节能减排调度环境下燃煤电厂发电成本分析.pdf

第 35 卷 第 2 期 电 网 技 术 Vol. 35 No. 2 2011 年 2 月 Power System Technology Feb. 2011 文章编号1000-3673（2011）02-0137-06 中图分类号TM 621；TK 227.1 文献标志码A 学科代码790625 节能减排调度环境下燃煤电厂发电成本分析 谢瑛 1，谭忠富2，程晋1，胡庆辉2，王舒祥2 （1．大唐华银金竹山发电分公司，湖南省 冷水江市 417503； 2．华北电力大学 经济与管理学院，北京市 昌平区 102206） Generation Cost Analysis of Coal-Fired Power Plant in Environment of Energy Saving and Emission Reduction Dispatching XIE Ying1, TAN Zhongfu2, CHENG Jin1, HU Qinghui2, WANG Shuxiang2 1. Datang Huayin Jinzhushan Thermal Power Plant, Lengshuijiang 417503, Hunan Province, China; 2. School of Economics and Management, North China Electric Power University, Changping District, Beijing 102206, China ABSTRACT Energy saving and emission reduction make new requests for power generation enterprises. Coal-fired power generation enterprises must report their own energy consumption and pollutant emission to trading center, meanwhile the energy consumption cost, environmental cost and other cost of these enterprises should be analyzed and on this basis their electricity prices to be reported are decided. By means of analyzing dynamic cost of coal-fired power plant, the constitution elements of generating cost are determined and the analysis model and calculation model of cost elements are built. Through the calculation of actual cases, the relation between generating cost and unit loads, which is available for the reference of coal-fired power plants to control generating cost, coal consumption and pollutant emission, is obtained. KEY WORDS coal consumption; energy saving and emission reduction dispatching; coal-fired power plant; cost analysis; environmental cost 摘要未来节能减排调度环境对发电企业提出了新的要求。 燃煤发电企业需向交易中心申报自己的能源消耗和污染排 放，同时，还要分析其能耗成本、环境成本以及其他成本， 据此确定其应该申报的发电价格。 通过对燃煤电厂的动态成 本分析， 确定了发电成本的组成要素， 建立了成本要素的分 析和计算模型。 通过实例计算， 得出了发电成本与机组负荷 之间的关系，这可以为燃煤电厂控制发电成本、煤耗、污染 排放提供参考。 关键词煤耗；节能减排调度；燃煤电厂；成本分析；环境 成本 基金项目国家自然科学基金项目71071053。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China 71071053． 0 引言 火力发电厂的成本分析对于逐步走向商业化 运营的发电企业日益重要。2007 年，我国的节能调 度试点运行，标志着我国的节能调度工作拉开序 幕。节能发电调度从降低能耗的角度安排发电调 度，必将对发电企业产生重要影响。节能发电调度 是指在保障电力可靠供应的前提下，按照节能、经 济的原则，优先调度可再生发电资源，按机组能耗 和污染物排放水平由低到高排序，依次调用化石类 发电资源，最大限度地减少能源、资源消耗和污染 物排放[1-3]。 随着竞价上网、 节能减排调度的提出和 实施，燃煤电厂煤耗和环境污染排放问题也逐渐突 出， 成本分析越来越重要。 对于燃煤发电企业而言， 应该提前做好这些方面的准备工作，包括准确掌握 发电煤耗成本、环境污染排放成本、发电成本等， 以便适应未来的发电交易环境。通过动态成本分 析，得到不同工况下的发电变动成本水平、供电煤 耗率、厂用电率、热效率等实时信息，可以有利于 通过实时控制发电成本，提高利润空间[4-8]。 火力燃煤发电企业的成本分析主要从发电企 业的成本结构出发，包括变动成本和固定成本 2 个 部分[9]，见图 1。 材料费 工资福利费 折旧费 修理费 财务费用 其它费用 购 电 费 购 水 费 环 保 费 燃 料 费 变动成本固定成本 发电成本 图 1 发电成本结构 Fig. 1 Configuration of the generation cost 138 谢瑛等节能减排调度环境下燃煤电厂发电成本分析 Vol. 35 No. 2 1 发电成本分解计算模型 1.1 固定成本分解计算模型 1.1.1 容量成本 对于单个燃煤电厂，需要确定各发电机组的容 量成本。具体步骤如下 1）将发电机组在建设期逐年的投资折算到投 产年。折算后总投资 I 的表达式为 12 121 1111 nn nn I IiIiIiIi − − L 1 式中设每年的投资发生于年初，I1、I2、、In−1、 In为建设期逐年的投资流； i 为统一的社会贴现率加 通货膨胀率；n 为建设年限。 2）计算总投资的年金，其表达式为 1 11 t n t ii AI i − 2 式中 t 为发电机组的经济寿命，火电机组为 25 a。 3）将计算出的年金折算为目标年的年金。其 表达式为 1 j n AAi 3 式中 j 为从投产到目标年之间的间隔年数。 4）日容量成本，其表达式为 日容量成本A/365 4 5）将日容量成本在 24 h 进行分摊。分摊原则 是在机组的运行小时内回收应回收的容量成本。由 于担任基本负荷的机组和调峰机组的运行小时数 不一样，因此，得出的每小时容量成本也不一样， 这有利于调峰机组的运营和投资[10]。 1.1.2 材料费 在动态成本计算中，为使材料费用能够动态反 映不同时期的变化情况，并消除由于材料领用和实 际消耗之间时间差造成的费用发生的不均衡性，可 以采用统计供应部门的出库记录，并对每天的材料 费用发生额进行移动平均计算，计算时根据具体情 况来取不同的计算周期。 1.1.3 工资费用 在动态成本计算中，将工资费用看作是均衡发 生的费用流，因此，将每月的发生额按相应的单位 时间d 或 h平均分摊，得出日工资费用和时工资 费用。 1.1.4 修理费 此项费用应根据发电企业的实际情况来计算。 机组的大修费用直接拨给对应的机组。目前，大修 费用的分摊方式有 2 种一种按是“当年费用，当 年分摊”的原则，将当年发生的大修费用在本年度 内分摊；另一种是在大修周期内分摊，根据燃煤电 厂的实际情况来确定其分摊方式。公共建设或基础 设施的修理费用应在机组间进行分摊。 1.1.5 其它费用 其它费用的组成较多，因此在动态成本计算 中，将其发生额按发生日期变化的情况分为按月费 用和按日费用。月费用是指一个月中，只发生一次 或几次的费用。用这一次或几次费用之和除以天数 就得到日平均费用。日费用是指每天都发生的费 用，直接从该会计项目中取得费用的发生额，计入 日成本[11-12]。 1.2 变动成本分解计算模型 变动成本的表达式为 Pcowge VVVVVV 5 式中VP变动成本；Vc燃煤成本；Vo燃油成本； Vw发电用水成本；Vg购电成本；Ve环境成本。 燃煤电厂环境成本包括发电企业为减少污染 物排放而投入设备的成本及运行、维护费用；向有 关部门缴纳的排污费；发电排污造成的外部经济损 失[13-15]。外部经济损失指电厂排污对环境容量资源 价值损害造成的社会经济损失。 环境容量价值估算模型为 efp VCC 6 式中Cf为环境投入成本；Cp为环境损失成本。 在本文实例计算中，由于外部经济损失数据缺 失，没有进行计算。 电厂环境投入成本是指电厂从事环境保护活 动而支付的成本，由减排设备投资和运行、维护费 用组成。 采用将总投资在电厂使用寿命期内均摊方法 计算减排设备投资，其年均投资单位为万元为 00 1 [] 11 n n ii FF i − 7 式中F0为减排设备总的初投资，万元；i 为减排 设备投资利率，；n 为减排设备使用年限。 减排设备环境成本的表达式为 f FY C Q 8 式中Y为减排设备年运行、维护费用；Q为机组 年发电量。 电厂环境损失成本是指电厂因环境污染向政 府部门交纳的排污费。目前，电厂废气污染主要征 第 35 卷 第 2 期 电 网 技 术 139 收 SO2、NOx和烟尘 3 项排污费，冲灰水污染主要 征收悬浮物、化学需氧量和总砷 3 项排污费。根据 国家制定的排污收费标准和对应污染物的排放量 来计算这部分费用，其数学模型为 12 1 k i i i i G PS N λ λ ∑ 9 式中P排污费用，元；λ1地区收费调整系数，不 发达地区的调整系数为 0.8，一般地区的调整系数 为 1，发达地区的调整系数为 1.2；λ2为环境功能区 收费调整系数，三类功能区的收费调整系数为 0.9， 二类功能区的收费调整系数为 1.0，一类功能区的 收费调整系数为1.1；Si为第i种污染物的收费标准， 元/当量数；Gi为第i种污染物的排放量，kg/a；Ni 为第i种污染物的污染当量值，kg。 环境损失成本为 p /CP Q 10 2 实例结果与分析 2.1 固定成本 以某电厂2009年12月的生产经营情况为依据， 对 1 号机组的固定发电成本进行计算。目前，该电 厂拥有一期扩建工程容量为 2600 MW，已于 2006 年 3 月投产发电， 二期工程容量为 1600 MW， 已于 2008 年 5 月投产发电，总装机容量为 1 800 MW。一 期工程动态总投资 48 亿。 该电厂 2009 年 12 月的各项财务数据见表 1。 1 号机单位时段15 minutes的固定成本见表 2。 在图 2 所示的 1 号机固定成本比例图中，可以 直观地看到在固定成本中，容量成本占主要部分。 表 1 2009 年 12 月财务原始数据 Tab. 1 Financial data in December, 2009 项目 金额/万元 材料费 174.0032 工资及福利费 579.0000 修理费 847.0036 其它费用管理费用 500.0000 总计 2 100.6800 表 2 1 号机组单位时段的固定成本 Tab. 2 Fixed cost of No.1 generator during one period of time 项目 金额/元 折旧费 5 875.00 材料费 605.27 工资及福利费 2 010.42 修理费 2 942.22 其它费用 1 736.11 总计 13 169.02 13 45 22 15 5 容量成本 为 5 875.00 元 材料费为 605.27 元 工资及福利费为 2 010.42 元 修理费 为 2 942.22 元 其它费用 为 736.11 元 图 2 1 号机组固定成本构成比例 Fig. 2 Fixed cost configuration of No.1 generator 在计算容量成本时，本文采用了等额支付折算的方 法。因实例计算中以分析火电厂固定成本为主，故 残值问题予以忽略。 2.2 变动成本 通过采集该电厂2009年12月相关数据，可得 汽机效率、厂用电率、供电煤耗、等效可用系数。 该机组最低稳燃负荷为360 MW⋅h。1号机不同负荷 工况下的热经济指标数据见表3。表中负荷工况是 指发电机组在不同发电出力条件下的工作状况，如 60负荷工况是指发电机组在额定负荷600 MW 的60，即360 MW时的工作状况。 表 3 1 号机不同负荷工况下的热经济指标 Tab. 3 The heat economy indices of No.1 generator with different loads 负荷工况 指标 60 70 80 90 100 发电机功率/MW 360 420 480 540 600 供电煤耗/g/kW⋅h335.8329.15 324.8 323.7319.06 厂用电率/ 6.23 6.01 5.96 5.92 5.90 等效可用系数/ 100 100 100 100 100 该厂设计煤种为某地区无烟煤，折标煤单价为 688.94元/t。该电厂脱硫系统年运行、维护费用为 2 264万元，2009年12月烟尘排放量为33 t，SO2 排放量为98.7 t，NOx排放量为412.3 t；烟尘排放费 和SO2排污费为0.6元/kg，NOx排污费收取标准为 0.63元/kg。 各污染物当量数据如下SO2为0.95 kg， NOx为0.95 kg，烟尘为2.18 kg。 该地区收费调整系数和环境功能区收费调整 系数均取1。 该电厂采用湿式石灰石–石膏法排烟脱 硫装置与发电机组匹配，采用电除尘器、干式气力 除灰系统，无脱硝装置。因除尘设备的投资费用已 在固定成本中计算，故不再计入。 分别计算不同工况下的发电标准煤耗量，通过 计算得出对应负荷下单位时段的煤耗量，并计算燃 料成本，如表4所示。 140 谢瑛等节能减排调度环境下燃煤电厂发电成本分析 Vol. 35 No. 2 表 4 1 号机不同负荷下的煤耗量和燃煤成本 Tab. 4 Coal consumption and fuel coal cost of No.1 generator with different loads 负荷工况 项目 60 70 80 90 100 煤耗量/t 30.222 35.259 40.296 45.333 50.37 燃料成本/元 20 819.8 23 809.8 2 6848 30 106.7 32 972.7 对不同负荷下的燃油量进行统计，12月每亿 kW⋅h发电量助燃用耗油19.48 t/亿kW。 由于没有产 生非计划停运，故只考虑稳燃用油，通过计算计入 成本。该厂采用0号柴油，原油价格为6 012元/t。 1号机不同负荷下的耗油量及燃油成本见表5。 表 5 1 号机不同负荷下的耗油量及燃油成本 Tab. 5 Oil consumption and fuel oil cost of No.1 generator with different loads 负荷工况 项目 60 70 80 90 100 煤耗量/t 17.532 20.454 23.376 26.298 29.22 燃料成本/元 105.4 122.97 140.5 158.11 178.92 目前，得到单元组的准确耗水情况还有难度， 考虑到这项费用相对变化不大，针对该厂1号机组 水费的使用情况，该厂采用的是一度电一厘钱的水 费计费方式，则1号机单位时段水费见表6。在计 算周期中，没有发生购电费用，故忽略不计。 通过计算得出，该电厂在单位时段的环境对 表 6 1 号机不同负荷下的水费 Tab. 6 Water consumption of No.1 generator with different loads 负荷工况/ 60 70 80 90 100 水费/元 90 105 120 135 150 策成本为0.027元/kW⋅h， 环境损失成本为0.004元/ kW⋅h，则脱硫装置的环境成本为0.031元/kW⋅h。 将1号机组的变动成本汇总，如表7所示。 根据80负荷时的数据， 得到图3所示1号机 组变动成本构成比例。从图3可直观地看到变动成 本的构成情况及百分比。 12 88 燃料成本为 26 852.125 4 元 环保费用为 3720 元 用水成本为 120 元 燃油成本为 140.536 512 元 图 3 1 号机组变动成本构成比例 Fig. 3 Variable cost configuration of No.1 generator 2.3 生产总成本 机组生产总成本为机组固定成本与机组变动 成本之和，机组单位成本为单位固定成本与单位变 动成本之和。对该电厂1号机组在不同负荷下的生 产成本和单位生产成本进行计算，结果见表8。 根据表8中80负荷时的成本数据，1号机生产 总成本见图4。 由图4可以得出1号机生产总成本的 组成情况以及固定总成本和变动总成本所占比例。 图5为1号机在不同负荷工况下运行时的成本 曲线。由图5可以直观地看到成本的变化趋势。 1号机在不同负荷工况下运行时的单位成本曲 线见图6。由图6可知，单位固定成本大致与电量 表 7 不同负荷下 1 号机组的变动成本 Tab. 7 Variable cost of No.1 generator with different loads 负荷工况 项目 60 70 80 90 100 发电机功率/MW 360 420 480 540 600 燃料成本/元 20 819.8 23 809.8 27 761.5 30 106.7 32 972.7 燃油成本/元 107.31 122.94 140.5 158.11 178.92 用水成本/元 90 105 120 135 150 环保费用/元 2 430 2835 3 720 3 645 4050 成本总计/元 23 806.55 27 293.25 30 832.66 34 584.44 3 7947.65 表 8 不同负荷下 1 号机组的生产成本和单位成本 Tab. 8 Every production cost and unit cost of No.1 generator with different loads 负荷工况 名称 60 70 80 90 100 发电机功率/MW 360 420 480 540 600 生产总成本/元 36 975.57 40 462.27 44 001.68 47 753.46 51 116.67 固定总成本/元 13 169.02 13 169.02 13 169.02 13 169.02 13 169.02 变动总成本/元 23 806.55 27 293.25 30 832.66 34 584.44 37 947.65 单位成本/元/MW⋅h 410.83 385.35 366.68 353.73 340.78 单位固定成本/元/MW⋅h 146.32 125.42 109.74 97.55 87.79 单位变动成本/元/MW⋅h 264.52 259.94 256.94 256.18 252.98 第 35 卷 第 2 期 电 网 技 术 141 30 70 变动总成本为 30 832.661 95 元 固定总成本为 13 169.02 元 图 4 1 号机生产总成本 Fig. 4 Productive total cost of No.1 generator 60 80 100 90 70 负荷工况 成本/万元 生产总成本 固定总成本 变动总成本 0 6 4 2 图 5 1 号机在不同负荷工况下运行时的成本曲线 Fig. 5 Operation cost curves of No. 1 generator with different loads 60 80 10090 70 负荷工况 成本/元 单位变动成本 单位固定成本 300 200 100 0 图 6 1 号机在不同负荷工况下运行时的单位成本曲线 Fig. 6 Unit cost curves of No. 1 generator with different loads 成反比。因采用不同时间段的负荷，其煤耗存在不 同，故本文不对单位变动成本进行分析。 以上为节能减排发电调度下发电成本的计算 结果。在该电厂进行节能减排前，当机组负荷为 80时，其2008年同期平均供电煤耗为335.2 g/ kW⋅h，该厂2008年年环保运行维护费用达3 851万 元。在2009年同比减少114万元。SO2、NOx、烟 尘的排放量分别150、638.7和62.7 t，排污费用进 一步减少。 本文对节能减排前后变动成本的主要指标进 行比较，在节能减排调试环境下，该电厂在进行了 脱硫系统改造、废水利用等减排设备改造，提高了 运行业务水平等，在节约原材料药品、钢球、石灰 石费用、 减少排放量、 节约排污费用方面获得了良 好的效果。 3 结论 1）发电企业变动成本中，燃煤比例最大，而 煤耗指标对于节约燃煤量起着重要作用。发电企业 应利用有效的技术与管理手段合理控制各环节的 能源消耗水平。 2）发电企业变动成本中环境成本占有较大的 比重。 发电企业应该增加高效率的脱硫、 除尘设备， 减少污染物排放。 3）通过对节能减排前后变动成本的主要指标 进行比较，本文指出，在节能减排调试环境下，发 电企业在追求机组经济指标最优的同时，必须更加 重视机组的节能环保，提高自身竞争力。主要从降 低能耗和降低污染物排放水平两方入手，加强内控 管理，提高机组排序水平。 参考文献 [1] 叶剑波．节能调度对发电企业的影响及对策[J]．中国电力企业管 理，2008158-59． Ye Jianbo．Research of 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