热电联产经济性分析和探讨

容量
12MW
12
12
12
抽排汽 量
152t/h
132
70
50
热电比
10.5
8.87
4.37
3.46
表二 同容量同参数不同机型的热电比
以上列举了各种机型不同容量和相同容量不同机型的热电比变化情 况，说明热电机组的热电比设计值本身就差异很大，但每种机型对应有 一个热电比，且有一个可变范围。实际运行工况应参考机组的设计指 标，同时要求我们在热电项目建设的定项、机组选型、设备配置等，需 确定热电比的选择范围。
热电 比
8～22.7
8～19.6
1.08～6.8
1.3～6.7
表一 各种机型的热电比范围
从表一可知，背压机型的热电比为最高可达8～23，而抽凝机型为最
小约1.3～6.7。以同容量、同参数的不同机型相比，可知其变化差异
(见表二)，抽凝机组最小为3.46，背压机组最高为10.5，二者相差达
7.04，其原因是背压机组的抽排汽量远高于抽凝机组的抽汽量。
从公式（1）可以看出，在计算机组发电热耗时，已扣除了供热热 量，也就是说，热电联产的供热机组与同容量的凝汽式机组相比，由于 利用了供热式汽轮机的抽汽或排汽对外供热，使热化发电部分避免了冷 源损失，且供热量越大，热耗越低，对燃煤机组来说亦即发电煤耗越 低。
供热机组的主要形式有两种，即背压式和抽汽凝汽式。前者因发电
2、与分散供热的供热锅炉煤耗的比较： 热电联产由于热能供应方式的改变，具有能量数量利用方面的好
处。与分散供热的供热锅炉相比，由于热电厂的锅炉效率远高于供热锅 炉，所以集中供热比分散供热的煤耗低得多。按上例，前面已经计算出 集中供热煤耗
bg2=44 kg /kJ，而分散供热煤耗为
106 bf =
29308×η’×ηd =63 kg /kJ
Do ( io- ig) – Dn ( in- Ebs ) HR =
N
(1)
式中 HR——机组发电热耗，kJ／kWh； Do——汽轮机进汽量，kg／h； io——汽轮机进汽焓，kJ/kg； ig——给水焓，kJ/kg； Dn——对外供热蒸汽量，kg/h； in——供热蒸汽焓，kJ/kg； Ebs——化学补水焓，kJ/kg； N——机组电功率，kW。
3、总热效率的比较： 热电厂的总热效率，或称热电厂的燃料利用系数，是一个量的指
标，它反映了热电厂能量输出和输入的比例关系。
按上例，本热电厂总热效率ηtp的计算：
3600W + Qn × in ×1000
ηtp =
×100%
29308 Br
=69.5%。 可以看出，由于利用汽轮机作过功的汽流对外供热，供热部分冷源损 失减少，总热效率提高，一般火电机组的总热效率在30-35%左右，而热 电机组的总热效率大于45%（国家规定最低限度），背压机一般 在60%-80%。
从公式（3）和（6）中也可以看出，因为ηg＞η’ 所以bg2＜bf 一般说来，热电厂锅炉效率在80%以上，管道效率在98%以上，而一
般供热锅炉效率仅50％～60％；分散供热的供热煤耗多在58～ 70kg/GJ，而热电厂集中供热的供热煤耗仅38～44kg/GJ。由此不难看 出，热电厂锅炉较分散供热锅炉的节能效益高得多。
此外不同热电厂的地理位置、机炉类型、机组初参数、建设造价、 负债情况、产品价格、燃料价格、税收政策等等诸多因素均不一样，故 对热电联产的经济性能否给出一个通用的分析和判断，似乎是不现实， 也是不可能的。
对热电联产经济性的了解，首先必须对其内在的经济性体现有所了 解，正确掌握热电比的重要意义及其关系,掌握热电机组经济性的本 质。本文将对热电联产在热耗、煤耗和总效率等最根本的内在经济性体 现作个比较粗浅和客观的分析介绍，对与热电比有关的几个方面因素进 行分析，介绍几个较典型的热电项目，重点对热电项目在一定价格成本 情况下亏损临界点的分析和敏感性分析，以及几种情况下电价、热价与 煤（气）价的对应关系，同时考虑今后天然气热电联产的发展方向，对 燃气机组也作个简单介绍分析，说明一般情况下热电联产成本收益大致 情况，最后介绍一下热电联产项目国家对编制可行性研究的一般要求。
热电机组为例。
其基本参数如下：
Do——汽轮机进汽量，kg ／h； io——汽轮机进汽 焓，kJ/kg； ig——给水焓，kJ/kg； Dn——对外供热蒸汽 量，kg/h； in——供热蒸汽焓，kJ/kg； Ebs——化学补水焓，kJ/kg； N——机组电功率，kW。 机组利用小时（h） 机组容量（MW） 年供热值Qa（GJ/a） W——热电厂年发电量（kWh ／a） η'——分散供热锅炉效率， ％ ηd——管道效率，％。 ηg----集中供热锅炉效率，％ 年供热量Qa（GJ/a） Br——热电厂年耗标准燃料 量，kg／a Qn——热电厂年对外供热 量，t/a
为能够真实反映热电机组的经济性，本文分析的基础数据均来自真 实项目，同时为了清楚反映数据结果，有些必要的计算方式仍无法省略
（大量计算过程基本未列），繁琐之处及不当之处等请见凉。
一、热电联产经济性的内在体现
热电联产机组的主要特性是即发电又对外集中供热，其与一般火电
机组以及分散供热锅炉相比，无论在热耗、煤耗及总热效率方面都存在
该供电煤耗大大低于全国平均参考火电机组国家标准0.41 kg/kWh 的水平。
由于煤耗（供电热）的降低，每年可节约标煤51500吨。 年标煤量节约计算 (((34.12/(η’*ηd)+0.41*5.73)-bg2)*Qa*/1000 +(0.41-bg1)*(1-ε)*W*/1000 =51500 T
173000
3313 437
122000 3090 147 18000 5000 18
2073880
99000000
55% 98% 83% 2073880
11923500
671000
（以下有关热耗、煤耗、热效率等计算均使用以上符号及数值）
1）发电机热耗HR=[Do(io-ig)–Dn(in-Ebs)]/N= 7695 kJ/kWh 2）供电煤耗bg1=HR/（29307.6×ηg×ηd）×（1-ε）=0.342 kg/kWh 3）供热煤耗bg2 =106/ （29308×ηg×ηd）+ε1*bg1=43.9 kg /kJ
机型 项 B12-4.9/0.98 目
CB124.9/0.98/0.49
CC12-
C12-
4.9/0.98/0.49 4.9/0.98
参数
4.9MPa/470℃ 0.98/268
4.9/450 0.98/2680.49/199
4.9/470 0.
98/3000.49/280
4.9/4Fra Baidu bibliotek0 0.98/300
但需注意，由于ηtp未考虑两种能量产品质的差别，用热量单位按 等价能量相加，所以它表示热电厂所消耗燃料的有效利用程度。
对于凝汽式电厂，汽轮机排汽热量成为冷源损失，虽然机组发电量 很大，但无对外供热，其热电比为零。对背压机，其排汽热量全部被利 用，其热效率一般高达60%以上。对抽汽凝汽式机组，因抽汽量是可调 节的，可随外界热负荷的变化而变化，当抽汽量达到额定值时，排入凝 汽器的流量较小，此时机组热效率较高；当外界无热负荷时，其热电比 为零，相当于凝汽机组，此时机组热效率甚至比同容量的凝汽机组还 差。
关于热电联产项目经济性问题的一般分析
及典型热电机组经济效益分析举例
东南发电 周继红
热电联产的经济效益和社会效益已经基本获得人们的普遍认同，但 其效益究竟是如何体现的？为什么会有效益？何种情况下才会有效益等 等问题值得我们认真分析和探讨。
由于热电联产的种类很多，比如从燃烧方式上分有燃煤热电厂、燃 气热电厂、燃油热电厂、垃圾热电厂等，从用途上分有热电联产、热电 冷联产、热电肥联产等热电厂，从项目的建设地点和功能上分有城市集 中供热热电厂、经济开发区（工业专区）热电厂、自备热电厂等，从抽 气方式上分有抽凝机组、背压机组等，以上各种方式又可以分很多形 式，而每一种不同方式，其经济性都不一样。
后供热，无冷源损失，发电煤耗最低，一般仅180～200g/kWh；后者在 额定抽汽工况下，发电煤耗亦只有300～360g/kWh，相当于300MW凝汽机 组的煤耗水平。
以1×CC12-4.9/0.98/0.17型双抽式高压汽轮发电机组和1×B6-
4.9/0.98型背压式次高压汽轮发电机组加3×75t/h次高压循环硫化床锅炉
二、热电比的意义及相关因素分析
热电比（X），即热能产出比，可用下式表达：
Qn × in ×1000 X=
3600W
×100%
按上例，本热电厂热电比为X= Qn × in ×1000/3600W=582%。
发供电标准煤耗率和供热标准煤耗率仅指电或热作为单一产品来计 算和评价运行、管理水平，而热电比是用来衡量热电机组在运行中热的 利用程度和节能效果，从而反映该企业在热电联产事业中的发展水平和 能源利用率。
热电厂只有对外供热量大，才有发电热耗小，发电煤耗低，此时需 要有一个较大的热电比，以C12-4.9/0.98型机组为例，热电比为1（刚 符合国家标准）时，如果电负荷为设计值12.2MW，此时供汽量为 15t/h；当电负荷为设计值12.2MW时，相对应的额定供汽量为50t/h,此 时热耗为8397KJ/kw.热电比为3.48，发电标煤耗为0.287kg/kw,当抽汽 量达到最大抽汽量80t/h,其机组热耗为6741KJ/kw.热电比为5.66，发电 标煤耗为0.23kg/kw,说明热电比提高63%，可以使热耗、煤耗分别下降 20%和25%。当然，热电比的计算要建立在对外供热负荷达到设计额定工 况以上为最低要求，如同样上面例子，假设电负荷为6.1 MW（设计值的 50%），只需对外供汽8t/h，就可以保证1的热电比，而其设计的最小抽 汽量为14.4t/h。显然仅仅简单地为追求满足规定的热电比是不科学， 也是不经济的（本节数据摘自《中国能源网》）。
对于背压机组接带电负荷与当时的对外供热量呈对应关系，即 W= Qn /qn (kw)
式中Qn为对外供热量kg/h qn为背压机组汽耗率kg/kwh
代入公式 X=1000/3600×Qn×in/( Qn /d)=0.278in·qn 可知背压机的热电比决定于该机组的汽耗率和排汽参数(压力、温 度)所对应的焓值，因此背压机型的各种规格的热电比是不随其供热量 变化的一条水平线(图一)。当X=1时即抽汽机组达到国家规定的量化指 标时，相对于额定电功率有一个临界抽汽供热量，其大小可 用Qn1=W·X1/in (t/h)，式中X=1机组热电比的量化指标值，对应于25MW 以下的机组为1，可知临界抽汽量Qn1决定于机组容量和抽汽参数的焓值 大小。例如C12-4.9/0.98型机的临界抽汽量为14.093t/h，C258.83/0.98型为29.4t/h，同理CB型或CC型机组均有一个热电比达到量化 指标值时的最小(临界)抽汽量，可以作出各种机型，不同单机容量下的 临界抽汽量曲线(图二)。
项目 \机 型

B型机
CB型机
CC型机
C型机
品种
134个
67
37
61
参数 2.35～8.83MPa 2.35～8.83MPa 3.43～8.83MPa 1.28～16.7MPa 390～535℃ 390～535℃ 435～535℃ 340～537℃
容量 MW
0.1～50
1～25
12～140
1.5～220
热电比是一个比较综合的技术经济特征指标，是个受其他因素变化 而变化的指标，下面从四个方面进行分析（表1-表5，图1、图2摘自 《能源网》）。
1. 热电比与机组类型的关系：
根据《能源网》提供的信息，目前我国热电机组的类型可分为四大 类近300个品种规格。按抽汽方式大致可以分背压机(B型机)、抽背机 (CB型机)、双抽机(CC型机)、抽凝机(C型机)，通过对这300个品种规格 的热电比计算，得出不同类别的机型具有较大的热电比差距，它们的可 变范围见下表： （表1--表5及图1、2摘自《中国能源网》）
较明显的优势，一般体现是1）供热量越大，热耗越低，亦即发电燃料
耗用越低，可以节约大量燃料；2）热电厂锅炉较分散供热锅炉的节能
效益高得多；3）当抽汽量达到额定值时，机组热效率较高。
1、与一般火力发电机组热耗的比较：
热电联产是指由供热式汽轮机作过功的汽流来对外供热，供热部分
冷源损失减少或无冷源损失，其热耗HR的表达式为：
2.热电比与供热参数的关系： 供热参数指压力、温度、流量，从热电比计算公
式X=Qn×in×1000/3600W可知in是供热蒸汽的焓值，in随着温度、压力 的增加而增大。当Qn/W为机组额定值时，不同机型规格的热电比随其 供热抽汽参数(压力、温度)的增加而增大。当机组接带额定电负荷时， 热电比X则随对外供热抽汽量的增加而增大，呈线性关系，其斜率 tgδ=in/W ×1000/3600 =0.278in/W, X=0.278in/W·Qn。这是抽汽机组的特 征。