中南電力設(shè)計院 潘琳 李漢峰

1 優(yōu)化廠用電率的意義

廠用電率是電廠主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)之一，直接影響發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。我國電力行業(yè)一般認為廠用電率是指發(fā)電廠電力生產(chǎn)過程中所必需的自用電量占發(fā)電量的百分比。以年發(fā)電量120億kW·h的火電廠為例，廠用電率節(jié)省0.1%，按照電價0.5元／kw·h計算，每年可節(jié)省發(fā)電成本600萬元。在目前國家關(guān)于“節(jié)能減排”的產(chǎn)業(yè)政策下，降低廠用電率以節(jié)約廠用電具有重大意義。

從設(shè)計角度，設(shè)計院電氣專業(yè)根據(jù)工藝專業(yè)提供的用電設(shè)備容量（包括電力生產(chǎn)過程中電動機、照明、采暖通風(fēng)以及其它控制、保護裝置等）及設(shè)備運行方式估算出額定工況下的廠用電率。

本文將先給出廠用電率的一般計算方法，再結(jié)合工程實際算例，在充分了解廠用電負荷運行情況的基礎(chǔ)上，對于負荷計算以及影響廠用電率的主要因素進行分析，優(yōu)化廠用電率的計算方法，以使計算值更接近于實際運行值。

2 廠用電率及負荷計算方法

優(yōu)化之前，需先了解目前廠用電率及負荷計算的基本方法，方法如下：

2.1 廠用電率估算方法

按行標(biāo)DL/T 5153-2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》，火力發(fā)電廠廠用電率的估算方法如下：

A1 凝汽式發(fā)電廠廠用電率（式中參數(shù)含義詳見行標(biāo)DL/T 5153-2002）

A2 供熱式機組的熱電廠廠用電率（式中參數(shù)含義詳見行標(biāo)DL/T 5153-2002）

2.2 負荷計算

電負荷計算的目的主要是確定用于廠用電設(shè)備選型和用于廠用電率取值的“計算負荷”，目前廠用電負荷常用的計算方法有：換算系數(shù)法、軸功率法。兩種方法所取的系數(shù)差異較大，不同的設(shè)備有不同的系數(shù)，同一設(shè)備使用不同方法時所取的系數(shù)亦不一樣。因此，對相同的電廠，兩種方法算出的廠用電率也存在著較大的差異。

下面對上述兩種廠用的電負荷計算方法進行介紹。

2.2.1 換算系數(shù)法

換算系數(shù)法的算式為：

Sc＝∑(KP)

式中：Sc——計算負荷（kVA）；

K——換算系數(shù)，可取下表的數(shù)值；P——電動機的計算功率（kW）。

電動機的計算功率P應(yīng)按負荷特點確定：

1 經(jīng)常連續(xù)和不經(jīng)常連續(xù)運行的電動機為

P=Pe

式中：Pe——電動機的額定功率（kW）。

2 短時及斷續(xù)運行的電動機為

P=0.5Pe

3 中央修配廠的電動機為

P=0.14∑P+0.4∑5P

式中：∑P——全部電動機額定功率總和（kW）；

∑5P——其中最大5臺電動機的額定功率之和（kW）。

4 煤場機械

1）中小型機械為

P=0.35∑P+0.6∑3P

式中：∑3P——其中最大3臺電動機的額定功率之和（kW）。

2）大型機械為

翻車機 P=0.22∑P+0.5∑5P

懸臂式斗輪機 P=0.13∑P+0.3∑5P

門式斗輪機 P=0.1∑P+0.3∑5P

式中：∑5P——其中最大5臺電動機的額定功率之和（kW）。

2.2.2 軸功率法

軸功率法的算式為：

式中：Kt——同時率，對新建電廠取0.9，擴建電廠取0.95；

Pz——最大運行軸功率（kW）；

η——對應(yīng)于軸功率的電動機效率；

cosφ——對應(yīng)于軸功率的電動機功率因數(shù)。

當(dāng)僅有少數(shù)幾臺電動機的功率較大（例如每臺電動機功率大于變壓器低壓繞組額定容量的20%）時，則可用簡化算法，即對這幾臺電動機單獨按照下面的算式計算，并與換算系數(shù)法相比較，取大者作為計算負荷，而對其余負荷仍用換算系數(shù)法計算。

少數(shù)幾臺功率較大的電動機，這里有一個不確定的詞，即幾臺算作少數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗，在一個供電區(qū)域中有1～3臺此類電動機可算作少數(shù)。

行標(biāo)DL/T 5153-2002中第5.1.2條明確提出火力發(fā)電廠廠用電負荷計算宜采用“換算系數(shù)法”。但換算系數(shù)是一個平均值，它與所供給的廠用電動機數(shù)量有關(guān)，數(shù)量多時，準(zhǔn)確性高，反之，數(shù)量少時，準(zhǔn)確性較差。因此，在廠用電節(jié)能優(yōu)化上，不能簡單按換算系數(shù)法算，而應(yīng)結(jié)合軸功率法計算，加強專業(yè)間的銜接，充分了解工藝專業(yè)設(shè)備的運行特性，容量及設(shè)備臺數(shù)的設(shè)置情況后，再確定該設(shè)備的計算負荷，使計算結(jié)果更接近于實際。

3 結(jié)合工程實例，優(yōu)化廠用電率的計算方法

本文結(jié)合我院設(shè)計的國電青山“上大壓小” (2x350MW級)熱電聯(lián)產(chǎn)項目，從優(yōu)化的理念，計算過程，計算結(jié)果與實測值的對比等三方面進行闡述。

根據(jù)實際運行經(jīng)驗，采用“換算系數(shù)法”計算的廠用電率值通常較實際運行廠用電率偏大。因此，了解工藝系統(tǒng)特性之后，本工程提出了按考核工況運行負荷進行廠用電率估算的方法，在考核工況下，機組保持滿發(fā)狀態(tài)，原煤倉預(yù)先處于充滿狀態(tài)不考慮來煤，運煤系統(tǒng)不運行，石灰石漿液箱漿液預(yù)先裝滿而石灰石貯存及漿液制備系統(tǒng)不運行，工業(yè)水池原有儲量滿足考核工況運行要求、先儲滿水而補給水系統(tǒng)不運行，除鹽水箱預(yù)先制好滿足考核工況運行要求的水而鍋爐補給水處理系統(tǒng)不運行，其它系統(tǒng)如除灰、化水、供水、暖通、照明、二次、熱控等在考核工況下不影響機組滿發(fā)的負荷均不運行，考核時間按4小時考慮。具體廠用電負荷運行情況及其計入估算廠用電率的計算負荷的方法見表1。

根據(jù)以上計算原則，詳細計算如下：

3.1 廠用電率計算負荷

計算原則如下:

3.2 純凝廠用電率計算

式中: e——廠用電率 Sj+Sg/2=19341.9

Sj——機組廠用電計算負荷（kVA）

Sg——公用廠用電計算負荷（kVA）

cosψp——電動機在運行功率時的平均功率因數(shù)，取0.8

Pe——發(fā)電機的額定功率，取350MW

最終得出： e=4.421%

3.3 供熱廠用電率計算

計算公式：

名稱額定功率（kW）K安裝備用機組計算容量Sj(kVA) 臺數(shù)臺數(shù)凝結(jié)水泵1120 1.00 2 1 926 循環(huán)水泵1400 1.00 1 1400 循環(huán)水泵1400 0.25 1 350 中速磨355 0.85 5 1 1207 吸風(fēng)機3250 0.85 2 5525 一次風(fēng)機 1400 0.85 2 2380 送風(fēng)機 850 0.85 2 1445 除灰空壓機250 0.85 4 鍋爐低壓負荷334 0.70 234 汽機低壓負荷1210 0.70 847 電除塵低壓負荷1486 1.00 1486 照明檢修低壓負荷400 0.50 200 化水低壓負荷219 1.00 除灰低壓負荷155 1.00 熱控低壓負荷 0.70 125 電氣二次低壓負荷 0.70 130 脫硫負荷 吸收塔循環(huán)泵A 550 0.85 1 367 吸收塔循環(huán)泵B 550 0.85 1 400 吸收塔循環(huán)泵C 600 0.85 1 433 吸收塔循環(huán)泵D 650 0.85 1 467 氧化風(fēng)機500 0.85 2 1 300 脫硫變低壓負荷1080 0.70 脫硝負荷 脫硝低壓負荷80 1.00 1 80 合計 18301 備注 軸功率 隨季節(jié) 836 軸功率 219 155 80 35 軸功率 軸功率 軸功率 軸功率 軸功率756 2081 公用計算容量Sj(kVA)

按全廠運行6500小時計算，根據(jù)工藝提資，其中采暖期為2520小時，制冷期為3120小時，非采暖制冷期為860小時，各時期相關(guān)參數(shù)取值不同。

3.3.1 供熱方式采暖期廠用電率計算

3.3.2 供熱方式制冷期廠用電率計算

3.3.3 供熱方式非采暖非制冷期廠用電率計算

最終得出：供熱廠用電率平均值er=6.72 (kWh/GJ)

供熱發(fā)電廠用電率平均值ed=3.82 %

3.4 廠用電率優(yōu)化前后及實測值對比

3.4.1 優(yōu)化后廠用電率計算值

按考核工況下負荷計算，其廠用電率計算結(jié)果為：

1）純凝廠用電率估算值包含脫硫、脫硝負荷為4.421%；

2）供熱廠用電率平均值為6.72(kWh/GJ)；

3）供熱發(fā)電廠用電率平均值為3.82%，全廠性公用負荷已分攤到每臺機組上。

3.4.2 優(yōu)化前廠用電率計算值

采用常規(guī)換算系數(shù)法負荷計算（本文不再詳細計算），其廠用電率計算結(jié)果為：

1）純凝廠用電率估算值包含脫硫、脫硝負荷為5.559%；

2）供熱廠用電率平均值為8.49(kWh/GJ)；

3）供熱發(fā)電廠用電率平均值為4.16%，全廠性公用負荷已分攤到每臺機組上。

3.4.3 現(xiàn)場廠用電率試驗實測值

該工程已投產(chǎn)使用一年，經(jīng)現(xiàn)場試驗，實測廠用電率值為：

1）純凝廠用電率估算值包含脫硫、脫硝負荷為4.416%，

2）供熱廠用電率平均值為6.71(kWh/GJ)，

3）供熱發(fā)電廠用電率平均值為3.81%，全廠性公用負荷已分攤到每臺機組上。

由上述對比可見，優(yōu)化結(jié)果更趨近于實測值，優(yōu)化前常規(guī)算法誤差較大。單從純凝廠用電率看，按優(yōu)化前計算方法，廠用電計算負荷與實測相差5000.625kVA , 而按優(yōu)化后計算方法，與實測僅相差21.875kVA 。

4 結(jié)語

如今，受能源危機的影響，煤價以及電價都發(fā)生了大幅度的變化，近些年來，不少發(fā)電企業(yè)都出現(xiàn)了虧損的現(xiàn)象。因此，各大發(fā)電集團對各自項目的占地、耗水量、煤耗、電耗等指標(biāo)提出了越來越高的要求，其中廠用電率作為發(fā)電廠的重要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)之一，也越來越多地受到各方的關(guān)注。為應(yīng)對此狀況，設(shè)計院有必要對廠用電率計算方法進行優(yōu)化，使計算值更趨近于實測值，供各大發(fā)電集團公司采用。本文結(jié)合工程實例，對其優(yōu)化廠用電率計算的過程進行了詳細的闡述，與實測值對比，效果明顯，供后續(xù)工程借鑒使用。

[1] DL/T 5153-2002,火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定.