高质量发展下热电企业燃煤经济模型研究

宋 健 中国石油化工股份有限公司

近年来，随着经济的持续发展，我国电力市场已经出现了供不应求的状况，尤其是在2021 年出现了用电紧张、燃煤价格高涨、燃煤库存告急的局面，燃煤市场波动剧烈，供需形势严峻，经营风险加大，燃煤电厂不堪重负，已成为我国能源、电力发展中面临的普遍现象。在此情形下，中国石化热电企业要认清形势，有意识的转方式、调结构、控成本，不断向国家新的产业政策和环保标准靠拢，切实为企业持续健康发展提供保障。中石化热电企业年用煤量约2 400 万吨，燃煤成本占发电总成本的70%以上，是热电企业生产经营管理、成本管控的核心。在国家大力支持清洁能源发展的政策下，热电企业的生存空间不断减少，尤其是对于自备电厂来说，受国家调减煤炭消耗政策影响，煤炭消耗总量受到一定限制，国家节能减排政策不断加大落实考核力度，环保成本不断增加企业的支出。因此，如何科学合理地进行燃煤管理，提升燃煤管理的精细化水平、提高燃煤库存经济性、建立燃煤关键指标与机组效益的经济模型，提高热电企业的经济效益、降低经营成本，有效抵御燃煤市场风险便成为当前需要迫切解决的问题。

一、热电企业燃煤管理现状及存在的问题

当前，中国石化热电企业在集团公司统一管理政策下，对燃煤的管理从招标采购到验收入库，从日常管理到成本控制等，基本上采用了相似的管理模式，一般由热电企业提报年度、月度用煤需求计划及指标；集团公司总部物资装备部门、热电企业所属分公司的物资装备部门等组织国有大矿签订年度合同、中小矿年度招标及月度定价定量；分公司物资装备部门负责安排发运计划、催运、付煤款等采购业务；热电企业负责进厂计量、质量验收、存储燃烧等用煤业务，在燃煤管理中主要存在以下问题。

(一)燃煤经济库存需要进一步优化

燃煤是热电企业生产运行的最主要原料，占用资金量巨大，受市场行情影响，燃煤的价格波动幅度大，燃煤总成本在各月之间也会出现较大的差异，同时价格的差异对经济库存影响也非常大，对采购策略也会产生连锁反应。当前中石化热电企业在燃煤采购入库和库存管理环节还是以保障为主，对经济性考虑较少，在经济库存优化创效方面还存在欠缺，例如，仍会出现在煤价较低时无法及时采购，煤价较高时又不得不多进煤的情况。

(二)燃煤管控环节需要进一步提升

燃煤从计划采购到最终入炉之间的管理环节较多，通过对热电企业燃煤的供应商结构、招标采购、定价定量、安排计划、月度兑现、付款、接卸、掺烧等全过程、全环节通盘考虑，对燃煤采购全链条的价值分析后发现仍存在较大的提升空间。例如，与国有大矿签订年度中长期合同，中小矿实行年度招标，月度价格随行就市进行调整，原则上不调价；中小矿原则上按招标排名安排月度计划，排名靠前的往往价格较高，不能有效按照性价比排量。年度招标、月度定价机制，对煤源地的实地调研较少，对燃煤市场行情追踪不及时，对供应商考核力度小，在燃煤市场出现波动时，可能会出现发运计划失效难以控制的局面。

二、热电企业燃煤经济库存模型构建及应用

热电企业燃煤的采购和储存是紧密联系的两个环节，在库存管理中应该把它们作为一个整体来系统考虑。首先，确定当月(下月)需要采购的燃煤数量，各个煤矿采购点所采购燃煤的数量，以及煤矿采购点所采购不同种类燃煤的数量；其次，根据全年生产计划预测各月采购数量、到货时间以满足各个时段电厂的生产需求，既要保证电厂的安全库存，又要使燃煤的存储费用降到最低。

(一)模型基本原理

1.相关总成本

(1)取得成本。取得成本指为取得燃煤存货而支出的成本，主要由燃煤的订货成本和购置成本构成。其中，订货成本是为组织进货而开支的费用，如与燃煤采购有关的办公费、差旅费、邮资等支出。购置成本指燃煤本身的价值(包括燃煤的买价加运费)，经常用数量与单价的乘积来确定。但是，对于热电企业来讲，由于煤价波动频繁，每月采购数量巨大，因此，燃煤的购置成本对燃煤总成本影响较大，相较而言，订货成本占比甚微，在此忽略不计。

(2)储存成本。储存成本指将燃煤运抵发电厂后，保存燃煤而发生的成本，包括占用资金所应计的利息、仓库费用、保险费用、存货破损和变质损失等。储存成本也分为固定成本和变动成本。固定储存成本与燃煤数量的多少无关，如仓库折旧、仓库职工的固定月工资等；变动储存成本与燃煤的数量有关，如存货资金的资金占用费、燃煤变质损失、保险费用等。

储存成本＝固定储存成本+变动储存成本

(3)缺货成本。缺货成本指由于供应中断而造成的损失，包括燃煤供应中断造成的停工损失。为了保障生产供应和发电机组的安全，发电厂不允许出现燃煤缺货。如果以TC表示燃煤相关总成本，计算公式为：

TC=取得成本+储存成本+缺货成本

按照公式计算应该取得总成本最小时的采购量为经济批量，要在满足正常电力和热力供应与降低燃煤成本之间寻找一个平衡点，最大限度地降低燃煤成本。结合热电企业生产实际，订货成本几乎不用考虑，主要是考虑采购成本(采购价格、采购数量)、存储成本(财务费用)、安全库存、生产计划需求量。本文设计燃煤经济库存模型时重点分析购置成本：

TC=燃煤购置成本

=每月计划采购数量*每月采购价格热电企业燃煤经济库存的最优化，即是使上式TC 值最小。

2.经济库存模型的影响因素

经济库存是在综合考虑燃煤种类、耗煤量、安全库存、采购价格、付款方式、数量折扣等驱动因素基础上，充分研究考量库存的经济性，在保障发电生产的前提下，依据采购价格变化，对安全库存曲线进行实时调整，能够使一定时期燃煤的相关总成本达到最低点，实现低价多进高库存、高价少进低库存，最大限度节约全年燃煤采购资金。优化库存管理，也需要进一步优化采购管理，考虑涉及招标定价机制、发运兑现、保证金制度、价格同区域五大电力集团联动等等。

(二)建立经济库存模型的思路

1.模型设计的基本流程

第一，与同区域大型电力集团沟通联系，预测不同类型的煤种(考虑含硫、热值等)当月或下月燃煤价格，根据企业月度排产计划、月底安全库存和月初库存量预测月度燃煤需求量；第二，根据近三年热电企业每月消耗燃煤的实际数量、测算每月燃煤消耗量的季节指数，再根据全年燃煤需求总量和季节指数，测算每月计划需求数量；第三，依据近三年平均每月不同煤种的采购价格设定一个年度均价，测算每月的价格季节指数，当采购价格低于均价或市场一致确定是低价区间时，视为采购价格低位；当采购价格高于均价或市场一致确定是高价区间时，视为采购价格高位。价低、库低时，根据价格季节指数多进煤提高库存：出现采购价格低、库存低的双低局面，加大采购数量多储备低价煤。价低、库高时，进耗平衡维持库存：出现采购价格低、库存高无法继续储煤时，安排进煤量与消耗量维持库存。价高、库低时，进耗平衡或降低库存：出现采购价格高或高于均价10%以上时，可将最低库存指标下浮10%，减少资金占用。价高、库高时，减少进煤降低库存：出现采购价格高、库存高时，及时少采购多消耗存量，节约采购资金；第四，安全库存数量的确定。作为自备电厂，在控制燃煤库存数量时，要严格执行政府要求，同时考虑当前形势下电煤储备运行中的困难，严格实行电煤最低库存制度，各电厂全年日均库存不少于15 天，迎峰度夏前、迎峰度冬前当日库存不少于25 天；迎峰度夏度冬期间日均库存不少于20 天。实施电煤储备与电力运行挂钩考核，对未达到最低库存目标的电厂核减机组发电时数。第五，经济采购数量的确定。在安全库存基础上，结合预测的年度燃煤需求总量、机组的生产运行检修情况、市场行情及采购价格、省发改委政策要求、错峰采购策略等影响经济性的因素在安全库存的基础上进一步实时优化、进行精细调整。

2.模型假设条件

(1)库存系统的计划期是一定的，按一年测算；(2)热电企业的全年燃煤需求总量根据企业计划发电量决定，假设为一个定值；(3)自有燃煤储存场所，设定储存容量足够大；(4)缺货损失为无穷大，燃煤库存不允许缺货；(5)补货过程有一段提前期，逐步均匀进货，供货速度为供货时间随供货量均匀增加；(6)计划期内燃煤采购价格随时间波动，但与订购批量无关(即没有价格折扣)；(7)根据燃煤的种类不同，燃煤的单位储存费用相应的不同，但是每种燃煤在计划期内单位储存费用不发生变化；(8)燃煤不同种类之间的掺烧也可以增加燃煤的发电量，降低成本；(9)燃煤在储存过程中的损耗难以进行定量分析，一般根据实际经验进行预测。

(三)模型测算

1.数据选取

本文数据选自中国石化下属某热电企业2017—2020 年实际生产数据，已经对数据进行了脱敏预处理。

2.月度燃煤采购计划测算

通过与区域内大型电力集团沟通预测市场价格，再根据生产安排预测当月(或下月)煤耗量，依据安全库存和月初库存量测算计划采购量。但是由于热电企业燃煤来源主要分为大矿煤和市场煤，大矿煤由于采购价格、运费、发运量等相对稳定，不宜做出大规模调整，因此，月度燃煤采购计划的调整主要来自于市场煤，可以通过调整一大卡月度定价，再根据合同热值来调节市场煤采购价，进而影响采购量，调节安全库存，如表1 所示。

表1 热电企业月度煤炭采购计划

月初库存为上月底安全库存，本月度电量计划根据生产安排确定，耗煤量根据技术指标测定，月底安全库存根据安全库存计算模型测算，进煤量根据库存和耗煤量测算。

3.模型应用

首先，根据预处理的数据测算按月煤耗量的季节指数和价格指数；其次，根据全年燃煤需求总量和价格指数、季节指数，结合市场价格预测，分别测算各煤种月度采购计划；再次，根据计划采购数量和安全库存要求数量，测算每月的理论采购数量；然后，根据采购数量和价格，测算实际采购金额和理论采购金额；最后，根据上述两个金额，测算燃煤采购的节约差额。

4.测算结果及分析

本文所进行的测算暂按全年燃煤预计需求量为130 万吨，测算结果如下：根据计划采购量和价格测算预计采购金额为75 851.89 万元，根据理论采购量和价格测算理论采购金额为74 792.11 万元，成本节约额预计为1 059.78 万元，如表2 所示。本文的测算仅考虑了燃煤用量、安全储备和价格影响因素，暂未考虑付款方式等因素，事实上，付款方式也会影响采购成本。

表2 热电企业煤炭经济采购、库存量测算表

三、热电企业燃煤经济效益模型构建及应用

受环保政策影响，热电企业燃煤受到一定限制，公用机组以电定煤、自备电厂燃煤总量受限，燃煤指标与发电指标相关联，如何进一步充分挖掘燃煤的创效潜力，在区分公用机组与自备机组的前提下，尝试探索建立燃煤经济效益模型，通过对经济效益模型的研究进一步提高机组的运行经济性。

(一)燃煤经济效益分析关键指标

本文在构建经济效益模型时，以中石化某热电企业为例，首先是收集省内或同区域各热电企业的燃煤价格，在考虑生产以及环保等因素前提下，重点考虑燃煤热值、含硫率等关键指标，同时考虑将燃煤价格统一还原到标煤价格的基础上进行对比，主要影响因素如下。

1.热值差异

山东省内各发电集团电厂热值多在4 800—5 000 千卡/千克，主要是采购低热值燃煤来降低成本。

2.含硫差异

山东省内各发电集团电厂含硫在1.5—1.8%之间，普通采购中高硫煤来降低采购价。因各热电企业机组工况、燃煤消耗政策指标不同，导致热值、含硫等关键指标不同，所以在进行指标分析时，需对运费、热值、含硫等指标进行折算至同一口径，同时尽量考虑煤种差异，最好选择煤种、机组相近的电厂。本文在分析时主要考虑了如下价格差异：(1)采购体制差异，电力系统为月度招标、可进行月中调价，对市场反应快；其采购数量大可内部电厂调配、在煤矿的定价话语权大，有一定主动权，影响价差约20—30 元/吨；(2)结算进度快，付款周期短，部分电厂对煤矿实行预付款。同时，对燃煤月度入厂煤采购价格进行了预估；(3)热值差异：热值5 500kcal/kg 以上，采购价格约增加10 元/吨；(4)含硫差异：含硫指标增加0.1%，采购价格约增加5 元/吨；(5)运费差异：各电厂铁路运路不同，运费有差距；(6)煤种差异：各电厂采购煤种不同，价格上有差距。

(二)模型测算实例

发电机组的运行经济性主要是从收入与成本两方面考虑。收入方面，主要考虑发电输出所产生的收入和供热输出所产生的收入；成本方面，主要考虑燃煤采购成本、厂用水成本、厂用氨成本、石灰石浆液成本以及厂用电成本等变动性成本费用，分析当热值、含硫率等发生变化时收入和成本的变化情况，通过计算收入与成本增量的差值，即可测算得到机组的直接经济效益。

总收益=发电收入+供热收入+提高含硫收入-水耗成本-液氨成本-石灰石浆液成本

1.模型的应用

机组经济效益模型中，影响因素主要考虑燃煤关键指标低位发热量、含硫对燃煤价格的影响，将上述模型中每一项关键指标对燃煤价格影响代入经济效益模型进行计算，以确定模型的准确性和有效性。通过对比效益增幅，根据运行测算结果，明确下一步经济模型的改进和完善的方向，下面以某热电企业为例对经济效益模型的应用过程进行说明。

表3 燃煤不同发热量与机组效益(不含税，含硫1%)

从上表可以看出：(1)提高燃煤的热值，燃煤价格也相应的增加(除5 400 大卡到5 500 大卡上涨20 元/吨外，热值每增加100 大卡煤价上涨10 元/吨)，机组发电量逐步增加(减少电力分公司外购电)；(2)提高燃煤的热值，机组收益呈现增加趋势，但是在热值5 500 大卡时出现效益拐点，主要是热值由5 400 大卡提升至5 500 大卡时燃煤价格上涨20 元/吨导致。

表4 燃煤不同含硫值与机组效益(不含税，热值5300 大卡)

含硫基准范围选择从1.00%增加至1.20%，含硫值每增加0.1%燃煤价格下降5 元/吨，同时机组经济效益呈现增加趋势。

2.模型应用的影响因素

根据上述分析发现，燃煤管理的关键驱动因素包括：锅炉设计、煤质、生产稳定运行、燃煤采购市场，在充分考虑锅炉设计、煤源地、煤种、煤质、稳定运行以及采购市场的客观因素后，初步确定全年燃煤关键指标总体控制在：发热量在5 500—5 600 大卡，含硫值控制在1.2%以内，同时针对生产过程中产生的飞灰大影响经济运行的问题，要求各供应商提供配煤方案，说明各煤种数量、煤源地、质量指标及混配比例，尽量发运原矿煤，解决飞灰大的问题。

(三)机组经济效益模型构建

根据上述测算思路，本文针对两大主要影响因素分别构建了经济效益模型。

1.热值-经济效益模型

该模型根据燃煤热值与价格的关系，测算当热值变化，同时燃煤价格也变化时，分别对收入和成本的影响大小，进而测算燃煤热值对燃煤经济效益总的影响程度，通过调节燃煤价格、热值、燃煤全年需用量等指标参数，可测算在不同水平下对经济效益的影响，如表5 所示。

表5 热电企业煤质效益测算表

2.含硫率-经济效益模型

该模型重点分析当燃煤含硫率变化时，随着价格的变化，对经济效益的总的影响，通过调节含硫率、燃煤价格、燃煤全年需用量等指标参数可分别测算在不同水平下对经济效益的影响程度，如表6 所示。

表6 热电企业煤炭含硫效益测算

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四、结语

热电企业的燃煤库存管理不同于一般企业的存货管理，煤在贮存中会发生有形的机械损耗和无形的化学损耗，做好燃煤的库存管理既可以有效降低热电企业的生产成本，同时可以保证机组的安全生产，降低财务风险，为企业创造价值。因此，通过对燃煤经济库存以及经济效益模型的研究剖析，能够指导企业高效地使用定量的数据进行有效的分析，进一步提高燃煤的创效能力。■