姚群力

摘 要：利用熱泵吸收電廠循環(huán)水中的余熱用于冬季采暖，有節(jié)能減排的社會(huì)效益，但對(duì)于電廠自身而言，其獲得的收益和其投入相比并不十分理想。就目前可供參考的此方面資料來看，其中對(duì)于電廠收益的計(jì)算都有或多或少的放大，熱泵投運(yùn)后的效果和預(yù)期相去較遠(yuǎn)。文章僅對(duì)熱泵在電廠循環(huán)水余熱利用中，就電廠自身所得收益的算法進(jìn)行討論、討論中不涉及財(cái)務(wù)及稅收問題，僅針對(duì)技術(shù)性的問題進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：熱泵；循環(huán)水余熱利用；節(jié)能減排；算法

1 常見算法極其缺陷

1.1 按燃料價(jià)格計(jì)算

當(dāng)下常見的算法之一，就是按燃料計(jì)算收益。持這種觀點(diǎn)的人認(rèn)為：電廠增加熱泵后，其供熱量就會(huì)增加且增加的供熱量就是熱泵所吸收的熱量，電廠所得到的收益，就是熱泵所吸收的熱量折算燃料的費(fèi)用，當(dāng)然也考了熱泵投入后所伴隨的一些損失。這里的問題在于，對(duì)于電廠而言，熱泵所吸收的熱量并不能簡單折算成燃料費(fèi)用。下面詳細(xì)解釋一下。

為了使問題簡化我們做一些假設(shè)，第一、熱泵投入后不會(huì)對(duì)電廠產(chǎn)生任何附加損失，無論是汽輪機(jī)背壓升高產(chǎn)生的損失還是由于管道阻力增加造成的熱網(wǎng)循環(huán)泵電耗增加，第二，熱泵自身不消耗任何形式的能量，其作用僅僅是將循環(huán)水中的余熱吸收到供熱系統(tǒng)中。

有了如上假設(shè)之后，可以這樣描述熱泵投入后的作用：當(dāng)熱泵投入后，就會(huì)有一些“白得的”熱量進(jìn)入熱網(wǎng)系統(tǒng)，在供熱量不變的情況下，供熱抽汽就會(huì)相應(yīng)的減少，減少的這部分抽汽當(dāng)然會(huì)返回汽輪機(jī)中做功或者說發(fā)電。由于電廠發(fā)多少電，是由電網(wǎng)決定的，因此我們進(jìn)一步假定，當(dāng)供熱抽汽被排擠到汽輪機(jī)中做功時(shí)，還需保證汽輪機(jī)組的發(fā)電功率不變。為此只有減少主蒸汽的進(jìn)汽量。顯然，減少的主蒸汽，或者說省下來的這部分主蒸汽所發(fā)的電，應(yīng)等于被排擠到汽輪機(jī)中的供熱抽汽所發(fā)的電。增加熱泵后，電廠所得的收益就是這部分被剩下來的主蒸汽，確切的說，就是加熱這部分主蒸汽所消耗的燃料。由此可見，把熱泵吸收的熱量直接折算成燃料費(fèi)用，并以此作為電廠的收益，顯然不盡合理。

為了此后敘述方便，把上面這種算法叫做“排擠抽汽法”。顯然這種算法更為合理。需要指出的是，當(dāng)電廠的供熱抽汽量達(dá)到最大，再也無法增加供熱時(shí)，這時(shí)熱泵所吸收的熱量可以按燃料費(fèi)用計(jì)算收益，但也只有超出電廠最大供熱能力的那部分熱量可以如此計(jì)算。有關(guān)這一點(diǎn)在后面加以詳細(xì)討論。

1.2 按熱價(jià)計(jì)算

這種算法是把熱泵吸收的熱量直接乘以熱價(jià)作為電廠的收益，顯然這種算法更加夸大了電廠的真實(shí)收益。

對(duì)于這個(gè)問題可以這樣考慮，只要供熱量沒有超出電廠的最大供熱能力，那么加入熱泵后的結(jié)果，一定是將一部分供熱抽汽排擠回汽輪機(jī)中做功，電廠所得到的真實(shí)收益就應(yīng)按排擠抽汽法進(jìn)行計(jì)算。原因很簡單，在供熱量沒有超出電廠供熱能力的情況下，即便不使用熱泵，電廠也可以正常供熱，只不過使用的是抽汽。加入熱泵后，僅僅是少用了部分抽汽，電廠能得到的，僅是這部分抽汽所蘊(yùn)含的能力。更確切的說，這部分被省下來的抽汽能為電廠帶來多大收益，關(guān)于這一點(diǎn)在前面已經(jīng)做了詳細(xì)的討論，這里不再重復(fù)。

1.3 按電價(jià)計(jì)算

首先這種算法認(rèn)為，對(duì)于電廠而言，加入熱泵后，就會(huì)有和熱泵吸收熱量相應(yīng)的供熱抽汽被排擠到汽輪機(jī)中做功或者發(fā)電，其次認(rèn)為這些“多發(fā)的電”乘上上網(wǎng)電價(jià)就是電廠所得到的收益。

這種算法的前半部分是正確的，即熱泵加入后，如果供熱量沒有超出電廠的最大供熱能力，那么就可以看做有部分抽汽被排擠到汽輪機(jī)中做功或發(fā)電。其錯(cuò)誤在后半部分，即，電廠的收益能不能以“多發(fā)的電”乘以上網(wǎng)電價(jià)來計(jì)算。

假如由于表計(jì)的準(zhǔn)確性問題，電網(wǎng)多計(jì)量了一度電，電廠當(dāng)然也就多收入了一度的電錢。問題是這一度電如果是電廠自己發(fā)的，也會(huì)有相同的收入，只不過增加了一些燃料費(fèi)用，因此這些燃料費(fèi)用才是電廠真正所得。

2 正確的算法

首先，無論供熱量擴(kuò)大與否，加入熱泵后都會(huì)產(chǎn)生排擠抽汽的效應(yīng)，即會(huì)有一部分蒸汽被排擠到汽輪機(jī)中做功或發(fā)電，這部分收益顯然是確定的。其次，如果由于熱泵的投入，致使供熱量卻有實(shí)際的增加，則這部分由于熱泵投入而增加的供熱量也會(huì)為電廠產(chǎn)生收益。第三，熱泵投入后，電廠的供熱如果在某一時(shí)段超出了原有的最大供熱量，則超出的這部分供熱量就可以折合成燃料費(fèi)用計(jì)算收益。電廠所得到的收益就是這三部分收益之和。下面詳細(xì)討論。

2.1 按排擠抽汽計(jì)算的收益基本上是確定的，只要熱泵能夠正常運(yùn)行，自然會(huì)排擠一定量的蒸汽回到汽輪機(jī)，自然也會(huì)產(chǎn)生做功或發(fā)電的效益，有關(guān)這一點(diǎn)已在前面進(jìn)行了詳細(xì)的討論。

2.2 增加的供熱量所產(chǎn)生的收益

圖1中的a和b分別為加入熱泵前后的供熱量和時(shí)間的關(guān)系曲線，可以看出b線和a線相比，最大供熱量和最小供熱量都有所提高。

顯然，陰影部分的面積為加入熱泵后總供熱量的增加量。這部分供熱增加量給電廠帶來的收益可以這樣計(jì)算：

這部分供熱所用的抽汽如果返回汽輪機(jī)發(fā)電就會(huì)得到發(fā)電收益，如果用于供熱就會(huì)產(chǎn)生供熱收益。供熱收益減去發(fā)電收益就是電廠所得到的收益。具體算法如下：

2.3 請(qǐng)注意圖2中的陰影區(qū)域，只有這部分供熱量可以直接換算成燃料費(fèi)用作為電廠的收益。原因是：未投入熱泵之前，電廠的供熱能力不能提供這部分熱量。

3 結(jié)束語

綜上所述，熱泵投入后，對(duì)于電廠而言，其收益主要為兩部分之和：排擠抽汽產(chǎn)生的收益和供熱量增加帶來的收益。

至于圖2陰影區(qū)域所顯示的熱量盡管可以按熱量直接換算成燃料費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算，但由于其所占比例很小，且電廠在正常供熱中很難達(dá)到其最大供熱，因此將此部分收益略去也不會(huì)對(duì)收益的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生大的影響。