【摘 要】本文针对热电厂特性，通过引进当量主汽量的概念，分别对热电联产和热电分产两种装置的热电分摊方法进行了探讨，在好处归热法与好处归电法两种极端分配方法的基础上，通过热耗分配系数的合理取值，在热电联产供热方式中按能量品位把冷源损失分摊给热电双方，在热电分产供热方式中改变传统热量法的思维方式，分阶段考虑供热所消耗的热量，提出了一种新的折衷计算思路，供参考。----------厦门电厂 林克淮
1、前言
能源是人民生活水平提高的必要保证，在我国“十一五”规划中提出了建设资源节约型和环境友好型社会的奋斗目标，能量的综合利用已经为越来越多的人们所重视。众所周知，热电联产是用供热式汽轮机组的蒸汽流先发电后供热的生产方式，不但提高了能源利用效率，而且做到了按质、合理用能。热电联产以其具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益，受到了国家产业政策的大力支持。
以热电联产为基础的热电厂，同时生产形式不同、质量不等的两种产品——热能和电能，它们对燃料的利用程度差别很大。与此同时，为了提高热网系统的可靠性和运行调节方式的灵活性，一般的热电厂均配合以减温减压装置作为备用和补充汽源，即同时存在着热电联产和热电分产两种不同的生产方式，它们的经济性也截然不同。
热电分摊的方法决定着热电双方的利益，特别是对于热、电产品经营分属于不同经济实体的热电企业，科学、合理的热电分摊尤为重要。目前，我国一般以热力学第一定律为基础，应用热量法进行热电分摊，把热电联产的好处归给电。
热电联产在我国北方地区是极为重要的行业，由于热电企业提供产品的特殊性，尽管其生产原料——燃煤（燃油、燃气）和水，早已进入了市场经济；而其终端产品——热和电，却还停留在计划经济时代，产品价格由政府定价，长期以来，供热价格过低，加上在热电分摊中把好处归给电，热电企业必须以电养热。
改革开放后，我国南方地区也逐步兴起了以工业热负荷为主的热电联产、集中供热热潮，供热经营已经按照市场化运作。可以预见，随着国家电力体制改革的持续深入和市场经济体系的不断完善，热电企业的两种终端产品势必要全面走向市场，用热量法进行热电分摊显然压制了供热一方的盈利空间，不利于供热企业的生存和发展。
为了兼顾供热与发电效益，促进热电厂运行方式的良性循环，本文根据热量的品质，通过引进“当量主汽量”的概念，在好处归热法与好处归电法两种极端分配方法的基础上，提出了一种新的热电分摊方法（折衷分配法），按照热电联产和热电分产两种方式分别进行介绍。在热电联产供热方式中按能量品位把冷源损失分摊给热电双方，在热电分产供热方式中改变传统热量法的思维方式，分阶段考虑供热所消耗的热量，提出了一种新的折衷计算思路，对调动热电双方的积极性，有效利用能源具有现实意义。
为方便起见，下面的论述只提及分配给供热一方的供热耗当量主汽量，而分配给供电一方的供电耗当量主汽量可由锅炉总蒸发量扣除供热耗当量主汽量求得。
所谓“供热耗当量主汽量”是指把不同参数的供热蒸汽（或热水，以下只称蒸汽）流量按照一定的方法折算为与锅炉主蒸汽参数相一致的蒸汽流量，它以锅炉给水转化为过热蒸汽这一过程为热耗折算基准。因此，折算后的供热耗当量主汽量与其耗热量具有某种确定的对应关系，而折算方法则体现了热电双方的利益如何分摊。
本文将主要对热电分摊方法提出一种新的思路，提供讨论参考。
2、热电联产装置的热电分摊方法
目前，国内外对热电联产机组所采用的分摊方法有热量法和实际含降法这两种比较典型、极端的分配方法。按照当量主汽量的概念，其折算方法如下：
2.1 热量法
热量法是将热电厂的总耗热量按热电厂生产的热量和电量的比例来分配。它建立在热力学第一定律的基础上，不区分能量的品质，起不到鼓励热用户利用低品位能量的作用。供热耗当量主汽量计算公式为：
ＤHr1＝Ｄr（ｉr－ｉh）／（ｉ0－ｉfw），［t/h］（1）
式中，Ｄr——汽轮机抽汽供热流量，［t/h］；
ｉr——汽轮机抽汽热焓，［kJ/kg］；
ｉ0——汽轮机主蒸汽热焓，［kJ/kg］；
ｉfw——锅炉给水热焓，［kJ/kg］；
ｉh——供热返回水与补充水混合后的热焓，为方便起见，假设回水率为100%，ｉh简称供热回水热焓（下同），［kJ/kg］。
2.2 实际焓降法
实际焓降法是按供热抽汽的实际焓降不足与进汽的总实际焓降之比来分配总热量。它鼓励热用户尽可能利用低品位热量，但将冷源损失都归结到发电方面，其供热耗当量主汽量计算公式为：
ＤHr2＝Ｄr（ｉr－ｉc）／（ｉ0－ｉc），［t/h］（2）
式中，ｉc——汽轮机排汽热焓，［kJ/kg］。
2.3 热电联产机组热电分摊新方法（折衷分配法）
热量法因其简便实用得到了较广泛的采用，但热量法没有反映热、电两种产品质量上的不等价和不同参数供热蒸汽的质量差别，调动不了热用户降低用热蒸汽参数的积极性，会造成热能利用上的很大浪费，从而减少热电厂的实际经济效益。而实际焓降法考虑了能量质量上的差别，克服了热量法的缺点，但实际焓降法对电能生产没有给以应有的照顾，挫伤了热电厂电能生产的积极性。两种方法各有一定的合理性，也都有一定的局限性。
为了激励发电和供热二者都参与热电联产的积极性，本文提出一种新的热电分摊方法，即介于热量法和实际焓降法这两种极端分配方法之间的折衷分配法。其供热耗当量主汽量表示如下：
ＤHr＝（ＤHr2+ξ×Ｄr）＋Ψ×［ＤHr1－（ＤHr2+ξ×Ｄr）］，［t/h］（3）
式中，Ψ——热耗分配系数，参见下文；
ξ——供热回水至锅炉给水所需回热抽汽折当量主汽量系数，参见下文。
由于供热抽汽所需分摊的热量原则上应从供热回水至抽汽参数状态所需消耗的热量，而实际焓降法把供热抽汽的有效能折算为新蒸汽的有效能，所计算出来的当量主汽量基准热量是从锅炉给水至过热蒸汽的吸热量。在热电联产机组中，供热抽汽流的回水回到供热机组的回热系统，因增加回热抽汽流而减少的发电量，必须要由增加凝汽流的发电来补偿，这时所必然带来的一部分冷源损失理应由热用户承担。从公平合理角度考虑，用实际焓降法计算的供热耗当量主汽量应加上供热回水至锅炉给水所需回热抽汽折当量主汽量一项，即ξ×Ｄr。因此，修正后的实际焓降法所表示的供热耗当量主汽量为（ＤHr2+ξ×Ｄr）。
3、热电分产装置的热电分摊方法
在热电厂内，为了确保热网参数稳定、运行可靠，供热系统必须装设减温减压器（简称RTP）。在热化系数αtp<1的情况下，RTP可以作为补偿热化供热不足的一种必要调节设备。同时，RTP作为一种提供备用热源的设施，也是必不可少的。
RTP供应的蒸汽是分别能量生产，所以其出口的蒸汽参数选择，不会影响热电厂的热化发电量和热经济性。从表面上看，RTP供热似乎只与锅炉效率直接相关，而与汽轮机的热经济性无关，采用热量法计算RTP的供热耗热量应是合情合理的。但是，在热电厂内，为了减少冷源损失以及给水在锅炉内进行热交换过程中的不可逆损失，节省热能，提高整个热力循环的热经济性，无论是对供热返回水的加热、补充水的加热或对总给水流量的加热，均采用回热抽汽。RTP的减温水一般由给水泵或凝结水泵供给，多数热电厂从末级高加出口引入，即以锅炉给水作为RTP的减温水，也就是说汽轮机的全部或部分回热抽汽既加热了锅炉给水，也加热了供热减温水，为方便起见，本文假设供热回水从凝汽器进入，具体热电厂可根据供热返回水进入热力系统的地点进行具体分析。我们可以把热电分产装置外供蒸汽（二次蒸汽）所吸收的热量分两个过程完成：从供热回水至锅炉给水的吸热过程和从锅炉给水至对外供热蒸汽参数状态的吸热过程。这样在RTP所供出的蒸汽中，从供热回水至锅炉给水焓升阶段的吸热量就不能简单用热量法来进行计算，因为该过程还得益于汽轮机的回热抽汽贡献。下面分别介绍上述两个过程的当量主汽量计算方法。
3.1 RTP所供蒸汽从供热回水至锅炉给水吸热过程所需回热抽汽折当量主汽量计算
从供热回水至锅炉给水所需回热抽汽折当量主汽量可以采用热量法和等效热降法来计算。
3.1.1热量法：
根据能量守恒定律，如果忽略轴封漏汽、抽汽器耗汽等能量损失，假设所有加热器的换热效率为100%，则由凝汽器进入的供热返回水经不同能级加热器后至锅炉给水所吸收的热量，只与给水的初、终参数有关，而与吸热过程无关，即供热回水至锅炉给水所吸收的热量为：
Q=Dh（ifw–ih）=（i0-ifw）×［Dh（ifw–ih）/（i0-ifw）］
因此，折算当量主汽量可以表示如下：
Dpr1=ξ1×Dh，［t/h］（4）
式中，ξ1——用热量法计算的供热回水至锅炉给水所需回热抽汽折当量主汽量系数，即（ifw–ih）/（i0-ifw）
Dh——供热回水流量，［t/h］
3.1.2 等效热降法
根据等效热降理论：假设将所有加热器按给水流动方向从低到高排序，则第j级加热器的等效热降Hj是1kg抽汽流从Noj处返回汽轮机的真实作功能力，其计算通式为：
Hj=（ij-ic）-■■Hr，［kJ/kg］
式中ij——加热器j所对应的抽汽口处焓值，［kJ/kg］；
ic——排汽焓，［kJ/kg］；
Ar——取γr或τr，视加热器型式而定；
qr——Nor加热器获得的热量，［kJ/kg］；
γr——疏水在Nor加热器中的放热量，［kJ/kg］；
τr——给水在Nor加热器中的焓升，［kJ/kg］；
r——加热器j后更低压力抽汽口脚码。
如果j为汇集式加热器，则Ar均以τr代之。如果j为疏水放流式加热器，则从j以下直到（包括）汇集式加热器用γr代替Ar，而在汇集式加热器以下，无论是汇集式或疏水放流式加热器，则一律以τr代替Ar。
各抽汽等效热降Hj算出后，按作功与加热热量之比，可得相应的抽汽效率
ηj=Hj/qj
结合热电厂的回热系统特性，供热回水从回水点经各不同能级加热器至锅炉给水（即供热减温水）所吸收的热量，等于加热供热回水所需回热抽汽可能转变为功的热量。即
Dh（ifw–ih）=DhΣτjηj=（i0-ic）×［DhΣτjηj/（i0-ic）］
则折算当量主汽量可以表示如下：
Dpr2=ξ2×Dh，［t/h］（5）
式中，ξ2——用等效热降法计算的供热回水至锅炉给水所需回热抽汽折当量主汽量系数，即Στjηj/（i0-ic）；
如果忽略轴封漏汽及利用、加热器散热、抽汽器耗汽和泵功耗能等辅助成分的作功损失，就等效热降的基本性质而言，它只与机组的初参数、终参数、抽汽参数以及热系统结构有关。因此，用等效热降法计算特定机组的供热回水至锅炉给水所需回热抽汽折当量主汽量是非常简捷和方便的。详细计算方法见参考文献［5］。
3.1.3 折衷计算法
热量法和等效热降法是供热回水至锅炉给水焓升阶段热耗分配的两个极端，热量法把回热抽汽效益全部归电，而把相应作功部分的冷源损失分摊给供热；等效热降法只是反映回热抽汽返回汽轮机的作功不足部分，供热一方没有分摊到回热抽汽作功后的冷源损失，属于好处归热法，显然ξ1>ξ2。
为了更合理地进行该过程的热电分摊，必须着眼于能够最大限度地提高热电厂的全厂经济效益，本文提出一种计算供热回水至锅炉给水所需回热抽汽折当量主汽量的折衷计算方法，其折算系数ξ可以用下述公式表示：
ξ=ξ2+ψ（ξ1-ξ2）（6）
从上述分析可以看出，特定汽轮机组的ξ1和ξ2均比较固定且容易求得，因此，ξ只与ψ成变量关系，由其计算出来的折算当量主汽量为：
Dp1=ξ×Dh，［t/h］（7）
3.2 RTP所供蒸汽从锅炉给水至对外供热蒸汽参数状态的吸热过程折当量主汽量计算方法
假设某热电厂的一台减温减压器运行参数如下（减温水全部蒸发，无回水）：
其中，D、DRTP、Dw——分别为RTP一次蒸汽（减温减压前）、二次蒸汽（减温减压后）、减温水的流量，［t/h］；
i、iRTP、iw——分别为RTP一次蒸汽、二次蒸汽、减温水的焓值，［kJ/kg］。
通常指定减温减压器的i、iRTP、iw、DRTP均已知。例如，作为汽轮机备用的RTP，其出口蒸汽参数和抽汽供热参数相同；而用于峰载热网加热器的RTP，其出口蒸汽通常为饱和参数，以满足热网系统的送水要求。由RTP的物质平衡和热平衡式，即
物质平衡 D+Dw=DRTP
热平衡 D×i+Dw×iw=DRTP×iRTP
可联解求出D和Dw。
根据能量平衡关系，通过RTP供出的二次蒸汽所含的热量可以看作是由一次蒸汽（锅炉主蒸汽）的热量和减温水的热量所组成的。按照当量主汽量的概念，以锅炉给水参数为起点热量换算基准，一次蒸汽流量折当量主汽量正好就是一次蒸汽流量D，而减温水流量折当量主汽量为0。可见，RTP所供蒸汽流量从锅炉给水至对外供热蒸汽参数状态的吸热过程折当量主汽量Dp2等于D。
3.3 热电分产装置的供热耗当量主汽量计算
综合3.1和3.2的分析结果，按照前文假设，供热返回水的回水率为100%，则由RTP供出的二次蒸汽流量DRTP与供热回水流量Dh相等，而通过RTP所供蒸汽折当量主汽量Dp等于从供热回水至锅炉给水吸热过程所需回热抽汽折当量主汽量Dp1和从锅炉给水至对外供热蒸汽参数状态的吸热过程折当量主汽量Dp2之和。即
Dp=Dp1+Dp2
=（D+Dw）×ξ+D
=D×（1+ξ）+ξ×Dw，［t/h］（8）
其中，D——RTP减温减压前的一次蒸汽流量，［t/h］；
Dw——RTP的减温水流量，［t/h］。
4、热耗分配系数Ψ的计算
在公式（3）和（6）中，均存在一个与热电双方分摊利益直接相关的热耗分配系数ψ，它反映了介于好处归热法与好处归电法两个极端分配方法之间的利益偏向，其取值应本着以生产为主，供销、用户合理分摊的原则，并有利于提高热电厂的全厂经济效益。
如前所述，热电厂的对外供热既有热电联产方式，也有热电分产方式，热电联产是热电厂节能的本质要求，通过RTP供热的热电分产只是热电厂运行方式的必要补充和调节，鼓励热电联产、抑制热电分产是热电厂提高经济效益的根本途径。而利用作过功、品位降低的蒸汽流对外供热是热电联产机组节能的内在原因，供热抽汽压力越低，供热蒸汽流在汽轮机中作功越多，节能贡献也就越大，因此，我们要求热用户应尽可能降低用热蒸汽参数。
基于上述分析，考虑到供热与发电双方的利益，将冷源损失按质分摊，得到热耗分配系数ψ的计算公式如下：
ψ=ΣDRTP/（ΣDr+ΣDRTP）×（ir-ic）/（i0-ic）（9）
式中，ΣDr——热电厂中热电联产部分的抽汽供热总流量，［t/h］
ΣDRTP——热电厂中热电分产部分的外供蒸汽总流量，［t/h］
可见，热电厂抽汽供热比例越大，RTP供热比例越小，热耗分配系数越小，供热所分摊的热量越少，趋向于好处归热法；反之，热电厂抽汽供热比例越小，RTP供热比例越大，热耗分配系数越大，供热所分摊的热量越多，趋向于好处归电法。供热抽汽参数越接近进汽参数，热耗分配系数越大，供热所分摊的热量越多，趋向于好处归电法；反之，供热抽汽参数越接近排汽参数，热耗分配系数越小，供热所分摊的热量越少，趋向于好处归热法。
5、结束语
热电厂的热电分摊方法直接关系到热电双方的利益，传统的热量法虽然简便实用而得到了广泛应用，但在热电产品全面走向市场的形势下，用热量法进行热电分摊不利于供热经营企业的生存和发展，并会造成热电厂在热能利用上的很大浪费。而实际焓降法挫伤了热电厂电能生产的积极性，不利于竞价上网。只有正确反映热电厂热、电两种产品的质量差别和热电厂生产过程的技术完善程度，根据热量的最大有效利用率，对热电厂按质分摊冷源损失，促进热电联产系统优化，激励它们参与热电联产的积极性，才能更加合理地利用能源，更好地推动热化事业发展，促进热电厂的经济性得到不断提高。由于当今大多数热电厂的生产管理与计算机应用技术紧密结合在一起，在一般的工程计算中，本文所介绍的热电分摊新方法很容易得到实现。
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