论文-大型热电联产机组配背压机供热方案

大型热电联产机组配背压机供热方案的探索

By Yuguoxu 2016年3月

内容提要：本文从揭示热电联产形势和存在的问题出发，根据相关的产业政策，通过对可行的供热方案的分析提出，在当前电力供求总体上处于供大于求的局面的情况下采用大型热电联产机组配背压机的供热方案，实现联合运行，可望达到项目技术和经济的统一。

前言

热电联产可提高能源利用效率，在增加电力供应的同时，具有节约能源、改善环境、提高供热质量等综合效益，为此我国热电联产事业得到了迅速发展。

热电联产，顾名思义，其初衷是在有电力需求的前提下，发电为主、兼顾供热。热电联产的必要条件是项目符合纳入电力发展规划（背压式热电机组除外），不在电力规划中的项目，热电联产项目是不成立的。热电联产不应误读为无视电力供需情况，只要有供热需求，就一定要建设热电联产项目。

为规范热电联产产业的展，2007年，国家发展改革委、建设部（发改能源[2007]141号）印发《热电联产和煤矸石综合利用发电项目建设管理暂行规定》的通知规定。规定明确“在严寒、寒冷地区，且具备集中供热条件的城市，应优先规划建设以采暖为主的热电联产项目，取代分散供热的锅炉，以改善环境质量，节约能耗”。还规定“热电联产项目中，优先安排背压型热电联产机组。

2016年3月22日，国家发展改革委、能源局、住建部、环保部联合印发了关于印发《热电联产管理办法》的通知（发改能源[2016]617号）。通知指出，为推进大气污染防治，提高能源利用效率，促进热电产业健康发展，区域性用电用热矛盾突出等问题，特制定《热电联产管理办法》，对当前热电联产的政策进行了全面梳理的规定，是热电联产产业健康发展的指导性文件。

1 热电联产现状

热电联产电厂的建设是城市治理大气污染和提高能源利用率的重要措施，是集中供热的重要组成部分，是提高人民生活质量的公益性基础设施。

据北极星火力发电网资料，改革开放以来，我国热电联产事业得到了迅速发展，对促进国民经济和社会发展起了重要作用。进入新世纪以来，国家出台了一

系列鼓励热电联产发展的文件，极大地促进了热电联产的发展。截至2012年底，我国热电联产机组装机容量达到2.2亿kW，占火电装机容量的27%，占全国发电机组总容量的19%。在城市集中供热的总面积中，有三分之一是由热电厂供应的。预计“十二五”期间，北方采暖地区大型城市建筑物采暖集中供热普及率平均达到65%，其中热电联产在集中供热中的比例将达到50%。

近年来随着国家持续出台对热电联产发展的鼓励政策，热电装机规模迅速增加，但热电装机增速大于供热量增速，以2009年为例，热电联产的装机容量比2008年增加24.87%，但年供热量仅增加3.4%，说明有些新增加的供热机组，打着热电联产的旗号，以节能减排的名义增加了装机规模，并未有效发挥供热的作用。

一些大型热电联产项目的陆续建设，也暴露了一些不纯的动机。

以各大电力集团为首的电源投资方都把电源项目建设重点瞄准热电项目，认为这是能增加集团装机规模的主要途径，通过建设大型热电项目壮大集团的实力和彰显公司的社会形象；投资方和地方政府都希望借热电上大机组，以拉动地方经济，纷纷在有采暖需求的大、中、小型城市及有工业抽汽需求的工业园区规划了300MW及以上的热电机组。

从2008年下半年开始，国际金融危机对我国实体经济造成了极大影响，使得作为国民经济基础产业的电力形势发生了逆转，从连续６年的高速增长转变为用电量大幅下降，现有装机已显饱和，呈现电力供求处于供大于求的局面。

当前，如果为满足供热需要，再上一大批大容量热电机组势必会加剧装机的过剩，不利于电力发展规划及装机宏观调控。同时大型城市热电厂包围城市，还会加重对城市的环境污染和交通运输问题。

以长春为例，在城市周边东西南北，现有热电厂2×300MW级建成3个（其中2座350MW），6×200MW1座，在建2×350MW1座，城中还有小型热电厂1座，共6座，热电联产可供采暖面积7400万平方米。全市采暖面积19535.5万平方米，热电联产集中供热比只有37.8%，

至2020年，长春市中心城区规划总建筑面积为30673.08万平方米，规划热电联产项目供热面积18641.3万平方米，热电联产集中供热比为60%，规划发电容量6810MW，大于长春市的用电负荷，电网消纳困难，同时年耗自燃煤约3000万吨, 排放温室气体约4000万吨，增加烟尘2183.3t，SO2 4979.5 t。

由于6座热电厂分布于城市周边东西南北，其中必有位于城市主导风向的上风向，不利于保护城市的环境。

2 产业政策

1）2007年，国家发展改革委、建设部（发改能源[2007]141号）印发发《热电联产和煤矸石综合利用发电项目建设管理暂行规定》的通知规定。规定“热电联产项目中，优先安排背压型热电联产机组。背压型机组的发电装机容量不计入电力建设控制规模。

2）关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》的通知发改能源[2014]2093号2014年9月12日，指出，“在符合条件的大中型城市，适度建设大型热电机组，鼓励建设背压式热电机组”；“在中小型城市和热负荷集中的工业园区，优先建设背压式热电机组”；并“鼓励各地因地制宜制定背压式热电机组税费支持政策，加大支持力度。

3）2016年3月22日，国家发展改革委、能源局、住建部、环保部联合印发了关于印发《热电联产管理办法》的通知（发改能源[2016]617号），其中关于产业政策规定：

在规划建设中规定“在严寒、寒冷地区（包括秦岭、淮河以北，新疆、青海）优先规划建设以釆暖为主的热电联产项目”，“燃煤热电项目必须釆用背压机组”.

在机组选型规定“对于城区常住人口50万以下的城市，釆暖型热电联产项目原则上釆用单机5万千瓦及以下背压热电联产机组。”，“对于城区常住人口50万及以上的城市，釆暖型热电联产项’目优先采用5万千瓦及以上背压热电联产机组”。

“规划新建2台30万千瓦级抽凝热电联产机组的，须满足机组预期投产年，所在省（区、市）存在50万千瓦及以上电力负荷缺口。”

“ 在役热电厂扩建热电联产机组时，原则上釆用背压热电联产机组。”

网源协调中规定“积极推进热电联产机组与供热锅炉协调规划、联合运行。调峰锅炉供热能力可按供热区最大热负荷的25%-40%考虑。热电联产机组承担基本热负荷，调峰锅炉承担尖峰热负荷，”

“严格热电联产机组环保准入门槛，新建燃煤热电联产机组原则上达到超低排放水平。”

在政策措施中规定“背压燃煤热电联产机组建设容量不受国家燃煤电站总量控制目标限制。电网企业要优先为背压热电联产机组提供电网接入服务”

“自主制定鼓励民生釆暖型背压燃煤热电联产机组发展的电价政策。有条件的地区可试行两部制上网电价。容量电价以各类釆暖型背压燃煤热电联产机组平均投资成本为基础，主要用于补偿非供热期停发造成的损失。电量电价执行本地区标杆电价。”

3 供热方案

3.1大型集中供热区域锅炉房

一般一提到锅炉房供热往往都与分散小锅炉联系到一起，就是效率低、煤耗大、污染环境，混为一谈，谈虎色变。

根据GB 3166-2004，热水锅炉的参数最大为174MW（249 t/h蒸吨）。

目前大型集中供热区域锅炉房投产的热水锅炉容量最大达116MW相当于165 t/h 蒸吨，锅炉热效率可达86~89 %，其中116MW循环流化床热水锅炉效率高达92.36%，接近于发电厂的锅炉。大型集中供热区域锅炉房的供热标准煤耗可达到40 kg/GJ以下，也接近于供热电厂的水平。

目前在建的168MW（240 t/h蒸吨）的循环流化床热水锅炉，设计锅炉效率大于90%，供热标煤耗率39.12kg/GJ。

因此在采暖面积不大的小型城市或乡镇，或大中城市中不具备热电联产条件时，不能排斥大型集中供热区域锅炉房的采暖供热方案。

3.2 背压式热电机组

根据目前电力过剩、供热需求旺盛的局面，为解决装机容量过大、节能和减少污染物排放，采用背压式热电机组应是一个合适的选择。

对于只供采暖，采用背压式热电机组作为采暖热源，节能效果好，能效指标（发电和供热标准煤耗）先进，是国家产业政策所提倡的。在当地电力供应充裕的情况下，既满足供热、节能，环保、又减少对当地电力消纳的压力，符合热电联产管理办法“规划新建2台30万千瓦级抽凝热电联产机组的，须满足机组预期投产年，所在省（区、市）存在50万千瓦及以上电力负荷缺口。”，是一个最佳的选择。

但是，由于背压式热电机组只能在采暖季运行，按热负荷曲线“以热定电”方式运行，发电设备利用小时低，发电量少，项目的营业收入低，往往财务评价

指标较差，甚至可能造成投产后亏损的局面，因此投资方积极性不高。能效指标的先进，而投资效益差，为此，国家要求出台鼓励各地因地制宜制定背压式热电机组税费支持政策，加大支持力度（关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》的通知发改能源[2014]2093号），但至今尚未见出台；热电联产管理办法“自主制定鼓励民生釆暖型背压燃煤热电联产机组发展的电价政策。有条件的地区可试行两部制上网电价。容量电价以各类釆暖型背压燃煤热电联产机组平均投资成本为基础，主要用于补偿非供热期停发造成的损失。电量电价执行本地区标杆电价。”，至今也尚未落实。因此，背压式热电机组项目的投资风险仍旧较大。

如果背压式热电机组不仅作为采暖热源，同时又供工业热负荷，一般发电设备利用小时高，发电量大。财务评价指标与工业热负荷的大小有关，工业热负荷越大，指标越好，热电厂的经济效益也越好。

对于工业集中区和经济开发区或工业企业，有条件建设只供工业负荷的热电联产项目，不仅节能效果好，能效指标先进，而且比兼有采暖的项目，热电厂的经济指标更好，投资效益也更好。

因此，选择背压式热电机组只作为采暖热源，需要充分考虑其投资风险；对于有条件提供工业热负荷的项目，需要根据工业热负荷参数和特点，进行详细经济评价。

3.3 大型热电联产机组

采用大型热电联产机组在保证电力需求的情况下，以发电为主，兼顾供热，具有能源利用效率高、运行安全可靠的优点，是在电力供应紧张年代（或人为过高的预测了未来的电力增幅）热电联产主流方案。

在电力供应宽松的形势下，采用大型热电联产机组电力系统管理单门的阻力较大。同时，热电联产项目由于受供热半径的限制（水网不宜大于20km，气网不宜大于8km），多在城市周边，大容量热电联产机组耗煤量大，排放的大气污染物多和难以避免在城市的上风向，加剧对城市的污染和造成城市环境的恶化，从这点出发，采用大型热电联产机组也是不值得提倡的。

根据热电联产管理办法，“规划新建2台30万千瓦级抽凝热电联产机组的，须满足机组预期投产年，所在省（区、市）存在50万千瓦及以上电力负荷缺口。”。同时还必须满足2台机组与调峰锅炉联合承担的供热面积达到1800万平米；釆

暖期热电比应不低于80%。；项目参与电力电量平衡，并纳入国家电力建设规划，门槛较高。

3.4 多热源联合运行

根据热电联产管理办法，“积极推进热电联产机组与供热锅炉协调规划、联合运行。调峰锅炉供热能力可按供热区最大热负荷的25%-40%考虑。热电联产机组承担基本热负荷，调峰锅炉承担尖峰热负荷，”，背压式热电机组的与其它热源联合运行有以下方案：

1）大型热水锅炉

为提高背压式热电机组的发电利用小时，可采用与大型热水锅炉联合运行。取背压式热电机组的供热最大供热能力接近采暖期的最小热负荷，视地区的气象条件，设计热化系数宜在0.3~0.5左右。

2）大型抽凝机组

目前大型抽凝机组多采用200或300MW级抽凝式热电机组，以300MW为主流，采用亚临界或超临界参数。特别是东北地区，原有大中城市热电厂基本上都采用300MW级的抽凝机组。

对于2台300MW等级抽凝机组不能满足供热要求的，优先采用300MW等级抽凝机组与背压机组的组合方案，扩建背压机组满足热负荷的增长。粗略估计3台50MW背压机组相当于2台350MW机组的抽汽能力，但装机容量却只是21.4%；2台80MW背压机组，装机容量是22.8%。

与大型抽凝机组联合运行时，按背压机带基本供热负荷，抽凝机组机组作为供热调峰的原则调度，可以发挥背压机节能高效的作用，改善项目整体的经济效益，做到技术和效益的统一。

以下是2个工程的实例

1）2×330MW抽凝机组+2×80MW背压机组

为充分利用背压机组的节能优势，采暖期供热方式采用2×80MW背压机带基本供热负荷，2×330MW机组作为供热调峰，详见全厂采暖热负荷供热曲线。

由全厂采暖热负荷供热曲线可以看出，2×80MW背压机可实现整个采暖期全部满负荷运行，机组利用小时数为4056h，高于目前东北地区火电厂的平均值。此时，背压机的节能、经济效益可得以充分发挥，保证全厂的热效率处于较高水平，做到项目技术和经济的统一。

经测算，财务评价指标满足电力行业的要，有较强盈利能力和抗风险能力。

2）2×330MW抽凝机组+2×80MW背压机组+热泵

为充分利用背压机组的节能优势，采暖期供热方式采用2×80MW背压机和热泵带基本供热负荷，2×330MW机组的抽汽作为供热调节，4台热水锅炉作为

调峰锅炉，详见全厂采暖热负荷供热曲线。

由全厂采暖热负荷供热曲线可以看出，2×80MW背压机可实现整个采暖期全部满负荷运行，机组利用小时数为3480h；2台热泵的利用小时数也可到达3200h左右，已接近全年的采暖时长；此时，可以保证全厂的热效率处于较高水平。

经测算，财务评价指标满足电力行业的要，有较强盈利能力和抗风险能力。

4 结论与问题

1、集中供热可采用的热源方案有大型集中供热区域锅炉房、配置背压式热电机组或大容量热电联产机组的热电厂。

2、在当前电力供求总体上处于供大于求的局面的情况下，为满足供热需要，采用大容量热电机组势必会加剧电力过剩，同时，由于燃料消耗量的增加，还带会来加重对城市的环境污染和加剧城市交通运输的紧张，不宜提倡。

3、采用背压式热电机组作为采暖热源，节能效果好，能效指标（发电和供热标准煤耗）先进，能源利用率高，应贯彻产业政策，“在符合条件的大中型城市，适度建设大型热电机组，鼓励建设背压式热电机组”。但是选择背压式热电机组只作为采暖热源，其投资风险较大。

4、为了保证发挥各热源的特长，采用背压式热电机组+大型集中供热区域锅炉房或+大容量热电机组的组合方案，实现多热源联合运行，可望达到项目技术和经济的统一。

5、在热负荷较大，电力供应充裕的情况下，推荐采用大型热电联产机组配背压机供热方案。既可满足供热、节能，又减少对当地电力消纳的压力，是一个最佳的选择。特别是东北地区电力装机过剩，原有大中城市采用300MW级的抽凝机组热电厂，扩建背压式热电机组满足采暖热负荷的增长，实为上策。

6、一些设计单位在采用背压式热电机组采暖设计上存有三个误区。一是不按热负荷曲线“以热定电”来计算发电量，误按采暖期全额发电计算，造成发电量偏大，财务评价结果失真（偏好），给投资方以误导；其二是未能合理选择热化系数，机组在采暖期发电利用小时低，发电量少，财务评价指标较差，同样给投资方以误导；其三扩建工程不与原有供热机组（热源）联合运行考虑，人为造成财务评价指标较差。这些需要结合工程设计认真分析和进行纠正。

东北地区部分大型热电联产机组+背压机项目汇总

序号工程名称所在省建设规模采暖热负荷

万平方米

最大采暖

抽汽量t/h

工业负荷

t/h

财务分析结论运行方式备注

1 华能梅河口综合利

用热电厂新建工程

吉林

1X330MW+1

X80MW

1220

500+

380

无

满足，盈亏平衡

3600h

前期

2 大唐长春第三热电

厂背压机（2×

B80MW）工程

吉林

2X80MW（原

2X330MW）

2364（全厂）2X373 无

满足，有较强盈

利能力

基本负荷可研

3 华电齐齐哈尔东南

2×350MW热电联

产新建工程

龙江

1X

350+2X80M

W

1140 无勉强满足

专题方案

论证

4 丹东金山热电有限

公司二期扩建工程

辽宁

2X80MW（原

2X330MW）

2750（全厂）

2X347.

5

无

满足，有较强盈

利能力

基本负荷

项目建议

书

5 华润盘锦热电厂扩

建工程

辽宁

2X150MW

（原

2X350MW）

1586 2X528 无满足专题论证

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