利用火力發(fā)電站余熱供熱供冷商業(yè)模式的思考

[摘 要]目前火力發(fā)電企業(yè)經(jīng)營面臨著前所未有的壓力?；痣姀S必須想方設(shè)法培養(yǎng)自身的競爭優(yōu)勢，在節(jié)能降耗方面，火電廠循環(huán)水余熱的熱能損失是影響火電廠效率的重要方面，且余熱回收利用的技術(shù)難度較低，有成熟的吸收式熱泵利用余熱供熱供冷技術(shù)可供利用，投資小、成本低。大力推進火電廠循環(huán)水余熱利用具有重大的節(jié)能減排意義。但在技術(shù)上可行且節(jié)能減排的情況下，火電廠循環(huán)水余熱利用并沒有得到普遍推廣肯定有其現(xiàn)實障礙。文章試圖通過分析循環(huán)水余熱利用的重要性、技術(shù)可行性和商業(yè)模式設(shè)計，來掃除火電廠循環(huán)水余熱利用道路上的障礙。

[關(guān)鍵詞]余熱；利用；技術(shù)；商業(yè)模式

目前火力發(fā)電企業(yè)的經(jīng)營面臨來自三方面的壓力：一是電力需求增長緩慢，電廠產(chǎn)能利用明顯不足，火電廠年均發(fā)電利用小時數(shù)下降很快。二是環(huán)境保護壓力增加，煙塵、硫化物、氮氧化物等污染物減排壓力增大，碳排放也面臨越來越大的社會壓力，未來碳排放有可能指標(biāo)化約束，環(huán)保成本呈上升態(tài)勢。三是正在推廣的競價上網(wǎng)會推動電價水平下降。在壓力面前爭取“能活、活好”就必須練好內(nèi)功。

1 火力發(fā)電能源利用效率現(xiàn)狀及余熱利用的重要性

火力發(fā)電系統(tǒng)錯綜復(fù)雜，在發(fā)電過程中存在多種能源損失。從火力發(fā)電的流程來看，可以將火力發(fā)電的能源損失歸納為以下6種主要渠道：燃料燃燒損失；鍋爐散熱損失；溫差傳熱損失；汽輪機級內(nèi)損失；余熱排放損失；廠用電。

從目前電廠運行的整體來看，燃煤電站的發(fā)電效率普遍處于40%左右，最先進水平不超過49%，燃氣電站的發(fā)電效率普遍處于50%左右，最先進水平不足60%。而冷熱電三聯(lián)供電站由于充分實現(xiàn)了能源的梯級利用，能源使用效率可高達80%。因此，根據(jù)上述分析可知，作為能源梯級利用的一部分——余熱的再利用是提高火力發(fā)電能源使用效率的重要途徑之一。

從余熱利用節(jié)能潛力量化評價來看，余熱利用也非常有價值。火電廠的循環(huán)水系統(tǒng)是一個龐大的動力系統(tǒng)，從國內(nèi)目前運行的機組來看，循環(huán)水入口的平均溫度約為環(huán)境溫度，出口溫度高于環(huán)境溫度10℃左右，循環(huán)水量一般為汽輪機排汽量的50-70倍。以一臺1000MW的機組為例，蒸汽量約為2950t/h，循環(huán)倍率為60，溫差為10℃，則蘊含的余熱量可達5.95×106MJ/h，相當(dāng)可觀。

2 目前余熱利用主流技術(shù)及其工業(yè)可靠性和經(jīng)濟可行性考察

2.1 余熱利用的主流技術(shù)——熱泵

熱泵作為一種回收和利用低位熱能的有效手段之一，既可以在夏季制冷，又可以在冬季制熱，同時還具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，所以在暖通空調(diào)工程中的應(yīng)用也日益增多。從20世紀(jì)90年代開始，國內(nèi)的熱泵發(fā)展呈現(xiàn)出一派欣欣向榮的景象。其中，地下水源熱泵主要采用地下水作為熱源，水溫不受四季變化的影響，常年比較穩(wěn)定，同時，與空氣等其它熱源相比，水的比熱容最大，傳熱性能最好，所以在諸多熱泵種類中地下水源熱泵的能效比是最高的。正由于此，地下水源熱泵在國內(nèi)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，技術(shù)非常成熟。

火力發(fā)電的循環(huán)水中雖然蘊含著大量的熱量，但由于水溫過低，其利用長期不受重視。從熱源條件來看，電廠循環(huán)水的水溫約高于環(huán)境溫度10℃，水溫穩(wěn)定、水量相對恒定，水質(zhì)較好，非常適合作為水源熱泵系統(tǒng)的低位水源，是比地下水更有利用價值的含能介質(zhì)。且余熱利用避免了地源熱泵對地下水環(huán)境的干擾，更有利于環(huán)境保護。隨著熱泵技術(shù)，尤其是吸收式熱泵技術(shù)的發(fā)展，可以通過電驅(qū)動或者抽汽驅(qū)動吸收式熱泵回收循環(huán)水中的余熱，用于建筑物的制冷、采暖、生活熱水供應(yīng)。一方面提高了熱電廠的能源綜合利用效率，另一方面滿足了住宅小區(qū)的舒適性要求，同時還能節(jié)約電能等其他能源的消耗，減少夏季空調(diào)造成的用電高峰，緩解夏季用電緊張的情況。

對于集中供冷過程，通過熱網(wǎng)的方式將熱水輸送至用戶側(cè)的溴化鋰吸收式制冷機，產(chǎn)生的冷量用于集中供冷，然后進入溶液調(diào)濕型空氣處理機，以調(diào)節(jié)空氣濕度，放熱后循環(huán)水返回至熱泵繼續(xù)加熱，以進行循環(huán)。其中，溶液調(diào)濕型空氣處理機只需要熱水進口溫度在70℃以上即可，并可將回水溫度最低降至50℃左右；而吸收式制冷機由于產(chǎn)生17℃的高溫冷水，其熱水出口溫度也可降至60～70℃左右，因此該系統(tǒng)在滿足用戶對室內(nèi)空氣降溫除濕要求的前提下，可使一次網(wǎng)回水溫度降低到50℃左右，并且系統(tǒng)綜合COP可達到1.0左右。

綜上，從技術(shù)上分析，回收火力發(fā)電的循環(huán)水余熱進行集中供熱、供冷、供熱水是可行的。在上海、北京、廣州已經(jīng)有一些案例，原北京一熱也曾有一段時間利用吸收式熱泵技術(shù)為國貿(mào)地區(qū)的寫字樓提供集中供熱供冷服務(wù)。

2.2 利用火力發(fā)電余熱供冷的應(yīng)用熱經(jīng)濟性分析

從技術(shù)可行性分析可以看出，利用火力發(fā)電余熱進行集中供冷共包括兩個主要環(huán)節(jié)。一個是熱泵回收循環(huán)水余熱的過程，這個過程中的熱源來自于循環(huán)水，僅需要消耗部分抽汽或者電力。根據(jù)目前熱泵的運行實踐來看，這部分的耗電或者耗氣不到產(chǎn)生熱量的8%。另一個是制冷過程，這個過程主要由熱水驅(qū)動，由于這部分熱水的能量來自于循環(huán)水的余熱，因此，這個過程的耗能也主要是維持制冷機運轉(zhuǎn)的小部分電力，這個占比也不會高于2%。

綜合這兩個環(huán)節(jié)可以粗略的計算出，在整個制冷過程中，消耗的電能不足產(chǎn)生熱量的10%，而純電力驅(qū)動的制冷機，COP約為4?？梢娎没痣姀S循環(huán)水的余熱進行集中供冷具有良好的熱經(jīng)濟性。

3 利用火力發(fā)電余熱供冷項目實施需要注重商業(yè)模式創(chuàng)新

為什么火力發(fā)電廠余熱利用的比例還是很低呢？先來看看利用余熱提供集中供冷供熱項目需要考慮的五個主要因素：一是冷、熱需求的客戶源和需求量的集中度；二是包括供應(yīng)端改造在內(nèi)的項目投資；三是冷、熱產(chǎn)品的計量和計價；四是需求的有效半徑。客戶最好分布于火電廠附近；五是系統(tǒng)的運維保障。

在考慮商業(yè)模式設(shè)計時，各個項目不可千篇一律，要結(jié)合項目所在地的實際進行合理化設(shè)計，目的都是調(diào)動各相關(guān)方積極性，推動項目成功落地。商業(yè)模式設(shè)計時應(yīng)該考慮以下幾個方面：

（1）以項目成功落地為目標(biāo)，從影響落地的主要因素出發(fā)，尋找具體項目的利益相關(guān)方。

（2）用統(tǒng)一的理念和共同的利益吸引項目相關(guān)方。在大家共同討論如何推動項目之前，各方一定要在為什么要建設(shè)這個項目達成共識。

（3）根據(jù)各方對項目落地的貢獻，確定各方參與的深度和廣度，確定合作份額和參與方式、利益分配方式。

在考慮以上因素的情況下，可以靈活確定具體項目的商業(yè)模式，有緊密型和相對松散型兩種：

緊密型商業(yè)模式是所有利益相關(guān)方在自愿的前提下共同出資成立公司開展利用余熱集中供冷、供熱、供生活熱水等服務(wù)，項目營業(yè)所得根據(jù)出資額的比例進行分配。設(shè)計這種模式是希望將項目相關(guān)方真正變成項目利益相關(guān)方，通過項目利益分配促使相關(guān)方積極為項目實施創(chuàng)造條件。這種商業(yè)模式下余熱利用項目的資產(chǎn)要從電廠資產(chǎn)中剝離出來，獨立核算運營。

相對松散型商業(yè)模式是將項目合理劃分為幾個獨立的業(yè)務(wù)單元，比如以集中管網(wǎng)與小區(qū)管網(wǎng)的連接點為界，之前是電廠方負責(zé)，之后是物業(yè)公司負責(zé)。確定各自的責(zé)任。從用戶手中收取的供暖費和供冷費、熱水費以合理比例在電廠和物業(yè)公司間進行分配。這個模式中，火電廠我們希望鼓勵物業(yè)公司加強和用戶的溝通，積極取得用戶支持，引導(dǎo)用戶的使用習(xí)慣，積極為電廠擴大需求量。這種商業(yè)模式下不改變資產(chǎn)的所有權(quán)現(xiàn)狀，只是通過引進戰(zhàn)略合作方，通過利益分配引導(dǎo)合作伙伴完成各自的任務(wù)、扮演各自在項目中的角色。

4 結(jié) 論

目前在北京、上海、廣州等城市已經(jīng)有一些熱泵利用余熱技術(shù)的項目，原北京一熱曾利用余熱為相鄰的國貿(mào)地區(qū)寫字樓供冷供熱，取得了良好的效果。所以在技術(shù)層面上，循環(huán)水余熱的回收利用已經(jīng)取得突破。作為火電廠不能坐等社會各相關(guān)方來主動支持余熱利用項目，應(yīng)該主動出擊、想方設(shè)法積極爭取需要的支持。創(chuàng)新商業(yè)模式就是我們重要的爭取支持的工具。一個好的商業(yè)模式可以有效地調(diào)動相關(guān)方的積極性，推動項目成功，并且能實現(xiàn)所有的參與者共贏。

作者簡介：王志輝（1986—），男，漢族，甘肅武都人，新疆投資發(fā)展（集團）有限責(zé)任公司黨群工作部副部長，高級政工師，工商管理碩士，研究方向：工業(yè)經(jīng)濟。