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摘 要：热电联产的重要作用很多，如由于热能供应方式的改变带来的充分利用。为满足大同市不断增长的热负荷需要，大同发电厂不仅将一期的6台国产20万kW机组改造成供热机组，并将二期工程2台600MW空冷发电机组和三期新建的2×660 MW超临界直接空冷机组改成供热机组。
关键词：热电联产 装机容量 供热机组 经济性能
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（c）-0218-02
1 概述
1.1 课题的提出
当前，由于中国各省市经济发展不平衡，各地区气候和自然条件与基础设施也有很大的不同，客观条件确定了热电联产的发展一定要依据每个工程的具体情况，因地制宜地建设大、中、小型并举，区域热电厂改造等按具体情况发展。目前我国热电联产已经逐步进入发展阶段，在技术水平、系统设备等方面，已经取得了良好的效果。热电联产已经逐步地走进电力企业，这不仅能够为其带来良好的经济前景，也能为优化电力结构起到重要作用。
大同发电厂随国电电力发展股份有限公司统一纳入五大发电集团之一——中国国电集团公司管理范畴，属于国电电力股份有限公司的直属企业，是国电电力发展股份有限公司全资拥有的特大型发电企业，是国家“六五”期间为发挥山西的能源优势、充分利用大同地区丰富的煤炭资源，缓解北京地区用电紧张局面而兴建的重点建设工程项目。1984年6月30日1号机组投产发电，到1988年11月25日工程全部完工，共安装6台国产20万kW发电机组，总装机容量120万kW。
国电电力大同发电有限责任公司，是大同发电厂二期及三期改建工程，是国电电力发展股份有限公司（出资比例60%）和北京京能国际股份有限公司（出资比例40%）共同投资组建的项目法人公司。其中，二期工程是2台600 MW空冷发电机组系统，是我国国内首家600 MW机组采用直接空冷技术的电厂，三期改建工程于2007年4月18日获国家发展和改革委员会核准，建设规模为2台660 MW超临界直接空冷机组。二、三期工程机组全部采用直接空冷技术和利用城市中水作为生产用水，100%全烟气脱硫，绿色环保特色明显，对在北方缺水地区建设大容量发电机组、提高城市污水综合利用水平、实现大型燃煤机组烟气脱硫具有良好的示范作用。
由于热电联产的重要作用很多，如由于热能供应方式的改变带来能量的充分利用。与分散供热的供热锅炉相比，出于热电厂的锅炉效率远高于供热锅炉，所以集中供热比分散供热的煤耗低得多。因此，为实现更好的供热条件，大同发电厂实施了三期改建项目，第一期工程建设2*220 MW燃煤发电机组的供热，于2007年完成；二期改建工程2*660 MW燃煤热电联产机组，于2009年完成；三期改建工程2*660 MW燃煤热电联产机组，于2011年完成。
此论文根据各影响因素对该供热机组的改建项目经济性的影响大小，决策者可以对其采取相应的措施以有效地改建项目的经济效果。通过实证分析，将分层次综合评价经济性，不仅能把生产因素、设备因素、人员因素和环境因素等有机地结合起来，还能科学、客观地反映出该改建项目的经济性。
2 大同市热负荷分析
2.1 大同市供热现状
大同市系我国重要的煤炭产区，煤炭资源蕴藏丰富，是我国重要的能源基地。建国以来兴建了大型火电厂主要是为了保证向首都供电。大同市地处雁北高寒地带，冬季严寒采暖期长达5个月，且市区东西方向宽而南北方向窄，现有几个中小型热电厂都偏于西侧。从热力网建设投资和运行费用考虑，不能经济有效地向市区中部、南部和东部供热。因此至今大同市的采暖热源还有相当部分是靠小型集中锅炉房分散供给，单纯发电的大型火电厂和大量的采暖锅炉房排放的烟气导致城市大气污染相当严重。
从1994年起，大同市开始建设采暖热力网，由华北市政工程设计院承担设计，1997年热网投产，随着采暖热用户需求增加，热源又不能满足要求。供热缺口达1000万m2以上。
2.2 改建大同市供热项目的必要性
大同发电厂位于大同市南侧，地处大同市城市边缘，距市中心4 km，靠近大同市城南及城东供热负荷中心，具有得天独厚的地缘优势，是理想的热源厂位置。利用大同发电厂的热源对市区内实施集中供热有明显的有利因素：一是有利于大同市大气环境的改善，尽快改善大同市大气环境质量，大同发电厂实施热电联产集中供热可增加1000万m2热源，可拆除市区燃煤小锅炉500多台，从而减少有害气体排放。二是有利于大同市棚户区改造、城中村改造，促进城市建设。随着大同城市建设、棚户区改造、城乡结合部改造的发展，城市集中供热需求改大与现有集中供热热源不足及布局不合理的矛盾也越来越突出，特别是对于一些棚户区、城中村热源难以覆盖。三是有利于发展大同市集中供热事业。四是有利于企业今后的进一步的生存和发展。同时还具有铺设供热管网距离短，管网投资相对较低，供暖热负荷稳定、均匀，热效率高的优势。2007年大同市改大集中供热尽快改善市区大气质量，推进省、市“蓝天碧水”工程，因此，大同发电厂供热改造便成为其中一项重要措施。
3 大同發电厂供热机组改建项目经济性评价
3.1 供热机组经济性能
大同发电厂装有6×DG670—140—540/540型东方锅炉厂生产的超高压锅炉，配套6×N200—12.7/535/535型东方汽轮机厂生产的超高压中间再热三缸三排汽凝汽式汽轮发电机组，近年来各台机组都进行了包括主机、辅机在内的现代化改造，如：各台汽轮机通流部分现代化改造，#1～#6锅炉脱氮燃烧器改造、锅炉预热器、省煤器改造、锅炉低再增容改造、锅炉吸风机由单吸改为双吸风机；#1～#6炉电除尘器改造后，其除尘效率高于98%；投资1.65亿元安装的#2和#3炉烟气脱硫装置已于2007年2月投运，其脱硫效率可达99%；#6炉烟气脱硫装置已于2005年10月投运，其脱硫效率可达98.6%；#1～#4机组凝汽器改造和水塔大修改造；#1～#6机组热控系统自动化DCS改造；#1机组给水泵进行变频调节优化改造，#2、#3、#4机组进行了汽动泵改造；2002年投资新建了生产、生活废水处理厂等。近几年来全厂6台机组投运安全可靠，未发生一般设备事故，现已连续安全运行1446天。全厂6台机组平均等效可用系数分别为：2004年93.57、2005年93.26、2006年89.89（有两台机组进行大修）。2006年#1～#4湿冷机组供电煤耗357.8g/kWh，比同型机组全国平均水平367.8 g/kWh低了10 g/kWh。厂用电率6.37%，较同型机组全国平均水平7.92%低1.55%。全厂生产生活用水原来全部由市供水公司供给的每天60000 t自来水或地下水，在2003年生产、生活废水处理厂建成后已开始充分利用中水，目前生产及生活用水已全部回用（除锅炉除灰水外），每天7600～8000 t中水回用替换了自来水或地下水，工业用水重复利用率达97%，通过设备整治和节水改造等工作，现每天全厂每天用水50000～52000 t，比过去每天节水10000～8000 t，发电综合水耗为2.42 kg/kWh。全厂各设备改造成效卓著并安全可靠性和经济性在同类型机组中居中上水平，节能环排水平居全国同类型机组先进水平，这些为大同发电厂机组进行供热改造并进一步为大同市节能减排打下了牢固基础。 3.2 热源和首站工程原理
（1）汽轮机本体更换两根予制的∮920 mm中低缸连通管，在至双流低缸入口侧两管上各安装一个调节碟阀和通低缸的安全阀。两根连通管间有短管相连通。
（2）在连通管靠A列侧开孔引出一根∮1100 mm的供热抽汽管，该管上装有手动隔离阀、逆止快关阀和调节阀，以及膨胀节和支架等。
（3）DCS和DEH补充热控和保护功能。
（4）采用单元制首站。在汽轮机组与A列墙（两台循环泵）之间的井口处架设标高约6.5～12 m2的热网加热器平台。安装2台换热面积达1250 m2的卧式热网加热器。3台热网泵及疏水泵安装在机房零米。A列墙外与机组轴线平行装设∮1200 mm的一对热网供水与回水干管。
3.3 计算条件
3.3.1 每年采暖期从11月初至次年3月底共计5个月，3624 h。
3.3.2 考虑到采暖期内平均气温与严寒气温的差别，供热平均负荷率以0.72计，即在5个月采暖期内，供热量利用小时=3624 h×0.72=2609 h。
3.3.3 机组在纯凝工况时，主汽流量=610 t/h ，发电出力=210 MW；
机组在供热工况时，主汽流量=670 t/h发电出力以热定电节能增利经济效益即以610 t/h纯凝工况和670 t/h条件下以热定电工况相比。
3.4 在电力尖峰时，热电联产的经济调度有以下两种方法
（1）平均热负荷法
将炉出力增至最大（670 t/h），调整供热抽汽量使电出力达到210 MW 使总供热抽汽量由各机平均分担。
（2）热电错峰法
由于电力尖峰时间不长，而热水网的热容量很大，可以在电力尖峰时降低抽汽量以保证最高发电出力，由于水网的热惯性，短时间内不会影响热用户，在电网调度允许下逐渐降低发电出力同时逐步补足供热抽汽量。
3.5 供热机组抽汽量越大，电厂节煤节水效益越大
目前设计的指导思想应是机组充分发挥其本身固有的供热潜力，同时又要在70%负荷低谷工况下尽量增加供熱量并提高供水温度，这是加强大二供热机组在华北电网以及大同热电联产系统中竞争力的关键环节。
可以看出，设备的自身条件即设备的先进性、检修率等，都或多或少地影响着机组的运行，提高机组的先进性必然是热电联产发展的一大趋势，同时，加强机组建设的配套设施也不容忽视，同时，在生产运行上，要严格的服从国家的各项产业政策，环境保护政策，在内外部经济性的条件下，实现项目的良性循环发展。
4 结语
通过以上分析，实现热电联产的经济效益比较显著，在相应的基础条件基本确定的情况下，可以通过采取提高机组设备的技术先进性，即采用改建项目，不仅改大了机组的容量，而且可以弥补日益增长的电力增长需求和供热需求，说明该改建项目具有较强的经济性，此项目不仅能够满足内部的要求，同时也可以带动产业的发展，为大容量热电联产提供参考，有助于电网产业结构的优化和稳定。可以说，热电联产是电力工业发展的重要组成部分，发展热电联产是节约能源的需要，是环境保护的要求。
参考文献
[1] 建设部.热电联产项目可行性研究技术规定.
[2] 哈汽热力计算和大同发电厂#1、#2机组2006年11月—2007年3月纯凝工况的实际累计统计数据.
[3] 孙锐，赵敏，秦丰.等.推广应用600MW超超临界机组的必要性和可行性研究[J].中国电力，2005（8）.
[4] 王鸿翔，吴小刚.等.基于改进层次分析法的建设项目风险评价研究[J].建筑经济，2006（S2）.
关键词：热电联产 装机容量 供热机组 经济性能
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（c）-0218-02
1 概述
1.1 课题的提出
当前，由于中国各省市经济发展不平衡，各地区气候和自然条件与基础设施也有很大的不同，客观条件确定了热电联产的发展一定要依据每个工程的具体情况，因地制宜地建设大、中、小型并举，区域热电厂改造等按具体情况发展。目前我国热电联产已经逐步进入发展阶段，在技术水平、系统设备等方面，已经取得了良好的效果。热电联产已经逐步地走进电力企业，这不仅能够为其带来良好的经济前景，也能为优化电力结构起到重要作用。
大同发电厂随国电电力发展股份有限公司统一纳入五大发电集团之一——中国国电集团公司管理范畴，属于国电电力股份有限公司的直属企业，是国电电力发展股份有限公司全资拥有的特大型发电企业，是国家“六五”期间为发挥山西的能源优势、充分利用大同地区丰富的煤炭资源，缓解北京地区用电紧张局面而兴建的重点建设工程项目。1984年6月30日1号机组投产发电，到1988年11月25日工程全部完工，共安装6台国产20万kW发电机组，总装机容量120万kW。
国电电力大同发电有限责任公司，是大同发电厂二期及三期改建工程，是国电电力发展股份有限公司（出资比例60%）和北京京能国际股份有限公司（出资比例40%）共同投资组建的项目法人公司。其中，二期工程是2台600 MW空冷发电机组系统，是我国国内首家600 MW机组采用直接空冷技术的电厂，三期改建工程于2007年4月18日获国家发展和改革委员会核准，建设规模为2台660 MW超临界直接空冷机组。二、三期工程机组全部采用直接空冷技术和利用城市中水作为生产用水，100%全烟气脱硫，绿色环保特色明显，对在北方缺水地区建设大容量发电机组、提高城市污水综合利用水平、实现大型燃煤机组烟气脱硫具有良好的示范作用。
由于热电联产的重要作用很多，如由于热能供应方式的改变带来能量的充分利用。与分散供热的供热锅炉相比，出于热电厂的锅炉效率远高于供热锅炉，所以集中供热比分散供热的煤耗低得多。因此，为实现更好的供热条件，大同发电厂实施了三期改建项目，第一期工程建设2*220 MW燃煤发电机组的供热，于2007年完成；二期改建工程2*660 MW燃煤热电联产机组，于2009年完成；三期改建工程2*660 MW燃煤热电联产机组，于2011年完成。
此论文根据各影响因素对该供热机组的改建项目经济性的影响大小，决策者可以对其采取相应的措施以有效地改建项目的经济效果。通过实证分析，将分层次综合评价经济性，不仅能把生产因素、设备因素、人员因素和环境因素等有机地结合起来，还能科学、客观地反映出该改建项目的经济性。
2 大同市热负荷分析
2.1 大同市供热现状
大同市系我国重要的煤炭产区，煤炭资源蕴藏丰富，是我国重要的能源基地。建国以来兴建了大型火电厂主要是为了保证向首都供电。大同市地处雁北高寒地带，冬季严寒采暖期长达5个月，且市区东西方向宽而南北方向窄，现有几个中小型热电厂都偏于西侧。从热力网建设投资和运行费用考虑，不能经济有效地向市区中部、南部和东部供热。因此至今大同市的采暖热源还有相当部分是靠小型集中锅炉房分散供给，单纯发电的大型火电厂和大量的采暖锅炉房排放的烟气导致城市大气污染相当严重。
从1994年起，大同市开始建设采暖热力网，由华北市政工程设计院承担设计，1997年热网投产，随着采暖热用户需求增加，热源又不能满足要求。供热缺口达1000万m2以上。
2.2 改建大同市供热项目的必要性
大同发电厂位于大同市南侧，地处大同市城市边缘，距市中心4 km，靠近大同市城南及城东供热负荷中心，具有得天独厚的地缘优势，是理想的热源厂位置。利用大同发电厂的热源对市区内实施集中供热有明显的有利因素：一是有利于大同市大气环境的改善，尽快改善大同市大气环境质量，大同发电厂实施热电联产集中供热可增加1000万m2热源，可拆除市区燃煤小锅炉500多台，从而减少有害气体排放。二是有利于大同市棚户区改造、城中村改造，促进城市建设。随着大同城市建设、棚户区改造、城乡结合部改造的发展，城市集中供热需求改大与现有集中供热热源不足及布局不合理的矛盾也越来越突出，特别是对于一些棚户区、城中村热源难以覆盖。三是有利于发展大同市集中供热事业。四是有利于企业今后的进一步的生存和发展。同时还具有铺设供热管网距离短，管网投资相对较低，供暖热负荷稳定、均匀，热效率高的优势。2007年大同市改大集中供热尽快改善市区大气质量，推进省、市“蓝天碧水”工程，因此，大同发电厂供热改造便成为其中一项重要措施。
3 大同發电厂供热机组改建项目经济性评价
3.1 供热机组经济性能
大同发电厂装有6×DG670—140—540/540型东方锅炉厂生产的超高压锅炉，配套6×N200—12.7/535/535型东方汽轮机厂生产的超高压中间再热三缸三排汽凝汽式汽轮发电机组，近年来各台机组都进行了包括主机、辅机在内的现代化改造，如：各台汽轮机通流部分现代化改造，#1～#6锅炉脱氮燃烧器改造、锅炉预热器、省煤器改造、锅炉低再增容改造、锅炉吸风机由单吸改为双吸风机；#1～#6炉电除尘器改造后，其除尘效率高于98%；投资1.65亿元安装的#2和#3炉烟气脱硫装置已于2007年2月投运，其脱硫效率可达99%；#6炉烟气脱硫装置已于2005年10月投运，其脱硫效率可达98.6%；#1～#4机组凝汽器改造和水塔大修改造；#1～#6机组热控系统自动化DCS改造；#1机组给水泵进行变频调节优化改造，#2、#3、#4机组进行了汽动泵改造；2002年投资新建了生产、生活废水处理厂等。近几年来全厂6台机组投运安全可靠，未发生一般设备事故，现已连续安全运行1446天。全厂6台机组平均等效可用系数分别为：2004年93.57、2005年93.26、2006年89.89（有两台机组进行大修）。2006年#1～#4湿冷机组供电煤耗357.8g/kWh，比同型机组全国平均水平367.8 g/kWh低了10 g/kWh。厂用电率6.37%，较同型机组全国平均水平7.92%低1.55%。全厂生产生活用水原来全部由市供水公司供给的每天60000 t自来水或地下水，在2003年生产、生活废水处理厂建成后已开始充分利用中水，目前生产及生活用水已全部回用（除锅炉除灰水外），每天7600～8000 t中水回用替换了自来水或地下水，工业用水重复利用率达97%，通过设备整治和节水改造等工作，现每天全厂每天用水50000～52000 t，比过去每天节水10000～8000 t，发电综合水耗为2.42 kg/kWh。全厂各设备改造成效卓著并安全可靠性和经济性在同类型机组中居中上水平，节能环排水平居全国同类型机组先进水平，这些为大同发电厂机组进行供热改造并进一步为大同市节能减排打下了牢固基础。 3.2 热源和首站工程原理
（1）汽轮机本体更换两根予制的∮920 mm中低缸连通管，在至双流低缸入口侧两管上各安装一个调节碟阀和通低缸的安全阀。两根连通管间有短管相连通。
（2）在连通管靠A列侧开孔引出一根∮1100 mm的供热抽汽管，该管上装有手动隔离阀、逆止快关阀和调节阀，以及膨胀节和支架等。
（3）DCS和DEH补充热控和保护功能。
（4）采用单元制首站。在汽轮机组与A列墙（两台循环泵）之间的井口处架设标高约6.5～12 m2的热网加热器平台。安装2台换热面积达1250 m2的卧式热网加热器。3台热网泵及疏水泵安装在机房零米。A列墙外与机组轴线平行装设∮1200 mm的一对热网供水与回水干管。
3.3 计算条件
3.3.1 每年采暖期从11月初至次年3月底共计5个月，3624 h。
3.3.2 考虑到采暖期内平均气温与严寒气温的差别，供热平均负荷率以0.72计，即在5个月采暖期内，供热量利用小时=3624 h×0.72=2609 h。
3.3.3 机组在纯凝工况时，主汽流量=610 t/h ，发电出力=210 MW；
机组在供热工况时，主汽流量=670 t/h发电出力以热定电节能增利经济效益即以610 t/h纯凝工况和670 t/h条件下以热定电工况相比。
3.4 在电力尖峰时，热电联产的经济调度有以下两种方法
（1）平均热负荷法
将炉出力增至最大（670 t/h），调整供热抽汽量使电出力达到210 MW 使总供热抽汽量由各机平均分担。
（2）热电错峰法
由于电力尖峰时间不长，而热水网的热容量很大，可以在电力尖峰时降低抽汽量以保证最高发电出力，由于水网的热惯性，短时间内不会影响热用户，在电网调度允许下逐渐降低发电出力同时逐步补足供热抽汽量。
3.5 供热机组抽汽量越大，电厂节煤节水效益越大
目前设计的指导思想应是机组充分发挥其本身固有的供热潜力，同时又要在70%负荷低谷工况下尽量增加供熱量并提高供水温度，这是加强大二供热机组在华北电网以及大同热电联产系统中竞争力的关键环节。
可以看出，设备的自身条件即设备的先进性、检修率等，都或多或少地影响着机组的运行，提高机组的先进性必然是热电联产发展的一大趋势，同时，加强机组建设的配套设施也不容忽视，同时，在生产运行上，要严格的服从国家的各项产业政策，环境保护政策，在内外部经济性的条件下，实现项目的良性循环发展。
4 结语
通过以上分析，实现热电联产的经济效益比较显著，在相应的基础条件基本确定的情况下，可以通过采取提高机组设备的技术先进性，即采用改建项目，不仅改大了机组的容量，而且可以弥补日益增长的电力增长需求和供热需求，说明该改建项目具有较强的经济性，此项目不仅能够满足内部的要求，同时也可以带动产业的发展，为大容量热电联产提供参考，有助于电网产业结构的优化和稳定。可以说，热电联产是电力工业发展的重要组成部分，发展热电联产是节约能源的需要，是环境保护的要求。
参考文献
[1] 建设部.热电联产项目可行性研究技术规定.
[2] 哈汽热力计算和大同发电厂#1、#2机组2006年11月—2007年3月纯凝工况的实际累计统计数据.
[3] 孙锐，赵敏，秦丰.等.推广应用600MW超超临界机组的必要性和可行性研究[J].中国电力，2005（8）.
[4] 王鸿翔，吴小刚.等.基于改进层次分析法的建设项目风险评价研究[J].建筑经济，2006（S2）.