熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱的直接和間接效益分析

宋偉明，丁軍威

（中國大唐集團科學技術(shù)研究院有限公司，北京 102206）

熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱的直接和間接效益分析

宋偉明，丁軍威

（中國大唐集團科學技術(shù)研究院有限公司，北京 102206）

為了分析供熱對熱電聯(lián)產(chǎn)效益的影響，定義了熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱的直接效益和間接效益。利用以熱量法為基礎(chǔ)的發(fā)電、供熱成本費用分攤方法，對典型熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的效益進行了測算分析。結(jié)果表明，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠發(fā)電、供熱效益不平衡，發(fā)電盈利但供熱虧損，供熱直接效益為負，但供熱間接效益大于供熱直接虧損；熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的供熱間接效益隨著熱電比的增加而增加，隨著增加的發(fā)電利用小時數(shù)（與純凝電廠相比）的增加而增加，隨著煤價的變化，其變化幅度不大。

熱電聯(lián)產(chǎn)；供熱；效益分析；熱量法；熱電比

1 問題的提出

根據(jù)能量梯級利用的原理，燃料在鍋爐中燃燒放熱后，加熱水蒸氣進入汽輪機做功發(fā)電，做過功的蒸汽對用戶供熱，同時完成發(fā)電、供熱2種生產(chǎn)過程，具有節(jié)約能源、改善環(huán)境、提高供熱質(zhì)量等優(yōu)點，熱電聯(lián)產(chǎn)是國家提倡的能源利用方式。

由于熱電聯(lián)產(chǎn)同時生產(chǎn)電、熱2種產(chǎn)品，因此存在著對電、熱的成本分攤問題。目前關(guān)于熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)電、供熱成本分攤方法主要采用基于熱力學第一定律［1-7］和熱力學第二定律的分攤方法［8-9］，前者包括好處歸電法［1-3］、好處歸熱法［1-2］和效益折中法［4-7］。分攤方法關(guān)系到電、熱產(chǎn)品的合理定價，對發(fā)電、供熱效益產(chǎn)生很大影響。目前我國通用的發(fā)電、供熱成本分攤方法為熱量法，屬于好處歸電法范疇，這種方法將電能和熱能看成是等價的，忽略能質(zhì)的差別，將熱電廠的總耗熱量按生產(chǎn)電能和熱能的比例來分攤。與單純發(fā)電相比，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的發(fā)電煤耗和發(fā)電成本明顯降低；與集中鍋爐房相比，由于熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的鍋爐效率比集中鍋爐房的效率高，因此供熱煤耗會有所降低。這種分攤方法簡單直觀，便于考核，因此得到了廣泛應(yīng)用。目前，部分學者采用不同分攤方法對熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的經(jīng)濟效益進行了一定的研究［4，10-13］，但對熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱經(jīng)濟效益的分析還不夠充分，特別是對熱電聯(lián)產(chǎn)機組與同級別純凝機組的效益進行比較研究的較少。

2 發(fā)電、供熱成本費用分攤方法

目前我國熱電聯(lián)產(chǎn)電廠通用的發(fā)電、供熱成本費用分攤方法以熱量法為基礎(chǔ)，分攤的原則是：只為電力或熱力一種產(chǎn)品發(fā)生的費用，其發(fā)生的費用應(yīng)全部分配給電力或熱力產(chǎn)品負擔；為電力和熱力2種產(chǎn)品共同服務(wù)發(fā)生的費用，其費用應(yīng)按一定標準在電力、熱力產(chǎn)品之間進行分攤。

電力、熱力產(chǎn)品生產(chǎn)成本，按其與產(chǎn)量的關(guān)系可分為變動成本和固定成本。在一定范圍內(nèi)，變動成本隨著產(chǎn)量的增減而變動；固定成本不隨著產(chǎn)量的增減而變動。根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)的工作流程，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的成本主要包括燃料費、水費、環(huán)境保護費、折舊費、修理費、材料費、財務(wù)費用、職工薪酬及福利費和其他費用，其中前3項為變動成本，后6項為固定成本。各種成本費用的發(fā)電、供熱分攤方法如下。

2.1 燃料費

為生產(chǎn)電力、熱力產(chǎn)品耗用的燃料費，應(yīng)根據(jù)發(fā)電和供熱實際耗用的標煤量比例分攤。供熱廠用電耗用的燃料費，應(yīng)由熱力成本負擔，計算公式為

式中：CBe為發(fā)電燃料費，萬元；CBh為供熱燃料費，萬元；CB為全廠燃料費，萬元；Che為供熱廠用電耗用燃料費，萬元；Be為發(fā)電耗煤量，萬t；Bh為供熱耗煤量，萬t；B為全廠耗煤量，萬t；Wh為供熱廠用電量，kW·h；be為發(fā)電標煤耗，g／（kW·h）；Pb為標煤價，元／t。

2.2 材料費

電氣、汽輪機車間的熱網(wǎng)部分用料由熱力產(chǎn)品負擔，其他部分用料由電力產(chǎn)品負擔；水處理用藥品按發(fā)電、供熱耗用軟化水量比例分攤；其余按發(fā)電、供熱耗用標煤量比例分攤。

2.3 折舊費、修理費

電氣、汽機車間的熱網(wǎng)部分的折舊費和修理費由熱力產(chǎn)品負擔，其他部分由電力產(chǎn)品負擔；其余部分按發(fā)電、供熱耗用標煤量比例分攤。

2.4 水費、環(huán)境保護費、財務(wù)費用、職工薪酬及福利費和其他費用

根據(jù)發(fā)電、供熱實際耗用的標煤量比例分攤。

3 供熱效益分析

3.1 供熱直接效益

除發(fā)電業(yè)務(wù)之外，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱的直接效益就是增加的供熱業(yè)務(wù)本身的效益，計算公式為

式中：Ehd為供熱直接效益，萬元；Ih為供熱銷售收入，萬元；Ch為供熱總成本，萬元；Th為供熱銷售稅金及附加，萬元。

3.2 供熱間接效益

與純凝機組相比，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱對發(fā)電還能產(chǎn)生間接影響，主要包括以下3個方面。

3.2.1 供電煤耗降低產(chǎn)生的效益

眾所周知，按照熱量法計算，與同級別純凝機組相比，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱往往能夠降低供電煤耗，產(chǎn)生節(jié)煤效果，因此，把由于供熱使熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供電煤耗降低而減少的燃料成本作為供熱的間接效益。影響熱電聯(lián)產(chǎn)機組供電煤耗的因素較多，包括熱電比、供熱參數(shù)、機組類型、供熱利用小時數(shù)、熱化發(fā)電率、熱網(wǎng)效率等，但熱電比的影響是主要的［14］，熱電比越高，供電煤耗降低幅度越大。研究結(jié)果表明［15-16］，在大多數(shù)工況下，認為機組供電煤耗隨熱電比呈線性變化具有一定的合理性。因此，為了方便分析，作者認為供電煤耗隨熱電比增加而線性降低，由于供熱降低供電煤耗而產(chǎn)生的間接效益，其計算公式為

式中：Ehi1為供熱降低供電煤耗產(chǎn)生的間接效益，萬元；K為系數(shù)；r為熱電比，%；t0為純凝機組發(fā)電設(shè)備利用小時數(shù)，h；t1為熱電聯(lián)產(chǎn)比純凝增加的利用小時數(shù)，h；P為裝機容量，MW；w為綜合廠用電率。

文獻［15］對300MW供熱機組變工況能耗特性進行了研究，研究結(jié)果表明，在單級工業(yè)抽汽供熱工況下，熱電比平均提高1個百分點，機組供電煤耗約下降0.6 g／（kW·h）；在單級采暖抽汽供熱工況下，熱電比平均提高1個百分點，機組供電煤耗約下降0.75 g／（kW·h）。在350MW機組的采暖供熱分析中，取K＝0.75。

3.2.2 機組發(fā)電利用小時數(shù)增加產(chǎn)生的效益

為了支持熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展，按照“以熱定電”的原則，各地區(qū)在電量計劃安排上向熱電聯(lián)產(chǎn)機組傾斜。一般情況下，熱電聯(lián)產(chǎn)機組比同級別的純凝機組能夠多爭取到計劃電量小時數(shù)（200～800 h，甚至更多）。由于發(fā)電利用小時數(shù)增加，可使熱電聯(lián)產(chǎn)電廠增加發(fā)電邊際效益。

式中：Ehi2為供熱增加發(fā)電利用小時產(chǎn)生的間接效益，萬元；Pe為上網(wǎng)電價，元/（kW·h）；bne為純凝機組供電標煤耗，g／（kW·h）。

3.2.3 供熱廠用電影響產(chǎn)生的效益

與純凝機組相比，熱電聯(lián)產(chǎn)機組由于供熱增加了廠用電，使上網(wǎng)電量減少，造成發(fā)電效益損失。

式中：Ehi3為供熱廠用電量造成的效益減少，萬元；Qh為供熱量，GJ；wh為供熱廠用電率，（kW·h）／GJ。

綜上所述，由于供熱給熱電聯(lián)產(chǎn)電廠帶來的間接效益為

3.3 供熱總效益

與純凝機組相比，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠由于供熱產(chǎn)生的直接效益和間接效益之和就是供熱的總效益

4 效益測算

以華北地區(qū)某典型熱電聯(lián)產(chǎn)電廠為例，分析其在正常經(jīng)營年份的發(fā)電、供熱效益情況，并與同級別純凝機組進行對比。熱電聯(lián)產(chǎn)電廠為亞臨界一次中間再熱機組，采用抽汽方式進行采暖供熱，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠與純凝機組電廠的相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟指標見表1。

按照《建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)》［17］以及現(xiàn)行有關(guān)財稅制度建立完整的經(jīng)濟評價模型，對該電廠在20年經(jīng)營期內(nèi)的經(jīng)濟指標進行測算，供熱按照5年達產(chǎn)考慮。供熱直接效益和間接效益的測算結(jié)果如下。

4.1 供熱直接效益

熱電聯(lián)產(chǎn)電廠在供熱達產(chǎn)年的效益指標列于表2。由表2可以看出，在供熱達產(chǎn)年，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的供熱標煤耗量占全廠總標煤耗量的23.77%，按照上述發(fā)電、供熱成本分攤方法，供熱部分的總成本費用占全廠總成本費用的21.91%，但供熱部分的營業(yè)收入僅占全廠營業(yè)收入的13.79%，供熱收入、成本倒掛。在全廠盈利13239萬元的情況下，供熱虧損6970萬元，供熱單位虧損9.96元／GJ。發(fā)電、供熱及全廠的成本利潤率為24.13%，-29.67%和12.35%。

表1 熱電聯(lián)產(chǎn)電廠與純凝電廠的技術(shù)經(jīng)濟指標

表2 熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱達產(chǎn)年發(fā)電、供熱相關(guān)指標

從上述典型熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的發(fā)電、供熱效益分析可以看出，近年來隨著煤價下跌，我國熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的經(jīng)營狀況有所改善，達產(chǎn)年份全廠可以達到總體盈利，但由于在發(fā)電、供熱成本分攤的時候“好處歸電”，導(dǎo)致熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的發(fā)電、供熱效益不平衡，發(fā)電盈利，但供熱虧損，供熱的直接效益為負值。

4.2 供熱間接效益

在熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱達產(chǎn)年，熱電比為66.73%，按照熱電比平均提高一個百分點可使機組供電煤耗下降0.75 g／（kW·h）計算，供熱達產(chǎn)年熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供電煤耗為275 g／（kW·h），比純凝機組下降50 g／（kW·h）。根據(jù)式（5）可以計算得出，由于供電煤耗下降而產(chǎn)生的供熱間接效益為9202萬元。與純凝機組相比，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠可多爭取到計劃電量利用小時數(shù)達500h，由式（6）可以計算得出，由于發(fā)電利用小時數(shù)增加而增加的發(fā)電邊際效益為6569萬元。由式（7）可以計算得出，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱廠用電導(dǎo)致供電量減少而產(chǎn)出的效益減少為2387萬元。因此，在供熱達產(chǎn)年，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的供熱間接效益為13385萬元，大于供熱直接虧損（6970萬元），供熱總效益為6415萬元。

5 供熱間接效益影響因素分析

5.1 熱電比

設(shè)定t1＝500 h，Pb＝645元／t，在不同熱電比情況下，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的供熱間接效益變化情況如圖1所示。從圖1可以看出，隨著熱電比的增加，機組供電煤耗下降，從而使供熱間接效益Ehi1增加；供熱量增加導(dǎo)致供熱廠用電量增加，從而使發(fā)電效益損失Ehi3也增加；供電煤耗下降使供熱間接效益Ehi2小幅增加。因此，供熱間接效益隨熱電比增加而增加，當熱電比大于46%時，供熱間接效益Ehi1大于Ehi2。

圖1 熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱間接效益隨熱電比的變化情況

5.2 增加的利用小時數(shù)

設(shè)定r＝30%，Pb＝645元／t，在t1不同的情況下，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的供熱間接效益變化情況如圖2所示。從圖2可以看出，隨著t1的增加，供熱間接效益Ehi2增加；供熱間接效益Ehi1由于機組利用小時數(shù)增加而小幅增加；發(fā)電效益損失Ehi3保持不變。總體上，供熱間接效益隨t1增加而增加，當t1大于330 h時，供熱間接效益Ehi2大于Ehi1。

圖2 熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱間接效益隨增加利用小時數(shù)的變化情況

5.3 煤價

設(shè)定r＝30%，t1＝500 h，在不同煤價情況下，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的供熱間接效益變化情況如圖3所示。從圖3可以看出，隨著煤價的升高，熱電聯(lián)產(chǎn)供熱能夠節(jié)省更多的燃料費用，供熱間接效益Ehi1增加；供熱間接效益Ehi2由于燃料成本增加而減少；發(fā)電效益損失Ehi3保持不變。總體上，供熱間接效益隨煤價增加的變化幅度不大。

圖3 熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱間接效益隨煤價的變化情況

6 結(jié)論

（1）與同級別純凝機組相比，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠由于供熱產(chǎn)生了直接效益和間接效益。供熱直接效益即供熱業(yè)務(wù)本身的效益，供熱間接效益包括由于供熱使熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供電煤耗降低而產(chǎn)生的間接效益、由于供熱使發(fā)電利用小時數(shù)增加而產(chǎn)生的發(fā)電邊際效益、由于供熱廠用電增加而造成的發(fā)電效益損失。

（2）典型熱電聯(lián)產(chǎn)電廠在供熱達產(chǎn)年的效益測算結(jié)果表明，按照以熱量法為基礎(chǔ)的發(fā)電、供熱成本分攤方法，由于“好處歸電”，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的發(fā)電、供熱效益不平衡，發(fā)電盈利，但供熱虧損，供熱的直接效益為負，但供熱間接效益大于供熱的直接虧損，供熱的總體效益為正。

（3）熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的供熱間接效益隨著熱電比的增加而增加，隨著增加的發(fā)電利用小時數(shù)（與純凝電廠相比）的增加而增加，隨煤價增加的變化幅度不大。

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（本文責編：王書平）

TK 11+4

：A

：1674-1951（2015）01-0001-04

宋偉明（1985—），男，河南洛陽人，工程師，工學博士，從事發(fā)電行業(yè)規(guī)劃、投資與技術(shù)經(jīng)濟方面的研究工作（E-mail：songweiming＠cdsti.com.cn）。

2014-08-07；

2014-11-21