熱電聯產分攤方法的探討與分析

謝爭先，陳建國，張春玲，董建勛，龐開宇

（1.國家電投集團東北電力有限公司，遼寧 沈陽 110181；2.遼寧中電投電站燃燒工程技術研究中心有限公司，遼寧 沈陽 110179）

熱電聯產分攤方法的探討與分析

謝爭先1，陳建國1，張春玲1，董建勛2，龐開宇2

（1.國家電投集團東北電力有限公司，遼寧 沈陽 110181；2.遼寧中電投電站燃燒工程技術研究中心有限公司，遼寧 沈陽 110179）

對于熱電聯產生產過程，合理有效地確定熱電分攤比十分重要。對熱電分攤5種方法進行了討論，并分別用這5種方法對抽氣式汽輪機與背壓式汽輪機進行了熱分攤計算，探討了分析計算的合理性。結果表明分析法和折合分析法能夠合理確定熱分攤比。

熱電聯產；熱電分攤；汽輪機；分析法

熱電聯產機組中，如何合理有效地確定熱電分攤比，長期以來一直存在爭議。熱電分攤方法決定著熱電雙方的利益，對合理制定熱力價格也具有重要意義［1-5］。目前，我國熱電分攤方法主要有熱量法、實際焓降法、分析法、折合分析法和加權法［6-8］。

1 熱量法

熱電聯產效益歸電法的代表是熱量法，其核心是只考慮能量的數量，不考慮能量的質量，將熱電企業的總耗熱量按生產電熱2種產品的數量比例進行分配，即將減少的冷源損失帶來效益歸發電方面，故又稱 “好處歸電法”。該法只根據熱力學第一定律進行分攤，沒有反映電和熱在質量上的差別和不同形式的單位能量在質方面的不等價，這種方法核算出來的單位供熱量的煤耗基本上與熱用戶使用供熱鍋爐接近［9］。

熱電廠的總熱耗量：

式中：Qtp為熱電廠的總耗熱量，kJ/h；Btp為熱電廠總燃料消耗量，kJ/h；qnet為燃料低位發熱量，kJ/h；D0為汽輪機進汽量，t/h；h0為汽輪機進汽焓，kJ/kg；hfw為鍋爐給水焓，kJ/kg；ηb為鍋爐效率；ηp為管道效率。

熱電廠分配給供熱方面的熱耗量是以熱用戶實際消耗的熱量為依據，計算公式如下：

式中：Qtp（h）為分配給供熱方面的熱耗量，kJ/h；Qh為熱電廠送出的熱量，kJ/h；Q為熱用戶獲得的熱量，kJ/h；ηhs為熱網效率。

熱電廠送出的熱量：

式中：Dh為供熱蒸汽量，t/h；hh為供熱蒸汽焓，kJ/kg；h′h為供熱蒸汽凝結水焓，kJ/kg。

熱電廠分配給發電方面的熱耗量：

熱電分攤比表示分配給供熱方面的熱耗量與熱電廠的總熱耗量的比值：

所以熱量法的熱電分攤比為

2 實際焓降法

實際焓降法是熱電聯產效益歸熱法的代表方法，其基本思想是由于熱電聯產使聯產供熱汽流未能做功到排汽參數，則聯產供熱應按與新蒸汽實際焓降的比例來分配供熱的熱耗量。實際焓降法考慮了供熱蒸汽在汽輪機中作功不足對熱能質量的不利影響，以及不同供熱參數對供熱比的影響，考慮采用高質高價（多分攤熱耗）或低質低價（少分攤熱耗） 的方法。

分配給聯產供熱的熱耗量：

式中：hc為汽輪機排汽焓，kJ/kg。

熱電廠分配給發電的熱耗量：

所以實際焓降法的熱電分攤比為

分配給供熱方面的熱耗量：

式中：e0為新蒸汽的比，kJ/kg；eh為供熱抽汽的比，kJ/kg。

熱電廠分配給發電的熱耗量：

以一單軸熱電聯產機組的能量轉換系統為例，該系統向外界輸出的能量由兩部分組成，一是向外輸出的電能E，二是向外供出的熱量Qh。

若系統入口蒸汽流量為D0，供熱抽汽流量為Dh，該系統向外輸出的電能為

式中：Q′h為系統向熱用戶提供的折合，kJ/h。

此時熱分攤比的表達式為

可推導出：

采用式（16）計算熱分攤比時，一但機組各種參數選定，D，e，Ω就都可以確定，k的取值依據下列3個原則：①應符合全為或全為的能量中的利用價值為零的邊界條件；②應當使折合成為系統工質的一個狀態函數，便于計算分析；③應使能量中的利用程度與其能質系數成某種有規律的關系，即可用為能質系數的函數。

因此，選取k為隨能質系數Ω變化的量，且因兩者取值范圍均為0～1，故可假定k＝Ω，則式（17） 變為

5 加權法

加權法是將熱量法和實際焓降法的熱分攤比通過加權相加，推薦的權值一般為0.5，0.6，0.7，并沒有理論計算依據。

如果取權值為0.6計算示例如下：設熱量法的熱分攤比為αr1，實際焓降法的熱分攤比為αr2，由前面分析可知：

那么利用加權法的熱分攤比為

6 應用計算

6.1 抽汽式機組

已知一電廠裝有C50-8.82/1.27型供熱式汽輪機，某工況下運行數據為：h0＝3 475 kJ/kg；s0＝6.780 1 kJ/（kg·K）；hh＝3 024.1 kJ/kg；sh＝6.964 5 kJ/（kg·K）；hh′＝418.68 kJ/kg；hc＝2 336.2 kJ/kg；hc′＝418.68 kJ/kg。回水率100%，汽輪機發電機組機電效率 ηmηg＝0.96，管道效率ηbηp＝0.88，熱網效率ηhs＝0.98，汽輪機進汽量D0＝370 t/h，最小凝汽量Dc＝18 t/h，不考慮回熱，不計散熱損失，Ten＝273.15 K。求該熱電廠的熱量利用系數ηtp，熱化發電率ω和發電、供熱的熱經濟指標。

對于抽汽式機組用5種方法計算熱電廠的熱量利用系數ηtp，熱化發電率 ω，熱分攤比 αr以及發電、供熱的熱經濟指標結果匯總見表1。

6.2 背壓式機組

已知一電廠裝有B25-8.83/0.981型供熱式汽輪機，某工況下運行數據為：h0＝3 475 kJ/kg；s0＝6.780 1 kJ/（kg·K）；hfw＝920.63 kJ/kg；hh＝3 024.1 kJ/kg；sh＝6.964 5 kJ/（kg·K）；hh’＝418.68 kJ/kg；hc＝2 336.2 kJ/kg；hc’＝418.68 kJ/kg。回水率 100%，汽輪機發電機組機電效率 ηmηg＝0.96，管道效率 ηbηp＝0.88， 熱網效率 ηhs＝0.98，汽輪機進汽量D0＝220 t/h，排汽量Dc＝182.85 t/h，全部用于對外供熱，不考慮回熱，不計散熱損失，Ten＝273.15 K。求該熱電廠的熱量利用系數 ηtp，熱化發電率ω和發電、供熱的熱經濟指標。

表1 抽汽式機組采用不同方法熱電廠的各種經濟參數比較

與抽汽式機組比較，背壓式機組由于供熱蒸汽量與汽輪機排汽量相等，即Dh＝Dc。對于背壓式機組用5種方法計算熱電廠的熱量利用系數 ηtp，熱化發電率ω，熱分攤比αr以及發電、供熱的熱經濟指標結果匯總見表2。

表2 背壓式機組采用不同方法熱電廠的各種經濟參數比較

通過上述計算表明，用熱量法和實際焓降法計算出來的結果是熱分攤比的2個極限，也就是說，合理的熱分攤比應該位于這二者之間，這樣才能準確反映出熱電生產的轉化過程。

7 結束語

［1］張曉暉，陳鐘頎.熱電冷聯產系統的能耗特性 ［J］.中國電機工程學報，2007，27（5）：93-98.

［2］馮 霄，錢立倫，蔡頤年.熱電聯產中熱電分攤比的合理確定 ［J］.工程熱物理學報，1997，18（4）：409-412.

［3］蘇蘭青，喬春珍，萬逵芳.汽輪機排汽通道優化技術發展現狀及趨勢 ［J］.東北電力技術，2016，37（10）：56-59.

［4］李 巖，武慶源，王 鵬.汽輪機進汽參數改變對機組經濟性的影響 ［J］.東北電力技術，2010，31（7）：4-8.

［5］葉學民，閻維平，高正陽.合理確定熱電聯產機組中熱電分攤比的折合分攤模型 ［J］.中國電機工程學報，2003，23（2）：168-171.

［6］荊有印，王保生.熱電聯產中能級比加權熱電分攤法 ［J］.動力工程，1999，19（6）：471-472.

［7］陳海平，于鑫瑋，魯光武.基于質量單元的熱電聯產機組熱電分攤算法 ［J］.熱力發電，2014，43（2）：16-19.

［8］劉光遠，曹建榮，孫志高.熱電聯產系統熱電分攤方法研究 ［J］.節能技術，2000，18（5）：9-10.

［9］薛 敏.熱電廠熱電分攤方法探討 ［J］.湖南電力，2007，27（3）：37-39.

Discussion and Analysis on Heat Allocation Method in Heat?electricity Cogeneration

XIE Zhengxian1，CHEN Jianguo1，ZHANG Chunling1，DONG Jianxun2，PANG Kaiyu2
（1.SPIC Northeast Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110181，China；2.Liaoning CPI Power Plant Combustion Engineering Technology Research Center Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110179，China）

For the heat and electricity cogeneration process，the reasonable determination of allocation ratio of heat and electricity is very important.Five allocation methods of heat and electricity are discussed and used to calculate the heat allocation of the steam ex?traction turbine and the back pressure turbine，then the rationality of analysis and calculation is discussed.The results show that the ex?ergy analysis method and the equivalent exergy analysis method can determine reasonable allocation ratio of heat.

cogeneration；cost allocation；steam turbine；exergy analytical method

F426.61

A

1004-7913（2017）03-0032-03

謝爭先（1964），男，學士，高級工程師，主要從事燃煤電站節能環保技術研究工作。

2016-12-15）