江蘇的節(jié)能工作與火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

1、江蘇的節(jié)能工作與火電機(jī)組節(jié)能管理,東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院 江蘇省能源研究會 王培紅 2011.9.于南京,2,作者簡介,作者簡介 王培紅，工學(xué)博士 東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師 社會兼職 江蘇能源研究會秘書長 江蘇省經(jīng)信委、江蘇省建設(shè)廳節(jié)能專家 江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局計量及標(biāo)準(zhǔn)化專家 學(xué)術(shù)專長 熱力設(shè)備性能分析、運(yùn)行優(yōu)化與故障診斷 潔凈煤技術(shù)、可再生能源規(guī)模化利用技術(shù) 能源經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化 承擔(dān)江蘇省十一五和十二五節(jié)能戰(zhàn)略研究軟課題研究 聯(lián)系方式,3,第一部分江蘇的節(jié)能工作提要,1 十一五江蘇經(jīng)濟(jì)與能源狀況 2 十一五江蘇江蘇的節(jié)能效果 3 十

2、二五期間江蘇節(jié)能新挑戰(zhàn) 4 節(jié)能工作的主要手段和措施 5 高耗能行業(yè)的節(jié)能 6 總結(jié),4,1 十一五江蘇經(jīng)濟(jì)與能源狀況,1.1 江蘇經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長,5,1 十一五江蘇經(jīng)濟(jì)與能源狀況,1.1 江蘇經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長 地區(qū)生產(chǎn)總值年均增長率達(dá)13.73% （四年平均） 三次產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 第一產(chǎn)業(yè)年平均增速 4.14% 第二產(chǎn)業(yè)年平均增速14.30%（工業(yè)基數(shù)大，增加幅度大） 第三產(chǎn)業(yè)年平均增速14.72% 工業(yè)中增速較快的行業(yè) 交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)40.23% 醫(yī)藥制造業(yè) 19.69% 通信設(shè)備、計算機(jī)及其他電子設(shè)備制造業(yè) 14.95% 化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè) 19.96% 電力、熱力的生產(chǎn)和供

3、應(yīng)業(yè) 18.04% 黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè) 12.65%,6,1 十一五江蘇經(jīng)濟(jì)與能源狀況,1.2 江蘇能耗持續(xù)快速增長,7,1 十一五江蘇經(jīng)濟(jì)與能源狀況,1.2 江蘇能耗持續(xù)快速增長 能耗總量年均增長率達(dá)8.41% （四年平均） 三次產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 第一產(chǎn)業(yè)年平均增速2.93% 第二產(chǎn)業(yè)年平均增速8.22% 第三產(chǎn)業(yè)年平均增速8.26% 生活能耗年平均增速9.69% 工業(yè)中增速較快的行業(yè) 交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)15.94% 醫(yī)藥制造業(yè) 2.49% 通信設(shè)備、計算機(jī)及其他電子設(shè)備制造業(yè) 14.24% 化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè) 8.31% 電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè) 14.94% 黑色金屬冶煉及壓延

4、加工業(yè) 10.49%,8,1 十一五江蘇經(jīng)濟(jì)與能源狀況,1.3 江蘇的能源利用狀況 一產(chǎn)和三產(chǎn)的單位增加值能耗數(shù)值相當(dāng) 二產(chǎn)單位增加值能耗基數(shù)大，但降幅亦明顯 一產(chǎn)單位增加值能耗年平均下降1.16% 二產(chǎn)單位增加值能耗年平均下降5.32% 三產(chǎn)單位增加值能耗年平均下降3.90% 社會單位 GDP 能耗年平均下降4.71%,9,1 十一五江蘇經(jīng)濟(jì)與能源狀況,1.3 江蘇的能源利用狀況 二產(chǎn)單位增加值能耗年平均下降5.32% 其中，工業(yè)單位增加值能耗年平均下降9.77% 快速增長行業(yè)的單位增加值能耗狀況 交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)-17.34% 醫(yī)藥制造業(yè) -14.38% 通信設(shè)備、計算機(jī)及其他電子設(shè)備制

5、造業(yè) -0.61% 化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè) -9.71% 電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè) -2.62% 黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè) -1.92%,10,1 十一五江蘇經(jīng)濟(jì)與能源狀況,1.4 小結(jié) 經(jīng)濟(jì)高速增長 工業(yè)經(jīng)濟(jì)特征明顯 新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)均有增長 能耗持續(xù)攀升，但增速大幅度下降 工業(yè)能耗比重居高不下 城市化導(dǎo)致生活能耗大幅度攀升 能源效益提升 二產(chǎn)以及工業(yè)的單位增加值能耗降幅明顯 但新興行業(yè)中通信等電子制造產(chǎn)業(yè)的能效提升不顯著 同時傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中電力、鋼鐵行業(yè)的能效提升不顯著,11,2 十一五江蘇江蘇的節(jié)能效果,2.1 單位GDP能耗模型及其分析 (1)定義 單位GDP能耗：R0=E0/V0 各

6、單位增加值能耗：Ri=Ei/Vi (i=1,2,3) 增加值比重：Kvi=Vi/V0 (i=1,2,3) 生活能耗比重：Kei=Ei/E0 (i=1,2,3) (2)守恒關(guān)系 增加值平衡：V0=V1+V2+V3 能耗平衡：E0=E1+E2+E3+E4 (3)單位GDP能耗模型 R0=E0/V0=(E1+E2+E3+E4)/V0 R0=Ei/(Vi/Kvi)+Ke4*E0/V0 R0=Kv1*Ri/(1-Ke4),12,2 十一五江蘇江蘇的節(jié)能效果,2.1 單位GDP能耗模型及其分析 (4)基于單位GDP能耗模型的節(jié)能途徑分析,13,2 十一五江蘇江蘇的節(jié)能效果,2.2 十一五期間江蘇的節(jié)能工作

7、 狠抓節(jié)能目標(biāo)責(zé)任落實 堅決淘汰落后生產(chǎn)能力 大力組織實施節(jié)能和循環(huán)經(jīng)濟(jì)重點工程 能源結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化 扎實推廣高效節(jié)能產(chǎn)品 全面推進(jìn)重點領(lǐng)域節(jié)能 完善政策法規(guī)制度建設(shè) 生態(tài)建設(shè)取得進(jìn)展,14,2 十一五江蘇江蘇的節(jié)能效果,2.3 十一五期間江蘇的節(jié)能效果 2005年基準(zhǔn)值：0.923噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元； 2009年實際值：0.761噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元； 單位GDP能耗累計下降：17.51%； 單位GDP能耗年均下降： 4.71%。 2.4 結(jié)構(gòu)調(diào)整與能效提升對節(jié)能的貢獻(xiàn) 根據(jù)數(shù)學(xué)模型測算結(jié)果，十一五前四年 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的貢獻(xiàn)達(dá)到16.19% 產(chǎn)業(yè)能效提升的貢獻(xiàn)達(dá)到83.81%,15,2 十一五江蘇江蘇

8、的節(jié)能效果,2.5 三次產(chǎn)業(yè)對節(jié)能的貢獻(xiàn) 根據(jù)數(shù)學(xué)模型測算結(jié)果，十一五前四年期間 第一產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)： 1.94% 第二產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)：95.83% 第三產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)： 2.23% 2.6 小結(jié) 工業(yè)是節(jié)能的主戰(zhàn)場 發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)、升級傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè) 在十一五期間，能效提升是節(jié)能的主要手段 大力推進(jìn)十大節(jié)能工程，淘汰落后產(chǎn)能效果明顯 在十二五期間，結(jié)構(gòu)調(diào)整將成為節(jié)能的主要手段 穩(wěn)定一產(chǎn)、優(yōu)化二產(chǎn)、發(fā)展三產(chǎn),16,3 十二五期間江蘇節(jié)能新挑戰(zhàn),3.1 破解一個矛盾 經(jīng)濟(jì)增長與能源短缺、環(huán)境污染間矛盾將長期存在 節(jié)能是緩解能源約束矛盾的現(xiàn)實選擇 節(jié)能是解決能源環(huán)境問題的根本措施 節(jié)能是提高經(jīng)濟(jì)增長質(zhì)量的重要途徑 節(jié)

9、能也是增強(qiáng)企業(yè)競爭力的必然要求 3.2 關(guān)注兩大特點 特點一、節(jié)能的國際化 溫室氣體排放與氣候問題舉世關(guān)注 碳關(guān)稅與貿(mào)易保護(hù)主義抬頭 特點二、節(jié)能的市場化 節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要市場化 合同能源管理的實施需要市場化,17,3 十二五期間江蘇節(jié)能新挑戰(zhàn),3.3 面對四大壓力 能源供應(yīng)及能源安全的壓力 我省能源的對外依存度大，供應(yīng)及運(yùn)輸保障能力弱 能源價格上漲對經(jīng)濟(jì)影響大 結(jié)構(gòu)調(diào)整的壓力 三產(chǎn)比重偏低 工業(yè)結(jié)構(gòu)偏重 提升能源利用效益的壓力 大幅度集中降耗以及新的高效能源利用技術(shù)和項目較少 節(jié)能技術(shù)的投資效益變差，影響節(jié)能投資的積極性 城市化快速提升的壓力 城市化帶來新增城市人口的生活能耗急劇增長

10、城市化帶來的建筑能耗和交通能耗的急劇增長,18,3 十二五期間江蘇節(jié)能新挑戰(zhàn),3.4 小結(jié) 節(jié)能是江蘇經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必由之路 節(jié)能是低碳經(jīng)濟(jì)的優(yōu)選途徑 節(jié)能是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式的關(guān)鍵手段 節(jié)能面臨新的形勢和困難 破解一個矛盾 面對兩個特點 應(yīng)對四大困難 路在何方？ 轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，增強(qiáng)科技對經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)力 推動經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的全面優(yōu)化 提升能源利用效率，大力扶持發(fā)展節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè) 大力發(fā)展具有低碳或者無碳特征的新能源技術(shù),19,4 節(jié)能工作的主要手段和措施,4.1 節(jié)能工作是一項系統(tǒng)工程 政府為主導(dǎo)、企業(yè)為主體、全民共參與 4.2 政府的宏觀調(diào)控 （1）節(jié)能管理 地方各級人民政府政

11、府的責(zé)任 負(fù)有領(lǐng)導(dǎo)、部署、協(xié)調(diào)、監(jiān)督、檢查的責(zé)任 標(biāo)準(zhǔn)化主管部門責(zé)任 制修編國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 制定強(qiáng)制性的用能產(chǎn)品設(shè)備能效標(biāo)準(zhǔn)及高耗能產(chǎn)品能耗限額標(biāo)準(zhǔn) 源頭管理制度 實行固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估和評審制度 實行落后高耗能產(chǎn)品、設(shè)備和工藝的淘汰制度 對家電等使用面廣、耗能量大的產(chǎn)品實行能效標(biāo)識制度 建立能源統(tǒng)計制度、確保統(tǒng)計數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確,20,4 節(jié)能工作的主要手段和措施,4.2 政府的宏觀調(diào)控 （2）編制規(guī)劃 目標(biāo)任務(wù) 重點領(lǐng)域與工程 結(jié)構(gòu)調(diào)整 節(jié)能技術(shù)推廣 保障措施 財政、稅收、信貸、價格手段 節(jié)能體系與能力建設(shè) （3）節(jié)能監(jiān)管 組織重點用能企業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)與清潔生產(chǎn) 組織重點用

12、能企業(yè)的能源審計與節(jié)能規(guī)劃 組織政府節(jié)能引導(dǎo)資金項目實施。,21,4 節(jié)能工作的主要手段和措施,4.3 工業(yè)節(jié)能的一般過程 （1）能源審計與節(jié)能規(guī)劃 掌握能量的消耗總量、能量消耗分布以及能量消耗的品種 與國內(nèi)外同行中的標(biāo)竿單位進(jìn)行單位產(chǎn)品能耗(單耗)的對標(biāo) 發(fā)現(xiàn)問題，制定節(jié)能技術(shù)措施與方案，完成節(jié)能規(guī)劃 （2）流程分析與節(jié)能改造 追蹤先進(jìn)的工藝和裝備，淘汰技術(shù)壽命超標(biāo)的設(shè)備和工藝 引進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)和新裝備，實現(xiàn)工藝過程的節(jié)能改造 特種燃燒裝備及其應(yīng)用 燃?xì)飧稍镌O(shè)備及其應(yīng)用 （3）計量基礎(chǔ)與管理體系 三級計量體系及其管理 節(jié)能管理組織與隊伍建設(shè),22,4 節(jié)能工作的主要手段和措施,4.3 工

13、業(yè)節(jié)能的一般過程 （4）工業(yè)節(jié)能的舉例 電是工業(yè)消耗的主要能源品種，節(jié)約用電是首要任務(wù) 電源節(jié)能降低線損 提高功率因數(shù)：合理選擇電氣設(shè)備容量、裝設(shè)并聯(lián)補(bǔ)償電容器 降低變壓器損：使用高效變壓器、提高負(fù)荷率、平衡三相負(fù)荷 動力節(jié)能降低輸送能耗 電動機(jī)的選擇：選擇容量、種類、調(diào)速方式等 泵與風(fēng)機(jī)的選擇：選擇種類、優(yōu)化工作點 流體輸送系統(tǒng)的節(jié)能改造：減少沿程阻力和局部阻力 照明節(jié)能降低照明能耗 使用高效電光源：推薦使用細(xì)管或緊湊型熒光燈及電子鎮(zhèn)流器 改善照明控制方式：分區(qū)控制、延時控制、聲控?zé)?23,4 節(jié)能工作的主要手段和措施,4.4 小結(jié) 節(jié)能是一項系統(tǒng)工程，需要政府、企業(yè)和民眾的合力 政府的主導(dǎo)

14、作用 運(yùn)用社會資源管理的手段促進(jìn)節(jié)能進(jìn)步 編制節(jié)能規(guī)劃、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各方面力量 創(chuàng)新制度和機(jī)制，形成節(jié)能的氛圍 企業(yè)的主體作用 建立健全能源計量體系（軟硬件設(shè)施完善） 提升節(jié)能管理的能力（設(shè)立專業(yè)崗位、接受專業(yè)培訓(xùn)） 分析并評價能源利用狀況 基于能源審計，編制節(jié)能規(guī)劃 采用節(jié)能技術(shù)、節(jié)能工藝全面提升企業(yè)能源利用效率,24,5 高耗能行業(yè)的節(jié)能,5.1 高耗能行業(yè) 鋼鐵行業(yè) 長流程工藝為主，鐵鋼比高 石化行業(yè) 產(chǎn)業(yè)鏈短，基礎(chǔ)原料產(chǎn)業(yè)規(guī)模大 建材行業(yè) 規(guī)模化程度較低，余熱利用水平有待提升 電力行業(yè) 燃煤小火電機(jī)組比重大、非煤火電比重小 特點 加熱冷卻過程交織，熱能消耗是流程工業(yè)的能耗主體 氣態(tài)液態(tài)工質(zhì)

15、輸送，電能消耗主要用于動力輸送設(shè)備,25,5 高耗能行業(yè)的節(jié)能,5.2 鋼鐵行業(yè)的節(jié)能 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，降低鐵鋼比 發(fā)展大循環(huán)，加強(qiáng)鋼鐵、銅、鋁、塑料、紙張等資源的回收 改造長流程工藝（電爐） 加強(qiáng)余氣余熱余壓利用 高爐煤氣發(fā)電 干熄焦余熱發(fā)電 高爐爐頂煤氣余壓發(fā)電（TRT） 加強(qiáng)能源管理 分類能源的分級計量與能耗統(tǒng)計 分項及分區(qū)域能耗指標(biāo)計算與分析 流程或工藝優(yōu)化（含能量耦合與匹配）,26,5 高耗能行業(yè)的節(jié)能,5.3 高耗能行業(yè)的能源管理信息化 能源計量 電、氣、熱、含能工質(zhì)（壓縮空氣）的計量或者消費(fèi)臺賬 分功能、分區(qū)域折標(biāo)能耗的測算與指標(biāo)計算（相對量） 能源管理信息化 能耗統(tǒng)計日報、月報

16、能源利用狀況報告（能耗統(tǒng)計分析、節(jié)能措施與效果） 生產(chǎn)過程信息化共享信息及專家資源、提高勞動生產(chǎn)率 能耗模型與生產(chǎn)過程最優(yōu)化 基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)樣本的歷史數(shù)據(jù)分析 基于模型的分功能、分區(qū)域能耗數(shù)據(jù)預(yù)測分析 工藝能耗的模擬及過程優(yōu)化分析,27,6 總結(jié),6.1 節(jié)約能源是我國的基本國策 6.2 節(jié)能是我國積極可持續(xù)發(fā)展的必然選擇 6.3 影響節(jié)能效果的主要因素 結(jié)構(gòu)因素 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中，工業(yè)單位增加值能耗是影響單位GDP能耗主因 行業(yè)結(jié)構(gòu)中，高耗能行業(yè)（重化工業(yè)）是節(jié)能的主要領(lǐng)域 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，高能耗產(chǎn)品和低附加值產(chǎn)品是主要影響因素 能源結(jié)構(gòu)中，能源清潔化，不僅能源轉(zhuǎn)換效率高而且污染小 能效因素 產(chǎn)品單耗受

17、工藝路線、裝備水平、運(yùn)行方式和能源品種影響 十一五期間節(jié)能貢獻(xiàn)率分析 結(jié)構(gòu)調(diào)整的貢獻(xiàn)率16.19%；能效提升的貢獻(xiàn)率為83.81%,28,6 總結(jié),6.4 節(jié)能管理 政府的主導(dǎo)作用 配置節(jié)能資源（財政、稅收、信貸、價格手段） 促進(jìn)轉(zhuǎn)型發(fā)展（構(gòu)建環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會） 強(qiáng)化依法管理（淘汰落后、健全標(biāo)準(zhǔn)、考核監(jiān)督） 圍繞重點領(lǐng)域，實施重點工程（政府引導(dǎo)、企業(yè)實施） 企業(yè)的主體作用 強(qiáng)化能源計量基礎(chǔ)、完善能耗統(tǒng)計制度 分析能耗指標(biāo)數(shù)據(jù)，評價能源利用狀況 開展能源審計，發(fā)現(xiàn)浪費(fèi)能源的環(huán)節(jié)和原因，提出節(jié)能措施 采取多種形式實施節(jié)能改造項目，實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo) 先進(jìn)工藝技術(shù)的推廣應(yīng)用 先進(jìn)廣義裝備的推廣應(yīng)

18、用 先進(jìn)運(yùn)行方式的推廣應(yīng)用 優(yōu)質(zhì)能源品種的推廣應(yīng)用,29,第二部分火電機(jī)節(jié)能管理提要,1 概述 2 火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析 3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù) 4 潔凈煤與新能源發(fā)電技術(shù) 5 小結(jié),30,1 概述,1.1 我國的電力生產(chǎn) 我國的資源狀況 品種單一：以煤炭資源為主，油氣資源相對匱乏 分布不均：以西部地區(qū)為主，東部資源相對匱乏 電力生產(chǎn)方式 熱力發(fā)電廠以熱能轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)的電力生產(chǎn) 火力發(fā)電廠以化石燃料燃燒產(chǎn)生熱能并轉(zhuǎn)化為電能 燃煤火電廠以煤炭燃燒產(chǎn)生熱能并轉(zhuǎn)化為電能 我國的電力工業(yè)格局 電能是一種清潔的優(yōu)質(zhì)二次能源，是國民經(jīng)濟(jì)的支柱 使用時清潔無污染，便于各種能量形式間的轉(zhuǎn)換 我國的電力工業(yè)

19、格局 燃煤火電為主、大型水電及核電為輔 限于資源約束，燃煤火電為主的格局短期內(nèi)難以改變,31,1 概述,1.2 我國的電力生產(chǎn) 燃煤火電生產(chǎn)的特點 一方面 火力發(fā)電技術(shù)成熟，具有大規(guī)模流程工業(yè)的顯著特征 長期以來，為我國國民經(jīng)濟(jì)提供價廉質(zhì)優(yōu)的電力能源 另一方面 消耗了大量煤炭資源 消耗了大量的水資源 排放氣態(tài)和固態(tài)污染物 占用了有限的運(yùn)輸資源 燃煤火電廠成為國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)健康發(fā)展的制約因素,32,1 概述,1.3 火電機(jī)組節(jié)能的意義 火電機(jī)組節(jié)能減排的作用 降低火電機(jī)組的供電標(biāo)煤耗，節(jié)約化石燃料資源 降低火電機(jī)組的供電標(biāo)煤耗，減少溫室氣體排放 降低火電機(jī)組的污染物排放，改善保護(hù)人居環(huán)境 火電生

20、產(chǎn)企業(yè)的社會責(zé)任 應(yīng)當(dāng)正視無可回避的矛盾 節(jié)能降耗中節(jié)能不增收的矛盾 減少排放中減排不增收的矛盾 應(yīng)當(dāng)關(guān)注可持續(xù)發(fā)展的長期受益 火電機(jī)組節(jié)能是火電企業(yè)自身發(fā)展的必然選擇 應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)企業(yè)的社會責(zé)任 火電機(jī)組節(jié)能是燃煤火電企業(yè)應(yīng)盡的社會責(zé)任,33,1 概述,1.4 火電機(jī)組的運(yùn)營成本,34,1 概述,1.5 火電機(jī)組的運(yùn)營成本分析（如圖1） 經(jīng)營管理成本 辦公及管理成本 人力資源成本 燃煤及設(shè)備管理成本 燃料管理成本（含購運(yùn)存配諸環(huán)節(jié)） 設(shè)備管理成本（含折舊維修備品備件等環(huán)節(jié)） 運(yùn)行成本（與供電標(biāo)煤耗率對應(yīng)） 鍋爐設(shè)備能效（含鍋爐效率和管道效率） 汽輪發(fā)電機(jī)組能效（含汽機(jī)內(nèi)效率、機(jī)械效率和發(fā)電機(jī)效率

21、） 輔機(jī)設(shè)備能效（含磨煤機(jī)、給水泵、送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)等）,35,1 概述,1.5 火電機(jī)組的運(yùn)營成本分析（如圖1） 降低運(yùn)行成本是節(jié)能降耗的核心 原因 機(jī)組連續(xù)運(yùn)行的特點造成其運(yùn)行成本的累計效果 受燃煤及其運(yùn)輸價格提高影響，該成本份額逐年增長 分析 圍繞燃煤火電機(jī)組供電標(biāo)煤耗模型分析其主要影響因素（2） 圍繞運(yùn)行方式優(yōu)化主題介紹耗差分析與優(yōu)化技術(shù)新進(jìn)展（3） 圍繞電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展主題介紹新能源發(fā)電技術(shù)展望（4）,36,2 火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析,2.1 火電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的評價 研究對象 高參數(shù)、大容量的中間再熱凝汽式燃煤火電機(jī)組 火電機(jī)組包括鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)及其相關(guān)輔機(jī) 主輔設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性（

22、效率）不同程度地影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性 指標(biāo)描述 主輔機(jī)的經(jīng)濟(jì)性（用效率或者能耗指標(biāo)表示） 鍋爐效率、管道效率（主蒸汽、再熱蒸汽管道） 汽機(jī)絕對內(nèi)效率（包括循環(huán)效率和相對內(nèi)效率） 發(fā)電機(jī)效率、機(jī)械效率（軸承支撐系統(tǒng)的效率） 輔機(jī)單耗（輔機(jī)單位出力耗電，影響廠用電率）,37,2 火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析,2.1 火電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的評價 供電標(biāo)煤耗 供電標(biāo)煤耗與鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組及廠用電有關(guān) 若鍋爐效率為8992，管道效率為98.2% 汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗率為80508550 kJ/kWh 廠用電率為58 則其供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率為320363 g/kWh,38,2 火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析,2.2 供電標(biāo)煤耗模型

23、的分析 鍋爐效率，同爐內(nèi)的燃燒狀況和鍋內(nèi)的傳熱狀況有關(guān) 汽機(jī)內(nèi)效率同循環(huán)參數(shù)、通流效率、回?zé)釥顩r等有關(guān) 管道效率同一二次蒸汽管道的壓力降和溫度降低有關(guān) 機(jī)械效率,同汽輪機(jī)軸承支撐系統(tǒng)及其潤滑效果有關(guān) 發(fā)電機(jī)效率，同發(fā)電機(jī)的損失及冷卻系統(tǒng)的效果有關(guān) 機(jī)組發(fā)電熱效率，是上述五項效率的連乘積 汽輪發(fā)電機(jī)組熱耗率 汽輪機(jī)電效率是汽機(jī)內(nèi)效率、機(jī)械效率和電機(jī)效率的連乘積 汽輪機(jī)熱耗率與汽輪機(jī)電效率成反比，其比例系數(shù)為3600,39,2 火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析,2.3 降低供電標(biāo)煤耗的原則 提高鍋爐效率 改善爐內(nèi)燃燒工況（燃燒器改造、少油穩(wěn)燃等） 強(qiáng)化鍋內(nèi)傳熱效果（新型空預(yù)器等） 減少工質(zhì)泄漏造成的熱量和工

24、質(zhì)雙重?fù)p失 降低汽輪發(fā)電機(jī)熱耗率 提高汽輪機(jī)本體的通流效率（提高檢修質(zhì)量、通流改造等） 改善熱力系統(tǒng)的回?zé)嵝Ч刂扑弧⒄３榭諝?、檢修） 提高發(fā)電機(jī)效率 減少廠用電率 減少輔機(jī)單耗、汽動代替電動和輔機(jī)設(shè)備控制方式優(yōu)化等,40,2 火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析,2.4 主輔設(shè)備性能退化的原因 （1）機(jī)組外部和內(nèi)部擾動影響 外部擾動：機(jī)組負(fù)荷、環(huán)境條件（如環(huán)境溫度）的變化 內(nèi)部擾動：燃料成分、調(diào)門特性等變化 （2）設(shè)備運(yùn)行能效變化的影響 鍋爐受熱面?zhèn)鳠嵝阅芰踊ǚe灰、結(jié)垢等） 汽輪機(jī)通流效率的劣化（如動靜間隙增大） 換熱設(shè)備傳熱性能的變化（加熱器及凝汽器端差增大） （3）受不合理運(yùn)行方式的影響 循環(huán)

25、參數(shù)的不合理控制參數(shù)（不合理的滑壓曲線） 大量使用再熱器減溫噴水,41,2 火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析,2.5 改善主輔設(shè)備性能的措施 （1）調(diào)度管理（針對外擾） 負(fù)荷擾動是機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)，負(fù)荷優(yōu)化是取得經(jīng)濟(jì)性的前提 環(huán)境溫度對凝汽器狀況影響很大，循環(huán)水泵調(diào)度具有經(jīng)濟(jì)效益 （2）燃煤管理（針對內(nèi)擾） 燃料管理減少煤場虧噸虧卡，具有經(jīng)濟(jì)效益 燃料成分變化影響燃燒，合理配煤及配風(fēng)優(yōu)化可以節(jié)能 （3）設(shè)備管理（保持良好性能，減小檢修可控能耗） 減少管道閥門內(nèi)漏、減少汽機(jī)汽封泄漏（新型刷式密封） 改善換熱設(shè)備的傳熱性能（鍋爐吹灰優(yōu)化、加熱器水位控制） 提高轉(zhuǎn)動設(shè)備的運(yùn)行能效 （汽輪機(jī)通流部分、水泵及風(fēng)機(jī)

26、）,42,2 火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析,2.5 改善主輔設(shè)備性能的措施 （4）優(yōu)化運(yùn)行方式（減少運(yùn)行可控能耗） 外部優(yōu)化：提高負(fù)荷率、減少存煤損耗是優(yōu)化前提 運(yùn)行方式優(yōu)化 約束條件：外擾（負(fù)荷、季節(jié)）和內(nèi)擾（燃料成分等）確定 優(yōu)化目標(biāo)：供電標(biāo)煤耗（或供電成本）最小化 調(diào)控手段（運(yùn)行調(diào)整、檢修維護(hù)和節(jié)能改造）： 改善爐內(nèi)燃燒（配風(fēng)優(yōu)化） 改善鍋內(nèi)換熱（吹灰優(yōu)化） 降低汽機(jī)熱耗（循環(huán)參數(shù)優(yōu)化、改善通流效率及回?zé)嵝Ч?減少廠用電率（輔機(jī)運(yùn)行優(yōu)化、有條件的汽動改造）,43,2 火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析,2.5 改善主輔設(shè)備性能的措施舉例 （5）汽輪機(jī)刷式密封 特點 啟動時間隙大、運(yùn)行時“0”間隙、摩擦耐

27、受性好 應(yīng)用 在GE的5、6、7型重型燃機(jī)應(yīng)用十年（內(nèi)缸和軸承） 超過100臺汽輪機(jī)（從機(jī)械驅(qū)動汽輪機(jī)到800MW機(jī)組） 效果 GE375MW（2004年）熱耗降低3、缸效率2.6-2% GE400MW（1999年）熱效率升3.6,44,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.1 火電機(jī)組性能與耗差的在線計算 目的 性能指標(biāo)（掌握機(jī)組性能的實時變化是后續(xù)分析的基礎(chǔ)） 耗差指標(biāo)（掌握當(dāng)前工況與期望工況的偏差及能量損失） 內(nèi)容 實時數(shù)據(jù)的校正處理 性能指標(biāo)的在線計算 耗差指標(biāo)的在線計算,45,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.1.1 實時數(shù)據(jù)的校正處理 目的 使?jié)M足DCS要求的實時數(shù)據(jù)滿足性能指標(biāo)計算的要求

28、 性能指標(biāo)計算對實時數(shù)據(jù)的要求 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要求（DCS需要趨勢正確；性能計算需要精度高） 數(shù)據(jù)完整性要求（DCS考慮控制保護(hù)；性能計算需要數(shù)據(jù)全） 數(shù)據(jù)一致性要求（DCS無考慮；性能計算需要流量能量平衡） 內(nèi)容 數(shù)據(jù)預(yù)處理：數(shù)據(jù)滑動濾波、穩(wěn)態(tài)及低負(fù)荷判斷 數(shù)據(jù)校正：結(jié)合特性方程對失效和缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行修正補(bǔ)充 機(jī)組能量平衡校驗：對主汽流量和給水流量進(jìn)行校驗修正,46,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.1.1 實時數(shù)據(jù)的校正處理,47,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.1.2 性能指標(biāo)的在線計算 目的 完成主機(jī)和輔機(jī)設(shè)備的能效指標(biāo) 計算內(nèi)容 機(jī)組級指標(biāo) 凝汽機(jī)組發(fā)、供電熱效率、熱耗率和標(biāo)準(zhǔn)煤耗率 設(shè)備級

29、指標(biāo) 主機(jī)設(shè)備指標(biāo) 鍋爐效率、汽輪發(fā)電機(jī)熱耗率、汽輪機(jī)高/中壓缸效率等 輔機(jī)設(shè)備指標(biāo) 泵與風(fēng)機(jī)效率、輔機(jī)單耗 空預(yù)器漏風(fēng)率、加熱器端差、凝汽器溫升與端差,48,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.1.2 性能指標(biāo)的在線計算,49,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.1.3 耗差指標(biāo)的在線計算 （1）定義 實時工況偏離期望工況所引起的標(biāo)準(zhǔn)煤耗率或熱耗率偏差 （2）運(yùn)行工況 運(yùn)行工況是由全部運(yùn)行參數(shù)的不同取值表征的物理狀態(tài) （3）監(jiān)控參數(shù) 對運(yùn)行工況的識別起主導(dǎo)作用參數(shù) 參數(shù)偏差：實時參數(shù)與其期望值的偏差對應(yīng)了工況偏差 （4）耗差計算 將實時工況與期望工況的耗差分解至各監(jiān)控參數(shù)的偏差,50,3 基于實時數(shù)

30、據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.1.3 耗差指標(biāo)的在線計算 （5）監(jiān)控參數(shù)的選擇 機(jī)組外部條件：有功功率、冷卻水溫、大氣壓力、空氣濕度 煤及灰渣成分：低位熱值、燃料灰份、燃料水份、灰渣含碳 鍋爐運(yùn)行參數(shù)：排煙溫度、排煙氧量、過熱噴水、再熱噴水 汽機(jī)循環(huán)參數(shù)： 主汽壓力、主汽溫度、再熱汽溫、排汽壓力、給水溫度 汽機(jī)通流效率：高缸效率、中缸效率 各加熱器參數(shù)：各上端差、各下端差、各級壓降 凝器運(yùn)行參數(shù)：傳熱端差、循水溫升 輔機(jī)運(yùn)行單耗：五大輔機(jī)單耗,51,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.1.3 耗差指標(biāo)的在線計算 （6）監(jiān)控參數(shù)的期望值 邊界條件 有功功率、冷卻水溫、大氣壓力、空氣濕度 低位熱值、燃料灰份、燃料

31、水份、灰渣含碳 優(yōu)化確定（優(yōu)化計算、優(yōu)化試驗、設(shè)計工況） 鍋爐參數(shù)期望值：排煙溫度、排煙氧量、過熱噴水、再熱噴水 汽機(jī)參數(shù)期望值： 主汽壓力、主汽溫度、再熱汽溫、排汽壓力、給水溫度 通流效率期望值：高缸效率、中缸效率 回?zé)釁?shù)期望值：各上端差、各下端差、各級壓降 凝器參數(shù)期望值：傳熱端差、循水溫升 輔機(jī)單耗期望值：五大輔機(jī)單耗,52,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.1.3 耗差指標(biāo)的在線計算 （7）鍋爐耗差指標(biāo) 燃料成分偏差引起耗差 燃料熱值、燃料灰份、燃料水份 運(yùn)行參數(shù)偏差引起耗差 排煙氧量、排煙溫度、過熱器減溫噴水、再熱器減溫噴水 煙渣成分偏差引起耗差 飛灰含碳、爐渣含碳 （9）輔機(jī)耗差指

32、標(biāo),53,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.1.3 耗差指標(biāo)的在線計算 （8）汽機(jī)耗差指標(biāo) 循環(huán)參數(shù)偏差引起耗差 主汽壓力、主汽溫度、再熱汽溫、排汽壓力、給水溫度 通流效率偏差引起耗差 高壓缸效率、中壓缸效率 回?zé)釁?shù)偏差引起耗差 加熱器上端差、加熱器下端差、抽汽壓降 凝器參數(shù)偏差引起耗差 凝汽器端差、循環(huán)水溫升,54,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.1.3 耗差指標(biāo)的在線計算,55,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.2 火電機(jī)組主輔機(jī)設(shè)備的優(yōu)化調(diào)度 目的 確定滿足約束條件和優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化解（如最佳負(fù)荷分配） 內(nèi)容 機(jī)組負(fù)荷的優(yōu)化調(diào)度 循環(huán)水泵的優(yōu)化調(diào)度 電站鍋爐的多目標(biāo)配風(fēng)優(yōu)化,56,3 基于實

33、時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.2.1 機(jī)組負(fù)荷的優(yōu)化調(diào)度 描述 根據(jù)日負(fù)荷（調(diào)度）曲線，分配廠內(nèi)各機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷 實現(xiàn)機(jī)組供電標(biāo)煤耗量（或者發(fā)電直接成本）的最小化 原理 機(jī)組的起停與運(yùn)行耗量特性（煤耗負(fù)荷的關(guān)系）存在差異 平均分配負(fù)荷或按設(shè)計ECR工況的效率分配負(fù)荷存在局限性 并列運(yùn)行機(jī)組的負(fù)荷分配與該機(jī)組耗量特性的微增曲線有關(guān) 綜合考慮機(jī)組起停的負(fù)荷分配還要考慮空載耗量和起停耗量 內(nèi)容 基于機(jī)組耗量特性，建立負(fù)荷優(yōu)化問題數(shù)學(xué)模型（目標(biāo)約束） 建立優(yōu)化問題的數(shù)值算法并獲得負(fù)荷優(yōu)化分配問題的數(shù)值解,57,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.2.1 機(jī)組負(fù)荷的優(yōu)化調(diào)度,58,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.2

34、.2 循環(huán)水泵的優(yōu)化調(diào)度 描述 根據(jù)環(huán)境溫度、凝汽器及循環(huán)泵特性，確定各循泵的運(yùn)行方式 實現(xiàn)機(jī)組微增出力與循環(huán)水泵耗功差值的最大化原理 原理 增開循環(huán)泵，增加了廠用電消耗（水泵耗功） 提高機(jī)組真空，一般可以增加汽機(jī)作功（微增出力） 當(dāng)該微增出力大于循環(huán)水泵耗功的增加，就具有經(jīng)濟(jì)效益 內(nèi)容 建立微增出力、凝汽器以及循泵特性方程 采用枚舉優(yōu)化方法確定循環(huán)水泵與負(fù)荷及環(huán)境溫度間關(guān)系,59,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.2.2 循環(huán)水泵的優(yōu)化調(diào)度,60,3 基于實時數(shù)據(jù)的優(yōu)化技術(shù),3.2.3 電站鍋爐的多目標(biāo)配風(fēng)優(yōu)化 描述 協(xié)調(diào)電站鍋爐的燃燒效率和NOx排放的矛盾目標(biāo)需求 滿足高效率低污染燃燒優(yōu)化的決策需要 原理 適當(dāng)提高氧量和爐膛溫度