如何全面理解燃煤電廠的煤耗概念，煤耗的主要影響有哪些，哪些環(huán)節(jié)有不確定性?這里做一個(gè)簡(jiǎn)要說(shuō)明和分析，目的在于揭示煤耗概念與統(tǒng)計(jì)的復(fù)雜性。

1 電廠煤耗的概念

“要說(shuō)簡(jiǎn)單，其實(shí)也挺簡(jiǎn)單，電廠煤耗就是燃煤電廠每發(fā)單位千瓦時(shí)的電(俗稱一度電)，消耗了多少克煤，單位用克/千瓦時(shí)。

而且，這里的煤是指標(biāo)準(zhǔn)煤即低位發(fā)熱量為7000千卡/千克的煤，折算到統(tǒng)一的基準(zhǔn)以便于比較。

我們要注意煤耗的幾個(gè)概念及區(qū)別：

1.1發(fā)電煤耗與供電煤耗

發(fā)電煤耗是總的煤耗(Grossvalue)。因?yàn)殡姀S本身也有廠用電，扣除了廠用電率，則是對(duì)外的供電煤耗，為凈值(Netvalue)。

兩者的關(guān)系：供電煤耗=發(fā)電煤耗/(1-廠用電率)。

取決于煤電廠的類型(如煤粉爐與循環(huán)流化床)和給水泵(電動(dòng)泵、汽動(dòng)泵)等，廠用電率可能在3～10%左右，那么發(fā)電煤耗與供電煤耗在數(shù)值上有可能相差不少，比如10～20克/千瓦時(shí)。如果只說(shuō)電廠煤耗，而不告訴你到底是發(fā)電煤耗還是供電煤耗(故意的也罷，無(wú)意的也罷)，這個(gè)數(shù)值就沒(méi)有意義。本文為了精簡(jiǎn)篇幅，如果沒(méi)有特別說(shuō)明，煤耗都特指和默認(rèn)為供電煤耗。

1.2設(shè)計(jì)煤耗與實(shí)際煤耗

設(shè)計(jì)煤耗是在設(shè)計(jì)煤種(發(fā)熱量，水分，灰分等等)，設(shè)計(jì)工況(出力，主汽溫度、壓力、排汽背壓等等)下的煤耗。

實(shí)際煤耗當(dāng)然是在實(shí)際煤種(發(fā)熱量，水分，灰分等等)，實(shí)際工況(出力，主汽溫度、壓力、排汽背壓等等)下的煤耗。

可以想象，實(shí)際條件與設(shè)計(jì)條件差別的項(xiàng)目很多，差別的量會(huì)很大，實(shí)際的數(shù)值與設(shè)計(jì)的數(shù)值會(huì)有較大差別。比說(shuō)煤質(zhì)的影響、負(fù)荷率的影響、排汽背壓的影響會(huì)很大。有的廠就折算回設(shè)計(jì)條件。那么這個(gè)折算過(guò)程就成了不確定的因素。

1.3實(shí)時(shí)煤耗與平均煤耗

理論上，電廠燃煤了，發(fā)電了，都會(huì)有煤耗，如果我們?nèi)〉糜?jì)算時(shí)間足夠短，并且技術(shù)上也能實(shí)現(xiàn)，就是實(shí)時(shí)煤耗。有的電廠至少在顯示上給出了實(shí)時(shí)的煤耗。

作為統(tǒng)計(jì)數(shù)值，我們?nèi)∫惶欤粋€(gè)月，一個(gè)季度，或者一年為統(tǒng)計(jì)時(shí)段，就是這一時(shí)段的平均煤耗。

我們可以想象，在一個(gè)時(shí)間段里，變化的因素非常多，煤耗的數(shù)值變化較大。如果拿一個(gè)短時(shí)段的平均值與一個(gè)長(zhǎng)時(shí)段的平均值相比，那是不可比的。即便同一電廠都以年平均煤耗來(lái)說(shuō)，因負(fù)荷率等條件不同，也會(huì)有較大區(qū)別。

1.4單臺(tái)機(jī)組、單個(gè)電廠煤耗與多個(gè)電廠平均煤耗

單個(gè)電廠也許有若干臺(tái)煤電機(jī)組，甚至有亞臨界、超臨界和超超臨界機(jī)組并存。如果說(shuō)這個(gè)電廠的煤耗，就得加權(quán)平均。

對(duì)于某個(gè)集團(tuán)公司甚至大到全國(guó)，什么機(jī)組都有，也得加權(quán)平均。

回顧過(guò)去，隨著小機(jī)組的退役、300兆瓦和600兆瓦級(jí)機(jī)組的改造，660兆瓦和1000兆瓦新機(jī)組的投運(yùn)，各集團(tuán)和全國(guó)的平均煤耗逐年下降，這是容易理解的。

2006-2010年期間，全國(guó)煤電機(jī)組的供電煤耗從370克/千瓦時(shí)降到330克/千瓦時(shí)，2013年降到321克/千瓦時(shí)，2014年為318克/千瓦時(shí)。

按照《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014～2020年)》，到2020年，現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組改造后平均供電煤耗低于310克/千瓦時(shí)，其中現(xiàn)役60萬(wàn)千瓦及以上機(jī)組(除空冷機(jī)組外)改造后平均供電煤耗低于300克/千瓦時(shí)。

2 電廠煤耗的計(jì)算

計(jì)算的方法不外乎分為兩種，正平衡是宏觀的，反平衡是微觀的。

2.1正平衡法：

就是計(jì)算用了多少煤，發(fā)了多少電。輸出的電量好說(shuō)，而輸入的熱值(煤量x低位發(fā)熱量)卻不那么好說(shuō)。煤的低位發(fā)熱量需取樣，做試驗(yàn)，不可能實(shí)時(shí)獲得。所以，只能以某一批次的煤取樣的結(jié)果作代表。輸入的煤量卻是人們可能存疑的地方，這與計(jì)量的地方和手段有關(guān)，還有的人認(rèn)為煤倉(cāng)間的儲(chǔ)煤量會(huì)對(duì)計(jì)量帶來(lái)不確定性。

2.2反平衡法：

分解成各大部件的效率來(lái)計(jì)算。

把電廠當(dāng)成是鍋爐、汽機(jī)、管道系統(tǒng)的串聯(lián)，則：

電廠凈效率=鍋爐效率x汽機(jī)效率x管道效率x(1-廠用電率)，

其中汽機(jī)效率=3600/汽機(jī)熱耗，汽機(jī)熱耗單位用kj/kWh，管道效率在計(jì)算中通常取0.99，影響不大。

換算成煤耗:

供電煤耗=3600/(電廠凈效率x7x4.1866)。

計(jì)算要注意效率的單位是用了%還是小數(shù)點(diǎn)，如果用了%為單位還得除以100。

性能驗(yàn)收試驗(yàn)當(dāng)然有標(biāo)準(zhǔn)，鍋爐性能按照ASMEPTC4.1，汽輪機(jī)按照ASMEPTC6-2004，而且也是允許按規(guī)定進(jìn)行條件偏差的修正的，只是手不要抖或都得不太大。

只不過(guò)，性能驗(yàn)收試驗(yàn)完成后，有哪個(gè)電廠平時(shí)還用反平衡法去計(jì)算供電煤耗?

在超臨界發(fā)展的初期，的確有一些機(jī)組未能到達(dá)設(shè)計(jì)指標(biāo)，例如可參閱《我國(guó)超(超)臨界火電機(jī)組實(shí)際投運(yùn)水平評(píng)述》，作者張建中，發(fā)表在《電力建設(shè)》2009年4月。也正因此，有的600MW級(jí)超臨界機(jī)組才投運(yùn)幾年就要做汽機(jī)通流改造。

如果有人說(shuō)電廠煤耗改善了，我更愿意從微觀看到底是哪些方面有了提高。

3 影響煤耗的主要因素

3.1煤電廠的類型

A.按燃燒方式分有：循環(huán)流化床(CFB)與煤粉爐(包括π型爐和塔式爐，W火焰爐)。CFB應(yīng)針對(duì)劣質(zhì)煤，煤耗相對(duì)要差些。

B.按照排汽冷卻方式分有：濕冷機(jī)組與空冷機(jī)組(包括直接空冷與間接空冷)。取決于廠址條件，濕冷機(jī)組的排汽背壓通常在4.9kPa～11.8kPa，南方也有6kPa～11.8kPa;間接空冷通常在13～28kPa，直接空冷在15～35kPa左右。因此，不同類型的機(jī)組，以及同一機(jī)組在不同背壓下煤耗相差很大。

C.按照電廠參數(shù)分有：亞臨界，超臨界，超超臨界電廠。亞臨界(16.7MPa/538/538)、超臨界(24.2MPa/566/566)的參數(shù)比較固定(少數(shù)超臨界的參數(shù)略有不同)，超超臨界再細(xì)分的話有普通超超(25～26.25MPa/600/600)，和先進(jìn)超超或叫高參數(shù)超超(28MPa/600/620),中間過(guò)渡還有再熱溫度610度的。所以，盡管都叫超超臨界，煤耗差別也會(huì)有2克千瓦時(shí)左右的差別。

D.按照再熱次數(shù)分有：一次再熱和二次再熱(雙再熱)。如按二次再熱31MPa/600/620/620的方案，二次再熱超超臨界與一次再熱普通超超臨界煤耗大致相差8～9克/千瓦時(shí)左右。

E.純凝發(fā)電機(jī)組與供熱機(jī)組

按熱電用途分有：純凝發(fā)電機(jī)組與供熱機(jī)組。供熱機(jī)組(熱電聯(lián)供)因?yàn)槔昧说蜏責(zé)崮埽涿汉臅?huì)比純凝機(jī)組好得多，可以輕易地做到200克/千瓦時(shí)以下。所以，千萬(wàn)不要直接比較兩種不同的機(jī)組。

3.2影響煤耗變化的主要因素

對(duì)于一臺(tái)運(yùn)行機(jī)組的煤耗因素不少，這里講兩個(gè)主要的因素。

A季節(jié)變化

主要是環(huán)境溫度變化引起排汽背壓的變化，使得汽輪機(jī)熱耗變化，對(duì)鍋爐效率影響不大。所以，無(wú)論濕冷還是空冷機(jī)組，夏季和冬季工況的煤耗相差挺大。例如，1000兆瓦超超臨界電廠的煤耗，高低背壓工況下可能相差17克/千瓦時(shí)(濕冷機(jī)組)、26克/千瓦時(shí)(空冷機(jī)組)。

B負(fù)荷變化

負(fù)荷變化對(duì)鍋爐效率的影響相對(duì)不那么大。例如，1000兆瓦超超臨界煙煤鍋爐效率，100%負(fù)荷時(shí)為93.9%，75%負(fù)荷時(shí)為94.9%，50%負(fù)荷時(shí)為95.5%，即部分負(fù)荷甚至還稍好。

主要的影響是在于汽機(jī)熱耗。例如，1000兆瓦普通超超臨界汽機(jī)熱耗，100%汽機(jī)驗(yàn)收工況(THA)時(shí)為7370千焦/千瓦時(shí)，75%THA時(shí)為7500千焦/千瓦時(shí),50%THA時(shí)為7820千焦/千瓦時(shí)，40%THA時(shí)為8110千焦/千瓦時(shí)。熱耗的劃分大致是負(fù)荷降到75%時(shí)，超超臨界機(jī)組成了超臨界機(jī)組，50%負(fù)荷時(shí)成了亞臨界機(jī)組。

下圖為早期660/1000兆瓦機(jī)組熱耗與負(fù)荷的關(guān)系曲線，引自《600兆瓦超超臨界機(jī)組的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能分析》，作者張曉魯，2008年10月清潔高效燃煤發(fā)電技術(shù)協(xié)作網(wǎng)2008年會(huì)。

目前，煤電機(jī)組的年利用小時(shí)數(shù)普遍下降，創(chuàng)歷史低位。如果按照4500小時(shí)估算，平均負(fù)荷利用率為51%左右(出力系數(shù)不會(huì)高)。即眾多的煤電機(jī)組煤耗的年平均值不會(huì)樂(lè)觀。所以千萬(wàn)別告訴我，亞臨界運(yùn)行狀態(tài)下能達(dá)到超臨界或超超臨界機(jī)組的煤耗水平。

下圖為早期各種機(jī)組供電煤耗與負(fù)荷的關(guān)系曲線，引自《燃煤發(fā)電機(jī)組負(fù)荷率影響供電煤耗的研究》，作者劉福國(guó)等，發(fā)表在《電站系統(tǒng)工程》2008年7月。可以清楚地知道負(fù)率率的影響是很大的。

4 我國(guó)目前煤耗水平與行動(dòng)計(jì)劃

由三部委與2014年9月印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014～2020年)》，代表了官方認(rèn)可的目前煤耗水平和對(duì)新建機(jī)組的要求。

先看截止2014年底煤電機(jī)組的構(gòu)成(中國(guó)電力可靠性年報(bào)2014)：

盡管有人認(rèn)為這些數(shù)是各電廠上報(bào)的，也還是有些參考價(jià)值。我們可以看到兩個(gè)表的一些區(qū)別。

5 結(jié)束語(yǔ)

我們討論了煤耗的不同概念、計(jì)算方法和影響因素，主要是為了揭示煤耗的復(fù)雜性，在溝通和引用中需加以小心。煤耗的準(zhǔn)確性有技術(shù)手段的因素，更主要的還是當(dāng)事者的職業(yè)道德、良心。做好了，就是可信的煤耗數(shù)值;否則，就是以煤耗謀私利的煤老鼠──煤耗子。