百萬(wàn)容量火電機(jī)組廠用電率設(shè)計(jì)值與運(yùn)行值的差異淺析

1、百萬(wàn)容量火電機(jī)組廠用電率設(shè)計(jì)值與運(yùn)行值的差異淺析戴悅 汪海霞 李淑芳 （中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)公司）摘要：分析設(shè)計(jì)與運(yùn)行廠用電率差異的原因一、問(wèn)題的提出節(jié)能降耗是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國(guó)策，也是一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略方針。發(fā)電廠的廠用電率一直是倍受各方關(guān)注的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。1000mw機(jī)組是我國(guó)目前單機(jī)容量最大的火電機(jī)組，其運(yùn)行指標(biāo)受到各方格外的關(guān)注。由于近期投運(yùn)的部分1000mw機(jī)組其運(yùn)行廠用電率比設(shè)計(jì)廠用電率低較多，結(jié)合國(guó)內(nèi)已運(yùn)行的幾個(gè)單機(jī)容量為1000mw機(jī)組的部分運(yùn)行負(fù)荷和運(yùn)行廠用電率，本文通過(guò)對(duì)運(yùn)行資料的初步分析，對(duì)設(shè)計(jì)值和運(yùn)行值的差異進(jìn)行說(shuō)明。二、設(shè)計(jì)廠用電率與實(shí)際運(yùn)行廠用電率的對(duì)比表1是近期收集

2、的幾個(gè)單機(jī)容量為百萬(wàn)千瓦等級(jí)的電廠運(yùn)行廠用電率值和設(shè)計(jì)值的對(duì)比表：表1 設(shè)計(jì)廠用電率與實(shí)際運(yùn)行廠用電率對(duì)比表工程名稱初設(shè)階段設(shè)計(jì)值（）機(jī)組滿發(fā)時(shí)運(yùn)行期平均廠用電率（）與設(shè)計(jì)值比較廠用電率（）與設(shè)計(jì)值比較外高橋三期5.5（含脫硫、脫硝）#7機(jī)組：3.72（含脫硫，不含脫硝）#8機(jī)組：3.91（含脫硫、脫硝）1.784.560.941.59玉環(huán)電廠5.3（含脫硫、脫硝）#1機(jī)組：4.45（含脫硫，不含脫硝）0.85#1機(jī)組：4.74（含脫硫，不含脫硝）0.56#2機(jī)組：4.33（含脫硫，不含脫硝）0.97#2機(jī)組：4.59（含脫硫，不含脫硝）0.71#3機(jī)組：4.08（含脫硫，不含脫硝）1.22#

3、3機(jī)組：4.87（含脫硫，不含脫硝）0.43#4機(jī)組：4.42（含脫硫，不含脫硝）0.88#4機(jī)組：4.86（含脫硫，不含脫硝）0.44全廠平均：4.320.98全廠平均：4.760.74北侖三期5.6（含脫硫、脫硝）#6機(jī)組：3.76（含脫硫、脫硝）1.862009年一季度#6機(jī)組（含脫硫、脫硝）累計(jì)發(fā)電廠用電率：4.740.86外高橋二期（900mw機(jī)組）4.2（不含脫硫、脫硝）3.470.733.950.25由上述對(duì)比表可以看出，設(shè)計(jì)廠用電率比運(yùn)行平均值高0.250.94個(gè)百分點(diǎn)，比機(jī)組滿發(fā)值高0.731.86個(gè)百分點(diǎn)。三、設(shè)計(jì)和運(yùn)行廠用電率差異的初步分析（一）設(shè)計(jì)和運(yùn)行廠用電率計(jì)算方法

4、的分析由于設(shè)計(jì)值與運(yùn)行值存在著一定的差異，首先從計(jì)算方法上分析二者的差異。1、設(shè)計(jì)廠用電率的計(jì)算方法按電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定（dl/t 51532002）的附錄a（提示的附錄）給出的“火力發(fā)電廠廠用電率的估算方法（近似計(jì)算）”，火力發(fā)電廠廠用電率的估算方法如下： 式中：e 廠用電率，；sc 廠用電計(jì)算負(fù)荷(kva)；cosav電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行功率時(shí)的平均功率因數(shù)，一般取0.8；pe發(fā)電機(jī)的額定功率(kw)。其中對(duì)廠用電計(jì)算負(fù)荷sc采用換算系數(shù)法計(jì)算，計(jì)算原則大部分與廠用變壓器的負(fù)荷計(jì)算原則相同（詳見(jiàn)附錄a）。換算系數(shù)法的算式為：sc(kp)式中： sc計(jì)算負(fù)荷（kva）； k 換

5、算系數(shù)，可取表2中的數(shù)值； p 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率（kw）。表2 換算系數(shù)表機(jī)組容量（mw）125200給水泵及循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)1.01.0凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)0.81.0其它高壓電動(dòng)機(jī)0.80.85其它低壓電動(dòng)機(jī)0.80.7換算系數(shù)是從多個(gè)同類型電廠運(yùn)行實(shí)踐中統(tǒng)計(jì)分析而得到的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，目前均采用此法進(jìn)行火電廠廠用電的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)和廠用電率的計(jì)算。2、運(yùn)行廠用電率的計(jì)算方法運(yùn)行廠用電率即電廠在運(yùn)行中實(shí)測(cè)的廠用電的消耗量占同一時(shí)期對(duì)應(yīng)機(jī)組全部發(fā)電量的百分?jǐn)?shù)。電廠每天都對(duì)全廠的廠用電率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，累計(jì)一段時(shí)間后，再算出全年的全廠廠用電率。按電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法（dl/t 9042004），廠

6、用電率分下列2種情況定義。1）純凝汽電廠生產(chǎn)廠用電率：式中：lcy生產(chǎn)廠用電率，；wf統(tǒng)計(jì)期內(nèi)的發(fā)電量，kwh ； wcy統(tǒng)計(jì)期內(nèi)的廠用電量，kwh；wh統(tǒng)計(jì)期內(nèi)的總耗用電量，kwh；wkc統(tǒng)計(jì)期內(nèi)按規(guī)定應(yīng)扣除的電量，kwh。下列用電量不計(jì)入廠用電的計(jì)算：新設(shè)備或大修后設(shè)備的烘爐、煮爐、暖機(jī)、空載運(yùn)行的電力的消耗量；設(shè)備在未移交生產(chǎn)前的帶負(fù)荷試運(yùn)行期間耗用的電量；計(jì)劃大修以及基建、更改工程施工用的電量；發(fā)電機(jī)作調(diào)相運(yùn)行時(shí)耗用的電量；廠外運(yùn)輸用自備機(jī)車、船舶等耗用的電量；輸配電用的升、降壓變壓器(不包括廠用電變壓器)、變波機(jī)、調(diào)相機(jī)等消耗的電量；修配車間、車庫(kù)、副業(yè)、綜合利用及非生產(chǎn)用(食堂、宿

7、舍、幼兒園、學(xué)校、醫(yī)院、服務(wù)公司和辦公室等)的電量。2）綜合廠用電率綜合廠用電率是指全廠發(fā)電量與上網(wǎng)電量的差值與全廠發(fā)電量的比值，即：式中：wwg全廠的外購(gòu)電量，kwh； wgk全廠的關(guān)口電量，kwh。電廠提供的廠用電率為生產(chǎn)廠用電率。3、計(jì)算方法的差異通過(guò)比較上述兩種計(jì)算方法可以看出：設(shè)計(jì)是按照滿發(fā)的工況模擬全年情況進(jìn)行計(jì)算；運(yùn)行廠用電率是根據(jù)機(jī)組實(shí)際發(fā)電和自用電情況，取一定時(shí)期內(nèi)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出，實(shí)際運(yùn)行時(shí)機(jī)組的出力和用電量是變化的，機(jī)組出力減小廠用電率上升、機(jī)組滿發(fā)時(shí)廠用電率應(yīng)最小。（二）設(shè)計(jì)和運(yùn)行廠用電率差異的原因分析按照設(shè)計(jì)與運(yùn)行廠用電率計(jì)算方法的定義，考慮到設(shè)計(jì)值是按照機(jī)組額定功

8、率為分母，運(yùn)行值是以不同的負(fù)荷為分母，設(shè)計(jì)值應(yīng)小于運(yùn)行值才合理，然而統(tǒng)計(jì)的結(jié)果并非如此。下面就對(duì)引起二者不同的因素進(jìn)行初步分析。1、主要輔機(jī)換算系數(shù)（k值）導(dǎo)致設(shè)計(jì)和運(yùn)行存在差異表3為3個(gè)工程中機(jī)組100%出力時(shí)電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行功率與額定功率的對(duì)比表，并列出了電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率和k值的對(duì)比表。表3 電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行功率與額定功率對(duì)比表設(shè)備名稱電廠名稱（機(jī)組名稱）電動(dòng)機(jī)額定功率（kw）100出力電動(dòng)機(jī)功率（kw）負(fù)荷率廠用電技規(guī)要求的換算系數(shù)k凝結(jié)水泵外高橋三期（8機(jī)組）335025200.751.0北侖三期（#6機(jī)組）270017220.64玉環(huán)（#1機(jī)組）270019950.739循環(huán)水泵外高橋三期

9、（8機(jī)組）420033860.81.0北侖三期（#6機(jī)組）380035170.93玉環(huán)（#1機(jī)組）460037540.816脫硫增壓風(fēng)機(jī)外高橋三期（8機(jī)組）33001651/16510.50.85北侖三期（#6機(jī)組）210016000.76玉環(huán)（#1機(jī)組）24002154/21740.897/0.905一次風(fēng)機(jī)外高橋三期（8機(jī)組）42001952/19380.460.85北侖三期（#6機(jī)組）47002234/20710.475/0.44玉環(huán)（#1機(jī)組）42502548/25780.599/0.606送風(fēng)機(jī)外高橋三期（8機(jī)組）37001049/10560.280.85北侖三期（#6機(jī)組）2900

10、1432/14220.49玉環(huán)（#1機(jī)組）24001094/11230.455/0.468引風(fēng)機(jī)外高橋三期（8機(jī)組）51003015/30020.590.85北侖三期（#6機(jī)組）72004240/42990.589/0.597玉環(huán)（#1機(jī)組）50003347/33190.669/0.663磨煤機(jī)外高橋三期（8機(jī)組）9005296295105505770.5880.6990.5680.610.640.85北侖三期（#6機(jī)組）10006757717138300.6750.7710.7130.83玉環(huán)（#1機(jī)組）9505956865826076467350.6260.7220.6120.6390.6

11、800.773吸收塔循環(huán)水泵外高橋三期（8機(jī)組）9008060.8960.8510008570.857112010000.893北侖三期（#6機(jī)組）10009260.9269006990.7779008160.9078007020.878玉環(huán)（#1機(jī)組）10009450.945112010200.911125011150.892由表3可以看出，設(shè)計(jì)計(jì)算中換算系數(shù)的值基本都大于實(shí)際運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷率，尤其是鍋爐三大風(fēng)機(jī)差距更大，最低的負(fù)荷率為0.28，僅為相應(yīng)k值的33。由于上述輔機(jī)容量較大，其占廠用負(fù)荷的比例高，換算系數(shù)值的差距，使設(shè)計(jì)廠用電率大于運(yùn)行值?；鹆Πl(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定中的換算系

12、數(shù)（k值）是考慮了電動(dòng)機(jī)效率、功率因數(shù)、負(fù)荷因子和同時(shí)率等綜合因素的經(jīng)驗(yàn)值，k值的選取來(lái)自于大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在80年代末期，東北院曾對(duì)k值的選擇進(jìn)行了復(fù)核，當(dāng)時(shí)調(diào)研主要針對(duì)300mw及以下機(jī)組。通過(guò)東北院的調(diào)研認(rèn)為k值的選取是合適的。隨著大容量機(jī)組的不斷增加，設(shè)計(jì)系統(tǒng)未對(duì)k值進(jìn)行復(fù)核，建議隨著大容量機(jī)組的不斷投運(yùn)，應(yīng)對(duì)k值進(jìn)行必要的復(fù)核，使k值的選取更加接近實(shí)際輔機(jī)負(fù)荷率。2、電動(dòng)機(jī)額定功率和實(shí)際運(yùn)行功率存在差異電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇是各工藝專業(yè)根據(jù)被拖動(dòng)設(shè)備最嚴(yán)酷工況下要求的出力進(jìn)行的。但通過(guò)表3可以看出，當(dāng)機(jī)組100出力時(shí)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行值與電動(dòng)機(jī)額定值之間也存在一定的差距，尤其是鍋爐三

13、大風(fēng)機(jī)，100出力時(shí)的實(shí)際運(yùn)行值約只占其電動(dòng)機(jī)額定值的一半。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)即使按照85%的負(fù)荷率計(jì)算，也超出運(yùn)行的實(shí)際值，使設(shè)計(jì)廠用電率大于運(yùn)行值。當(dāng)然因電動(dòng)機(jī)容量的選擇涉及到很多因素，有些需考慮機(jī)組全壽命期的出力等，本次調(diào)查的電廠投運(yùn)時(shí)間都不長(zhǎng)，也許未能全面反映全壽命期的出力。 3、運(yùn)行中的節(jié)能優(yōu)化目前各電廠均非常重視運(yùn)行中的節(jié)能優(yōu)化，如外高橋三期工程優(yōu)化了煙風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為增壓風(fēng)機(jī)設(shè)置了旁路煙道，使得機(jī)組在低負(fù)荷的時(shí)候，可采取停用增壓風(fēng)機(jī)而不停脫硫吸收塔的運(yùn)行方式,可大大節(jié)約機(jī)組低負(fù)荷時(shí)的廠用電，合計(jì)全廠全年可節(jié)約廠用電235.4萬(wàn)度；對(duì)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器采用全向柔性密封技術(shù)改造，漏風(fēng)率降低約2，廠用

14、電率下降了約0.5%；在脫硫吸收塔進(jìn)口設(shè)置低溫省煤器，利用煙氣余熱降低熱力系統(tǒng)的煤耗量，其節(jié)約的煤耗量基本等于脫硫系統(tǒng)增加的發(fā)電煤耗，因此補(bǔ)償了脫硫系統(tǒng)的廠用電損失，實(shí)現(xiàn)了“零能耗脫硫”；北侖三期工程和玉環(huán)電廠在凝結(jié)水泵上采用了高壓變頻裝置，起到了節(jié)省廠用電、降低運(yùn)行廠用電率的作用。以上在運(yùn)行中的節(jié)能優(yōu)化降低的都只是運(yùn)行中實(shí)際的廠用電率，均未影響到設(shè)計(jì)廠用電率，因而造成運(yùn)行值與設(shè)計(jì)值出入較大。四、結(jié)論和建議（一）結(jié)論從以上對(duì)設(shè)計(jì)和運(yùn)行廠用電率的差異分析可以看出，設(shè)計(jì)值偏離運(yùn)行值的原因在于：1、 設(shè)計(jì)計(jì)算中換算系數(shù)k的值基本都大于實(shí)際運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷率，尤其是鍋爐三大風(fēng)機(jī)差距更大。由于上述輔機(jī)容

15、量較大，其占廠用負(fù)荷的比例高，換算系數(shù)值的差距，使設(shè)計(jì)廠用電率大于運(yùn)行值。2、 機(jī)組100出力時(shí)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行值與電動(dòng)機(jī)額定值之間也存在一定的差距，尤其是鍋爐三大風(fēng)機(jī)，100出力時(shí)的實(shí)際運(yùn)行值約只占其電動(dòng)機(jī)額定值的一半。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)即使按照85%的負(fù)荷率計(jì)算，也超出運(yùn)行的實(shí)際值，使設(shè)計(jì)廠用電率大于運(yùn)行值。3、 運(yùn)行中的節(jié)能優(yōu)化降低了運(yùn)行廠用電率，而設(shè)計(jì)廠用電率未考慮此影響，使設(shè)計(jì)廠用電率大于運(yùn)行值。（二）建議為避免設(shè)計(jì)廠用電率與運(yùn)行廠用電率的差距過(guò)大，需從以下幾個(gè)方面著手：1、 工藝專業(yè)電動(dòng)機(jī)容量的選擇應(yīng)更貼近設(shè)備的出力，避免大馬拉小車，盡量使工藝設(shè)備達(dá)到高效運(yùn)行；2、 對(duì)換算系數(shù)k的取值進(jìn)一步修正，目前東北電力設(shè)計(jì)院正在著手進(jìn)行調(diào)研，以完成此項(xiàng)工作。參考文獻(xiàn)：1、 上海外高橋第三發(fā)電有限責(zé)任公司8號(hào)機(jī)組廠用電測(cè)試試驗(yàn)報(bào)告華東電力試驗(yàn)研究院有限公司，2008年2、 外高橋三期實(shí)際運(yùn)行廠用