火电机组中基于反平衡法下日均供电煤耗的计算模型

火电机组中基于反平衡法下日均供电煤耗的计算模型

【摘要】目前国家规定的火力发电企业供电煤耗标准为正平衡法，但由于煤质不稳定、皮带秤计量误差大等因素影响，测试结果往往和实际值偏差较大。本文以反平衡法为基础，结合数学函数分析法，推导出日均供电煤耗计算模型。为验证该计算模型的准确性，以某电厂600MW空冷机组为例，借助于性能试验测试手段，计算出统计期内的日均修正后供电煤耗值。该计算模型解决了当前火力发电厂普遍存在的难点问题，为财务统计、成本统计和审核审计等工作提供可靠前提。

【关键词】供电煤耗；反平衡法；计算模型；正平衡法；日均供电煤耗

0.引言

火力发电厂经济效益的一个重要经济指标是供电煤耗，它是指火力发电厂每向外提供1kwh电能平均耗用的标准煤量，它是按照电厂最终产品供电量计算的消耗指示，是国家对火电厂的重要考核指标之一。

根据计算方法的不同供电煤耗分为正平衡供电煤耗和反平衡供电煤耗两种方法[1]。国家规定火力发电企业供电煤耗标准，应为采用正平衡供电煤耗方法计算的数值；反平衡供电煤耗仅作为正平衡供电煤耗的参比修正和机组真实能耗水平的参考。

实际上，正平衡供电煤耗方法最大受限于统计期内发电用总煤量无法准确计量，主要有两个因素制约：（1）统计期内煤质无法保持稳定不变，对折算标煤量的计算带来误差；（2）皮带秤的测量误差较大。因此，往往出现电厂上报供电标准煤耗和实际偏差很大，甚至达到10g/kwh以上，对于反平衡供电煤耗方法，由于其前提条件是稳定工况，因此能反映供电煤耗以及其它小指标的真实水平。而电厂实际运行中，往往存在负荷波动、煤质变化、环境温度变化等因素，日均供电煤耗无法运用反平衡法准确定量分析。简言之，反平衡供电煤耗法只适用于静态过程，不适用于动态过程。

因此，如何准确定量日均供电煤耗，是当前火力发电厂普遍存在的难点问题。笔者借用性能试验测试手段，结合反平衡法以及数学分析给出日均供电煤耗计算的通用方法。

1.试验计算模型

1.1正平衡供电煤耗计算公式

正平衡供电煤耗计算公式：

b=∑B/∑N （1）

其中：b为供电煤耗，单位g/kwh，∑B为统计期内发电用总煤量（折算标煤后），∑N为统计期内总供电量。

从公式（1）中可以看出，无论是统计日均、月均甚至年均供电煤耗，理论上只要煤量和供电量计量准确、煤质稳定，正平衡法都很容易实现。

但是，正如前文所言，实际上统计期内煤质不稳定和煤量计量误差很大，因此（1）式计算的统计期内供电煤耗和实际值有较大的偏差。

1.2反平衡供电煤耗计算公式

反平衡供电煤耗计算公式：

b=HR/（29308×η×η）×10 （2）

其中：HR为汽轮机热耗率，单位kJ/kwh；η为锅炉效率，单位%；η为管道效率，单位%。

标煤发热量通常按照下面公式计算：

29308（kJ/kg）=7000（kca1/kg）×4.1868（kJ/kca1）（3）

我国定义的标煤热值为7000kcal/kg，因此将卡换算成焦耳时，行标和国标的换算公式有所不同，电力企业行标：

7000（kca1/kg）=7000×4.1816（kJ/kca1）=2927（kJ/kg）

现行国标：

7000（kca1/kg）=7000×4.1868（kJ/kca1）=29308（kJ/kg）

本文中，所有标煤发热量的计算采用国标方法。性能试验标准中要求运用反平衡法计算供电煤耗，由于边界条件严格界定，公式（2）计算出的结果精度满足试验要求。

1.3日均供电煤耗计算模型

公式（2）中，管道效率按新旧机组分别取99%和98.5%，汽轮机热耗率和锅炉效率的计算需要稳定的负荷、热力系统边界条件和单一煤种的前提，而正常运行机组一天内要满足这些条件基本不可能。

上文叙述了国家规定的正平衡计算供电煤耗方法往往误差很大。反平衡在试验边界条件下精度能够满足，但计算出的是稳定负荷下对应的供电煤耗，而实际

机组运行负荷一天内波动很大，因此反平衡法下日均供电煤耗无法简单地计算。

机组跟AGC运行负荷曲线主要分成两部分：定负荷运行时间段和变负荷运行时间段。对定负荷运行时间段，其平均供电煤耗即为对应负荷点的供电煤耗，这里记为。

而对变负荷运行时间段，由于变负荷速率δ一定，其负荷斜线上的斜率的绝对值是不变的，这里记斜率k=60δ，因此变负荷运行时的负荷Nj和时间有以下关系：

N（t）=（±60δ）t+b （4）

其中，b为变负荷斜线方程的截距。再得出负荷和时间的关系式后，下面给出变负荷运行时间段的平均煤耗率bj计算公式：

b=（b（N（t））d）/（t-t）（5）

其中，t1为变负荷运行时间段结束时间，t2为变负荷运行时间段起始时间。

供电煤耗随负荷变化曲线由性能试验得出，并结合上述推导结果，得出日均供电煤耗be计算模型如下式（6）：

b=b+（b（N（t））d）

（t

-t）（6）

其中，△t为某一定负荷时间段时长，单位h；△t为某一变负荷时间段时长，单位h；n和m分别定负荷时间段和变负荷时间段个数。

2.实例计算

为了验证日平均供电煤耗计算模型的精度，本文借助于某发电厂600MW空冷机组性能试验[2]，通过试验结果拟合机组供电煤耗随负荷变化曲线，并结合计算模型（6）式求出统计期内的日均供电煤耗率。最后，和正平衡计算的日均供电煤耗作对比。

某发电厂#7、#8机组主要有两种上网方式：AGC和AEC，跟AGC运行负荷较为平稳，而跟AEC运行负荷波动较大。下文以AGC运行方式为例，考虑升/降负荷速率6MW/min，介绍日平均供电煤耗的计算。