黑龙江省中小城市建设背压机组实现的热电联产

李 森，杨胜军，窦 智

(1.大唐黑龙江发电有限公司，哈尔滨150028;2.依兰县电业局农电公司，黑龙江依兰154899)

1 黑龙江省冬季采暖现状

黑龙江省地处中国北方高纬度地区，冬季漫长，气候寒冷，采暖期长达180 d以上，平均采暖小时数在4 300 h左右，采暖耗能占社会总能源消费量20%以上［1］。大中型城市供热方式主要为热电联产，辅以区域锅炉房、分散小锅炉房等，其中可实现集中供热面积1 500×104m2以上的大中城市(主要为地市级及以上城市)已采用大型热电联产集中供热或正在开展大型热电联产集中供热项目前期工作，热电联产热源主要为100～200 MW供热改造机组、300 MW供热机组。

黑龙江省供热面积为(300～1 400)×104m2的中小城市(主要为地市级以下城市和县城)，供热方式主要为区域锅炉房、分散小锅炉房混合方式［2］，部分城市已实现小型热电联产集中供热，小型热电联产方式基本为抽凝机配背压机、凝汽机低真空供热，投产年限较早;分散小锅炉房供热仍占有较大比重。此外，还有部分城市(主要为县级市和县城)未实现集中供热，全部为分散小锅炉房、小炉灶供热方式。分散小锅炉效率低，浪费能源，城市环境污染严重。

根据大唐黑龙江发电有限公司2011年对黑龙江省行政区划内44个县以上中小城市热电联产市场调研统计，截止2011年6月，44个中小城市中，以小型热电联产为主实现集中供热的城市23个，以区域锅炉房为主实现集中供热的城市9个，以分散锅炉房供热为主的城市12个。黑龙江省中小城市供热现状比例如图1所示。

图1 黑龙江省中小城市供热现状图

2 采暖热负荷预测

随着国家振兴东北老工业基地、黑龙江省哈大齐工业走廊开发建设、黑龙江省东部煤电化基地建设、黑龙江省大小兴安岭林区生态保护与经济转型等一系列方针、政策的落实，促使黑龙江省城市化进程发展迅速。截止2010年，黑龙江省市镇人口比重已达到55%［1］，高于全国平均水平约5个百分点，城市建设突飞猛进。根据大唐黑龙江发电有限公司对黑龙江省中小城市热电联产市场调研统计，拥有相当规模人口的城市数量，在“十二五”时期及到2020年将显著增加。人口超过8万人的城市，“十二五”时期将由30个增加到35个(到2020年将达到38个);总建筑面积超过300×104m2的城市，“十二五”时期将由20个增加到34个(到2020年将增加到39个);可集中供热面积超过300×104m2的城市，“十二五”时期将由10个增加到26个(到2020年将增加到36个)。黑龙江省中小城市发展趋势如图2所示。

图2 黑龙江省中小城市发展趋势图(单位:个)

3 典型案例分析

3.1 典型案例选取

大唐黑龙江公司对黑龙江省行政区44个县以上中小城市进行了深入调研，并对调研信息进行了认真统计分析，综合比较后挑选了近期集中供热面积分别为1 200×104m2、600 ×104m2、320 ×104m2的3个城市作为典型案例，开展了建设3×50 MW、2×30 MW、1×30 MW背压机热电联产项目投资研究。这3个城市分别位于黑龙江省中部、西部、东部，煤源、人口规模及建筑面积均具有代表性，项目基本条件及主要技术经济指标如表1、表2所示。

锁定投资方内部收益率8%，按照目前电厂出口热价测算上网电价，财务评价指标如表3所示。

3.2 电热价测算结果

通过财务评价可以看出，锁定投资方内部收益率8%，按照目前黑龙江省电厂出口热价水平测算，3×50 MW、2×30 MW、1×30 MW背压机组项目的上网电价分别达到535.63、557.9、686.72 元/(MW·h)，均明显高于黑龙江省脱硫机组标杆电价404.9元/(MW·h);按照目前黑龙江省脱硫机组标杆电价测算背压机组项目出口热价，对应3个建设方案分别达到42.76、42.79、51.98 元/GJ，均明显高于黑龙江省目前电厂出口热价。

表1 不同城市面积项目基本条件

表2 不同城市面积全年主要技术经济指标

表3 不同城市面积财务评价指标

3.3 项目效益测算结果

为了给不同规模城市建设背压机组进行机组选型和投资提供参考，对不同的可集中供热面积对应的机组选型进行了不同边界条件下项目效益测算。

经测算，在锁定投资方内部收益率8%，按照黑龙江省标杆电价，煤价为450～630元/t(标煤，不含税，下同)，不同供热面积条件下测算热价为35.64～54.83元/GJ，高于黑龙江省平均热价16.3%～79.0%;按照黑龙江省平均热价，煤价为450～630元/t，不同供热面积条件下测算上网电价为468.04～851.8元/(MW·h)，高出黑龙江省标杆电价15.6%～110.4%。按照黑龙江省平均煤价616.66元/t、平均热价30.63元/GJ，测算出不同供热面积条件下的上网电价为603.74～836元/(MW·h)，高出黑龙江省标杆电价49%～106.5%;即使选择煤价较低的城市，煤价按500元/t，测算出不同供热面积条件下的上网电价为508.75～696.86元/(MW·h)，仍然高出黑龙江省标杆电价25.6%～72.1%。热价测算曲线、电价测算曲线如图3、图4所示。

从图3、图4可以看出，单机容量30 MW以下背压机组投资相对较高，技术经济指标、项目投资效益(收益)较差，因此不推荐建设单机容量30 MW以下容量的背压机组。而建设单机30 MW及以上容量的背压机组，需要资金、电热价格等补贴，才能满足财务评价和基本收益要求。超过1 000×104m2供热面积的城市采用背压机组，虽然亏损比率相对较低，但基数较大，也不宜采用。

图3 热价测算曲线图

图4 电价测算曲线图

3.4 背压机的节能环保效益

背压机热电联产具有节约能源、改善环境、提高供热质量等综合效益［4］。根据测算，背压机组热电联产项目全厂热效率可高达74%～81%［5］，在相同发电量情况下，相比国家规定的超临界参数机组煤耗指标(发电标煤耗率286 g/(kW·h))，每年发电可节约标煤(0.62～4.50)×104t。相比热水锅炉(锅炉效率0.8)每年供热可节约标煤(0.78～2.28)×104t，电厂年总节约标煤量(1.40～6.78)×104t［6］。同时，每年相应减少烟尘排放约13～47 t，减少二氧化硫排放约17～67 t，减少氮氧化物排放约34～132 t。

4 造成背压机组投资效益差的几个原因

通过以上典型案例分析可以看出，采暖背压机组项目投资效益较差。其主要原因如下:

1)背压机项目单位投资相对较高。按照目前造价水平和环保标准要求，采暖选用的背压机组单机容量较小，单位投资较高，单位千瓦造价估算在8 000～11 000元。在多次优化后，采暖背压机组千瓦造价也在7 400元(单机50 MW)～8 500元(单机15 MW)，比大型热电联产机组单位千瓦造价高出80%～100%。

2)电煤价格不断攀升，热价、电价涨幅很小，机组经济性较差。近年来，经过对黑龙江省煤价、电价、热价统计分析，电价、热价涨价幅度相对煤价涨价幅度存在较大落差。2007－2012年黑龙江省平均煤价涨幅59%，标杆电价涨幅13.5%;热价以哈尔滨为例，到用户侧涨幅为19.5%，电厂出口热价涨幅仅为13%。由于煤价高，热价低，采暖背压机组季节性运行，发电设备利用小时数较低，因此导致了项目投资效益较差，严重影响了企业投资积极性。

3)电厂出口热价核定比例偏低。采暖背压机组项目投资是配套热网项目投资的3～4倍，而热网建设因为有热网配套费等国家政策补贴，实际投资与采暖背压机热源建设相比更低。热源项目中主要运营成本是供热成本，热网项目运营成本主要为电、水消耗及管网维护费用，无法与热源运营成本相比拟。经过对黑龙江部分城市电厂出口热价与到热用户热价对比分析，黑龙江省中小城市电厂出口热价平均只占到热用户热价的60%左右，明显偏低。

4)需要建设配套调峰热源。采暖背压机组运行方式是以背压机组带基本热负荷，保留原有区域热水锅炉房或新建热水锅炉房调峰，背压机组热化系数在0.5～0.6效益较好，机组年供热量为需热量的70%以上，在背压机组供热能力不足时，需由调峰锅炉补充供热。背压机组与调峰锅炉联网运行，调峰锅炉运行时间短，运营成本高，企业固定成本比例加大，影响供热企业经济效益。如果热电厂和调峰热源隶属不同的企业，供热管理、调度就比较困难，需要有相应的政策支持和当地政府积极的协调。

5 建议

建议制定背压机组热电联产项目开发建设的环保、能耗、投资造价指标等边界条件，对满足国家政策的背压机组热电联产项目进行政策补贴。

1)在项目建设期，国家可以安排专项资金，采取“以奖代补”方式，参照《节能技术改造财政奖励资金管理办法》(财建〔2011〕367号)给予奖励，实行节能专项资金补贴并给予优惠贷款政策。

2)在项目运营期，国家可以对超过标杆电价部分的上网电价进行电价补贴，或对电厂运行小时数(电量)进行补贴，由效益较好的大型机组代发。同时，采暖背压机组污染物排放控制应与集中供热锅炉房享受同等政策，污染物排放总量指标由地方政府解决并减免排污费。

3)通过对电厂供热成本与热网供热成本进行统计分析，按照公平、公允原则出台有关指导性政策，合理确定电厂出口热价。

4)研究、出台具有可操作性的煤价、电价、热价联动政策，当煤价涨幅达到一定幅度时，及时调整电价、热价，保证背压机组热电联产项目经营期间成本回收。

5)在税收、限制原材料价格等渠道对背压机组热电联产项目进行政策支持。

6)建设用地享受公益事业用地政策，以划拨方式取得土地使用权，不征收契税。

7)鼓励“网源合一”模式，积极探索供热管理体制改革，着力整合供热资源，由热电项目投资主体参与配套热网建设和经营。

8)参照《关于开展燃煤电厂综合升级改造工作的通知》(发改厅〔2012〕1662号)规定，按背压机热电项目“年节能量每形成1万t标准煤，相应增加业主单位所在企业集团3万kW火电建设规模”，用于该企业集团全国范围内规划建设的火电项目或进行指标转让。

6 结论

1)为解决北方高寒地区中小城市冬季采暖问题，采用背压机组配区域热水锅炉调峰的供热方案，在节能方面是最佳选择和国家鼓励的热电联产供热方式。

2)背压机组配区域热水锅炉调峰的供热布局比热水锅炉供热节约能源。

3)建设背压机组项目必须取得国家政策的支持，需要合理的上网电价、热价、燃料价格、投资补贴以及税收优惠政策等做支撑，同时进一步优化设计、降低投资，在黑龙江省中小城市推广背压机热电联产，实现采暖供热。

［1］黑龙江省统计局，国家统计局黑龙江调查总队.黑龙江统计年鉴 －2012［M］.北京:中国统计出版社，2012.

［2］张建平，徐明才，王广宏，等.黑龙江省近期热电联产展望［J］.应用能源技术，2007(1):1－4.

［3］崔慧利，武学素.热负荷对供热机组选型的决定作用［J］.区域供热，1991(4):37－43.

［4］康艳兵，张建国，张扬.我国热电联产集中供热的发展现状、问题与建议［J］.中国能源，2008，30(10):8 －13.

［5］崔慧利，庄贺庆，武学素.提高背压机热电厂经济效益的有效途径［J］.节能技术，1993(1):29－32.

［6］李高，张琳.热电联产的经济性分析［J］.电站系统工程，2000，16(5):278－279.