热电联产分摊方法的探讨与分析

谢争先，陈建国，张春玲，董建勋，庞开宇

（1.国家电投集团东北电力有限公司，辽宁 沈阳 110181；2.辽宁中电投电站燃烧工程技术研究中心有限公司，辽宁 沈阳 110179）

热电联产分摊方法的探讨与分析

谢争先1，陈建国1，张春玲1，董建勋2，庞开宇2

（1.国家电投集团东北电力有限公司，辽宁 沈阳 110181；2.辽宁中电投电站燃烧工程技术研究中心有限公司，辽宁 沈阳 110179）

对于热电联产生产过程，合理有效地确定热电分摊比十分重要。对热电分摊5种方法进行了讨论，并分别用这5种方法对抽气式汽轮机与背压式汽轮机进行了热分摊计算，探讨了分析计算的合理性。结果表明分析法和折合分析法能够合理确定热分摊比。

热电联产；热电分摊；汽轮机；分析法

热电联产机组中，如何合理有效地确定热电分摊比，长期以来一直存在争议。热电分摊方法决定着热电双方的利益，对合理制定热力价格也具有重要意义［1-5］。目前，我国热电分摊方法主要有热量法、实际焓降法、分析法、折合分析法和加权法［6-8］。

1 热量法

热电联产效益归电法的代表是热量法，其核心是只考虑能量的数量，不考虑能量的质量，将热电企业的总耗热量按生产电热2种产品的数量比例进行分配，即将减少的冷源损失带来效益归发电方面，故又称 “好处归电法”。该法只根据热力学第一定律进行分摊，没有反映电和热在质量上的差别和不同形式的单位能量在质方面的不等价，这种方法核算出来的单位供热量的煤耗基本上与热用户使用供热锅炉接近［9］。

热电厂的总热耗量：

式中：Qtp为热电厂的总耗热量，kJ/h；Btp为热电厂总燃料消耗量，kJ/h；qnet为燃料低位发热量，kJ/h；D0为汽轮机进汽量，t/h；h0为汽轮机进汽焓，kJ/kg；hfw为锅炉给水焓，kJ/kg；ηb为锅炉效率；ηp为管道效率。

热电厂分配给供热方面的热耗量是以热用户实际消耗的热量为依据，计算公式如下：

式中：Qtp（h）为分配给供热方面的热耗量，kJ/h；Qh为热电厂送出的热量，kJ/h；Q为热用户获得的热量，kJ/h；ηhs为热网效率。

热电厂送出的热量：

式中：Dh为供热蒸汽量，t/h；hh为供热蒸汽焓，kJ/kg；h′h为供热蒸汽凝结水焓，kJ/kg。

热电厂分配给发电方面的热耗量：

热电分摊比表示分配给供热方面的热耗量与热电厂的总热耗量的比值：

所以热量法的热电分摊比为

2 实际焓降法

实际焓降法是热电联产效益归热法的代表方法，其基本思想是由于热电联产使联产供热汽流未能做功到排汽参数，则联产供热应按与新蒸汽实际焓降的比例来分配供热的热耗量。实际焓降法考虑了供热蒸汽在汽轮机中作功不足对热能质量的不利影响，以及不同供热参数对供热比的影响，考虑采用高质高价（多分摊热耗）或低质低价（少分摊热耗） 的方法。

分配给联产供热的热耗量：

式中：hc为汽轮机排汽焓，kJ/kg。

热电厂分配给发电的热耗量：

所以实际焓降法的热电分摊比为

分配给供热方面的热耗量：

式中：e0为新蒸汽的比，kJ/kg；eh为供热抽汽的比，kJ/kg。

热电厂分配给发电的热耗量：

以一单轴热电联产机组的能量转换系统为例，该系统向外界输出的能量由两部分组成，一是向外输出的电能E，二是向外供出的热量Qh。

若系统入口蒸汽流量为D0，供热抽汽流量为Dh，该系统向外输出的电能为

式中：Q′h为系统向热用户提供的折合，kJ/h。

此时热分摊比的表达式为

可推导出：

采用式（16）计算热分摊比时，一但机组各种参数选定，D，e，Ω就都可以确定，k的取值依据下列3个原则：①应符合全为或全为的能量中的利用价值为零的边界条件；②应当使折合成为系统工质的一个状态函数，便于计算分析；③应使能量中的利用程度与其能质系数成某种有规律的关系，即可用为能质系数的函数。

因此，选取k为随能质系数Ω变化的量，且因两者取值范围均为0～1，故可假定k＝Ω，则式（17） 变为

5 加权法

加权法是将热量法和实际焓降法的热分摊比通过加权相加，推荐的权值一般为0.5，0.6，0.7，并没有理论计算依据。

如果取权值为0.6计算示例如下：设热量法的热分摊比为αr1，实际焓降法的热分摊比为αr2，由前面分析可知：

那么利用加权法的热分摊比为

6 应用计算

6.1 抽汽式机组

已知一电厂装有C50-8.82/1.27型供热式汽轮机，某工况下运行数据为：h0＝3 475 kJ/kg；s0＝6.780 1 kJ/（kg·K）；hh＝3 024.1 kJ/kg；sh＝6.964 5 kJ/（kg·K）；hh′＝418.68 kJ/kg；hc＝2 336.2 kJ/kg；hc′＝418.68 kJ/kg。回水率100%，汽轮机发电机组机电效率 ηmηg＝0.96，管道效率ηbηp＝0.88，热网效率ηhs＝0.98，汽轮机进汽量D0＝370 t/h，最小凝汽量Dc＝18 t/h，不考虑回热，不计散热损失，Ten＝273.15 K。求该热电厂的热量利用系数ηtp，热化发电率ω和发电、供热的热经济指标。

对于抽汽式机组用5种方法计算热电厂的热量利用系数ηtp，热化发电率 ω，热分摊比 αr以及发电、供热的热经济指标结果汇总见表1。

6.2 背压式机组

已知一电厂装有B25-8.83/0.981型供热式汽轮机，某工况下运行数据为：h0＝3 475 kJ/kg；s0＝6.780 1 kJ/（kg·K）；hfw＝920.63 kJ/kg；hh＝3 024.1 kJ/kg；sh＝6.964 5 kJ/（kg·K）；hh’＝418.68 kJ/kg；hc＝2 336.2 kJ/kg；hc’＝418.68 kJ/kg。回水率 100%，汽轮机发电机组机电效率 ηmηg＝0.96，管道效率 ηbηp＝0.88， 热网效率 ηhs＝0.98，汽轮机进汽量D0＝220 t/h，排汽量Dc＝182.85 t/h，全部用于对外供热，不考虑回热，不计散热损失，Ten＝273.15 K。求该热电厂的热量利用系数 ηtp，热化发电率ω和发电、供热的热经济指标。

表1 抽汽式机组采用不同方法热电厂的各种经济参数比较

与抽汽式机组比较，背压式机组由于供热蒸汽量与汽轮机排汽量相等，即Dh＝Dc。对于背压式机组用5种方法计算热电厂的热量利用系数 ηtp，热化发电率ω，热分摊比αr以及发电、供热的热经济指标结果汇总见表2。

表2 背压式机组采用不同方法热电厂的各种经济参数比较

通过上述计算表明，用热量法和实际焓降法计算出来的结果是热分摊比的2个极限，也就是说，合理的热分摊比应该位于这二者之间，这样才能准确反映出热电生产的转化过程。

7 结束语

［1］张晓晖，陈钟颀.热电冷联产系统的能耗特性 ［J］.中国电机工程学报，2007，27（5）：93-98.

［2］冯 霄，钱立伦，蔡颐年.热电联产中热电分摊比的合理确定 ［J］.工程热物理学报，1997，18（4）：409-412.

［3］苏兰青，乔春珍，万逵芳.汽轮机排汽通道优化技术发展现状及趋势 ［J］.东北电力技术，2016，37（10）：56-59.

［4］李 岩，武庆源，王 鹏.汽轮机进汽参数改变对机组经济性的影响 ［J］.东北电力技术，2010，31（7）：4-8.

［5］叶学民，阎维平，高正阳.合理确定热电联产机组中热电分摊比的折合分摊模型 ［J］.中国电机工程学报，2003，23（2）：168-171.

［6］荆有印，王保生.热电联产中能级比加权热电分摊法 ［J］.动力工程，1999，19（6）：471-472.

［7］陈海平，于鑫玮，鲁光武.基于质量单元的热电联产机组热电分摊算法 ［J］.热力发电，2014，43（2）：16-19.

［8］刘光远，曹建荣，孙志高.热电联产系统热电分摊方法研究 ［J］.节能技术，2000，18（5）：9-10.

［9］薛 敏.热电厂热电分摊方法探讨 ［J］.湖南电力，2007，27（3）：37-39.

Discussion and Analysis on Heat Allocation Method in Heat⁃electricity Cogeneration

XIE Zhengxian1，CHEN Jianguo1，ZHANG Chunling1，DONG Jianxun2，PANG Kaiyu2
（1.SPIC Northeast Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110181，China；2.Liaoning CPI Power Plant Combustion Engineering Technology Research Center Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110179，China）

For the heat and electricity cogeneration process，the reasonable determination of allocation ratio of heat and electricity is very important.Five allocation methods of heat and electricity are discussed and used to calculate the heat allocation of the steam ex⁃traction turbine and the back pressure turbine，then the rationality of analysis and calculation is discussed.The results show that the ex⁃ergy analysis method and the equivalent exergy analysis method can determine reasonable allocation ratio of heat.

cogeneration；cost allocation；steam turbine；exergy analytical method

F426.61

A

1004-7913（2017）03-0032-03

谢争先（1964），男，学士，高级工程师，主要从事燃煤电站节能环保技术研究工作。

2016-12-15）