量组成，其计算方法如下：
QT＝Fms×hms-Ffw×hfw-Fgr×hgr+Fhrh×hhrh-Fcrh×hcrh-Fzr×hzr (1)
式中：QT为单位时间内汽轮机吸热量，GJ/h；Fms为主蒸汽流量，t/h；hms为主蒸汽焓，kJ/kg；Ffw为给水流量，t/h；hfw为最终给水焓，kJ/kg；Fgr为过热蒸汽减温水流量，t/h；hgr为过热蒸汽减温水焓，kJ/kg；Fhrh为热再热蒸汽流量，t/h；hhrh为热再热蒸汽焓，kJ/kg；Fcrh为冷再热蒸汽流量，t/h；hcrh为冷再热蒸汽焓，kJ/kg；Fzr为再热蒸汽减温水流量，t/h；hzr为再热蒸汽减温水焓，kJ/kg。
S2，计算单位时间供热量；
单位时间内供热量的计算方法为：
QH＝DH·(hc-hch) (2)
式中：QH为单位时间供热热量，GJ/h；DH为单位时间供热蒸汽量，t/h；hc为供热蒸汽焓，kJ/kg；hch为供热蒸汽回水焓，kJ/kg。
S3，确定纯凝工况的发电机功率和供热工况的当量发电功率；
纯凝工况下发电机功率由功率监测装置测得并计算发电机有功在单位时间内的算术平均值Pe；
供热工况下当量发电功率由两部分组成，一是由功率监测装置测得并计算发电机有功在单位时间内的算术平均值Pe1，二是单位时间内供热产值等价折算成发电功率Pe2，其计算公式如下：
式中：Pe2为供热产值等价折算的发电功率，kW；B为单位供热价格，元/GJ；A为上网电价，元/kWh；QH为机组单位时间供热量，GJ/h。
供热工况的当量发电功率为(Pe1+Pe2)，kW。
S4，分别确定纯凝工况和供热工况的锅炉热效率、厂用电率；
锅炉热效率采用统计时间内的锅炉热力性能试验测试值或者最近一次性能试验值；
厂用电率由统计时间内高厂变有功功率和发电机有功功率的平均值计算得到，其计算方法如下：
式中：γa为厂用电率，％；Pe为发电机有功功率，kW；Pu为高厂变有功功率，kW。
S5，计算纯凝工况的供电煤耗和供热工况的当量供电煤耗；
纯凝工况的供电煤耗计算方法为：
式中：bno为纯凝工况供电煤耗，g/(kW·h)；QT0为纯凝工况汽轮机吸收的热量，kJ/h；Pe0为纯凝工况发电机功率，kW；ηbo为纯凝工况锅炉热效率，％；ηpo为纯凝工况管道效率，％；γa0为纯凝工况厂用电率，％。
供热工况的当量供电煤耗计算方法为：
式中：bn1为供热工况下机组的当量供电煤耗，g/(kW·h)；QT1为供热工况下汽轮机吸收的热量，kJ/h；γa1为供热工况下的厂用电率，％；ηb1为供热工况下锅炉热效率，％；ηp1为供热工况下管道效率，％；Pe1为供热工况下发电机功率，kW。
S6，评价热电联产的热经济性；
在汽轮机吸热量QT相同的情况下，即QT0＝QT1，供热工况下机组的当量供电煤耗越低，热电联产的热经济性越好；可对比纯凝工况供电煤耗bno与供热工况当量供电煤耗bn1的大小来评价热电联产的热经济性，当bno>bn1时，热电联产能提高机组的热经济性，有利于增强机组的热经济性；当bno＝bn1时，热电联产无法提高机组的盈利能力；当bno<bn1时，热电联产反而降低机组的热经济性。
例如：以某300MW热电联产机组进行分析，该机组型号为C250/N300-16.67/537/537，双缸双排汽结构，共8级抽汽，在中压缸排汽管中引出第5级可调整的供热抽汽和不可调整的回热抽汽，在中低压缸导汽管上加装蝶阀供调整抽汽用，供热抽汽的疏水回收后进入除氧器，机组根据季节变化，采用纯凝、抽汽供热两种方式运行，在纯凝工况下，机组供电煤耗为320.67g/kWh，其设计数据如表1所示。
表1某300MW热电联产机组设计参数
若某地区上网电价为0.374元/kWh，根据公式(6)求得供热工况下当量供电煤耗与供热单价的关系曲线如图2所示。
由图2可知，当供热单价等于30.26元/GJ时，机组供热工况的当量供电煤耗与纯凝工况的供电煤耗相同，此条件下供热工况与纯凝工况收益与成本相同，供热并不能提高机组的盈利能力；当供热单价大于30.26元/GJ时，机组供热工况的当量供电煤耗小于纯凝工况的供电煤耗，供热有助于提高机组的盈利能力；当供热单价小于30.26元/GJ时，供热工况的当量供电煤耗大于纯凝工况的供电煤耗，供热反而降低机组的盈利能力。
若某地供热单价为32元/GJ，根据公式(6)求得供热工况下的当量供电煤耗与上网电价关系曲线如图3所示。
由图3可知，当上网电价等于0.3954元/kWh时，机组供热工况的当量供电煤耗与纯凝工况的供电煤耗相同，此条件下供热工况与纯凝工况收益与成本相同，供热并不能提高机组的盈利能力；当供电单价小于0.3954元/kWh时，供热工况的当量供电煤耗小于纯凝工况的供电煤耗，供热有助于提高机组的盈利能力；当供电单价大于0.3954元/kW时，供热工况的当量供电煤耗大于纯凝工况的供电煤耗，供热反而降低机组的盈利能力。
此外，根据制造厂商提供的机组供热工况图或实际供热在不同抽汽量工况下的数据，也可以求得供热工况下的当量供电煤耗与供热量的关系曲线，同理可得出供热抽汽量对机组盈利能力的临界值，在供热单价、上网电价一定的情况下，只有在大于供热抽汽量临界值时，供热才能有助于提高机组的盈利能力。
进一步地，在热电联产机组的优化运行，热、电负荷优化分配过程中，供热工况下机组的当量供电煤耗为重要依据，优化目标为追求当量供电煤耗的最小化。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种热电联产机组热经济性评价方法，其特征是，包括如下步骤：
S1，计算单位时间汽轮机吸热量；
S2，计算单位时间供热量；
S3，确定纯凝工况的发电机功率和供热工况的当量发电功率；
S4，分别确定纯凝工况和供热工况的锅炉热效率和厂用电率；
S5，计算纯凝工况的供电煤耗和供热工况的当量供电煤耗；
S6，评价热电联产的热经济性；
所述S3中供热工况的当量发电功率为发电机功率Pe1与单位时间内供热产值等价折算成发电功率Pe2之和，所述发电机功率由功率监测装置测得并计算发电机有功在单位时间内的算术平均值，所述单位时间内供热产值等价折算成发电功率的计算方法为：
式中：Pe2为单位时间内供热产值等价折算的发电功率，kW；B为供热单价，元/GJ；A为上网电价，元/kWh；QH为机组单位时间供热量，GJ/h；
所述供热工况的当量发电功率为(Pe1+Pe2)，kW；
所述S5中供热工况的当量供电煤耗的计算方法为：
式中：bn1为供热工况下机组的当量供电煤耗，g/(kW·h)；QT1为供热工况下汽轮机单位时间吸收的热量，kJ/h；γal为供热工况下的厂用电率，％；ηb1为供热工况下锅炉热效率，％；ηp1为供热工况下管道效率，％。
2.根据权利要求1所述的热电联产机组热经济性评价方法，其特征是，所述S4中供热工况下的厂用电率包括供热设备的耗电率。
3.根据权利要求1所述的热电联产机组热经济性评价方法，其特征是，所述S6中评价热电联产的热经济性方法为在汽轮机吸热量相同的情况下，供热工况的当量供电煤耗越低，热电联产的热经济性越好。
4.根据权利要求1所述的热电联产机组热经济性评价方法，其特征是，通过对比纯凝工况的供电煤耗与供热工况的当量供电煤耗来评价所述热电联产的热经济性：当纯凝工况的供电煤耗大于供热工况的当量供电煤耗时，热电联产能提高机组的热经济性；当纯凝工况的供电煤耗等于供热工况的当量供电煤耗时，热电联产不能提高机组的热经济性；当纯凝工况的供电煤耗小于供热工况的当量供电煤耗时，热电联产反而降低机组的热经济性。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的热电联产机组热经济性评价方法，其特征是，当汽轮机吸热量相同时，纯凝工况与供热工况的锅炉热效率相等。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的热电联产机组热经济性评价方法，其特征是，当汽轮机吸热量相同时，纯凝工况与供热工况的管道效率相等。
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|---|---|---|---|---|
| CN113689132A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-23 | 西安热工研究院有限公司 | 一种与煤电机组耦合的工业空气制取生产成本的确定方法 |
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2021
- 2021-05-14 CN CN202110528320.4A patent/CN113240280A/zh active Pending
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