第10章 集中供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟技術(shù)分析

第10章集中供熱系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟分析Contents目錄一、概述二、經(jīng)濟效果的指標(biāo)計算和評價方法三、熱水網(wǎng)路的經(jīng)濟比摩阻的確定四、熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)相比的節(jié)約燃料量1概述技術(shù)經(jīng)濟分析是指國民經(jīng)濟各部門、企業(yè)、生產(chǎn)經(jīng)營組織對各種設(shè)備、各種物資、各種資源利用狀況及其結(jié)果的度量。它是技術(shù)方案、技術(shù)措施、技術(shù)政策的經(jīng)濟效果（效益）的反映。對集中供熱系統(tǒng)進行技術(shù)經(jīng)濟分析，是對熱能生產(chǎn)、輸配、轉(zhuǎn)換等活動進行計劃、組織、管理、指導(dǎo)、控制、監(jiān)督和檢查的重要方法，利用技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，可以：①查明與挖掘生產(chǎn)潛力，增加生產(chǎn)，提高經(jīng)濟效益；②考核生產(chǎn)技術(shù)活動的經(jīng)濟效果，以合理利用技術(shù)裝備、工藝流程、所用原料、燃料動力、改善產(chǎn)品質(zhì)量；③評價各種技術(shù)方案，在多種方案的比較中選擇最優(yōu)方案，對技術(shù)方案的預(yù)期效果進行分析，為技術(shù)經(jīng)濟決策提供依據(jù)。

在經(jīng)濟領(lǐng)域中，所謂經(jīng)濟效益是指人們從事實踐活動時所取得的有用效果，也就是使用價值與所消耗的勞動之間的比例關(guān)系。即：

(10-1）式中E—經(jīng)濟效益；V—使用價值；L—勞動消耗。在實際工作中，使用價值V就是實現(xiàn)的技術(shù)方案所產(chǎn)生的有用實物，如熱電廠供熱系統(tǒng)中生產(chǎn)的電能和熱能。勞動消耗L，包括勞動的占有和勞動的直接消耗兩部分。前者主要反映在技術(shù)方案的一次性基建投資中；后者主要指技術(shù)方案的經(jīng)常性費用上。1.1經(jīng)濟效益的概念

經(jīng)濟效益可以用實物形式表示，如生產(chǎn)單位產(chǎn)品消耗原材料的數(shù)量，單位設(shè)備的產(chǎn)品率，也可以用價值形式表示，如利潤、成本利潤率、資金利潤率等。利用式（10-1）表述經(jīng)濟效果，當(dāng)使用價值V和勞動消耗L采用同樣的計量單位時，可計算經(jīng)濟效益的絕量數(shù)量，當(dāng)采用兩種不同的單位來表示時，可計算經(jīng)濟效益與費用的比例，或輸出與投入的比例。勞動消耗數(shù)量越少，取得的勞動成果或?qū)嵱脙r值越大，說明經(jīng)濟效益越好；反之，則說明經(jīng)濟效益越差。同樣，為了獲得一定的使用價值或勞動成果，要耗用的勞動越少越好。對于一定的勞動成果來說，勞動消耗越少，經(jīng)濟效益越好。因此，不同技術(shù)方案的最佳方案，其衡量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是經(jīng)濟效果最佳的方案，即：(10-2）1.1經(jīng)濟效益的概念當(dāng)不同技術(shù)方案所產(chǎn)生的有用實物相同時，（如熱電廠的不同技術(shù)方案生產(chǎn)的電能和熱能相同時），最佳方案應(yīng)是勞動消耗最少的方案，即：時，(10-3）在工程設(shè)計中，衡量方案的經(jīng)濟效果，常將使用價值的實物量（所得量）和勞動消耗量（所耗量）都以貨幣量（資金）的形式來計算；因此，經(jīng)濟效益最佳的方案也可用下式表示：

(10-4）1.1經(jīng)濟效益的概念

技術(shù)經(jīng)濟分析的具體方法很多，但基本方法有兩種：數(shù)學(xué)分析法和方案分析法。數(shù)學(xué)分析法也稱為函數(shù)分析法，它運用數(shù)學(xué)方法來進行方案的技術(shù)經(jīng)濟分析。這種方法的基本原理，就是根據(jù)技術(shù)方案的基本參數(shù)與各項費用之間的函數(shù)關(guān)系，建立經(jīng)濟數(shù)學(xué)模型，然后通過數(shù)學(xué)計算或圖解分析，找出最經(jīng)濟合理的參數(shù)值的有效范圍。數(shù)學(xué)分析法的具體方法有微分法和系統(tǒng)分析法等。微分法經(jīng)濟效果的指標(biāo)計算和評價方法只能求得某單一參數(shù)的最優(yōu)解，因而只能解決技術(shù)經(jīng)濟評價中的局部問題。系統(tǒng)分析法可以求得多目標(biāo)的最優(yōu)解。但建立函數(shù)關(guān)系和計算都很復(fù)雜。

方案比較法也稱為對比分析法，它通過一組能從各個方面說明技術(shù)經(jīng)濟效果的指標(biāo)體系，對實現(xiàn)同一目標(biāo)的幾個不同技術(shù)方案進行計算、分析和比較，然后選用最優(yōu)方案的方法。方案比較法簡單明確，考慮的指標(biāo)和因素比較全面，既可定性分析，也可定量計算。因此，方案比較法是目前工程項目中進行技術(shù)經(jīng)濟分析，選擇最優(yōu)方案時最普遍應(yīng)用的一種方法。1.2技術(shù)經(jīng)濟分析方法

在工程項目的技術(shù)經(jīng)濟分析中，衡量經(jīng)濟效益主要是以貨幣量的形式來進行計算。根據(jù)是否考慮資金與時間因素的影響，投資效益計算和評價方法又分為靜態(tài)分析法和動態(tài)分析法。靜態(tài)分析法是一種不考慮資金的時間因素的技術(shù)經(jīng)濟分析方法。靜態(tài)分析法計算簡單，但這種方法并沒有很好的反映資金和時間的關(guān)系，不能準(zhǔn)確地反映經(jīng)濟領(lǐng)域中的真正經(jīng)濟效益。動態(tài)分析法是考慮資金的時間因素的技術(shù)經(jīng)濟分析的方法。資金與時間的關(guān)系體現(xiàn)在資金的時間價值，即貨幣的時間價值。資金的時間價值指資金的價值隨時間的變化而變化，資金的價值隨時間的推移而增值。因為資金的運動過程也就是物資處于生產(chǎn)和流動過程。通過這些過程，增加了物質(zhì)財富，從而表現(xiàn)出資金的增值。資金在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的增值（利潤或利息）與投入的資金額（本金）之比，稱為利潤或收益率。

1.2技術(shù)經(jīng)濟分析方法為了更方便地闡明動態(tài)分析法，有必要簡單地介紹一些資金時間價值的計算方法，也就是介紹一些最基本的財務(wù)會計的知識。在時間價值的計算中，通常采用復(fù)利法，復(fù)利法以本金與累計利息之和作為基數(shù)計算利息。下面介紹幾種最常用的計算復(fù)利的基本公式：1.當(dāng)資金的現(xiàn)值為P，利率為i%，幾年后資金的終值F的計算公式如下：

(10-5）2.與上式相反，當(dāng)已知資金的終值為F，求現(xiàn)值P的計算公式如下：

(10-6）式中—貼現(xiàn)系數(shù)。1.2技術(shù)經(jīng)濟分析方法

3.已知資金現(xiàn)值為P，考慮時間因素，計算分?jǐn)偟矫磕甑阮~值A(chǔ)值的計算方法。由圖可知，第一年的A值折算到現(xiàn)值為

，第二年的A值折算到現(xiàn)值為

，第n年的A值折算到現(xiàn)值為。由此可見，它是一個等比數(shù)列，首項b=A/(1+i)，等比值r=1/(1+i)，其各年的折現(xiàn)值的總和應(yīng)等于現(xiàn)值P，用下式計算：(10-7）圖10-1資金的時間價值表示圖

P—資金的現(xiàn)值（在初期）；F—資金的終值，即本利合計（在末期）；A—每年等額償還數(shù)列值，即年金（在期末），I—利率，%；n—周期書（一般按年計算）

1.2技術(shù)經(jīng)濟分析方法

(10-8）式中—資金回收系數(shù)，表示資金現(xiàn)值等額分?jǐn)偟矫磕甑姆蓊~。1.2技術(shù)經(jīng)濟分析方法2經(jīng)濟效果的指標(biāo)計算和評價方法

技術(shù)經(jīng)濟效果的大小，體現(xiàn)在所得量與所費量的比例，若所對比的方案的所得量（有用實物量）都相同時，則所費量最小的方案就是經(jīng)濟效果最大的最佳方案。技術(shù)方案的所費量中，包括工程投資和年經(jīng)營費用兩部分，而投資和經(jīng)營費用是兩種性質(zhì)不同的費用，不能簡單的相加計算。工程投資屬于一次性支出，主要內(nèi)容包括：1.用于建設(shè)工程的各項費用；2.用于安裝工程的各項費用；3.用于購置各種設(shè)備、工具和器具的費用；4.其他建設(shè)費用，如土地征購費、人員培訓(xùn)費、工程的勘查和設(shè)計費用等。經(jīng)營性費用屬于經(jīng)常性支出，在能源工程中，它包括燃料費、水費、材料費、基建折舊費、大修費、職工工資、職工福利資金和其他費用（對非電廠工程，還應(yīng)計算電能消耗費用）。2.1年計算費用法

在計算費用法中，對參與比較的各個方案的投資和經(jīng)營費這兩項性質(zhì)不同的費用，利用投資效果系數(shù)進行折算，將投資折算成與經(jīng)營費用類似的費用，然后相加，算出“年計算費用”的數(shù)值。在各個方案中，年計算費用最小的方案就是最佳方案。年計算費用的計算費用（靜態(tài)法）為：

(10-9）式中Z—年計算費用，元/a；C—年經(jīng)營費（總成本），元/a；K—投資額，元；

—標(biāo)準(zhǔn)投資效果系數(shù)，=1/τ；τ—標(biāo)準(zhǔn)投資回收期。2.1年計算費用法

標(biāo)準(zhǔn)投資效果系數(shù)是根據(jù)不同生產(chǎn)部門在國民經(jīng)濟發(fā)展中的實際投資效果而確定的。如對輕工業(yè)部門，投資效果較好，資金回收較快，標(biāo)準(zhǔn)投資回收期就較短，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)投資效果系數(shù)就取較大些。目前，能源部對熱電項目工程規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)投資回收期一般為8~10年（小型熱電工程一般為7年），所以，標(biāo)準(zhǔn)投資效果系數(shù)可按=0.10-0.14取用。年計算費用法概念清楚，計算公式簡單，可適用于多個方案的比較，并且便于在數(shù)學(xué)分析法中應(yīng)用。年計算費用法在實際工作中應(yīng)用較廣，但由于它并不反映資金的時間價值因素，使它的應(yīng)用具有一定的局限性。在多個技術(shù)方案的比較中，可以根據(jù)年計算費用的基本概念，利用動態(tài)分析法來進行技術(shù)經(jīng)濟分析。2.1年計算費用法在一工程項目中，如其建設(shè)期為p年，生產(chǎn)期為m年。工程項目中各年的投資Ki折算到開始投產(chǎn)時的終值為K，正常生產(chǎn)年份的年經(jīng)營費用為C，根據(jù)動態(tài)分析法，利用式（10-8）將資金現(xiàn)值K等額分?jǐn)偟缴a(chǎn)期m年中的方法，得出年計算費用（動態(tài)法）的計算公式為：

（10-10）式中—按動態(tài)法計算的年計算費用，元/a；K—建設(shè)期p年中每年的投資Ki折算到開始正常投產(chǎn)時的總投資額，元；i—利率或采用部門的內(nèi)部收益率，%；p—建設(shè)期；m—生產(chǎn)期，年；按能源方面有關(guān)規(guī)定，熱電工程的生產(chǎn)期m=20年計算，熱力管網(wǎng)按m=16年計算；θg—資金回收系數(shù)。2.1年計算費用法

圖10-2年計算費用法（動態(tài)法）計算示意圖P—建設(shè)期，年；m—生產(chǎn)期，年。2.1年計算費用法

所謂投資回收期，是指投資回收的期限，也就是用投資方案所生產(chǎn)的凈現(xiàn)金收入回收初始全部投資所需的時間。對于投資者來講，投資回收期越短越好，從而減少投資的風(fēng)險。計算投資回收期時，根據(jù)是否考慮資金的時間價值，可分為靜態(tài)投資回收期（不考慮資金時間價值因素）和動態(tài)投資回收期（考慮資金時間價值因素）。投資回收期從工程項目開始投入之日算起，即包括建設(shè)期，單位常用年來表示。根據(jù)投資及凈現(xiàn)金收入的情況不同，投資回收期的計算公式分以下幾種：第一種情況，項目（或方案）一次性支付全部投資P，當(dāng)年產(chǎn)生受益，每年的凈現(xiàn)金收入不變，為收入B減去支出C（不包括投資支出），此時靜態(tài)投資回收期T的計算公式為：

（10-11）2.2投資回收期法

例如，一筆1000元的投資，當(dāng)年收益，以后每年的凈現(xiàn)金收入為500元，則靜態(tài)投資回收期T=1000/500=2年。第二種情況，項目仍在期初一次性支付投資P，但是每年的凈現(xiàn)金收入中由于生活及銷售情況的變化而不一樣，設(shè)t年的收入為Bt，t年的支出為Ct，則能使公式成立的T即為靜態(tài)投資回收期。

（10-12）第三種情況，如果投資在建設(shè)期m年內(nèi)分期投入，t年的投資假如為Pt，t年的凈現(xiàn)金收入仍為Bt-Ct，則能使公式（3-3）成立的T即為靜態(tài)投資回收期。

（10-13）2.2投資回收期法第四種情況，如果將t年的收入視為現(xiàn)金流入CI，將t年的支出以及投資都視為現(xiàn)金流出CO，即第t年的凈現(xiàn)金流量為（CI-CO），并考慮資金的時間價值，則動態(tài)投資回收期TP的計算公式，應(yīng)滿足：

（10-14）式中i0—折現(xiàn)率，對于方案的財務(wù)評價，i0取行業(yè)的基準(zhǔn)收益率；對于方案的國民經(jīng)濟評價，i0取社會折現(xiàn)率，現(xiàn)行規(guī)定社會折現(xiàn)率為12%（1990年國家計委公布）。計算動態(tài)投資回收期的實用公式為：

（累計折現(xiàn)值開始出現(xiàn)正值的年份數(shù)）-1+2.2投資回收期法動態(tài)投資回收期的計算公式表明，在給定的折現(xiàn)率下，要經(jīng)過年，才能使累計的現(xiàn)金流入折現(xiàn)值抵消累計的現(xiàn)金流出折現(xiàn)值，投資回收期反映了投資回收的快慢。在熱電工程中，基準(zhǔn)投資回收期一般為8~10年（小型項目一般為7年）。投資回收期指標(biāo)直觀、簡單，尤其是靜態(tài)投資回收期，表明投資需要多少年才能回收，便于為投資者衡量風(fēng)險。投資者關(guān)心的使用較短的時間回收全部投資，減少投資風(fēng)險。但是，投資回收期指標(biāo)最大的缺點是沒有反映投資回收期以后方案的情況，因而不能全面反映項目在整個壽命期內(nèi)真實的經(jīng)濟效果。所以投資回收期一般用于粗略評價，需要和其他指標(biāo)結(jié)合起來使用。當(dāng)投資回收期指標(biāo)用于評價兩個方案的優(yōu)劣時，通常采用增量投資回收期指標(biāo)。所謂增量投資回收期是指一個方案比另一個方案所追加的投資，用年費用的節(jié)約額或超額年收益取補償增量投資所需要的時間。2.2投資回收期法比如甲方案投資I1，但是甲方案的年費用（成本）C2比乙方案的年費用（成本）C1要節(jié)約。加入這兩個方案具有相同的產(chǎn)出和壽命期，那么，甲方案用節(jié)約的成本額去補償增加的投資額，將要花多少時間，即為增量投資回收期，其計算公式為：

（10-15）在兩方案比較時，若甲方案能在標(biāo)準(zhǔn)的時間內(nèi)由節(jié)約的成本回收增加的投資，說明增加的投資有利，甲方案是較優(yōu)的方案；反之，乙方案較優(yōu)。2.2投資回收期法現(xiàn)值法是將方案的各年收益、費用或凈現(xiàn)金流量，按照要求達到的折現(xiàn)率折算到期初的現(xiàn)值，并根據(jù)現(xiàn)值之和（或年值）來評價、選擇方案的方法?，F(xiàn)值法是動態(tài)的評價方法。1.費用現(xiàn)值與費用年值采用增量投資回收期評價兩個方案的優(yōu)劣，沒有考慮資金的時間價值。在對兩個以上方案比較選優(yōu)時，如果諸方案的產(chǎn)出價值相同，或者諸方案能夠滿足同樣的需要，但其產(chǎn)出效果難以用價值形態(tài)（貨幣）計量時，比如環(huán)保效果、教育效果等，可以通過對各方案費用現(xiàn)值或費用年值的比較進行選擇。費用現(xiàn)值的計算式為：

（10-16）2.3現(xiàn)值法

費用年值的計算式為：

（10-17）式中PC—費用現(xiàn)值；AC—費用年值；COt—第t年的現(xiàn)金流出；n—方案壽命年限；i0—基準(zhǔn)收益率（或基準(zhǔn)折現(xiàn)率）。費用現(xiàn)值和費用年值用于多個方案的比選，其判別準(zhǔn)則是：費用現(xiàn)值或費用年至最小的方案為優(yōu)。因此，費用現(xiàn)值與費用年值的關(guān)系，就項目的評價結(jié)論而言，費用現(xiàn)值最小的方案即為費用年值最小的方案，二者是等效評價指標(biāo)。二者除了指標(biāo)含義不同外，使用各有所長。比如費用現(xiàn)值適用于多個方案壽命相同的情況比選，當(dāng)個各方案壽命不等時比選，則可采用費用年值指標(biāo)。2.3現(xiàn)值法凈現(xiàn)值方法雖然簡單易行，但必須事先給定一個折現(xiàn)率，而且采用該法時只知其結(jié)論是否達到或超過基本要求的效率，并沒有求得項目實際達到的效率。內(nèi)部收益法則不需要事先給定折現(xiàn)率，它求出的是項目實際能達到的投資效率（即內(nèi)部收益率）。因此，在所有的經(jīng)濟評價指標(biāo)中，內(nèi)部收益率是最重要的評價指標(biāo)之一。內(nèi)部收益率（IRR），簡單地說就是凈現(xiàn)值為零時的折現(xiàn)率。在圖10-1中，隨著折現(xiàn)率的不斷增大，凈現(xiàn)值不斷減小，當(dāng)折現(xiàn)率取時，凈現(xiàn)值為零。此時的折現(xiàn)率即為內(nèi)部收益率。2.3現(xiàn)值法內(nèi)部收益率也可通過解下述方程求得：

（10-18）式中IRR—內(nèi)部收益率；其他符號意義同上。若，則項目在經(jīng)濟效果上可以接受；若，則項目在經(jīng)濟效果上應(yīng)予否定。內(nèi)部收益率法能清楚地反映該項目的收益情況，目前應(yīng)用較廣，但需要進行試算才能確定。2.3現(xiàn)值法

1.投資收益率投資收益率是指項目在正常生產(chǎn)年份的凈收益與投資總額的比值。其一般表達式為:

（10-19）式中R—投資收益率；

NB—正常生產(chǎn)年份或者年平均凈收益，根據(jù)不同的分析目的，可以是利潤，可以是利潤稅金總額，也可以是年凈現(xiàn)金流入等；

I

—投資總額，,為第t年的投資額，m為建設(shè)期，根據(jù)分析目的不同，I可以是全部投資額（即固定資產(chǎn)投資、建設(shè)期借貸利息和流動資金之和），也可以使投資者的權(quán)益投資額（如資本金）。2.4其他效率型指標(biāo)評價法投資收益率指標(biāo)主要反映投資項目的盈利能力，沒有考慮資金的時間價值。用投資收益率評價投資方案的經(jīng)濟效果，需要與本行業(yè)的平均水平（行業(yè)平均投資收益率）對比，以判別項目的盈利能力是否達到本行業(yè)的平均水平。2.效益—費用比如前所述，用動態(tài)投資回收期、凈現(xiàn)值或者內(nèi)部收益率等指標(biāo)評價工程方案（項目）的經(jīng)濟效果時，都要求達到或超過標(biāo)準(zhǔn)的收益率。這對于以盈利為目的的營利性企業(yè)或投資者來說，是方案經(jīng)濟決策的基本前提。但是，對于一些非營利性的機構(gòu)或投資者，投資的目的是為公眾創(chuàng)造福利或效果，并非一定要獲得直接的超額受益。評價公用事業(yè)投資方案的經(jīng)濟效果，一般采用效益—費用比（B-C比），其計算表達式為

（10-20）2.4其他效率型指標(biāo)評價法

計算B-C比時，需要分別計算凈效益和凈費用。凈效益包括投資方案對承辦者的所有費用支出，并扣除方案實施對投資者帶來的所有節(jié)約。實際上，凈效益是指公眾得益的凈累積值，凈費用是指公用事業(yè)部門凈支出的累積值。因此，比是針對公眾而言的。凈效益和凈費用的計算，常采用現(xiàn)值或年值表示，計算采用的折現(xiàn)率應(yīng)該是公用事業(yè)資金的基準(zhǔn)收益率或基金的利率。若方案凈效益大于凈費用，即B-C比大于1，則這個方案在經(jīng)濟上認(rèn)為是可以接受的，反之，則是不可取的。因此，效益—費用比的評價標(biāo)準(zhǔn)是：

B-C比>1（10-21）

B-C比是一種效益型指標(biāo)，用于兩個方案的比選時，一般不能簡單地根據(jù)兩方案B-C比的大小選擇最優(yōu)方案，而應(yīng)采用增量指標(biāo)的比較法，即比較兩方案之增加的凈效益與增加的凈費用之比（增量B-C比），若此比值（增量B-C比）大于1，則說明增加的凈費用是有利的。2.4其他效率型指標(biāo)評價法

在熱電工程項目進行技術(shù)經(jīng)濟分析時，除進行財務(wù)評價外，還應(yīng)作兩項指標(biāo)計算：1.節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤量數(shù)（即熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)相比較的節(jié)約量）熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)相比較的節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)量的原則計算方法，在本章第四節(jié)闡述。節(jié)約量由設(shè)計人員提供。2.節(jié)約每噸標(biāo)準(zhǔn)煤所需的凈投資。熱電聯(lián)產(chǎn)項目的投資通常要高于熱電分產(chǎn)的方案。根據(jù)上述規(guī)定，節(jié)約每噸標(biāo)準(zhǔn)煤所需的凈投資，可用下式計算：

（10-22）式中—節(jié)約每噸標(biāo)準(zhǔn)煤所需的凈投資，元/tce；T—熱電工程（包括熱網(wǎng)，不包括綜合利用）的總投資，元；Y—年壓縮燒油量，t；B—燒油改燒煤的補助標(biāo)；C1—考慮全國火電機組自用電率影響的修正系數(shù)，取1.06；2.5熱電工程的節(jié)約每噸標(biāo)準(zhǔn)煤所需的凈投資計算

—新增年供電量，kWh。若減少高壓機組的年工電量時，按全部新增年工電量計算；對于減少中壓機組的年供電量kWh時，按總量的一半計算；對于低壓機組和擬關(guān)閉機組，則不必計入；H—全國6000kWh以上火電機組平均年運行小時數(shù)，可按6000小時計算；QM—熱電廠的供熱能力，GJ/h；5.73—熱電站單位供熱能力的增容量，kW/GJ/h；Td—新建冷凝機組單位造價（包括線路）；C2—考慮備用鍋爐容量的修正系數(shù)，取1.4；

—建成后比分散供熱增加的供汽量，t/h；Tl—新建鍋爐房平均單位造價；Mj—項目每年節(jié)約的標(biāo)準(zhǔn)煤總量，t。計算得出的節(jié)約每噸標(biāo)準(zhǔn)煤的凈投資K，應(yīng)不超過開發(fā)每噸標(biāo)煤（包括運輸）的投資金額。2.5熱電工程的節(jié)約每噸標(biāo)準(zhǔn)煤所需的凈投資計算3熱水網(wǎng)路的經(jīng)濟比摩阻的確定前已述及，技術(shù)經(jīng)濟分析中的數(shù)學(xué)分析法，應(yīng)用微分法時，可以列出某一參數(shù)與各項費用之間的函數(shù)關(guān)系，從而求出該參數(shù)的最優(yōu)值。例如，在確定熱水管路的經(jīng)濟比摩阻時，就可采用這種方法。下面以確定熱水網(wǎng)路的經(jīng)濟比摩阻為例，闡明微分法的計算方法。對一個熱水網(wǎng)路，當(dāng)設(shè)計供、回水溫度及設(shè)計熱負(fù)荷確定后，各管段的計算流量隨之確定。當(dāng)選用較高流速，既選用較大的比摩阻時，管徑可較小，因而降低了管網(wǎng)的投資和熱損失費用；但管網(wǎng)的總壓力損失增大，電能的耗費要增大。因而，可以按年計算費用為最小的原則，來確定其經(jīng)濟比摩阻。按式（10-9）、式（10-10）的基本原則，熱網(wǎng)的年計算費用可用式（10-23）計算。

（10-23）

式中Z—熱網(wǎng)的年計算費用，元/a；

K—投資額，元；

C—年經(jīng)營費（總成本），元/a；

—系數(shù)，當(dāng)采用靜態(tài)法時，。為標(biāo)準(zhǔn)投資效果系數(shù)（見式10-9）；當(dāng)按動態(tài)法計算時，。為資金回收系數(shù)（見式10-10）。

為簡化計算，熱水網(wǎng)路的年經(jīng)營費，主要計算如下幾項：1.輸送熱水的電能費用，元/a；2.管網(wǎng)的熱損失費用，元/a；管網(wǎng)的折舊、維修的年扣除費用，一般按管網(wǎng)投資的百分率計算。根據(jù)規(guī)定：熱電工程中，管網(wǎng)的基本折舊率按4.8%計算；大修理費率按1.4%計算，再考慮經(jīng)常小修和其它費用，總的折舊率可暫按計算。因而上式（10-23）可改寫為：

（10-24）

對熱水網(wǎng)路，每米管長（雙管）的投資費用，近似可按與管徑成線性關(guān)系估算，即（10-25）式中

—每米管長（雙管）的基建費用，元/m；d

—管子的公稱直徑，m；

a、b

—與管網(wǎng)敷設(shè)方式有關(guān)的常數(shù)，元/m；元/㎡?？筛鶕?jù)當(dāng)?shù)毓芫W(wǎng)投資統(tǒng)計值，用線性回歸計算確定。整個熱水管網(wǎng)的總投資費用為：（10-26）式中M

—網(wǎng)路的材料特性，表示網(wǎng)路消耗材料多少的指標(biāo)，㎡。3.1管網(wǎng)基建總投資費用K在網(wǎng)路進行經(jīng)濟比摩阻計算時，首先假定采用主干線的平均比摩阻為值，根據(jù)式（10-3），可得出：

㎡（10-27）式中值在已知水溫和絕對粗糙度K值下為一定值。由于通過各管段的流量G和管段長度L不變，由式（10-27）可見，當(dāng)多方案中某一方案采用某一平均比摩阻R時，它的相應(yīng)M之可按下式求出：

㎡（10-28）在不同方案下，式（10-26）中管網(wǎng)基建總投資費用的第一項是相同的。因此，它的相比投資費用為：

元（10-29）3.1管網(wǎng)基建總投資費用K在不同方案下，設(shè)通過熱源和用戶的壓力損失取相同值，則熱水流經(jīng)熱網(wǎng)的壓力損失所消耗的電能費用，可按下式計算：元/a（10-30）式中G—熱網(wǎng)中熱水總計算流量，t/h；

R—熱網(wǎng)主干線的平均比摩阻，Pa/m；

L—熱網(wǎng)主干線（供、回水管）總長度，m；

—局部阻力所占的比值；

—熱網(wǎng)中水的密度，kg/m3；

—水泵的機電效率，一般取0.5~0.7；

—電能價格，元/kWh；

—循環(huán)水泵的年最大工作小時數(shù)，即相應(yīng)總計算流量下的工作小時

—單位換算值，按1W=1N·m/s，1Pa/m=1N/m3換算得出。3.2輸送熱水消耗的電能費用

管網(wǎng)的年熱損失量，可按下式近似計算：

MWh/a（10-31）式中—熱網(wǎng)管道的平均傳熱系數(shù)，約為1.1~1.5W/m2·℃；

—熱網(wǎng)年平均水溫，℃；

—熱網(wǎng)周圍介質(zhì)的平均溫度，℃；

—管道各局部附件的熱損失系數(shù)；

—熱網(wǎng)的年工作小時數(shù)，h/a；當(dāng)方案采用平均比摩阻R時，根據(jù)式（10-28）和式（10-31），可得出管網(wǎng)的熱損失費用為：元/a（10-32）式中

—熱能價格，元/MWh；其它代表符號同前。3.3管網(wǎng)的熱損失費用

綜上所述，相應(yīng)于某一平均比摩阻R條件下，管網(wǎng)變化部分的年計算費用為

元/a(10-33）令，求最小值，則可得出熱水網(wǎng)路的經(jīng)濟的比摩阻計算公式：

（10-34）從上式可見，熱水網(wǎng)路的經(jīng)濟比摩阻與諸多因素有關(guān)。它取決于網(wǎng)路的平面布置形式，熱網(wǎng)的工作狀況，設(shè)備狀況以及有關(guān)價格等因素。對于大型的熱水網(wǎng)路，應(yīng)根據(jù)具體情況，計算確定其經(jīng)濟比摩阻值。3.4熱水網(wǎng)路經(jīng)濟比摩阻計算公式4熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)相比的節(jié)約燃料量在進行城市供熱規(guī)劃或考慮興建熱電廠需要進行可行性研究或初步設(shè)計時，必需對熱電聯(lián)產(chǎn)（由熱電廠聯(lián)合供應(yīng)電能和熱能）和熱電分產(chǎn)（由凝汽式發(fā)電廠供應(yīng)電能，而由區(qū)域性或分散式鍋爐房供應(yīng)熱能）的兩種不同的城市能源供應(yīng)方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較。技術(shù)經(jīng)濟分析中的一項重要指標(biāo)，就是要考慮在兩個方案所供應(yīng)的熱能和電能完全相等條件下，確定熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)方案的年節(jié)約燃料量。下面就熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)相比的節(jié)約燃料量的計算方法，作原則性的介紹。1.凝汽式電廠生產(chǎn)電能的煤耗率凝汽式電廠生產(chǎn)電能的煤耗率，可用下式計算：

（10-35）式中

—凝汽式電廠生產(chǎn)電能的煤耗率，kg/kWh；

29309

—1kg標(biāo)準(zhǔn)煤的低位發(fā)熱量，kJ/kg；

—凝汽式電廠的效率，；

—鍋爐效率，一般約為80%~90%；

—管道效率，一般約為98%~99%；

—機電效率，及汽輪機的機械效率與發(fā)電機效率之乘積。機械效率與發(fā)電機效率值，一般約為96%~99%；4.1熱電分產(chǎn)方案的燃料消耗量

—蒸汽式汽輪機絕對內(nèi)效率，即循環(huán)熱效率與汽輪機的相對內(nèi)效率的乘積。循環(huán)熱效率值取決于熱力循環(huán)的形式與初參數(shù)，一般約為20%~45%；凝汽式電廠的年消耗然熱量為：

kg/a（10-36）式中

—凝汽式汽輪機的年發(fā)電量，kWh。2.區(qū)域性或分散式鍋爐房生產(chǎn)熱能的煤耗率區(qū)域性或分散式鍋爐房生產(chǎn)熱能的煤耗率，可用下式計算：

（10-37）式中

—熱電分產(chǎn)方案中，區(qū)域性或分散式鍋爐房生產(chǎn)熱能的煤耗率，kg/GJ；

—區(qū)域性或分散式鍋爐房的鍋爐效率。4.1熱電分產(chǎn)方案的燃料消耗量熱電分產(chǎn)下生產(chǎn)熱能的年消耗燃料量為：

（10-38）式中

—熱電分產(chǎn)方案的年供熱量，GJ/a。3.熱電分產(chǎn)方案的總年消耗燃料量熱電分產(chǎn)方案的總年消耗燃料量應(yīng)為：

kg/a（10-39）4.1熱電分產(chǎn)方案的燃料消耗量熱電廠聯(lián)合生產(chǎn)熱能和電能，設(shè)生產(chǎn)電能的年消耗量為，供應(yīng)熱能的年消耗燃料量為，則總年消耗燃料量應(yīng)為：

kg/a（10-40）式中

——熱電聯(lián)產(chǎn)方案的總年消耗燃料量，kg/a。1.熱電廠生產(chǎn)電能的煤耗率和年消耗燃料量在裝有供熱汽輪機的熱電廠中，電能生產(chǎn)的一部分式由供熱汽流完成的。供熱汽流在汽輪機作功發(fā)電后并用來供熱；電能生產(chǎn)的另一部分是由凝汽流完成的。4.2熱電聯(lián)產(chǎn)方案的消耗燃料量（1）供熱汽流因無“冷源”損失，因而認(rèn)為它的循環(huán)絕對內(nèi)效率。供熱汽流生產(chǎn)電能的煤耗率，則可用下式表示：

（10-41）式中

—供熱汽輪機中供熱氣流產(chǎn)生電能的煤耗率，kg/kWh；、、—熱電廠的鍋爐效率，管道效率和供熱汽輪機的機電效率。通常凝汽式電廠和熱電廠的幾個效率，大致可取相同數(shù)值。（2）供熱汽輪機中凝汽流產(chǎn)生的電能，取決于排向凝汽器的熱量。它有“冷源損失”一項。因此，凝汽流生產(chǎn)電能的煤耗率，與式（10-35）相同，可用下式表示：4.2熱電聯(lián)產(chǎn)方案的消耗燃料量

（10-42）式中

—供熱汽輪機中凝汽流生產(chǎn)電能的煤耗率，kg/kW·h；

—供熱汽輪機中凝汽流循環(huán)的絕對內(nèi)效率。（3）設(shè)熱電廠中供熱汽流每年所產(chǎn)生的電能為，kWh/a；凝汽流每年所產(chǎn)生的電能為，kWh/a；且兩個方案的電能相同，即，kWh/a。熱電廠中生產(chǎn)電能的年總?cè)剂舷牧繛椋?/p>

（10-43）式中

—熱電廠生產(chǎn)電能的年總?cè)剂舷牧?，kg/a。4.2熱電聯(lián)產(chǎn)方案的消耗燃料量2.熱電廠供應(yīng)熱能的煤耗率和年消耗燃料量熱電廠鍋爐供應(yīng)熱能的煤耗率的計算方法，與式（10-22）相同。但考慮到熱電廠大型供熱網(wǎng)路比區(qū)域鍋爐房或分散式鍋爐房小型網(wǎng)路的散熱損失增加而需多供些熱量的因素，需要在公式中增加熱網(wǎng)效率一項，即（10-44）

（10-45）式中

—熱電廠供應(yīng)熱能的煤耗率，kg/GJ；

—熱電廠的鍋爐和管道效率，=；—熱電分產(chǎn)方案的年供熱量，GJ/a。

—熱電廠供應(yīng)熱能的年消耗燃料量，kg/a；—熱網(wǎng)效率；根據(jù)上述分別計算，代入式（10-35），則確定熱電廠的年消耗燃料量，kg/a。4.2熱電聯(lián)產(chǎn)方案的消耗燃料量根據(jù)上述計算公式，熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)相比的年節(jié)約燃料量，為：

kg/a（10-46）式中代表符號同前。兩個方案生產(chǎn)的電能相等，即由此，式（10-46）可改寫為：

kg/a（10-47）由式（10-47）可見，熱電聯(lián)產(chǎn)的年節(jié)約燃料量是由三部分組成的。4.3熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)相比的年節(jié)約燃料量第一部分表示供熱汽輪機的供熱汽流生產(chǎn)電能的年節(jié)約燃料量。由于供熱汽流生產(chǎn)電能過程中沒有冷源損失，，因而第一部分總為一正值。這部分的年節(jié)約燃料量表示熱電廠生產(chǎn)電能可能達到的最大年節(jié)約燃料量。第二部分表示供熱汽輪機的凝汽流生產(chǎn)電能的年節(jié)約燃料量。但實際上，由于供熱汽輪機生產(chǎn)電能的煤耗率，一般都高于所對比（或稱為所替代）的凝汽式汽輪機生產(chǎn)電能的煤耗率，因而第二部分的數(shù)值，一般為負(fù)值。它表示供熱汽輪機凝汽汽流（或稱在凝汽工況下）生產(chǎn)電能所多消耗的燃料量。4.3熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)相比的年節(jié)約燃料量供熱汽輪機在凝汽工況下運行的煤耗率增加的主要原因是：一方面供熱汽輪機為調(diào)節(jié)抽汽量以適應(yīng)熱負(fù)荷的變化，內(nèi)部蒸汽流量多變，相對內(nèi)效率下降，同時，供熱汽輪機需要增加配汽機構(gòu)，增大了凝汽汽流的節(jié)流損失，也使供熱汽輪機的相對內(nèi)效率下降；另一方面，在電網(wǎng)中一般供熱機組的參數(shù)都低于替代凝汽式機組（我國目前規(guī)定：在熱電分產(chǎn)與熱電聯(lián)產(chǎn)比較中，熱電分產(chǎn)的凝汽式機組按200MW考慮，因而凝汽汽流部分的循環(huán)熱效率也相應(yīng)低于凝汽式機組）。綜合上述原因，使得凝汽汽流部分的絕對內(nèi)效率低于所替代的凝汽式機組，即，因而。第一