火力發(fā)電廠廠用電率的計(jì)算與分析

楊毅偉

(西南電力設(shè)計(jì)院，四川成都610021)

0 引言

近年來，我國越來越重視節(jié)能降耗工作，國內(nèi)各大發(fā)電集團(tuán)對(duì)各自項(xiàng)目的占地、耗水量、煤耗、電耗等指標(biāo)提出了更高的要求，其中，廠用電率作為發(fā)電廠的重要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，正受到各方越來越多的關(guān)注。

1 廠用電率的計(jì)算

火力發(fā)電廠廠用電率，是指機(jī)組在正常運(yùn)行狀態(tài)下某一指定時(shí)段內(nèi)本廠范圍內(nèi)各主、輔系統(tǒng)耗用的總電量占同一時(shí)期機(jī)組發(fā)電量的百分比。

廠用電率的數(shù)值可通過2種方法取得，一種是通過電廠投產(chǎn)后實(shí)測(cè)得到，另一種是根據(jù)電廠的負(fù)荷情況估算得到。電廠運(yùn)行人員一般是把通過關(guān)口計(jì)量表計(jì)測(cè)得的全廠發(fā)電量與上網(wǎng)電量的差值同全廠發(fā)電量的比值作為廠用電率。即

式中:e為廠用電率，%;Wf為全廠發(fā)電量，kW·h;Wsw為全廠的上網(wǎng)電量，kW·h。

多年來，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行廠用電率估算時(shí)，一直是按照DL/T5153—2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中的規(guī)定執(zhí)行的。以目前國內(nèi)占主力地位的純凝汽電廠為例，其廠用電率按如下方法估算

式中:e為廠用電率，%;Sc為廠用電計(jì)算負(fù)荷，kV·A;cosφav為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率時(shí)的平均功率因數(shù)，一般取0.8;Pe為發(fā)電機(jī)的額定功率，kW。

廠用電率運(yùn)行計(jì)算公式(1)是某一時(shí)期廠用電耗電量與發(fā)電量實(shí)測(cè)值的比值，廠用電率設(shè)計(jì)估算值公式(2)是按照機(jī)組滿發(fā)的工況模擬全年情況進(jìn)行計(jì)算的，這2種方式計(jì)算得到的廠用電率存在一定的差異。

根據(jù)DL/T5153—2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》:廠用電率的計(jì)算負(fù)荷采用換算系數(shù)法計(jì)算，其計(jì)算原則大部分與廠用電變壓器的負(fù)荷計(jì)算原則相同，即Sc=∑KP，其中，換算系數(shù)

式中:Kt為回路的同時(shí)率;Kf為回路的負(fù)荷率;η為回路的效率;cosφ為回路的功率因數(shù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)每項(xiàng)負(fù)荷均按公式(3)分別計(jì)算其換算系數(shù)顯然不太現(xiàn)實(shí)，因此在DL/T 5153—2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中給出了換算系數(shù)K的參考取值，見表1。

表1 換算系數(shù)K的參考取值

以上K值是根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得來的，K值取值是否合適是提高廠用電率設(shè)計(jì)估算值準(zhǔn)確性的關(guān)鍵所在。據(jù)了解，國外設(shè)計(jì)咨詢公司并不計(jì)算廠用電率，但一般都計(jì)算廠用電負(fù)荷電耗，表2列出了幾家國外設(shè)計(jì)咨詢公司的廠用電負(fù)荷計(jì)算公式。

由表2可以看出，國外設(shè)計(jì)咨詢公司廠用電負(fù)荷電耗的計(jì)算方法與國內(nèi)K值法類似，但其計(jì)算結(jié)果均比國內(nèi)的K值法得到的結(jié)果要大，然而從目前國內(nèi)工程實(shí)踐結(jié)果來看，廠用電率設(shè)計(jì)估算值往往要超過實(shí)際運(yùn)行值，下面分析影響廠用電率的因素。

表2 國外設(shè)計(jì)咨詢公司的廠用電負(fù)荷計(jì)算公式

2 影響廠用電率的因素

2.1 輔機(jī)選型的影響

高壓電動(dòng)機(jī)耗電量在廠用電中所占的比例很大，一般都在60%以上。輔機(jī)設(shè)備根據(jù)不同的選型基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)計(jì)容量差別很大，再加之輔機(jī)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般還要考慮1.15倍的儲(chǔ)備系數(shù)并根據(jù)電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)系列容量進(jìn)行選擇。如果輔機(jī)選型不合適，累計(jì)下來其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的銘牌功率就會(huì)同實(shí)際運(yùn)行功率有比較大的差異。這是部分電廠廠用電率偏高的主要原因。

2.2 機(jī)組負(fù)荷率的影響

機(jī)組負(fù)荷率較低是目前我國大多數(shù)火力發(fā)電廠所面臨的客觀問題。以現(xiàn)在的主力機(jī)組600MW機(jī)組為例，實(shí)際出力達(dá)到400～500MW的并不少見，然而電廠輔機(jī)是按照額定出力進(jìn)行選型的，機(jī)組出力減小，廠用電設(shè)備耗電量也會(huì)相應(yīng)減少，但兩者之間并不是成比例減少的關(guān)系。總的說來，機(jī)組負(fù)荷率越高，廠用電率越低，理論上當(dāng)機(jī)組額定滿發(fā)時(shí)廠用電率應(yīng)最小;當(dāng)機(jī)組負(fù)荷率降低，發(fā)電量減少時(shí)，由于廠用電系統(tǒng)的電耗并沒有隨之成比例下降，造成電廠的廠用電率偏高。

2.3 煤質(zhì)變化的影響

煤質(zhì)變化是影響廠用電率的另一個(gè)重要因素。眾所周知，由于我國電煤供應(yīng)比較緊張，部分電廠不得不根據(jù)來煤情況進(jìn)行摻燒。摻燒后由于煤質(zhì)變差，發(fā)熱量降低，達(dá)不到原先設(shè)計(jì)煤種的要求。在這種情況下，如果要保證機(jī)組的出力，必將增加鍋爐的給煤量，這就導(dǎo)致磨煤機(jī)和制粉系統(tǒng)的用電量增大，進(jìn)而影響電廠的廠用電率。

2.4 新機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定的影響

工程實(shí)踐表明，新機(jī)組即使在通過168h帶負(fù)荷試運(yùn)行后，仍然存在一定的磨合期，在此期間可能因?yàn)樵O(shè)備調(diào)試、參數(shù)整定不合適等因素，造成機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定，使啟、停次數(shù)增多。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，機(jī)組月投運(yùn)時(shí)間低于45%，則機(jī)組的廠用電率將明顯上升。

3 降低廠用電率的措施

3.1 合理選擇輔機(jī)參數(shù)

根據(jù)本文2.1章節(jié)的分析，由于高壓輔機(jī)設(shè)備在廠用電中所占的比例很大，其容量的變化對(duì)廠用電率影響很大，因此，合理選擇設(shè)備參數(shù)對(duì)于降低廠用電率是至關(guān)重要的。目前，電廠磨煤機(jī)和三大風(fēng)機(jī)一般有20%～25%的裕量，大馬拉小車的現(xiàn)象普遍存在，加之機(jī)組負(fù)荷率偏低，使得廠用電率指標(biāo)不理想。綜上所述，合理選擇輔機(jī)設(shè)備是降低廠用電率最直接的手段。

3.2 調(diào)速裝置的應(yīng)用

根據(jù)不同設(shè)備的運(yùn)行特性合理選擇調(diào)速裝置對(duì)降低廠用電耗效果明顯。以某2×600MW機(jī)組為例，共設(shè)4臺(tái)循環(huán)水泵，其中3臺(tái)是電動(dòng)機(jī)容量為3000kW的定速泵，另外1臺(tái)為雙速電動(dòng)機(jī)，高速運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)容量為3000kW，低速運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)容量為2100kW。夏季工況運(yùn)行4臺(tái)循環(huán)水泵(正常轉(zhuǎn)速)，冬季工況運(yùn)行4臺(tái)循環(huán)水泵(3臺(tái)正常轉(zhuǎn)速和1臺(tái)雙速電動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速)，雙速電動(dòng)機(jī)每年低速運(yùn)行時(shí)間按2250h計(jì)算，1臺(tái)雙速電動(dòng)機(jī)全年可節(jié)電900×2250/10000=202.5(萬kW·h)。另外，通過變頻裝置同樣能達(dá)到調(diào)節(jié)設(shè)備轉(zhuǎn)速以適應(yīng)不同運(yùn)行工況的要求。

由此可見，合理選擇調(diào)速裝置能夠通過控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而控制電動(dòng)機(jī)出力，以達(dá)到降低廠用電耗的目的。

3.3 采用節(jié)能設(shè)備

采用節(jié)能設(shè)備，對(duì)于降低廠用電耗同樣十分重要。以某2×600MW機(jī)組為例，其電除塵系統(tǒng)原設(shè)計(jì)采用普通電源供電，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置耗電量約為3100kW。對(duì)電除塵控制段進(jìn)行高頻電源改造后，在機(jī)組額定出力的情況下可降低電耗50%左右。若按其全年滿發(fā)4000h計(jì)，則一年至少可節(jié)電2×3100×50%×4000/10000=1240(萬kW·h)，節(jié)電效果十分明顯。

此外，采用高效電動(dòng)機(jī)、選用低能耗變壓器、合理選擇高效節(jié)能光源和燈具等節(jié)能設(shè)備的措施，同樣能夠不同程度地降低廠用電耗，進(jìn)而達(dá)到降低廠用電率之目的。

[1]DL/T5153—2002，火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].