引風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式選擇的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)方法

范永春，吳阿峰

（廣東省電力設(shè)計(jì)研究院，廣州市，510663）

0 引言

隨著火電廠單機(jī)容量的大型化，鍋爐引風(fēng)機(jī)的容量也隨之增大[1-12]。同時(shí)，在脫硫系統(tǒng)與機(jī)組同步投產(chǎn)、引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并的基礎(chǔ)上，使得引風(fēng)機(jī)容量進(jìn)一步增大[1-3]，給常規(guī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案帶來了廠用電增加等問題。而采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，可以降低廠用電率，也可以通過汽輪機(jī)的變速調(diào)節(jié)，使風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷下保持較高效率[5-10]，但主機(jī)熱耗和發(fā)電煤耗會有所增加。綜合考慮上述因素的影響，采取有效的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)方法，對電機(jī)驅(qū)動(dòng)和汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)2種方案進(jìn)行對比分析，是合理選用驅(qū)動(dòng)方式的基礎(chǔ)。

1 經(jīng)濟(jì)性評價(jià)方法

1.1 計(jì)算方法

本文通過計(jì)算2種不同驅(qū)動(dòng)方案的投資差額和年差額收益，進(jìn)一步計(jì)算投資差額的回收年限n，并對投資差額回收年限的影響因素進(jìn)行敏感性分析，以反映現(xiàn)階段部分輸入數(shù)據(jù)不確定性對計(jì)算結(jié)果的影響。計(jì)算投資回收年限分析使用公式[2](1)。

式中：ΔZ為方案的投資差額；ΔC為方案的年差額收益；i為基準(zhǔn)收益率；n為差額回收年限；(A/P,i,n)為等額分付資金回收系數(shù)。

1.1.1 投資差額ΔZ的計(jì)算方法

采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的相關(guān)投資包括風(fēng)機(jī)本體、電動(dòng)機(jī)本體、電動(dòng)機(jī)配套電氣設(shè)施及控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)配套土建設(shè)施等。

采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的相關(guān)投資包括風(fēng)機(jī)本體、汽輪機(jī)本體及配套系統(tǒng)、汽輪機(jī)配套系統(tǒng)的電氣設(shè)施及控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)及其配套系統(tǒng)的土建設(shè)施等。

計(jì)算上述2種方案投資費(fèi)用的差值即為投資差額 ΔZ。

1.1.2 年差額收益ΔC的計(jì)算方法

2種不同驅(qū)動(dòng)方案的年差額收益可通過計(jì)算年差額售電收入和年差額發(fā)電成本得出。

年差額售電收入等于2種方案的年差額售電量乘以上網(wǎng)電價(jià)。

廣義的發(fā)電成本包括燃（原）料費(fèi)和雜項(xiàng)（材料、用水、福利、維修、排污等）費(fèi)用，實(shí)際上是綜合發(fā)電成本。2個(gè)驅(qū)動(dòng)方案的成本比較可扣除2個(gè)方案中相同的部分，突出方案的不同部分，即差額發(fā)電成本主要計(jì)算燃料成本的差額。燃料成本可根據(jù)機(jī)組年運(yùn)行模式和對應(yīng)的機(jī)組負(fù)荷下發(fā)電標(biāo)煤耗計(jì)算確定。

2種不同驅(qū)動(dòng)方案的年差額收益ΔC為式中ΔC——年差額收益，萬元；

ΔR——年差額售電收入，萬元；

ΔB——年差額發(fā)電成本，萬元；

ΔW——運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用差額，萬元；

ΔSS——年售電量差額，kW·h；若調(diào)度方式采用限制年總售電量：ΔSS＝0；若調(diào)度方式采用調(diào)度發(fā)電機(jī)組出力：ΔSS＝AYh/ηm，其中：AY為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的軸功率；h為年運(yùn)行小時(shí)數(shù)；ηm為電動(dòng)機(jī)內(nèi)效率，以廠家的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)；

SP——上網(wǎng)電價(jià)，元/（kW·h）；

AG1——汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的年發(fā)電量，kW·h；若調(diào)度方式采用限制年總售電量，AG1＝S+SC；若調(diào)度方式采用調(diào)度發(fā)電機(jī)組出力，AG1＝S’，其中，S 為年售電量，kW·h；S’為發(fā)電機(jī)組出力，kW·h；SC 為年耗用廠用電量，kW·h；SC=S×sc/(1-sc)；sc為廠用電率，%；

AG2——電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的年發(fā)電量，kW·h；若調(diào)度方式采用限制年總售電量，AG2＝AG1－AYh/（ηmηbηs）；若調(diào)度方式采用調(diào)度發(fā)電機(jī)組出力，AG2=AG1＝S’，其中：ηb為廠用變效率，一般取0.98；ηs為輸電效率，一般取0.98；

GP1——汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的單位發(fā)電成本，元/（kW·h）；GP1=GB1×BP，其中，GB1為汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的發(fā)電標(biāo)煤耗，t/kW·h；BP 為標(biāo)煤價(jià)格，萬元/t；

GP2——電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的單位發(fā)電成本，元/kW·h；GP2=GB2×BP，其中，GB2為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的發(fā)電標(biāo)煤耗，t/（kW·h）。

1.2 計(jì)算步驟

(1)將相關(guān)的數(shù)據(jù)全部代入公式(1)，計(jì)算投資差額回收年限，據(jù)此定量判斷2個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)性。

(2)就公式(2)中的每個(gè)現(xiàn)階段不確定參數(shù)的變動(dòng)對差額回收年限的影響進(jìn)行敏感性分析。

2 工程實(shí)例

以某1000 MW超超臨界工程為例，采用上述方法和步驟，對電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)方案及汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)方案進(jìn)行投資回收年限分析和敏感性分析。

2.1 投資回收年限分析

2.1.1 計(jì)算相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

引風(fēng)機(jī)選用靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，采用不同驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，對應(yīng)機(jī)組各個(gè)工況點(diǎn)下風(fēng)機(jī)的效率和軸功率見表1。驅(qū)動(dòng)用汽輪機(jī)暫按純凝式進(jìn)行比較，具體參數(shù)見表2。機(jī)組年運(yùn)行模式見表3。

表1 引風(fēng)機(jī)采用不同驅(qū)動(dòng)方式的選型結(jié)果Tab.1 ID fan model selection under different driving modes

表2 純凝式汽輪機(jī)的選型參數(shù)Tab.2 Condensing turbine model selection parameter

表3 機(jī)組年運(yùn)行模式Tab.3 Unit annual operation mode

標(biāo)煤價(jià)格為900元/t；電廠基準(zhǔn)收益率為8%；稅后上網(wǎng)電價(jià)為0.4309元/（kW·h）；調(diào)度方式采用調(diào)度發(fā)電機(jī)組出力。

在 100%THA、75%THA、50%THA負(fù)荷下的發(fā)電量分別為1000 MW、750 MW和500 MW。

2.1.2 投資差額計(jì)算

投資差額ΔZ計(jì)算過程見表4。

表4 2種方案投資差額計(jì)算 萬元Tab.4 Investment cost difference calculation of 2 schemes 104yuan

2.1.3 年差額收益計(jì)算

根據(jù)汽輪機(jī)的熱平衡計(jì)算得出2種不同驅(qū)動(dòng)方案在不同負(fù)荷下的發(fā)電標(biāo)煤耗及發(fā)電成本，見表5。

年差額收益ΔC的計(jì)算過程詳見表6。

2.1.4 差額回收年限計(jì)算

將計(jì)算結(jié)果代入公式(1)，得出投資差額回收年限n＝2.1年。即因采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)增加的投資費(fèi)用在2.1年即可收回。

表5 2種方案在不同負(fù)荷下的發(fā)電標(biāo)煤耗Tab.5 Standard generation coal consumption of 2 schemes under different loads

2.2 敏感性分析

對年利用小時(shí)數(shù)、煤價(jià)、電價(jià)和基本收益率進(jìn)行敏感性分析，各參數(shù)與差額回收年限之間的關(guān)系見圖1～4。

表6 年差額收益ΔC計(jì)算過程Tab.6 Calculation of annual difference profit

2.3 經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

（1）汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方案與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案相比，機(jī)組熱耗和發(fā)電煤耗增加，廠用電率降低，上網(wǎng)電量（售電量）增加。

（2）通過經(jīng)濟(jì)性計(jì)算得出，投資差額回收年限n＝2.1年，遠(yuǎn)短于電廠的運(yùn)行年限，可判斷汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方案優(yōu)于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案。

（3）年利用小時(shí)數(shù)、煤價(jià)、電價(jià)和基本收益率對回收年限均有影響，但結(jié)合我國的具體國情和電廠的實(shí)際運(yùn)行和調(diào)度情況，上述影響因素對兩種驅(qū)動(dòng)方式的比較結(jié)論只存在量的影響，而不存在質(zhì)的影響。

3 結(jié)論

本文將經(jīng)濟(jì)學(xué)評價(jià)方法引入到引風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的選擇上，并通過工程實(shí)例進(jìn)行了過程計(jì)算和驗(yàn)證分析，從而為引風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的合理選擇提供經(jīng)濟(jì)依據(jù)。該方法不僅適用于引風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的經(jīng)濟(jì)性計(jì)算，對同類型設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性分析也具有應(yīng)用價(jià)值。

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