CN113689132A - 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 - Google Patents

Abstract

本发明公开了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，针对具体的气电联产机组，构建煤电机组外供工业空气的生产成本构成要素及计算模型；通过现场试验得出煤电机组锅炉额定出力条件下，因外供工业空气引起电出力和铭牌出力的差值，与供气量的比值，作为供气用少发电成本；测试纯凝工况和不同供气负荷工况下的汽轮机总热耗率、锅炉效率，计算供气用燃煤消耗和供气用水消耗；分别记录纯凝工况、供气工况下的煤电机组厂用电，分类计算供气系统、冷端、汽机侧和锅炉侧耗电，得出供气厂用电消耗，再根据经济性相关边界参数如上网电价、标煤单价、除盐水制水单价，可确定出外供工业空气用生产成本。

Description

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

技术领域

本发明属于煤电机组工业空气制取技术领域，涉及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。

背景技术

目前，煤炭占一次能源消费的比重依然较高，达到57.7％，天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量占能源消费总量的23.4％，石油约占能源消费总量的18.9％。目前能源结构呈高碳排放、高污染、石油/天然气对外依存度偏高等特点。

现役煤电机组平均运行年限约为14年，较发达地区40年左右的煤电年龄相对“年轻”。其中，30万千瓦及以上火电机组装机容量占火电装机的比重，已由1978年的3.8％提升至2018年的80.1％，能效水平高、污染排放低。

能源转型既是经济社会发展的必然要求，也是出于应对气候变化的迫切需要。非水可再生能源发电将成为电力、电量主体，与核电、大型水电、气电、煤电、分布式电源、储电等，共同构成多元化的新型电力系统。

能源供给侧：“风光”等新能源的发展空间大于煤电。煤电与可再生能源是“矛盾+协同”的关系，煤电发展必将挤占可再生能源的发展空间，但煤电是电网安全运行、可再生能源大力发展和高比例消纳的重要保障。

煤电需通过自我变革和技术进步，充分发挥在能源和电力转型发展过程中“四个平台”的功能作用，即电热基础平台、灵活调峰平台、节能减排平台、耦合消纳平台，为能源电力转型高质量发展“保驾护航”。

煤电+工业园区的组合模式，煤电为综合能源中心，工业园区为电/热/气等用能中心，其中集中供热、工业供汽等供应技术较为成熟。近年来，煤电机组外供高压空气，替代园区企业设置的分散式电驱压缩空气制取系统，大幅降低了占地、设备投资、检修维护、用气成本，应用前景广阔。

煤电机组通过改造外供工业空气，园区企业外购工业空气，准确评估煤电机组出厂空气成本，是合理统筹供需双方权益、促进供气市场健康发展的关键。

供气成本由生产成本和非生产成本组成。

非生产成本由折旧、财务利息、新增人员薪酬等组成，现有计算方法成熟科学。

生产成本由供气引起的少供电损失、燃煤消耗、厂用电消耗、用水消耗组成。

关于煤电机组外供工业空气的生产成本的相关研究，目前鲜有公开报道。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供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。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

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，包括以下步骤：

确定气电联供机组在锅炉额定出力条件下的电出力和供气负荷关联特性；

根据电出力和供气负荷的关联特性构建供气用生产成本的构成要素和计算模型；

确定供气用生产成本的构成要素中外供工业空气引起的少发电损失；

采用对比法，确定供气用生产成本的构成要素中供气用燃煤消耗和除盐水消耗；

按类划分，确定供气用生产成本的构成要素中供气用厂用电的消耗。

本发明的进一步改进在于：

所述确定气电联供机组在锅炉额定出力条件下的电出力和供气负荷关联特性的具体方法为：

给定的气电联产机组，锅炉出力以出口主蒸汽流量D_ms表征，额定出力为D_ms0；

工业供气制取系统的出力以压力给定的高压空气质量流量Q_a表征，额定出力为Q_a0；

调整运行参数维持锅炉出力D_ms0，测试工业供气制取系统高压空气质量流量分别为0、0.2Q_a0、0.4Q_a0、0.6Q_a0、0.8Q_a0和Q_a0的机组电出力N_ge值，拟合得出锅炉额定出力D_ms0下的电出力N_ge和供气负荷Q_a关联特性：

N_ge＝f₁(D_ms0,Q_a) (1)。

所述构建供气用生产成本的计算模型的具体方法为：

构建生产成本的构成要素，包括：少发电损失a_a、燃煤消耗成本b_a、除盐水消耗w_a和厂用电消耗e_a；

构建计算模型:

M＝x×a_a×e+(1-x)b_a×b+w_a×c+e_a×e (2)

式中，x为少发电损失a_a的权重，1-x为燃煤消耗成本b_a的权重；

标煤单价b，元/吨；除盐水制水单价c，元/吨；上网电价e，元/kWh；

统计煤电机组最近一个自然年的运行小时数H_t和电出力大于等于N_ge,max的运行小时数H₁，按式(3)计算x：

确定外供工业空气引起少发电损失的具体方法为：

所述采用对比法，确定供气用燃煤消耗和除盐水消耗的具体方法为：

确定气电联产机组最大供气负荷Q_a,max和电出力N_ge的关联特性：

测试气电联产机组电出力分别在0.4N_ge、0.5N_ge、0.6N_ge、0.7N_ge和0.8N_ge条件下的高压工业空气负荷Q_a,max，拟合得出气电联产机组最大供气负荷Q_a,max和电出力N_ge的关联特性：

Q_a,max＝f₂(N_ge) (5)

构建运行工况：

煤质，以热值q₁表征、环境气温t_a、运行背压P_c、电出力N_ge边界参数给定，构建下述六个运行工况，以供气负荷Q_a表征，其中发电负荷N_ge为气电联产机组最近一个自然年的平均电负荷统计值，机组主蒸汽、再热蒸汽参数根据已设定的滑压曲线进行调整，每个工况稳定运行1小时；

工况1，该发电负荷N_ge条件下的最大供气负荷Q_a,max：Q_a1＝Q_a,max＝f₂(N_ge)，t/h；

工况2：Q_a2＝0.8×Q_a,max，t/h；

工况3：Q_a3＝0.6×Q_a,max，t/h；

工况4：Q_a4＝0.4×Q_a,max，t/h；

工况5：Q_a5＝0.2×Q_a,max，t/h；

工况6：Q_a6＝0，纯凝运行工况；

测试上述六个工况锅炉效率η_b、汽轮机总热耗率HR，计算上述6组工况的总标煤消耗量B₁、B₂、B₃、B₄、B₅、B₆，t/h：

式中，h_ms、h_rh、h_rc、h_gs、h_zj和h_gj分别为锅炉过热器出口主蒸汽焓值、锅炉再热器出口、进口蒸汽焓值、锅炉入口给水焓值和锅炉再热器和过热器减温水焓值，kJ/kg，通过现场压力和温度测量值计算得出；

式中，η_b为锅炉热效率，不同锅炉各不相同：

η_b＝f₃(D_ms) (7)

η_p为管道效率，取定值0.99；

计算供气用燃煤消耗b_a：

计算供气用除盐水消耗w_a：

式中，η_leak为气电联产机组由锅炉、汽轮机和回热系统组成的汽水热力循环的工质损失量占主蒸汽流量的百分比，不同机组的η_leak值不同，取0.1-0.3％。

6.根据权利要求5所述的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，其特征在于，所述式(6)中，D_ms、D_rh、D_rc、D_gs、D_zj和D_g分别为锅炉过热器出口主蒸汽流量、锅炉再热器出口和进口蒸汽流量、锅炉入口给水流量、锅炉再热器和过热器减温水流量t/h，上述参数并不是各自独立，而是遵循一定关联性：

D_ms＝D_gs+D_gj (10)

D_rh＝D_rc+D_zj

D_rc＝D_ms-D_ex1-D_ex2-D_leak

式中，D_ex1、D_ex2和D_leak分别为高压缸1段抽汽、2段抽汽和轴封外漏量，t/h，其中D_ex1和D_ex2根据1段抽汽和2段抽汽对应的回热系统高压加热器热平衡和物质平衡计算得出，D_leak是主蒸汽流量D_ms和主蒸汽压力P_ms的二元函数：

D_leak＝f₄(D_ms,P_ms) (11)

所述按类划分，确定供气用厂用电消耗的具体方法为:

明确耗电设备构成，按供气直接和间接关联性进行划分:

与工业供气系统相关的设备及系统耗电E_di：

记录6个工况的纯供气相关耗电量分别为E_di-1、E_di-2、E_di-3、E_di-4、E_di-5和E_di-6，其中E_di-6为0，该部分供气耗电e_di计算方法为：

与供气间接相关，供气引起耗电量下降：

E_c表示冷端系统设备耗电，按照冷端系统形式6个工况的冷端系统耗电量分别为E_c-1、E_c-2、E_c-3、E_c-4、E_c-5和E_c-6，供气引起冷端系统耗电下降量e_rc，计算方法为:

与供气间接相关，供气引起耗电量增加：

包括汽机侧耗电和炉侧耗电两大类；

E_t表示汽机侧辅机耗电，6个工况耗电量分别为E_t-1、E_t-2、E_t-3、E_t-4、E_t-5、E_t-6，气电联产机组汽机侧辅机耗电量和供气量的关系根据6个测试工况拟合确定，对外供气引起汽机侧辅机耗电增加量e_rt，计算方法为：

E_b表示锅炉侧辅机耗电，6个工况耗电量分别为E_b-1、E_b-2、E_b-3、E_b-4、E_b-5和E_b-6，供气引起锅炉侧辅机耗电增加量e_rb，计算方法为:

式中引入了燃煤热值修正系数

计算方法为：

式中，q_i为燃煤的热值；

计算对外工业供气用电消耗e_a，按式(17)计算：

e_a＝e_di-e_rc+e_rt+e_rb (17)。

一种与煤电机组耦合的工业空气制取生产成本的确定系统，包括：

关联特性模块，所述关联特性模块用于确定气电联供机组在锅炉额定出力条件下的电出力和供气负荷的关联特性；

计算模型模块，所述计算模型模块用于构建供气用生产成本的计算模型；

少发电损失模块，所述少发电损失模块用于确定外供工业空气引起少发电损失；

对比模块，所述对比模块用于确定供气用燃煤消耗和除盐水消耗；

按类划分模块，所述按类划分模块用于确定供气用厂用电消耗。

本发明的进一步改进在于：

所述按类划分模块具体的分类方法为：

明确耗电设备构成，按供气直接和间接关联性进行划分：首先是与工业供汽系统相关的设备及系统耗电，其中相关设备包括电驱除湿过滤装置(12)和蒸汽透平-压缩机辅助设备；

其次是与供气间接相关，供气引起耗电量下降的冷端系统消耗，包括供气引起耗电量增加的汽机侧锅炉耗电和锅炉侧辅机耗电，其中与锅炉侧辅机耗电相关的设备有引风机、送风机、一次风机、磨煤机和除尘脱硫脱硝系统

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了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，针对具体的气电联产机组，构建煤电机组外供工业空气的生产成本构成要素及计算模型；通过现场试验得出煤电机组锅炉额定出力条件下，因外供工业空气引起电出力和铭牌出力的差值，与供气量的比值，作为供气用少发电成本；在煤质、环境气温、运行背压、发电负荷等边界参数相同的情况下，测试纯凝工况和不同供气负荷工况下的汽轮机总热耗率、锅炉效率，计算工业供气工况与纯凝工况的标煤消耗量差值，与供气量的比值，作为供气用燃煤消耗；测试纯凝工况和不同供气负荷工况下主蒸汽流量变化，用于计算供气引起除盐用水耗增量，作为供气用水消耗；分别记录纯凝工况、供气工况下的煤电机组厂用电，按照纯供气系统、供气引起厂用电降低、供气引起厂用电升高三大类，并引入燃煤热值修正系数，分别计算供气系统、冷端、汽机侧和锅炉侧耗电，得出供气厂用电消耗。再根据经济性相关边界参数如上网电价、标煤单价、除盐水制水单价，可确定出外供工业空气用生产成本。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为与煤电机组耦合的工业空气制取的示意图；

图2为本发明的确定方法示意图。

其中：1-锅炉；2-高压缸；3-中压缸；4-低压缸；5-凝汽器；6-凝结水泵；7-低压加热器组；8-除氧器；9-前置泵；10-给水泵；11-高压加热器组；12-电驱除湿过滤装置；13-压缩机；14-联轴器；15-蒸汽透平；16-换热器；17-高压空气联箱18-中低压连通管调节阀；19-第一阀门组；20-第二阀门组；21-第三阀门组；22-第三阀门组；23-第四阀门组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明实施例公开了一种与煤电机组耦合的工业空气制取的系统，锅炉1过热器出口主蒸汽进入高压缸2做功后排汽进入锅炉1二次提温，出口热再蒸汽进入中压缸3，排汽经进入低压缸继续做功，排汽经凝汽器5冷凝，凝结水依次经凝结水泵6、低压加热器组7、除氧器8、前置泵9、给水泵10、高压加热器组11升温升压后再进入锅炉，完成纯凝模式下的热力循环。

煤电机组增设工业空气供应系统后，工艺流程简述如下：环境空气经电驱除湿过滤装置12后以干净干燥状态进入压缩机13升压后，以高温高压状态进入换热器16降温后，以常温高压状态进入空气联箱17后对外供出。压缩机13通过联轴器14由蒸汽透平15驱动，蒸汽透平为变转速配置，汽源为汽轮机中压缸3和低压缸4之间的中低压连通管抽汽，低负荷时通过中低压连通管调节阀18憋压调节抽汽压力，排汽冷却后进入凝汽器5。通过调整蒸汽透平转速以调整外供工业空气压力。

自凝结水泵6出口引部分凝结水进入换热器16，吸收压缩机13出口的高温高压空气热量，升温后进入除氧器8入口。

本发明公开的系统还包括第一阀门组19、第二阀门组20、第三阀门组21、第四阀门组22和第五阀门组23。

参见图2，本发明实施例公开了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：

步骤1：确定气电联供机组在锅炉额定出力条件下的电出力N_ge和供气负荷Q_a关联特性。

给定的气电联产机组，锅炉出力以出口主蒸汽流量D_ms表征，额定出力为D_ms0。

工业供气制取系统的出力以压力给定的高压空气质量流量Q_a表征，设计额定出力为Q_a0。

采用现场试验的技术方法，调整运行参数维持锅炉出力D_ms0，测试工业供气制取系统高压空气质量流量分别为0、0.2Q_a0、0.4Q_a0、0.6Q_a0、0.8Q_a0和Q_a0的机组电出力N_ge值，拟合得出锅炉额定出力D_ms0下的电出力N_ge和供气负荷Q_a关联特性，见式(1)：

N_ge＝f₁(D_ms0,Q_a) (1)

步骤2：构建供气用生产成本M计算模型。

煤电机组通过技术改造，对外供电的同时供给工业空气，但电网仍按照纯凝机组状态进行电负荷调度，气电联产机组因对外供气Q_a引起最大电出力N_ge,0低于铭牌值值N_ge,0，无法满足电网调度，该时段的少发电损失a_a(MW/t)视为供气用生产成本M的构成因素之一。

在电出力N_ge,max以下，煤电机组可通过锅炉出力调整以满足电网关于电负荷和园区关于空气负荷的要求，此时供气用生产成本M的构成因素之一是燃煤成本b_a(t/t)。

除此之外，构成因素还有除盐水消耗w_a(t/t)、厂用电消耗e_a(MW/t)，见式(2)：

M＝x×a_a×e+(1-x)b_a×b+w_a×c+e_a×e (2)

式中，x为少发电损失a_a的权重，1-x为燃煤成本b_a的权重。

标煤单价b，元/吨；除盐水制水单价c，元/吨；元/吨；上网电价e，元/kWh。

统计煤电机组最近一个自然年的运行小时数H_t、电出力大于等于N_ge,max的运行小时数H₁，按式(3)计算x：

步骤3：确定外供工业空气引起少发电损失a_a。

外供工业空气引起少发电损失a_a为单位工业供气引起电出力的下降值，根据式(1)计算外供工业空气引起少发电损失a_a，见式(4)：

步骤4：采用对比法，确定供气用燃煤消耗b_a、除盐水消耗w_a。

确定气电联产机组最大供气负荷Q_a,max和电出力N_ge的关联特性。

蒸汽透平15进汽调阀全开，测试水电联产机组电出力分别在0.4N_ge、0.5N_ge、0.6N_ge、0.7N_ge和0.8N_ge条件下的高压工业空气负荷Q_a,max，拟合得出气电联产机组最大供气负荷Q_a,max和电出力N_ge的关联特性，见式(5)：

Q_a,max＝f₂(N_ge) (5)

构建运行工况：

煤质(以热值q₁表征)、环境气温t_a、运行背压P_c、电出力Nge等边界参数给定，通过气电联产机组运行参数调整，构建下述六个运行工况，以供气负荷Q_a表征。其中发电负荷N_ge为气电联产机组最近一个自然年的平均电负荷统计值，以使本发明的结果具备代表性。此时机组主蒸汽、再热蒸汽参数根据已设定的滑压曲线进行调整，每个工况稳定运行1小时。

工况1，该发电负荷N_ge条件下的最大供气负荷Q_a,max：Q_a1＝Q_a,max＝f₂(N_ge)，t/h；

工况2：Q_a2＝0.8×Q_a,max，t/h；

工况3：Q_a3＝0.6×Q_a,max，t/h；

工况4：Q_a4＝0.4×Q_a,max，t/h；

工况5：Q_a5＝0.2×Q_a,max，t/h；

工况6：Q_a6＝0，纯凝运行工况；

根据锅炉、汽轮机性能试验规程，测试上述六个工况锅炉效率η_b、汽轮机总热耗率HR，计算上述6组工况的总标煤消耗量B₁、B₂、B₃、B₄、B₅、B₆，t/h，见式(6)：

式中，h_ms、h_rh、h_rc、h_gs、h_zj和h_gj分别为锅炉过热器出口主蒸汽焓值、锅炉再热器出口和进口蒸汽焓值、锅炉入口给水焓值、锅炉再热器和过热器减温水焓值，kJ/kg。可通过现场压力和温度测量值计算得出。

η_b为锅炉热效率，见式(7)，不同锅炉各不相同，需根据现场专项试验得出。

η_b＝f₃(D_ms) (7)

η_p为管道效率，取定值0.99。

D_ms、D_rh、D_rc、D_gs、D_zj和D_g分别为锅炉过热器出口主蒸汽流量、锅炉再热器出口和进口蒸汽流量、锅炉入口给水流量、锅炉再热器和过热器减温水流量，t/h。上述参数并不是各自独立，而是遵循一定关联性，见式(10)：

D_ms＝D_gs+D_gj (10)

D_rh＝D_rc+D_zj

D_rc＝D_ms-D_ex1-D_ex2-D_leak

式中，D_ex1、D_ex2和D_leak分别为高压缸1段抽汽、2段抽汽和轴封外漏量，t/h。其中D_ex1和D_ex2可根据1段抽汽和2段抽汽对应的回热系统高压加热器热平衡和物质平衡计算得出，D_leak是主蒸汽流量D_m和主蒸汽压力P_ms的二元函数，见式(11)，由汽轮机制造厂给出:

D_leak＝f₄(D_ms,P_ms) (11)。

计算供气用燃煤消耗b_a，见式(8)：

计算供气用除盐水消耗w_a

气电联产机组因对外供工业空气引起除盐水消耗增加的原因为：因对外工业空气引起水电联产机组汽水循环中的给水、主蒸汽流量增加而导致系统工质外漏量增加，为维持水电联产机组汽水循环工质平衡，需在凝汽器补入等外漏量的除盐水。供气用除盐水消耗wa按式(9)计算：

式中，η_leak为气电联产机组由锅炉、汽轮机及回热系统组成的汽水热力循环，因跑、冒、滴、漏等原因造成工质损失量占主蒸汽流量的比例，％。受设备及汽水管道阀门严密程度不同，不同机组的η_leak值不同，一般取0.1-0.3％。

步骤5：按类划分，确定供气用厂用电消耗ea

明确耗电设备构成，按供气直接和间接关联性进行划分，如下所示

1)只与工业供气系统相关的设备及系统耗电E_di

与工业供气系统相关的设备主要有电驱除湿过滤装置12和蒸汽透平-压缩机辅助设备诸如油泵等，记录6个工况的纯供气相关耗电量分别为E_di-1、E_di-2、E_di-3、E_di-4、E_di-5和E_di-6，其中E_di-6为0。该部分供气耗电e_di计算见式(12)：

2)供气间接相关，供气引起耗电量下降

燃煤气电联产机组对外工业供气，冷源损失降低，在运行背压不变的情况下冷端系统辅机耗功降低。冷端系统设备耗电E_c可归为此类。按照冷端系统形式划分，直接空冷机组为空冷风机，湿冷及间接空冷机组则为循环水泵。6个工况的冷端系统耗电量分别为E_c-1、E_c-2、E_c-3、E_c-4、E_c-5和E_c-6。供气引起冷端系统耗电下降量e_rc，计算见式(13)：

3)供气间接相关，供气引起耗电量增加

燃煤气电联产机组对外工业供气，等电出力条件下凝结水、给水、主蒸汽、耗煤量、烟气、风、粉尘等工质流量相应增加。按照工质流程可分为汽机侧E_t和锅炉侧E_b两大类。

汽机侧辅机耗电Et主要有电功给水泵组、凝结水泵等组成，6个工况耗电量分别为E_t-1、E_t-2、E_t-3、E_t-4、E_t-5、E_t-6。气电联产机组汽机侧辅机耗电量和供气量的关系可以根据6个测试工况拟合确定。对外供气引起汽机侧辅机耗电增加量ert，计算见式(14)：

锅炉侧辅机耗电E_b主要有引风机、送风机、一次风机、磨煤机、以及除尘脱硫脱硝系统相关设备，6个工况耗电量分别为E_b-1、E_b-2、E_b-3、E_b-4、E_b-5和E_b-6，气电联产机组锅炉侧辅机耗电量和供气量的关系还受煤质(以热值表征)影响。为使得本发明具有普适性，引入了燃煤热值修正系数

计算见式(15)；供气引起锅炉侧辅机耗电增加量e_rb，计算见式(16)：

式中，q_i为某种燃煤的热值；

计算对外工业供气用电消耗e_a，按式(17)计算：

e_a＝e_di-e_rc+e_rt+e_rb (17)。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种与煤电机组耦合的工业空气制取生产成本的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定气电联供机组在锅炉额定出力条件下的电出力和供气负荷关联特性；

根据电出力和供气负荷的关联特性构建供气用生产成本的构成要素和计算模型；

确定供气用生产成本的构成要素中外供工业空气引起的少发电损失；

采用对比法，确定供气用生产成本的构成要素中供气用燃煤消耗和除盐水消耗；

按类划分，确定供气用生产成本的构成要素中供气用厂用电的消耗。

2.根据权利要求1所述的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，其特征在于，所述确定气电联供机组在锅炉额定出力条件下的电出力和供气负荷关联特性的具体方法为：

给定的气电联产机组，锅炉出力以出口主蒸汽流量D_ms表征，额定出力为D_ms0；

工业供气制取系统的出力以压力给定的高压空气质量流量Q_a表征，额定出力为Q_a0；

调整运行参数维持锅炉出力D_ms0，测试工业供气制取系统高压空气质量流量分别为0、0.2Q_a0、0.4Q_a0、0.6Q_a0、0.8Q_a0和Q_a0的机组电出力N_ge值，拟合得出锅炉额定出力D_ms0下的电出力N_ge和供气负荷Q_a关联特性：

N_ge＝f₁(D_ms0,Q_a) (1)。

3.根据权利要求1所述的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，其特征在于，所述构建供气用生产成本的计算模型的具体方法为：

构建生产成本的构成要素，包括：少发电损失a_a、燃煤消耗成本b_a、除盐水消耗w_a和厂用电消耗e_a；

构建计算模型:

M＝x×a_a×e+(1-x)b_a×b+w_a×c+e_a×e (2)

式中，x为少发电损失a_a的权重，1-x为燃煤消耗成本b_a的权重；

标煤单价b，元/吨；除盐水制水单价c，元/吨；上网电价e，元/kWh；

统计煤电机组最近一个自然年的运行小时数H_t和电出力大于等于N_ge,max的运行小时数H₁，按式(3)计算x：

4.根据权利要求1所述的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，其特征在于，确定外供工业空气引起少发电损失的具体方法为：

5.根据权利要求1所述的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，其特征在于，所述采用对比法，确定供气用燃煤消耗和除盐水消耗的具体方法为：

确定气电联产机组最大供气负荷Q_a,max和电出力N_ge的关联特性：

测试气电联产机组电出力分别在0.4N_ge、0.5N_ge、0.6N_ge、0.7N_ge和0.8N_ge条件下的高压工业空气负荷Q_a,max，拟合得出气电联产机组最大供气负荷Q_a,max和电出力N_ge的关联特性：

Q_a,max＝f₂(N_ge) (5)

构建运行工况：

煤质，以热值q₁表征、环境气温t_a、运行背压P_c、电出力N_ge边界参数给定，构建下述六个运行工况，以供气负荷Q_a表征，其中发电负荷N_ge为气电联产机组最近一个自然年的平均电负荷统计值，机组主蒸汽、再热蒸汽参数根据已设定的滑压曲线进行调整，每个工况稳定运行1小时；

工况1，该发电负荷N_ge条件下的最大供气负荷Q_a,max：Q_a1＝Q_a,max＝f₂(N_ge)，t/h；

工况2：Q_a2＝0.8×Q_a,max，t/h；

工况3：Q_a3＝0.6×Q_a,max，t/h；

工况4：Q_a4＝0.4×Q_a,max，t/h；

工况5：Q_a5＝0.2×Q_a,max，t/h；

工况6：Q_a6＝0，纯凝运行工况；

测试上述六个工况锅炉效率η_b、汽轮机总热耗率HR，计算上述6组工况的总标煤消耗量B₁、B₂、B₃、B₄、B₅、B₆，t/h：

式中，h_ms、h_rh、h_rc、h_gs、h_zj和h_gj分别为锅炉过热器出口主蒸汽焓值、锅炉再热器出口、进口蒸汽焓值、锅炉入口给水焓值和锅炉再热器和过热器减温水焓值，kJ/kg，通过现场压力和温度测量值计算得出；

式中，η_b为锅炉热效率，不同锅炉各不相同：

η_b＝f₃(D_ms) (7)

η_p为管道效率，取定值0.99；

计算供气用燃煤消耗b_a：

计算供气用除盐水消耗w_a：

式中，η_leak为气电联产机组由锅炉、汽轮机和回热系统组成的汽水热力循环的工质损失量占主蒸汽流量的百分比，不同机组的η_leak值不同，取0.1-0.3％。

6.根据权利要求5所述的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，其特征在于，所述式(6)中，D_ms、D_rh、D_rc、D_gs、D_zj和D_g分别为锅炉过热器出口主蒸汽流量、锅炉再热器出口和进口蒸汽流量、锅炉入口给水流量、锅炉再热器和过热器减温水流量t/h，上述参数并不是各自独立，而是遵循一定关联性：

D_ms＝D_gs+D_gj (10)

D_rh＝D_rc+D_zj

D_rc＝D_ms-D_ex1-D_ex2-D_leak

式中，D_ex1、D_ex2和D_leak分别为高压缸1段抽汽、2段抽汽和轴封外漏量，t/h，其中D_ex1和D_ex2根据1段抽汽和2段抽汽对应的回热系统高压加热器热平衡和物质平衡计算得出，D_leak是主蒸汽流量D_ms和主蒸汽压力P_ms的二元函数：

D_leak＝f₄(D_ms,P_ms) (11)。

7.根据权利要求6所述的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，其特征在于，所述按类划分，确定供气用厂用电消耗的具体方法为:

明确耗电设备构成，按供气直接和间接关联性进行划分:

与工业供气系统相关的设备及系统耗电E_di：

记录6个工况的纯供气相关耗电量分别为E_di-1、E_di-2、E_di-3、E_di-4、E_di-5和E_di-6，其中E_di-6为0，该部分供气耗电e_di计算方法为：

与供气间接相关，供气引起耗电量下降：

E_c表示冷端系统设备耗电，按照冷端系统形式6个工况的冷端系统耗电量分别为E_c-1、E_c-2、E_c-3、E_c-4、E_c-5和E_c-6，供气引起冷端系统耗电下降量e_rc，计算方法为:

与供气间接相关，供气引起耗电量增加：

包括汽机侧耗电和炉侧耗电两大类；

E_t表示汽机侧辅机耗电，6个工况耗电量分别为E_t-1、E_t-2、E_t-3、E_t-4、E_t-5、E_t-6，气电联产机组汽机侧辅机耗电量和供气量的关系根据6个测试工况拟合确定，对外供气引起汽机侧辅机耗电增加量e_rt，计算方法为：

E_b表示锅炉侧辅机耗电，6个工况耗电量分别为E_b-1、E_b-2、E_b-3、E_b-4、E_b-5和E_b-6，供气引起锅炉侧辅机耗电增加量e_rb，计算方法为:

式中引入了燃煤热值修正系数

计算方法为：

式中，q_i为燃煤的热值；

计算对外工业供气用电消耗e_a，按式(17)计算：

e_a＝e_di-e_rc+e_rt+e_rb (17)。

8.一种与煤电机组耦合的工业空气制取生产成本的确定系统，其特征在于，包括：

关联特性模块，所述关联特性模块用于确定气电联供机组在锅炉额定出力条件下的电出力和供气负荷的关联特性；

计算模型模块，所述计算模型模块用于构建供气用生产成本的计算模型；

少发电损失模块，所述少发电损失模块用于确定外供工业空气引起少发电损失；

对比模块，所述对比模块用于确定供气用燃煤消耗和除盐水消耗；

按类划分模块，所述按类划分模块用于确定供气用厂用电消耗。

9.根据权利要求8所述一种与煤电机组耦合的工业空气制取生产成本的确定系统，其特征在于，所述按类划分模块具体的分类方法为：

明确耗电设备构成，按供气直接和间接关联性进行划分：首先是与工业供汽系统相关的设备及系统耗电，其中相关设备包括电驱除湿过滤装置(12)和蒸汽透平-压缩机辅助设备；

其次是与供气间接相关，供气引起耗电量下降的冷端系统消耗，包括供气引起耗电量增加的汽机侧锅炉耗电和锅炉侧辅机耗电，其中与锅炉侧辅机耗电相关的设备有引风机、送风机、一次风机、磨煤机和除尘脱硫脱硝系统。

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