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科学区分热电联产与“小火电”
2015-08-26 14:24  · 来源:中国能源网  · 作者:刘博  · 责编:卢奇秀

  热电联产是国内外公认的节能减排有效措施,我国“十一五”和“十二五”节能规划中,均将热电联产列为重点工程。改革开放以来,我国热电联产事业得到了迅速发展,对促进国民经济和社会发展起了重要作用,截至2013年底,我国热电联产年供热量324128万吉焦;6MW及以上热电联产装机已达25182万千瓦,占同容量火电装机容量的29.12%,占全国发电机组总容量的20.3%,位居世界第一。

  一、热电联产与“小火电”概念混淆严重阻碍热电行业健康发展

  目前热电联产在发展过程中遇到了许多问题,例如价格形成机制不合理;机型和规模选择缺乏科学、因地制宜的原则;替代分散小锅炉推进速度缓慢,相关支持政策不明确;政府管理职责不清、行业管理体系仍不完善等。

  特别需要指出的是,目前还存在着热电联产与“小火电”概念界定模糊等问题,导致将两者混为一谈,严重阻碍着热电行业的健康发展。由于各地对热电联产的节能原理并不了解,因此往往将机组发电容量大小作为界定热电联产机组与“小火电”的标准,认为机组发电容量小就是“小火电”。例如:有的地方政府部门和金融机构误解了国务院(国发[2007]2号)文件和国家发改委(发改价格[2007]703号)文件精神,混淆了热电联产与小火电的概念,把单机20万千瓦以下的热电联产机组统统列入“小火电”,作为“关停”、“限期退出”对象,造成很大的负面影响。相关调研充分说明误解关停小火电的政策对热电联产的冲击之大、混淆热电联产与小火电概念的影响之深、执行政策一刀切的危害之烈。

  二、 热电联产的节能原理

  当动力设备只用来供应一种能量(电能或热能)时,这种能量生产称为单一能量生产,如凝汽式发电厂只供应电能,供热锅炉房只供应蒸汽及热水;又如由凝汽式发电厂的锅炉直接供应蒸汽至热用户,虽同时供应两种能量,但其生产过程仍属两种能量的分别能量生产。若采用背压式汽轮机,同时又用其发汽供热,这种动力设备就成为一种简单的联合能量生产。

  当采用的动力设备同时送出电能和热能两种能量,且供热是全部或部分利用热变为功过程中不可避免的冷源损失的热量来进行的,这种能量生产过程即称为联合能量生产,这种的发电厂被称为热电厂。

  简言之,“热电联产”就是锅炉蒸汽经抽凝式汽轮机或背压式汽轮机发电后供热的运行过程,是一台汽轮发电机组生产电和热二种能量,并向用户供应电和热两种能量。装有背压式汽轮机和抽凝式汽轮机的发电厂称为热电厂。

  虽然热电分产的工艺流程相对热电联产简单,但是存在难以克服的技术障碍,影响了节能减排和能源的合理利用。这些障碍主要有:一是凝汽式发电难以避免大量的冷端损失和汽轮机熵增损失;二是燃煤工业锅炉能耗高,污染大,用能极不合理;三是热电分产不符合能质匹配、能源梯级利用的原则。热电联产非常有效地克服了热电分产难以解决的问题,是合理、高效、清洁利用能源的重要技术措施。

  三、提高热电比是提高热电联产机组效率的根本途径

  热电比的计算公式为热电比=供热量/(供电量×3600千焦/千瓦时)×100%。

  对于抽凝机组来说,热电比越大,说明抽汽发电量(热电联产部分)部分的比重越大;凝汽发电部分比重(热电分产部分)越小,冷端损失越少。反之,冷端损失越大。

  对于背压机组来说,冷端损失近乎为零,在同样的进排(抽)汽参数下,热电比最高。但是对于不同的进排汽参数的供热机组是不能单纯用热电比来衡量的。机组容量越大发电量越多,则热电比降低,反之,机组容量越小发电量也越少,则热电比越大。因此提高热电比的途径是增加热电厂的年供热量,可提高全厂的年均热效率。

  四、严格区分热电联产与“小火电”要注意四个误区:

  一是单纯地比较大火电机组与热电联产机组的供电煤耗并不科学。部分热电机组的供电煤耗会比大火电略高一些,但以供热为主的热电厂供热量很大、供电量很小,如果供热节煤量远大于供电的耗煤,应该说它仍是节能的。

  二是单纯地衡量机组效率与能耗并不全面。单就中小抽凝机组效率(背压机组效率比大火电好得多)与大型供热机组(30万千瓦以上)比,可能效率会低一些,但是从整个能量利用系统来分析,应该说可以根据当地热负荷的需求,因地制宜地匹配相应规模机组。

  三是要以发展的眼光看中小热电联产机组。随着我国材料工业和装备工业的快速发展,热电行业已经出了许多新生事物,只要政策鼓励,机制有活力,中小热电完全可以把供电煤耗降到大火电以下。2012年浙江绍兴市25个公用热电站,总装机96.4万千瓦,但供电煤耗降到了254克/千瓦时,远低于单机30万千瓦大机组平均319.63克/千瓦时的煤耗水平。

  四是建大型供热机组的合理性,发电部分要与超超临界和超临界的凝汽机组比较。因为为了满足3×30万千瓦机组的供热需要,一般只要2×3万千瓦(一抽一背)就足够了。供热煤耗,30万千瓦机组与3万千瓦机组几乎一样。

  供热效率=锅炉效率×管道效率。2×3万千瓦供热机组配2×300吨/小时锅炉,效率与2×30万千瓦供热机组配2×1000吨/小时的锅炉几乎一样,至多差1到2个百分点,因此它们的供热能耗几乎是一样的,但它们的供电煤耗差距要大得多。

  在同样满足供热需求的前提下,对供热供电的大系统来说,供热机组越小,反而效率越高,越节能,这与单台机组的效率来看是完全不一样的。

  (作者系山东省热电设计院院长、中国电机工程学会热电专业委员会副主任委员)

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