國際火電EPC項目性能保證指標分析

吳慶禮，康振興

（中國電建集團國際工程有限公司，北京 100036）

0 引言

我國對外承包企業大批量投身“走出去”浪潮，以工程總承包（Engineering Procurement Construction，EPC）、帶融資工程總承包（Financing Engineering Procurement Construction，FEPC）、建設－經營－轉讓（Build?Operate?Transfer，BOT）等各類模式積極參與開發國際火電項目，相較于傳統總承包項目，EPC 模式將設計、采購、施工三者融合，以其建設效率高、投資可控、業主管理負擔小等優勢，已經成為國際火電項目廣泛采用的管理模式［1］。在火電項目EPC 招標中，業主方為了保證電站性能可控、可靠、可行，會對機組的重要性能指標參數提出合同保證要求，因此承包商前期對火電項目性能指標的策劃及機組選型都至關重要，過于保守會喪失競爭優勢，失去項目機會，過于激進則增大風險，如無法達到合同要求，勢必會觸發索賠條款，導致項目虧損或失敗甚至發生拒收。

火電項目性能保證指標通常包括機組凈出力、凈熱耗、可用率以及啟動時間、石灰石耗量等，因項目的特殊情況而不同，主要選取凈出力、凈熱耗、可用率、環保排放這幾項最主要性能指標進行分析，旨在對電力工程企業在海外火電項目開發階段對招標項目的性能指標進行分析，對EPC投標進行指導。

1 項目架構

我國國內傳統的電力行業開發模式是設計、采購、施工相分離，設計院提供的設計性能指標直接對業主方負責，而且由于在項目建設前并沒有購電協議（Power Purchase Agreement，PPA）等長期協議的限制，因此相關性能指標考核并不嚴格，計算也較為簡單，這就給相關性能計算向國外工程移植時帶來了一定困擾，國際火電項目往往擁有復雜的項目架構，在進行性能指標計算前，首先應對項目架構進行分析，不同的項目架構、開發商類別、甚至融資模式，都可能傳遞給EPC 承包商不同的要求，以及不同的索賠條款，如圖1 為典型國際電力項目的基本架構［2］。

在圖1 中可以看到，作為電廠的項目公司在前期需要簽署各種協議，其中最為重要的是與購電方簽訂的購電協議。作為項目公司的收入來源，購電協議對電站性能做出了眾多要求，明確規定了電站應當具備的出力能力、可用率，考慮到電站燃料費用的穿透機制以及對電站節能減排的考量，也會對電站的熱耗水平做出規定，并對不能滿足上述要求的索賠或者罰則做出明確要求。為了滿足上述規定和要求，項目公司一定會在購電協議項下的EPC 合同中，將這些要求傳遞給EPC 承包商。因此，作為國際工程承包商，不僅應嚴格遵守EPC 合同，還應當研究了解購電協議等相關協議內容，了解EPC 合同中性能要求的來源以及EPC 合同中的要求與購電協議等源頭協議中規定的差異，做到有的放矢。

圖1 典型國際電力項目架構（不含融資）

除此之外，開發商的類別、融資形式等也會影響項目架構，進而影響相關性能保證條款向EPC 承包商的傳遞，例如以私營業主為主要群體的獨立發電站（Independent Power Producer，IPP）項目，往往對相關性能保證的要求更加苛刻，相應的索賠條款也更加嚴厲，則EPC 承包商對性能保證數據的確定、商務報價考慮方面，也要有相應的針對性。

2 凈出力

火電機組凈出力，是汽輪發電機組發電容量減去電站自用電以及輸電相關損耗后，傳輸給電網的凈發電能力，其主要取決于包括鍋爐、汽輪機、發電機在內的主機出力能力，以及相關輔助設備的電力消耗（廠用電率）。與國內電力開發習慣不同，國際電站項目在前期購電協議中，就已經規定了電站必須具備的凈出力能力，而在其項下的EPC 合同中，凈出力也是電站最低功能規范（Minimum Functional Specification，MFS）中最重要的條款之一。因此承包商為了保證凈出力，需要通過對當地環境、煤質、購電協議、EPC 合同進行分析，結合電站配置方案估算廠用電率，確定主機容量，除此之外，火電機組凈出力還應當考慮如下因素：環境因素、煤質變化。

2.1 環境因素

環境因素主要包括氣溫、氣壓、風向風速等因素，其中設計氣溫的選擇對火電機組的選型至關重要，在年氣溫變化較大地區的火電機組，設計溫度選擇越高，意味著機組一年內滿足凈出力的時間更長，但是也會使機組型號更大、投資越高。在非洲某火電項目中，EPC合同中參考設計溫度為22 ℃（要求最終設計參數需要由承包商核算），承包商在進行一定的調研測算后，認同了22 ℃的設計溫度，并由此進行了主機選型和采購，但是后來業主方以22 ℃無法在夏季實現滿負荷凈出力，無法向電網和政府交代為由，要求承包商將設計溫度調整為28 ℃，如果按照此數據進行調整，將造成承包商設計、采購、施工方面大面積返工，影響成本和工期的控制。雙方就此問題糾纏多時，最終由于承包商在前期機組選型時考慮了一定裕量，機組有一定冗余，滿足了業主的要求。

而在土耳其某火電項目中，EPC 承包商已經根據合同采購了主機，但是由于業主方征地問題，導致項目廠址發生了變化，新廠址海拔升高、氣壓降低，導致鍋爐煙風系統出力不足，已經采購的鍋爐廠家表示無法滿足原有出力，進而影響到了整個機組的凈出力，由于整個事件為業主方責任，因此業主方與電網公司、政府方協商，降低了機組出力的相關要求。

2.2 煤質變化

作為燃煤電站的“口糧”，電站設計煤質的確定以及煤質變化范圍的選擇對燃煤電站至關重要。燃煤電站的開發階段，業主往往需要從來煤品質、煤源安全性和穩定性、儲量、煤價、環保因素、運費等多方面選擇煤質［3］。煤質變化會直接影響鍋爐效率以及鍋爐的安全穩定運行，煤質變化過大甚至會影響鍋爐的出力能力以及機組凈出力，現役機組中由于煤質變化而導致機組不能滿負荷運行的實例不勝枚舉。鑒于國際煤電項目中購電協議已經對電站可用率和凈出力有了明確要求，因此在合同規定的煤質變化范圍內，EPC承包商必須保證機組的凈出力。

在某些國際EPC 項目中，由于業主方前期工作開展不充分，在EPC 招標階段，仍未能鎖定設計煤質以及煤質變化范圍，導致鍋爐及相關系統的選型、招標存在開口項。在這些項目中，承包商應積極與業主、主機廠溝通，一方面可以從業主途徑鎖定煤質，另一方面爭取主機廠支持，與主機廠合作，向業主提出煤質變化范圍的建議，體現承包商的專業價值。

3 凈熱耗

以燃煤機組為例，凈熱耗為每向電網供應一度電，消耗的燃煤熱量，根據GB 50660—2011《大中型火力發電廠設計規范》提供的計算方法，燃煤電站凈熱耗為［4］

式中：Qgn為純凝機組設計凈熱耗，kJ/kWh；Qjrn為純凝汽輪機的設計熱耗，kJ/kWh：ηgl為鍋爐效率，%；ηgd為管道效率，%；e為純凝機組廠用電率，%。

而實際運行中，作為業主的開發商，除了考慮以上各參數外，還需要考慮諸多損耗情況，例如來煤運輸過程中的損耗，電站煤炭儲存、轉運、揮發的熱量損耗、機組隨著運行時間增長引起的熱耗增加、機組負荷降低引起的熱耗增加等等。在國際火電EPC 項目中，承包商首先需要明晰燃煤電站中影響熱耗指標的因素，對EPC 合同中對凈熱耗指標的范圍要求有所甄別，然后針對凈熱耗的各項具體組成，分別落實，以下是針對承包商常規需要考慮的熱耗組成進行分析。

3.1 汽輪機熱耗

汽輪機熱耗，并非僅指汽輪機本體的效率，而是指由汽輪機與鍋爐之間形成的熱力系統的效率指標，其影響因素包括主蒸汽溫度壓力、汽輪機本體的熱耗水平、回熱系統的配置與優化、主要輔機（如給水泵）的選擇、凝汽器背壓的擬定等多方面，是機組熱耗考量中最重要的基本參數。

主蒸汽溫度壓力決定了熱力系統入口能量的品質，提高主蒸汽參數已經成為目前國內燃煤電站提高能效的最主要抓手，目前國內推進的630 ℃機組甚至研發的700 ℃課題項目，無非都是想在這方面優化熱力系統，起到節能減排的作用。在國際EPC項目中，在合同規定的范圍內，承包商應當結合投資、技術風險與性能指標，盡可能優化主蒸汽參數指標，提高熱力系統能量輸入的品質。

與此相對地，凝汽器背壓的優化則是為了降低熱力系統在冷端的損失，在機組性能與投資的平衡中，進行冷端優化，是目前火電項目中的必選課題。

回熱系統的配置，是基于經典熱力系統原理朗肯循環的優化，包括適當增加回熱級數、甚至是大型機組中的再熱次數，都是為了在已有熱力系統中，壓榨出更多能量，但是回熱系統優化，通常會帶來投資增加、系統和布置復雜化以及相應的運維復雜化。在過去的國際火電項目中，回熱系統的優化一般比較保守，但隨著國內承包商的紛紛出海，國際火電項目的較高技術標準也在逐漸被吸收和接受，回熱系統優化也逐漸成為目前火電項目性能優化中需要斟酌的技術配置。

汽輪機本體的設置也會對熱力系統的熱耗值產生較大影響，包括主汽閥的設計方案，再熱蒸汽入口閥的設計、葉片設計制造水平以及設計余量等，在EPC 項目中需要與主機廠就上述各個方面進行分析討論，優化汽輪機本體熱耗水平。

另外，熱力系統中主要動力管道的壓降、溫降以及輔機（電泵或者汽泵）的選擇都會對熱力系統的熱耗產生影響，需要EPC 承包商與設計方、主機廠通過優化管道系統與布置、輔機比選等措施提出方案的最優解。

3.2 鍋爐效率

鍋爐效率，是鍋爐燃煤產生的化學能與工質熱能進行能量傳遞的效率，其主要影響因素在于燃用煤質帶來的排煙溫度、灰渣排放量、不充分燃燒以及爐膛設計造成的漏風等因素造成，最主要的因素是煤質，另外還與鍋爐廠換熱面、空預器設計、爐膛漏風控制、以及相關排放指標的限制等息息相關。上述各方面的因素，在項目前期應當與鍋爐廠進行充分溝通，結合對鍋爐以及輔助的煤、灰、脫硫脫硝系統的投資分析，優化鍋爐效率值。

3.3 廠用電率

廠用電是電站為了維持自身系統正常運行，各主輔機及各系統需要消耗的電力電量。在主機出力能力已經確定的情況下，降低廠用電率，意味著電站有能力賣出更多的上網電量。在EPC 項目中，確定廠用電率也要首先明確合同規定的廠用電考核范圍，如某海外項目招標文件中明確指出廠用電率考核時，輸煤、石灰石制備、尿素制備、原水處理、檢修起吊設施等系統和設備均處于停運狀態，不考慮其電耗，為承包商與業主的廠用電計算列出了明晰的界面，業主可以在承包商計算的基礎上，根據機組運行的經驗，考慮間歇運行系統的耗能情況。如果業主方在招標文件中并未列出，承包商則應在性能保證時，列出相應的條件呈交業主方。

關于具體廠用電的計算，EPC承包商可以通過與設計部門的交流溝通，選擇電機容量法或者軸功率法，針對主要的耗能系統，比如煙風、脫硫、循環水、電泵等，逐一分解溝通，避免設備電功率計算失真。

3.4 管道效率

根據GB 50660—2011《大中型火力發電廠設計規范》，管道效率一般取值為99%，其中熱損失主要包括工質泄漏，主、再熱管道壓力、溫度損失等，在性能考核邊界已經界定清楚的情況下，可以適當優化管道效率［5］。

4 可用率

可用率是燃煤電站技術指標中非常重要的一項指標，可用率將直接反映出機組的年利用小時數，對項目的還本付息和盈利都起著顛覆性的影響，是購電協議中規定的重要數據，也是海外煤電項目財務模型中的一個重要的技術參數輸入項。而對于某些工礦企業的自備電站，由于電站的供電、供汽會直接影響企業的生產運營，則對電站可用率的要求會更加嚴格。

可用率在技術層面主要與設備性能、工程建設質量及運行維護水平相關，屬于需要長期運行才能驗證的數據。在早期的EPC 項目中，由于很難以可用率考核EPC 承包商，一般不作為EPC 合同的考核項。但是近年來，考慮到可用率與設備性能的密切相關，設備可用率、機組可用率也逐漸體現在EPC 合同中。如近期某海外EPC 項目招標中，就要求在機組投入商運日期（Commercial Operation Date，COD）后2 年內考核機組運行可用率，保證可用率為93%，索賠條款為可用率每降低1%，索賠2 億人民幣，如此嚴格的考核條款，足以體現業主對相關性能指標的重視。

在具體項目中，應結合EPC 合同或者購電協議中對可用率的精確定義，結合主要設備廠家對設備可靠性的經驗、運維部門對機組大小修周期及時間的判斷，對機組可用率進行核算，反饋業主切實可行的可用率水平。

5 環保排放指標

隨著《巴黎氣候變化協定》的一步步落實推進、國際金融組織對煤電項目融資日趨嚴格，火電機組的環保排放指標已經成為項目前期開發階段的最重要決定因素之一，因此項目開發商在拿到項目環評許可后，必須將環評中的相關環保要求在EPC 合同中傳遞給承包商，從近年來的項目趨勢來看，環保排放指標日趨嚴格，對承包商的技術能力提出了更高的要求。

火電機組的環保排放指標中，最重要的是煙氣的排放指標，包括煙氣含塵濃度、SO2、NOx排放濃度等，其排放標準主要取決于項目所在國別的環保排放政策、國際金融組織赤道原則的要求、煤質情況和環保設施技術水平。EPC 承包商在應標時，應在滿足排放指標和響應招標文件技術規范的前提下，合理分析現有可行的各種技術路線，考慮不同技術路線對初投資、熱耗、可利用率甚至后期綜合利用情況的影響，綜合選擇環保技術方案。例如土耳其某循化流化床高硫煤項目，見表1，環保指標要求機組SO2排放滿足歐盟標準，如考慮方案Ⅰ無法滿足排放要求，考慮方案Ⅱ滿足排放要求但機組熱耗低、投資高，方案Ⅲ同樣滿足排放要求，但熱耗高、投資低，在此情況下承包方需要結合評標規則綜合比較選擇技術方案。

表1 脫硫技術路線選擇

6 結語

國內外火電項目在商業模式、技術分工等方面均與國內項目由很大區別，近年來中國承包商在國際火電項目投標、履約中暴露了很多問題，付出了慘痛的代價，筆者希望能從項目整體架構、開發商的思維與責任角度出發，使中國承包商不僅了解性能指標本身的技術定義，更能對國際火電項目中各項性能指標的來源、對開發商的意義有所了解，做到宏觀入手，步步深入，進而更好地在投標和履約中把握分寸，拿出具有競爭性且安全性的方案。

當然，上述性能指標不是孤立存在的，各項指標之間存在千絲萬縷的聯系，而且性能指標還需要結合項目投資、主機選型等因素確定，這些所有的因素最終會在開發商的財務模型匯和，為開發商做出最終的判斷提供依據，目前還不能將這些因素有效串聯，后續將繼續這些方面的研究。