火力發電廠廠用電率的計算與分析

楊毅偉

(西南電力設計院，四川成都610021)

0 引言

近年來，我國越來越重視節能降耗工作，國內各大發電集團對各自項目的占地、耗水量、煤耗、電耗等指標提出了更高的要求，其中，廠用電率作為發電廠的重要技術和經濟指標之一，正受到各方越來越多的關注。

1 廠用電率的計算

火力發電廠廠用電率，是指機組在正常運行狀態下某一指定時段內本廠范圍內各主、輔系統耗用的總電量占同一時期機組發電量的百分比。

廠用電率的數值可通過2種方法取得，一種是通過電廠投產后實測得到，另一種是根據電廠的負荷情況估算得到。電廠運行人員一般是把通過關口計量表計測得的全廠發電量與上網電量的差值同全廠發電量的比值作為廠用電率。即

式中:e為廠用電率，%;Wf為全廠發電量，kW·h;Wsw為全廠的上網電量，kW·h。

多年來，設計人員在進行廠用電率估算時，一直是按照DL/T5153—2002《火力發電廠廠用電設計技術規定》中的規定執行的。以目前國內占主力地位的純凝汽電廠為例，其廠用電率按如下方法估算

式中:e為廠用電率，%;Sc為廠用電計算負荷，kV·A;cosφav為電動機運行功率時的平均功率因數，一般取0.8;Pe為發電機的額定功率，kW。

廠用電率運行計算公式(1)是某一時期廠用電耗電量與發電量實測值的比值，廠用電率設計估算值公式(2)是按照機組滿發的工況模擬全年情況進行計算的，這2種方式計算得到的廠用電率存在一定的差異。

根據DL/T5153—2002《火力發電廠廠用電設計技術規定》:廠用電率的計算負荷采用換算系數法計算，其計算原則大部分與廠用電變壓器的負荷計算原則相同，即Sc=∑KP，其中，換算系數

式中:Kt為回路的同時率;Kf為回路的負荷率;η為回路的效率;cosφ為回路的功率因數。

在實際應用中，對每項負荷均按公式(3)分別計算其換算系數顯然不太現實，因此在DL/T 5153—2002《火力發電廠廠用電設計技術規定》中給出了換算系數K的參考取值，見表1。

表1 換算系數K的參考取值

以上K值是根據統計數據得來的，K值取值是否合適是提高廠用電率設計估算值準確性的關鍵所在。據了解，國外設計咨詢公司并不計算廠用電率，但一般都計算廠用電負荷電耗，表2列出了幾家國外設計咨詢公司的廠用電負荷計算公式。

由表2可以看出，國外設計咨詢公司廠用電負荷電耗的計算方法與國內K值法類似，但其計算結果均比國內的K值法得到的結果要大，然而從目前國內工程實踐結果來看，廠用電率設計估算值往往要超過實際運行值，下面分析影響廠用電率的因素。

表2 國外設計咨詢公司的廠用電負荷計算公式

2 影響廠用電率的因素

2.1 輔機選型的影響

高壓電動機耗電量在廠用電中所占的比例很大，一般都在60%以上。輔機設備根據不同的選型基準點設計容量差別很大，再加之輔機設備的驅動電動機一般還要考慮1.15倍的儲備系數并根據電動機的標準系列容量進行選擇。如果輔機選型不合適，累計下來其驅動電動機的銘牌功率就會同實際運行功率有比較大的差異。這是部分電廠廠用電率偏高的主要原因。

2.2 機組負荷率的影響

機組負荷率較低是目前我國大多數火力發電廠所面臨的客觀問題。以現在的主力機組600MW機組為例，實際出力達到400～500MW的并不少見，然而電廠輔機是按照額定出力進行選型的，機組出力減小，廠用電設備耗電量也會相應減少，但兩者之間并不是成比例減少的關系。總的說來，機組負荷率越高，廠用電率越低，理論上當機組額定滿發時廠用電率應最小;當機組負荷率降低，發電量減少時，由于廠用電系統的電耗并沒有隨之成比例下降，造成電廠的廠用電率偏高。

2.3 煤質變化的影響

煤質變化是影響廠用電率的另一個重要因素。眾所周知，由于我國電煤供應比較緊張，部分電廠不得不根據來煤情況進行摻燒。摻燒后由于煤質變差，發熱量降低，達不到原先設計煤種的要求。在這種情況下，如果要保證機組的出力，必將增加鍋爐的給煤量，這就導致磨煤機和制粉系統的用電量增大，進而影響電廠的廠用電率。

2.4 新機組運行不穩定的影響

工程實踐表明，新機組即使在通過168h帶負荷試運行后，仍然存在一定的磨合期，在此期間可能因為設備調試、參數整定不合適等因素，造成機組運行不穩定，使啟、停次數增多。根據相關統計資料，機組月投運時間低于45%，則機組的廠用電率將明顯上升。

3 降低廠用電率的措施

3.1 合理選擇輔機參數

根據本文2.1章節的分析，由于高壓輔機設備在廠用電中所占的比例很大，其容量的變化對廠用電率影響很大，因此，合理選擇設備參數對于降低廠用電率是至關重要的。目前，電廠磨煤機和三大風機一般有20%～25%的裕量，大馬拉小車的現象普遍存在，加之機組負荷率偏低，使得廠用電率指標不理想。綜上所述，合理選擇輔機設備是降低廠用電率最直接的手段。

3.2 調速裝置的應用

根據不同設備的運行特性合理選擇調速裝置對降低廠用電耗效果明顯。以某2×600MW機組為例，共設4臺循環水泵，其中3臺是電動機容量為3000kW的定速泵，另外1臺為雙速電動機，高速運行時電動機容量為3000kW，低速運行時電動機容量為2100kW。夏季工況運行4臺循環水泵(正常轉速)，冬季工況運行4臺循環水泵(3臺正常轉速和1臺雙速電動機低轉速)，雙速電動機每年低速運行時間按2250h計算，1臺雙速電動機全年可節電900×2250/10000=202.5(萬kW·h)。另外，通過變頻裝置同樣能達到調節設備轉速以適應不同運行工況的要求。

由此可見，合理選擇調速裝置能夠通過控制電動機轉速而控制電動機出力，以達到降低廠用電耗的目的。

3.3 采用節能設備

采用節能設備，對于降低廠用電耗同樣十分重要。以某2×600MW機組為例，其電除塵系統原設計采用普通電源供電，每臺機組設置耗電量約為3100kW。對電除塵控制段進行高頻電源改造后，在機組額定出力的情況下可降低電耗50%左右。若按其全年滿發4000h計，則一年至少可節電2×3100×50%×4000/10000=1240(萬kW·h)，節電效果十分明顯。

此外，采用高效電動機、選用低能耗變壓器、合理選擇高效節能光源和燈具等節能設備的措施，同樣能夠不同程度地降低廠用電耗，進而達到降低廠用電率之目的。

[1]DL/T5153—2002，火力發電廠廠用電設計技術規定[S].