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电站供电的能耗和污染成本指标研究
摘 要：介绍了火电厂能源利用单一性能评价指标，即表示能耗的供电煤耗指标和环境的污染排放指标。在此基础上，提出了综合能耗和环境的综合评价指标，从而突破了传统的只考虑单一性能的评价模式。该指标分别以标准煤和污染物排放罚款价为指标权重，反映了供电的能耗和污染成本，能全面反应电厂能源利用情况。并结合实例，说明了该指标与单一指标的不同以及优点所在，指出该指标可以作为电厂能源利用优劣的评价准则，也可为国家电力节能减排优化电源提供依据。 关键词： 能源利用；能耗；环境；综合评价
0 引言
燃煤电厂是电能生产的重要基地，也是能源消耗的大户，同时也是造成环境污染的主要来源。随着中国电力建设的快速发展及电力改革的步伐[1]，若仍以传统的供电煤耗率或者单一的污染物排放指标作为考核指标，不但不合实际，而且也不利于节能降耗和污染物减排，所以寻求一种科学替代供电煤耗率的综合评价指标势在必行。
本文在统一化能源利用评价的基础上，提出了能耗和污染的综合经济评价指标。并且针对实例对该指标的应用价值做了探讨。
1 火电厂单一性能评价准则与指标
1.1能耗评价指标[2]
供电标准煤耗，火力发电厂每向外提供1 kW·h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标，表明1个电厂范围内的能量转换过程的技术完善程度，也反映其管理水平和运行水平，同时也是厂际、班组间的经济评比、考核的重要指标之一。对凝汽式机组或电厂，其计算式见式（1）。
，（1）
式中，bgd为机组供电煤耗率(供电燃料单耗)，g/（kW·h）；为机组发（电厂）电标准煤耗量，g/h；为机组（电厂）供电量，kW。下同。
根据能源利用统一性能评价指标体系[2]，燃煤机组热电联产供热是以减少机组发供电量为代价的，以电量为基准的思想，我们将所减少的机组发电量视为供热当量电耗量(EECR)。
考虑供热的当量电耗量EECR，供热机组的当量供电量见式（2）：
= +EECR ， （2）
式中，为供热机组的当量供电量，kW；为供热机组的供电量，kW； EECR为其供热的当量电耗量，kW。下同。
供热机组的供电煤耗率 (供电燃料单耗)见式（3）：
=Bts/ =Bts/(+EECR)， （3）
式中，为供热机组的供电煤耗率(供电燃料单耗)，g/(kW·h)；Bts为供热机组总煤耗量，g/h。
热电联产机组供热当量电量消耗是供热蒸汽的实际可发电量，以电量为基准，供热不能从本质上改善供热机组的供电煤耗率，供热机组供电煤耗和效率与同参数凝汽机组持平，因此统一化能源利用评价体系将热电联产机组发电与纯凝机组发电放在一起对比分析，以考查其发电过程的热力学完善性。
bhc＝Bh/Qh=bgd ·eecr， （4）
式中，bhc为供热燃料单耗，g/J；Bh为供热煤耗，g；Qh为热电联产机组供热量，J。
热电联产供热的当量电量消耗量(EECR)是机组的实际少发电量，与机组实际发电量等价，用来计算供热燃料单耗bhc是很自然的，符合客观实际。
1.2排放绩效评价指标[3]
对凝汽式机组，其第i种污染物的单位供电量的排放量为：
，（5）
式中，为机组第i种污染物的单位供电量的排放量，,g/(kW·h)；mi为机组第i种污染物的排放量，g/h；Wfd为总发电量, kW·h；为机组厂用电率，%。
由于热电联产供热是以减少机组发电量为代价的，称为供热当量电耗量。基于以电量为基准的性能评价指标体系，我们可以用供热当量电耗量计算热电联产机组的环评指标。若热电联产机组供电Wgd，供热Qh[GJ/h]时的第i种污染物排放量为mi，则其单位供电量的污染物排放量为：
[] （6）
式中，为热电联产机组单位供电量的污染物排放量，g/（kW·h）；（为供热机组的当量供电量，kW；为单位发电量的污染物排放量，g/（kW·h）。
热电联产机组单位供热量的污染物排放量为：
（7）
式中，为热电联产机组单位供热量的污染物排放量，g/GJ ；eecr为供热当量电耗率。
因此，热电联产总能系统的第i种污染物排放总量可以表示为：
， （8）
基于以上建立的排放指标，可以对企业污染物排放进行评价，通过单位机组或电厂供电量与大气污染物排放量来确定的排放绩效指标，可以用于对发电企业污染物进行总量控制。
随着热力系统向大型化、复杂化方向的发展，以及热力系统与化工、环境等领域学科的交叉，注重多因素综合、多学科交叉己经成为评价准则研究发展的总趋势[5]。因此，热力发电机组的评价准则己由单一目标性能评价准则向多目标、多因素综合性能评价准则方向发展。另外，随着人们对能源的不断开采和利用，生态破坏和环境污染问题（如火电厂排放的SO2，NOx，烟尘等）日益突出，迫使人们在发展能源动力系统的同时，还必须考虑环境问题，这必然会使热力系统的经济性能以及热力性能有所下降，因为环保性能的提高通常是以牺牲系统经济性和热力性能为代价的。例如要控制火电厂排放的SO2、NOx、烟尘等，就必须进行燃烧的调整或者安装设备进行烟气治理，同时可能降低了系统的效率或者增加了整个电厂的能耗。因此，寻求全面考虑环保、热力以及经济等性能的多目标综合评价指标就成为1个重要的课题。
本文提出能耗污染综合指数Ibc作为电厂综合性能的统一量化评价指标，该指数采用能源和环境代价将热力性能与环保性能统一量化，对控制电厂大气污染物的排放的热力系统性能进行综合评估。综合指标Ibc的定义如下：
= 式中，Ibc为综合指标，元/kW·h；fb为单位质量标准煤价格，元/kg；fi为单位第i种污染物的排放罚款价格，元/kg；n污染物种类数。
从上式可以看出，这个综合评价指标是指机组或电厂每对外供电1 kW·h所付出的能源消耗和环境总代价，指标主要取决于每供电1 kW·h的煤耗量（供电煤耗）、污染物的排放量、以及标准煤价格和污染物罚款价格。
对于热电联产机组，评价指标和式（9）类同，只是把供电煤耗和排放绩效换成热电联产机组的供电煤耗和排放绩效。
3案例分析
燃煤电厂大气污染物种类很多，目前主要的3种大气污染物是SO2、NOx、烟尘。3种污染物的排放绩效指标各不相同，一种污染物的排放指标不能够准确的反映1个电厂的污染程度，也不能反映能耗水平，运用综合评价指标Ibc便能够全面的反映出电厂能耗和综合污染程度。
通过对华电集团12个百万千瓦以上电厂主要煤耗指标以及污染物排放指标的对比分析及综合指标计算，提出这种新的评价指标与以往的单一评价指标的不同，以及新指标的应用价值。
在综合指标计算公式里，影响指标的值主要有供电煤耗bgd、排放绩效指标ci、标准煤价格fb、污染物罚款价格fi。若按目前的标准煤500 元/t、罚款按《排污费征收标准管理办法》中的每一污染物当量征收标准为0.6元以及各种污染物当量值计算所得到的综合指标值见表1
表1 各电厂单一指标与综合评价指标对比 单位：克/千瓦时, 元/千瓦时
从表1可以看出，从1号电厂到12号电厂供电煤耗值是按照从低到高的顺序排列的，SO2、NOx、烟尘3种污染物的排放绩效值单一指标不能反映1个电厂的综合污染程度，也不能反映能源转换效率水平，供电煤耗能够反映能耗水平，且对综合指标值的贡献较大，但不能全面的反映能源利用的情况。结合能耗和排放指标所计算的新的综合指标，比单一污染排放指标变化幅度小，而且综合考虑了能耗与环境因素，因而更能客观全面的反映电厂的能源利用情况。
另外，从综合指标曲线可以看出，在供电煤耗按照电厂编号递增的情况下，综合指标总体趋势也是递增的，但是很明显6号机组的综合指标偏高，究其原因，可知6号电厂（陕西华电蒲城发电有限责任公司）的污染物排放绩效偏高，尤其是SO2排放绩效值达到21.95 g/kW·h，直接导致综合指标值升高。因此，应安装相应的脱硫装置或更换低硫煤减少SO2的排放来提高综合性能。
4结语
本文基于统一化能源利用的评价基准，提出了一个同时考虑能耗和环境指标的燃煤电厂新的能源利用评价准侧：能耗污染综合评价指标Ibc，从而突破了传统的只考虑单一性能的评价模式；
研究结果表明，综合评价指标受供电煤耗的影响较大，在污染物排放指标变化不大的情况下，综合指标主要取决于供电煤耗。因此，要降低能耗污染综合评价指标，首先应努力降低供电煤耗。其次，SO2的污染物排放绩效也是影响综合评价指标的重要因素，主要是因为各个电厂SO2排放绩效值差别很大，并且绩效值大。另外，综合指标值还会随着煤炭价格和排污费的增加而升高。
参考文献：
[1]王运民，李录平，潘维加.燃煤电厂运行经济性综合评价指标的研究[J].长沙理工大学学报(自然科学版)，2006，3（1）: 47-51.
[2]周少祥,胡三高.总能系统与能源利用的统一性的性能评价指标体系[J].动力工程，2001，21(1).1069-1077.
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