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关键词 电厂热力系统;节能;方法;措施;研究
中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)112-0146-02
实践中可以看到,电厂热力系统节能关系着国家节能降耗之大局,同时也是关系着电厂的可持续发展,因此加强对电厂热力系统节能问题的研究,具有非常重大的现实意义。
1电厂热力系统计算常用方法分析
对于热力系统计算而言,主要是对电厂汽轮机组性能进行分析,对热力试验、热力系统改进计算工作进行分析,对热力系统计算的主要目的在于机组热性指标的确定,因此热力系统计算方法的有效选择,成为机组热经济性研究的前提和基础。
常规热平衡法:基于质量、能量平衡,对电厂热力系统数值进行计算。在此过程中,需对电厂热力系统运行过程中的变工情况进行计算,对汽轮机抽汽口、排汽端蒸汽参数和回热系统参数进行明确,目的在于明确汽轮机新膨胀过程线以及该系统具体参数,其中的难点和核心在于计算汽轮机变工况。
等效热降法:该方法主要以新蒸汽流量、热力过程线以及循环初终参数均保持不变为前提条件,以等效热降变化为基础对热力系统自身的热经济性进行分析研究。局部分析热力系统时,等效热降法的应用有效的改进常规热力计算缺陷与不足等问题,并且建立了热力系统分析研究新方法,从而使热力计算实现系统分析。
循环函数法:实践中,根据热力学第二定律之规定,通过分析循环不可逆性,以循环函数式作为现代汽轮机循环节能定量计算的工循环函数法,实际上是一种计算复杂热力系统的有效方法。
熵分析法:在体系熵平衡计算过程中,求出熵产分布与大小,分析熵产影响因素,以此来确定熵产、不可逆损失之间的关系。同时,还有火用分析法,其主要是在热力学定量基础上,以环境为基础对能的本性的全面认识。
代数热力学法:该方法是一种热力系统能量有效分析法,其主要是利用事件矩阵对系统中的相关子系统的能量出入关系。对于火用矩阵而言,其对各股流火用值、分支等进行了定义,对单一系统中的出入流进行了关系性分析,最终得到一个结构矩阵,以此了从全局对全系统和子系统之间的关系趋势进行研究。
2当前国内电厂热力系统问题分析
首先,分析方法存在缺陷,研究局限性比较大。实践中可以看到,对于电厂热力系统的分析方法依然存在欠缺与不足,尤其是使用的计算工具表现出一定的滞后性,需改进和创新。利用计算机进行热力系统节能研究过程中,还存在着很多的问题与不足,通常情况下采用的是传统的局部优化法,而对热力系统的节能分析法研究甚少。同时,研究存在着一定的局限性。本质上来讲,对于热力系统研究长期处于相对固定状态,虽然稳态模式下的研究可促使发电系统一直保持恒定状态,而且在一定程度上也可降低研究复杂度,但是其局限性也是非常明显的,对电厂节能降耗工作可能会产生非常不利的影响。
其次,对电厂热力系统的分析指导存在着问题。节能降耗是当前最需大力支持的项目,实践中必须不断的提升和创新电厂工作观念。实际工作中,管理人员对电厂分析、指导存在着不到位现象,这成为电厂热力系统节能发展的重大桎梏。比如,电厂管理不善、对具体情况分析不到位,则可能会导致电厂管理失控。
3电厂热力系统节能策略
基于以上对电厂热力系统计算方法、存在的主要问题分析,笔者认为实现电厂热力系统的有效节能和降耗,可从以下几个方面着手。
3.1锅炉排烟过程中的余热有效回收和利用
电厂锅炉的排烟温度通常可达150度~160度,若在锅炉上方适当的位置加装暖风扇,则其排烟温度也达150度,因此电厂热力系统运行过程中的锅炉热损失是非常大的。基于此,如何才能降低能耗,有效的利用这些热量,成为一个值得深思的问题。低压省煤器是一种较为有效的节能装置,它实际上就是一个处于锅炉尾部位置的汽、水换热器,与锅炉省煤器相似。然而,通过其内部的并非高压给水,相反则是低压凝结水。其主要有两种连接方式,即低压省煤器在电厂热力系统中的串联和并联。对于低压省煤器而言,其水源来自于低压加热器出口,而且凝结水在低压省煤器中吸收其排烟热量予,待温度升高后,再将其通入低压加热器系统之中。实践中可以看到,串联形式的省煤器经济性比较好,这主要是因为该种形式下流经低压加热器的水量最大;确定低压省煤器受热面以后,锅炉排烟冷却程度以及其热负荷均非常的大,因此对排烟余热循环应用效果非常的好,从而实现了节能减排之目的。
3.2 利用化学方法实现节能减排
电厂热力系统节能减排中的化学方法,主要是基于对装载有抽凝汽式热力机组系统的一些电厂而言的,该方法主要是利用化学水填补凝汽机实现节能减排之目的。将化学水添入到凝汽机之中时,其中的大量氧气会被除掉。同时,运行过程中将雾化设备安装在凝汽机入口位置,从而确保化学补充水雾化,以此来提高电厂热力系统废热回收利用率。实际操作过程中,若能够将凝汽机处理成真空状态,则该种方法的应用效果会更好,节能减排效果也最佳。
3.3减少煤炭用量,提高电厂发电效率
在电厂机组中,全面推广应用性能管理系统,这是一种采用基于离散坐标法描述锅炉内热流密度时空分布特性的创新方法,利用火焰动态计算模型,对火焰中心、高温腐蚀以及炉膛结渣问题进行分析,从而实现了条件的有效优化。此外,在当前的电厂信息化管理系统建设与发展过程中,有效的引入机组运行性能管理模式,可实现主动性能管理功能,并且能够及时发现电厂机组运行中的相关性能问题与不足,提出一些有效的、针对性解决策略,并在此基础上逐步建立健全机组应用性能考核机制。正所谓无规矩不成方圆,因此电厂通过制定有效的管理机制,开有效减少煤炭用量,提高电厂发电效率,同时这也是节能减排的客观要求。
4结论
总而言之,面临当前国内国际能源资源短缺的现状,发展节能降耗产业势在必行,而对于能耗大户――电厂热力系统而言,节能减排是其发展的必由之路。因此应当加强思想重视和技术创新,以确保我国电厂电力事业的可持续发展。
参考文献
[1]刘建伟.火电厂热力系统节能技术探讨[J].城市建设理论研究,2011(31).
[2]李东亮.电厂热力系统节能分析探究[J].科学与财富,2012(12).
摘 要:变频节能改造节能节能量的估算是确定项目是否具备改造可行性的关键因素。目前,多直接运用相似定律,与实测节能效果存在很大误差。拟分析相似定律的适用范围,探讨切合实际的节能量计算方法,最后通过相关改造项目检验其准确性。
关键词:泵与风机;变频改造;节能估算
1 概述
泵与风机是把机械能转换为流体压力能和动能的通用流体机械,在石化、冶金、电厂中使用非常普遍,例如,在热电厂中,泵与风机所消耗的电能几乎占到厂用电的70~80%。提高泵与风机的效率,合理进行节能技术改造,是企业节能减排的重要途径。
变速调节技术是泵类和风机普遍采用的一项重要的节能措施,变频节能改造节能效益和节能量的计算是关系到项目是否具备改造可行性的关键因素。目前,对变频调速技术节能效果的分析,多直接运用相似定律,与实测节能效果存在很大误差。
本文拟分析相似定律的适用范围,探讨切合实际的节能量计算方法,最后通过相关改造项目检验其准确性。
2 泵与风机的相似定律
根据流体力学原理,对同一台泵与风机,相似工况之间的性能参数关系为:
(1)
式中Q为流量;n为转速;H对于泵为扬程,对于风机为压头;N为功率。
如图1,A1点的流量和扬程己知为QA1和HA1,任一与A1点相似的工况点参数为Q和H,则:
(2)
显然这是一条过原点的抛物线,称为相似曲线,与A1相似的工况全在这条线上。
相似定律的前提是调节前后工况必须相似,但泵运行时,大多存在静扬程或背压。此时,两种转速下的工况点不直接满足相似定律。如图1所示,管路特性曲线为h=hp+SQ2,原工况为A1,对应的转速为n1。转速改变为n2之后,泵与风机的工况点为E2,而转速为n2时,与A1所对应的相似工况为A2,显然A2≠ E2。
该负荷下的节能率通过计算可表示为:
(3)
该方法在计算节能量时要知道泵与风机的性能曲线、管路特性曲线,但这些数据在现场很难得到,因此,在实际改造项目中难以采用。
4 基于额定流量和额定功率的计算法
对风机、水泵原采用阀门、挡板进行节流调节,后采用变频调节,《泵与风机节能技术》给出了一个节能量计算公式:
(4)
式中:PL、Q为水泵、风机采用挡板调节流量时的电机输入功率和流量;Pe为水泵、风机额定功率,kW;Qe为水泵、风机额定流量,m3/s。
当流量的调节范围在(0.5-1)Qe时,电机变频调节相比节流调节的节电率k为:
(5)
式中ηb为调速机构效率。
将式(4)带入式(5),即可得到基于电机功率PL、Pe的变频调速相对于节流调节的节电率计算公式:
(8)
5 实例计算
某热电公司一次风机参数为:额定风量265000m?/h,电机额定功率2400kW,风门开度30~40%。
5.1 节电量计算
风门开度为30%,风机运行电流为107A,电机的功率为:
PL = 1.732×10000×107×0.88=1630.85 kW;
风机的额定功率与电机的额定功率差别较大,因为在设计时电机一般会根据轴功率考虑1.05~1.30的安全系数确定,所以用电机的额定功率除以安全系数作为风门全开时的轴功率,这里取安全系数为1.25,则:Pe=2400/1.25=1920 kW
将PL和Pe带入式(3-13),节电率为: k =27.14%。
节电量: ΔP =PL×k = 1630.85 ×27.14%=442.61 kW
风机在不同风门开度下的节电情况统计如表1。
5.2 节电量计算结果验证
表2和表3分别为工频和变频的实际抄表数值及平均每小时耗电量。
变频后实际节电率=(1494-1162)/1494=22.22%
由实际统计数据计算一次风机变频后的节电率为22.22%,与理论节能量计算结果(23.14%)大致相符,证明所提出的节能量计算方法是适用的。
6 总结
本文研究了泵与风机相似定律的适用性,提出了适用于实际项目节能评价的计算方法,并对项目实施后的节能情况进行统计,初步验证了计算方法的可靠性,还需在后续类似项目中进一步验证。
参考文献:
[1]符永正.管路特性对泵与风机变速调节节能效益的影响[Z].中国给水排水,1999,l(15).
关键词:煤炭企业 节能减排 评价指标体系
中图分类号:F27文献标志码:A文章编号:1673-291X(2011)25-0034-02
引言
煤炭企业属于社会经济基础能源生产、提供的行业,同时也是能源消耗和环境污染物排放部门。煤炭行业是国家节能减排的九大重点行业之一,做好煤炭行业的节能减排工作,对于完成中国“十一五”节能减排目标,加快建设资源节约型、环境友好型社会,促进经济发展和生态文明建设意义重大。对煤炭企业自身而言,做好节能减排工作,有利于保护其自身的生存环境质量,提高企业的整体技术水平和竞争力。因此,如何适应形势的变化,采取节能减排措施,主动承担起社会责任,成为当前行业的重要课题。
一、节能减排评价指标体系选取原则
(1)科学性原则。节能减排指标体系的确立必须依据科学的计算方法,遵循科学发展理念,全面把握节能减排的相关概念,对各个指标的概念、分类、范围、方法、口径、计量单位都应加以规定,使指标尽量规范化、标准化,能准确、公正、客观的反应节能减排的内容。(2)整体性和层次性原则。节能减排是一个多要素、多层次的动态复合系统。指标体系的构建应该在将评价目标和评价指标有机地联系起来的基础上分出层次,综合考虑各种影响因素,将指标进行分类细化,是指标体系层次分明、结构清晰,便于使用。(3)稳定性和动态性原则。节能减排评价体系的构建和设计,应根据现实的情况和未来发展趋势,将可能性和需要性相结合,做到灵活性、经济性、准确性相结合,使节能减排体系能真实的反应客观事实,并且制定相应的奖励和惩罚措施。(4)简明性和可操作性原则。节能减排指标的选择应在现有的技术水平、人力、物力的基础上,通过科学的方法,可以测量或者聚合生成,概念明确,易测易得。同时,节能减排指标应具备可比性和可测性,定量指标可以根据现有的数据进行计算,定性指标也可以量化,并且尽量避免很难量化或定性的指标。
二、煤炭企业节能减排评价指标体系设计
本文在选定指标时参考了与煤炭企业节能减排相关的法规、标准和文件要求,先初步提出了一些指标,然后在对煤炭企业和相关专家的进一步调研的基础上,最后确定了节能降耗指标、污染物减排指标、生态保护指标、节能减排综合指标、节能减排人员管理、节能减排技术推广和创新研究应用6个一级指标,原煤生产水耗、原煤生产电耗、原煤入选率、节能量完成率等28个二级指标。构建了基于AHP法构建的煤炭企业节能减排评价指标体系的层次结构模型(见下页表1)。其中“煤炭企业节能减排评价指标”为目标层,6个一级指标为准则层,27个二级指标为指标层。
三、煤炭企业节能减排评价模型构建
煤炭企业节能减排评价采用层次分析法与模糊分析相结合的综合评价法进行。其步骤如下:
1.建立评价因素集。评价因素集一般用U=(u1,u2,…,un)表示,式中,ui为评价因素,评价元素可以是定量的,也可以是定性的。本文中评价因素指之前建立的27个指标。
一级指标因素集:U =(U1,U2,U3,U4,U5,U6)1煤炭企业节能减排评价指标体系
二级指标因素集:U1=(U11,U12,U13,U14);U2=(U21,U22,U23,U24,U25,U26,U27,U28);U3=(U31,U32,U33);U4=(U41,U42,U43,U44,U45);U5=(U51,U52,U53);U6= (U61,U62,U63,U64)。
2.确定等级评语集。评语集是指评价者根据实际需求,对每个子因素集进行的各种评价,将评价结果组合而成的集合。一般用V=(v1,v2,…,vm)表示,vi是评价等级标准,m是等级评语次数。本文根据专家打分投票,确定煤炭企业节能减排评价体系的等级评语集为V=(好,较好,一般,较差)。
3.确定各指标层的权重。设Ui对U权重分别为w1,w2,w3,w4,w5,w6,则对应的权重矩阵为W=(w1,w2,w3,w4,w5,w6);同样,设Uij对Ui的权重矩阵分别为:B1 =(b11,b12,b13,b14);B2 =(b21,b22,b23,b24,b25,b26,b27,b28);B3 =(b31,b32,b33);B4 =(b41,b42,b43,b44,b45);B5= (b51,b52,b53);B6=(b61,b62,b63,b64)。
对于权重的设计,可以采用层次分析法(AHP)两两比较的方法确定评价指标对上一层次指标相对重要性的权重。根据表1所示的低碳城市评价指标体系,采用A.L.Saaty的1~9标度法对两两元素进行比较确定其重要性等级时,考虑了城市的现实状况和参与实施人员的经验,也考虑了其他专家的建议,由此构造出各层判断矩阵。
同时,根据判断矩阵计算出相应的权重值,并检验各判断矩阵的一致性,以保证所得权重的合理性。
通过有关专家(资深企业管理人员、大学及研究机构教授或学者等)对评价指标体系中各个指标进行单因素评价打分,结合各指标的权重,得出低碳城市评价指标的权重及模糊评价关系矩阵。
4.计算处理。(1)确定Ui的模糊评价判断距阵Ri,得到R1、R2、R3、R4、R5、R6。(2)确定一级指标的模糊综合评判集A:
由公式Ai=Bi・Ri得到:A=A1A2A3A4A5A6
(3)确定最终评价对象的模糊评价集合E,E=W・A。(4)判断。经计算得到的E=(E1,E2,E3,E4,E5,E6)对应于评语要素集V={很好,较好,一般,较差,很差}。根据最大隶属度原则可知煤炭企业节能减排处于何种水平。
结论
本文根据节能减排评价指标体系的选取原则,设计了节能减排的评价指标体系,运用层次分析法建立评价因素集、确定各个指标的权重,并运用模糊综合评价法确定指标的隶属度,建立模糊评价矩阵,得出煤炭企业节能减排模糊评价的最终结果。Evaluation System and Modeling Construction of Coal Companies and Energy Saving
LIU Yuan-ming1,SHAN Shao-lei1,GAO Peng-zhao2
(1.Environmental Protection Department of Xinwen Mining Group,Xintai 271219,China;
2.College of Economic and Management,Shandong University of Science and Technology,Qingdao 266510,China)
与20 世纪初的很多其他发明一样,关于电冰箱的发明也有很多种传说,其中一个是第一台电冰箱出自瑞典工程师柏拉腾和孟德之手。这个说法会让人广泛接受,其原因一方面可能是因为同样的电冰箱在亚寒带能得到更高能效。或许这台始祖冰箱搬到了热带,就根本无法制冷了。
仅仅才过去了一个世纪,无论是赤道周边或是极地附近,冰箱沿着奢侈品、中产家庭必有、小康家庭必备的路线一路普及开来。不仅如此,冰箱的制冷能力也越来越强,这指的是在消耗同样电量的条件下,它对一定空间的制冷能力。这也被称为“能效”。目前,能效最高的冰箱可以达到日耗电仅0.23 度,而与之同一系列的海尔卡萨帝高端冰箱虽然有500 升容积,但是其日耗电也不到1 度。在英国,购买像这样的冰箱,依照型号的不同,人们将获得20~70 英镑(相当于人民币260~930 元)不等的政府补贴。当然,此前在德、荷兰和比利时等国家,政府都给予了海尔达到A+能耗标准的产品节能补贴。
目前,中国也开始实施了对购买节能家电的政府补贴,与此同时,强制性的行业标准也已经于2009 年5 月1 日起正式实施。《家用电冰箱耗电量限定值及能源效率等级》(GB 12021.2-2008)对冰箱的能效等级指标进行了更新,这也掀起了冰箱行业的一股龙卷风。电冰箱能源效率等级(俗称为“能效等级”)是表示电冰箱产品能源效率差别的分级方法,在我国分为1、2、3、4 和5 级,数字越小,能源效率越高,节能效果最好。在欧盟,能效等级划分为A 到G 七个级别,其中A 为最高。
能效等级用能效指数来量化。在实施了五年多的旧标准GB 12021.2-2003 的能效指数采用了简单计算的方法,即实际测量的耗电量与耗电量限定值(单位为千瓦时每24 小时,kW•h/24h)之比,节能产品的实测耗电量均不高于该产品的耗电量限定值。如果得出的数值不大于55%,那就达到了最高能效级别1,在GB 12021.2-2008 未颁布实施之前,这是我国核准的最高节能等级。
据中国家电协会统计,中国冰箱产品平均能效指数从1999 年的79.4% 降低到2005 年的56.6%,甚至最低能够达到21%,换言之,几乎所有的生产厂家都能达到最高能效级别,电冰箱市场上达到1 级的产品非常多,这就让区分冰箱节能效果的好坏变得十分困难。而在GB 12021.2-2008 中,一个重大的改变就是提高了能效指数的门槛。
由于冰箱市场的快速发展,新版标准中对能效指数采取了区别对待的方式,将冰箱划分为5 类:普通的具有冷冻冷藏的两门冰箱(即冷冻冷藏箱)、冷冻箱(即通常说的“冷柜”)、冷藏箱(即通常所说的只有冷藏功能的“小冰箱”)、多温区冰箱、具有穿透式制冰功能的大冰箱。其中对冷藏箱冷冻箱的要求最高,55% 在旧版的标准中是最好的1 级,在新版中只能列入3 级。要达到新版的1 级,这一数值必须低于41%。
除了区别对待,新版标准对能效指数的计算方法也更为科学了: 增加了气候类型的修正系数(CC)和基准耗电量的计算方程。在电冰箱的说明书中,经常可以看到ST、SN 等英文字母,这其实是标识冰箱的气候类型的英文缩写。在旧版的标准中,节能标准并不与此挂钩,但新版中将其作为计算电冰箱调整容积的系数,并最终影响电冰箱的基准耗电量限定值。比如,ST 时CC 计为1.1,而为SN 时,CC 则视为1。CC 越大,基准耗电量限定值也加大,最后计算出来的能效指数就会变小。理论上来讲,在冰箱类型、容积、实际测量耗电量等指数完全相同的情况下,为ST 冰箱比SN 冰箱更节能。当然,现在去买冰箱必须要注意的是产品上贴的是新的能效标识还是旧的。因为在2009 年5 月标准正式生效之前出厂的冰箱仍可以贴旧标识并进行销售。
《家用电冰箱耗电量限定值及能源效率等级》新旧标准的主要变化
旧标准:GB 12021.2-2003
新标准:GB 12021.2-2008
加入电冰箱的气候类型修正系数(CC),电冰箱气候类型为N 或者SN 时CC 等于1,当气候类型为ST时CC 为1.1,当气候类型为T 时CC 为1.2。针对不同纬度使用的冰箱被分为不同的气候类型,一般是亚温带SN, 环境温度10 ~ 32℃ , 温带N,16 ~ 32℃,亚热带ST,18 ~ 38℃,热带T,18 ~ 43℃。
增加了基准耗电量的定义和计算方法,将旧版中“耗电量限定值”的说法改为“基准耗电量”,设定基准耗电量为产品比较的基准线,保持数值不变,计算公式为电冰箱调整容积、电冰箱各类别的参数、变温室修正系数三者之和,乘以穿透式自动制冷功能修正系数,最后除以365。
修订了如下类型的电冰箱耗电量方程:
――含有15L 及以上容积且具有冰温区功能的变温间室电冰箱;
――容积小于或者等于100L 的电冰箱;
关键词:凝结水泵;变速运行;计算方法
中图分类号:U464.138+.1文献标识码: A 文章编号:
Abstract: through the analysis of condensate water system operation characteristics, complete condensate pump variable speed H-Q curve calculation formula deduced, realizes the speed condensate pump operation parameter quantitative calculation. It is in actual engineering project to carry out the energy saving effect of the condensate pump variable speed operation assessment provides new thinking.
Key words: condensate water pump; variable speed; calculation method
0 引言
近年来,在节能减排力度不断加大的宏观背景下, 火电行业内开始对不同容量等级的火电机组的水泵和风机等主要辅助设备进行变频设计和改造工作, 其中以凝结水泵设置变频最常见。文献[1]从热经济学角度对凝汽机组凝结水泵运行调节方式的选择进行了分析,设计了6种不同的凝结水泵调节方案, 并对其进行了比较和计算,结果表明: 凝结水泵变频调速的运行方式具有很好的节能效果。但由于凝结水系统中除氧器的存在,凝结水泵出口存在一变化的背压,这不仅会缩小凝结水泵的调速范围, 还会导致节能效果下降[2],不考虑这一因素时,会得到过于乐观的计算结果。因此,在进行凝结水泵变频设计时,事先计算出凝结水泵变速运行时的主要参数,可正确评估节能效果,为改造提供决策依据。在目前变频泵实际能耗计算中,主要是基于泵的相似定律[3],即流量减小一半,扬程减为1/4,功率减为1/8。这种简单计算的方法忽略了管路阻力的影响。事实上,相似定律的使用是有条件的,由于受系统参数和运行工况的限制,并不能简单地套用相似定律来计算节能效果。本文结合流体阻力计算公式,从理论上推导出凝结水泵变速运行H-Q曲线的计算式,并基于相似定律提出变速凝结水泵效率的计算方法,实现变速凝结水泵运行参数、能耗的定量计算。
1 凝结水泵变速运行的理论基础
凝结水泵变速节能的理论出发点是流体机械的相似定律,该定律给出变速运行凝结水泵的流量Q、扬程H、轴功率P 与转速n 的关系:
(1)
(2)
将(1)式平方与(2)式相比,可以得到在相似工况下泵的流量与扬程之间的关系
(3)
2 凝结水泵变速运行H-Q曲线计算式的理论推导
P0、P1、P2、P3、Pdea 分别为凝结水泵入口压力、出口压力、除氧器水位调节阀前、后压力以及除氧器压力。ΔH 为除氧器进口到凝汽器热井正常水位的总高度差, 由3部分组成:一是热井水位到凝结水泵入口高度差ΔH1;二是水位调节阀进口到凝结水泵出口高度差ΔH2; 三是除氧器进口到水位调节阀出口高度差ΔH3 ,ΔH =ΔH1 +ΔH2 +ΔH3。凝结水系统满足以下5个条件:
① 流体是不可压缩的,其密度ρ为常数;
② 除氧器水位调节阀全开阻力系数ξcv;
③ 凝结水管路阻力系数ξp不随流量变化而变化;
④ 除氧器压力Pdea与凝结水质量流量Q均与机组负荷成正比;
⑤ 凝汽器工作压力值忽略不计。
由调节阀工作原理,可得:
(4)
式中: F 为除氧器水位调节阀的通流面积
由图1可知:
(5)
(6)
(7)
(8)
式中:为凝结水泵入口管路的沿程阻力系数;
为凝结水泵出口到除氧器水位调节阀之间管路的沿程阻力系数;
为除氧器水位调节阀到除氧器进口之间管路的沿程阻力系数, 凝结水管路阻力系数可以表示为 ;
为凝结水系统管路中流体的体积流速,;
为凝结水管路的通流面积。
结合式(5)、(6)、(7)、(8)可得在机组正常运行状态下,凝结水泵变速运行时扬程与流量的关系式:
(9)
式中:,,
, ,
在除氧器水位调节阀全开的情况下,、、 、 均为不变的常数。
3 应用实例
下面针对某350MW机组,利用上述凝结水泵变速运行参数的计算方法,计算出典型工况下泵的运行参数,为分析典型工况下凝结水泵变速运行的节能效果提供依据。
本工程中,凝结水泵额定转速为1480r/min。在泵定速运行的情况下,扬程和效率均从泵厂家提供的性能曲线中查得。
首先确定凝结水泵变速运行H-Q函数关系式中的常数a, b, c。
对于a值,可通过泵设计选型计算中管道总阻力(包括管道、阀门、设备等)折算得出,对于b值,依据热平衡图中额定负荷下除氧器流量和压力的比值即可得到,对于c值,依据除氧器入口凝结水管道与凝汽器水位差能够得到。经计算,分别为a=1.87×10-6,b=1.31×10-3,c=3.76×10-1,由此确定H-Q函数关系式为:
H=1.87×10-6•Q2+1.31×10-3•Q+3.76×10-1
4 结论
本文提出了对电厂中工频凝结水泵改造为变频凝结水泵后变速运行参数的定量计算方法。通过理论推导,得出变速凝结水泵的Q-H曲线的函数关系式,式中各项所代表的物理意义清晰,能够对不同负荷下凝结水泵变速调节的扬程进行定量计算;对于泵变速运行效率的获取,可在工频泵的性能曲线图基础上,结合具体工况点,绘制相似工况下扬程随流量变化的抛物线,抛物线与泵额定转速Q-H曲线的交点即为该具体工况点的相似点,其对应的效率即为泵变速运行工况的效率。该计算方法可用于对凝结水泵变速运行节能效果的预评估,也可用于相关的仿真计算,丰富了凝结水泵变速运行理论。
参考文献
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关键词:电力行业;节能减排;发电调度;目标优化;模式;应用;分析
中图分类号:te08 文献标识码:a
在电力行业发展中,传统的发电调度模式侧重于从发电机组的容量均衡方面,进行电力发电调度运行实现,这种电力行业发电调度模式虽然在一定时期内提高了电力资源项目建设的积极性,在一定程度上促进了我国电力事业的发展进步,但是在电力资源的发电调度过程中,也很大程度上限制了具有高效环保效益的大火电机组以及水电、火电等具有节能减排效益的清洁能源机组,在电力行业发电调度模式中的推广应用实现,对于电力行业的节能减排以及生态环保等社会经济效益发展提升,都有很大的不利影响。随着世界性生态环境问题的日益严重以及电力行业发展中对于节能减排要求提出,转变电力工业资源结构,创新电力行业节能减排模式,实现节能发电调度已经逐渐成为当前电力工业结构调整中的关键。本文将在遵循节能发电调度要求原则的情况下,以电力行业发电调度中既对于电网发电调度应用火电机组的购买成本考虑的情况下,同时也对机组发电过程中煤炭资源的消耗作为重要考虑因素,通过制定双目标模糊优化短期交易计划策略,进行多目标模糊优化模型的建立,并通过对于建立模型的计算分析,实现电力行业的节能发电调度,提高电力行业发电调度的社会生态与环境效益。
1、传统调度模式与节能发电调度模式的对比分析
1.1 传统调度模式与节能发电调度模式的区别
电力行业发展中,传统的电力资源发电以及调度模式,主要是通过对于发电以及调度应用机组的容量的考虑,实现对于电力资源均衡发电与调度实现的一种模式,这种模式在电力行业发展中具有一定的时代积极性,但是,随着电力资源需求的不断增长,以及社会能源危机的不断加剧,在电力行业发展中,传统的发电调度模式由于对高效环保节能机组发电调度应用的局限性,对于电力行业的发展进步也产生了很大的制约作用。节能发电调度模式是一种以可再生能源、资源以及具有高效环保功效的发电机组进行优先调度,同时在发电调度过程中进行社会生态效益与经济效益同时最大化兼顾的模式,它对于电力工业结构的优化调整,以及对于电力事业的发展进步都有着积极的作用和意义,也是当前社会经济生态、环保发展大环境下,电力行业改革发展的重要要求,对于整个社会经济发展以及国民经济建设都有着积极的作用和意义。
电力行业节能发电调度管理中,对于节能发电调度模式规定要求,节能发电调度要以保证电力系统的安全稳定运行与供电实现作为前提,通过对于发电机组的能耗以及污染排放情况对比分析,最终实现电力资源的节能、环保以及优化调度。因此,在实施节能发电调度的过程中,最重要的就是将原有的以价格为主的竞价上网模式转换成为一种将能耗以及污染排放量作为标准的发电调度模式,使得传统的发电调度模式从商业化方面更多的向社会化功能的增加转变上来。通常情况下,在电力行业中实施节能发电调度模式,主要是以国家对于上网电价的现有管理方法为基础,在所有可以并网运行的发电机组中进行节能发电调度实现。
1.2 节能发电调度模式对传统模式的冲击影响
随着社会经济以及电力事业的不断发展,当前,在电力行业中开展节能减排工作,最重要的就是进行发电调度方式的改进以及小火电机组的关停、进行脱硝力度的加大。在电力行业的这三项节能减排工作中,进行电力资源发电以及调度方式的改进,又是电力行业节能减排工作的重要工作环节。以我国电力行业的发展现状来看,电力调度中一直存在有一些比较突出的问题,比如电力市场以及发电调度过程中,对于不同能耗水平机组的统一应用等,这都是在传统的电力行业投资机制以及供需变化、运行管理机制等影响下的电力调度问题,对于电力行业的发展以及社会经济效益的提升,有着很大的不利影响
进行电力行业发电调度模式的改进也不仅仅是一种技术的评议改进,它对于电力行业的投资政策以及电价政策等都有着比较深刻额度影响,需要在通过各种综合措施下,建立长效机制,实现对于电力资源以及市场发电调度模式的改进。
2、基于电力节能减排双目标的调度优化模型
在电力行业中,进行电力资源的节能发电调度,通常需要经过两个步骤,过程中,首先及时进行发电机组的组合排序,对于发电调度机组的组合排序,主要是通过电力资源发电调度的执行实现电力系统,在电力系统调度运行开始执行之前,机组将依照机组购买成本价格以及机组调度运行的污染排放量等标准,以最低为目标进行机组的组合排序实现。其次,进行电力资源的节能发电调度过程,就是进行机组发电容量的实时调度过程,节能发电调度的这一过程是建立在机组序列组合实现的情况下,对于调度执行电力系统运行过程中,可用机组的调度容量以及电量情况的确定过程。
进行基于电力节能减排双目标的调度优化模型建立过程中,首先要保证能够满足电力交易中心对于高效能源机组的上网电量需求,并且对于高效能源机组的上网使用电量,按照国家规定电网价格进行执行;其次,要保证能够确定电力资源节能发电过程中各火电机组的上网电价以及煤炭资源的消耗水平,然后,才可进行基于电力节能减排双目标的调度优化模型建立实现。如下公式(1)所示为带有模糊约束条件的模糊多目标决策模型计算公式。
在上示模型计算公式中fi(x)表示目标函数,而gi(x)和hr(x)分别为目标函数的约束条件,在实际计算中,通过对于目标函数最优解的求得,来进行满足多目标条件的节能发电调度最优模型的建立实现。
2.1 进行模糊多目标规划的方法
通常情况下,在进行多目标的决策计算中,比较常用的规划计算方法有目的规划法、多目标交互规划法以及分层规划法、模糊多目标规划法等,其中模糊多目标规划法也被称为隶属函数法,它在进行多目标决策求解过程中,主要是通过运用模糊数学中的最大隶属度原则,在相同约束条件下,进行多个目标优化求解实现。比如,在进行目标函数(2)约束条件下模糊极小值的求解中,具体计算求解过程如下所示。首先,需要进行目标函数中每一个目标分量fi(x)模糊自己的计算求得,那么相应的,每一个目标分量对应的隶属函数也就为μ(fi(x)),其中i=1,2,……。其次,通过模糊数学中最大隶属度原则,进行目标函数中未知数的求解计算,需要注意的是在进行目标函数未知数的计算求解过程中,需要注意目标函数未知数对于目标函数的各约束条件的满足,从而实现对于多目标函数的求解计算。总之,模糊多目标规划法就是通过对于多目标最小化问题的计算中,引进模糊数学最大隶属度计算原则,将多目标问题转化成为单目标优化问题,从而实现对于多目标的优化求解计算。
2.2 双目标模糊优化节能发电调度模型
在电力行业机组发电调度过程中,如果pgi(t)表示的是发电调度机组i在t时间段内的运行出力情况,那么,对于机组发电调度运行过程中的煤炭资源消耗数量的函数关系,则表示如下公式(3)所示。目前,对于机组发电调度运行过程中的能耗参数通常被认为是一个固定值,并且与机组的发电量呈现一个线性变化的关系。
此外,对于电力运行发电调度运行过程中,电网全网购电费用的最小目标函数关系,如果以各发电商对于电网购电的实际报价结算为主,则可以表示为下列公式(4)所示函数关系。节能发电调度实施过程中,机组调度过程中的有功功率平衡约束条件以及机组运行出力条件则如下公式(5)和公式(6)所示。
在进行上述双目标的节能发电调度模型计算求解过程中,同上述的多目标模糊规划分析计算一样,主要是通过对于双目标节能发电调度模型中的双目标函数模糊化,实现对于双目标的计算求解,其中,进行双目标模糊化主要是利用模糊数学中最大隶属度原则,首先将多目标函数中的单目标函数确定为隶属函数,然后通过半直线型函数进行隶属函数关系的表示,则对于目标隶属函数关系则表示如下公式(7)所示。
在上述目标隶属函数关系公式中,主要通过购电费用最小单目标优化以及煤耗量最小目标值、期望最大目标节约值等指标参数,进行多目标隶属函数关系的计算求解实现。在通过数学模糊最大隶属度原则,对于多
目标函数进行隶属函数关系转化后,也就是将双目标节能发电调度模型,通过模糊化,转化成为目标隶属函数关系后,再将目标函数需要满足以及实现的所有约束条件,也就是上述公式(5)和公式(6)中所表示的函数条件关系公式进行代入,即可实现对于最大优化结果的计算求得。
结语
总之,随着社会经济建设发展与资源环境之间矛盾问题的日益突出,生态环保、节能减排工作已经成为当前社会经济建设与发展中的重要工作和方向,进行节能减排在电力行业模型中的应用分析,对于促进电力行业节能减排工作的开展,以及推动电力行业的健康、持续发展都有积极作用和意义。
参考文献
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领导重视是节能精细化管理的关键,企业应建立节能减排组织机构,明确管理层的职责,提高节能主管人员的素质能力,加大节能主管人员的职责和权限,增强节能培训宣传力度,提高员工节能意识。1企业可以从以下方面入手,取得领导对节能减排工作的重视。>各种节能活动争取让领导参加并了解;>为领导层提供高端的节能减排讲座;>定期汇报节能工作的开展情况;>各种节能工作数据、报告或程序手册让领导了解或签字;>领导对于节能精细化管理不是事必躬亲,而是明察秋毫。2明确职责,建立有效的信息沟通机制,是实施节能精细化管理的前提和保障。细化节能减排管理网络:建立三级能源管理网络(纵向要从企业最高层到班组,一直到个人,横向要包括计划、设计、工艺、技术、计量、统计、供应、财务、调度等所有部门,节能减排需要各相关部门的密切配合,各部门要有明确的节能减排职责,杜绝推诿、扯皮现象。3能源管理岗位的工作要求精细化。根据工作职能和流程,明确界定岗位职责,形成具体的岗位工作规范,使每位工作人员都能够全面了解岗位职责,熟悉本职业务。4节能减排管理人员素质:热心节能减排工作、具有节能减排基础知识和相关专业知识,熟悉节能减排的法律法规、方针政策和相关标准。5同时在工作中加强对执行力的精细化管理,确保优质高效地完成本职工作。建立完善的节能减排管理制度,积极推进并建立能源管理体系工作,是提高企业能源管理水平的关键。企业能源管理制度的精细化管理具体可从以下方面开展:1一个系统、完整、全面、细致的管理制度体系是精细化管理工作开展的依据。企业可按照国家有关节能减排的法律、法规和方针政策,结合本单位的实际情况,制定《企业用能管理制度》、《企业节能奖罚制度》、《企业能源计量、统计管理制度》等节能减排管理制度,使各项工作有章可循;典型能源管理制度及内容要求如表1所示。2能源管理制度应以公司正式文件下发,并组织全员培训学习。3企业应定期对能源管理制度的内容及执行情况进行内部审核,保证其有效性和可操作性。4企业可依照GB/T23331-2009模式建立能源管理体系工作。能源管理体系包含管理者承诺、能源方针、能源目标、管理手册、管理制度、操作手册、能源因素、图表记录等一系列多层级的内容。能源管理体系模式遵循的是系统的管理原理和“P-D-C-A”过程模式,在组织内建立起一个完整有效的、形成文件的能源管理体系。为兑现管理承诺、实现能源方针和目标而进行策划、实施、检查与纠正、管理评审等对能源管理的全过程进行控制。能源管理体系框架如图1所示。
企业能源计量的精细化管理具体可从以下方面开展:1用能单位应合理设置能源计量的组织机构,并建立企业能源计量管理体系,形成能源计量网络,实现计量数据化管理。2用能单位应制定企业能源计量管理制度,包括能源计量管理机构职责及人员岗位责任制度,计量器具的选型、采购、入库、流转、报废等管理制度,计量器具的使用、维护、保养制度,能源计量器具的周期检定(校准制度,能源计量数据采集、处理、使用、保管及监督制度等规章制度。3用能单位需加强企业能源计量人才队伍的建设。开展多种形式的教育和培训,建立一支高素质的企业能源计量人才队伍。4用能单位的能源计量器具的配备应满足GB17167-2006要求。尤其作为对外结算的用能单位这一要求是基本的、必须的。5主要次级用能单位的能源计量器具的仪表配备应满足GB17167-2006要求。用能单位对其下属的次级用能单位的耗能指标管理是用能单位能源管理的核心,如果对主要次级用能单位没有能源计量器具配备的强制要求,就无法做到有效管理,势必就会使“耗能定额指标管理”成为空谈。6主要用能设备的能源计量器具配备应满足GB17167-2006的要求。主要用能设备的耗能指标管理是用能单位能源技术管理的关键,它关乎用能单位的设备先进性考核、设备运行考核、主要产品单耗指标考核等技术核心指标,因此,主要用能设备的能源计量器具配备要求是强制性的,但其所配备能源计量器具准确度等级未作强制性要求。7用能单位能源计量准确度等级应满足GB17167-2006的要求。8用能单位应重视对能源计量器具清单、网络图的建立。能源统计是企业能源管理的重要环节之一。根据能源在企业内部流动的过程及其特点,能源统计可划分为能源购入贮存、加工转换、输送分配、最终使用和回收利用等各个环节。1企业能源统计存在的共性问题主要如下:>企业内部统计数据不够细化。企业重视进出企业的能源消耗总量的计量统计工作,忽略对企业内部能源流向的计量统计分析;>能源统计出现偏差或遗漏情况;>对能源在输入、储存、运输方面造成的损耗缺少统计分析;>企业的基层统计人员使用的原始记录表格以及各种能源的巡检记录表格还需进一步完善,企业应建立规范的原始记录、巡检记录等表格。2为实现精细化能源统计,可从以下方面加以完善:>明确、细化能源统计流程。典型能源统计分析流程如图3所示;>明确、细化能源统计岗位职责。具体应包括建立分类统计报表、实现原始记录妥善保存、掌握能源的来龙去脉、跟踪能源的消耗升降情况、统计分析、制定能耗定额等;>加强基础用能单元的各种能源消耗的统计工作,加强对能耗数据变化的分析,便于进行用能单元单独考核;>明确各种能源数据的统计范围、计算方法等;>能源损耗率是一项重要的统计指标,对用能过程中油损、气损、电损等进行测试、统计分析。能源定额管控是节能减排工作精细化管理的重要手段。用能单位应从能源输入、加工转换、输送分配、最终使用等环节入手,建立详细的能源定额指标,全面、深入控制各个用能环节的能源消耗。企业能源定额的精细化管理具体可从以下方面开展:1企业的指标分解应与实际生产紧密结合。企业应根据实际情况建立全面、细致的单耗指标对基层单位进行考核,避免采用可操作性不强、不适于基层单位的产值能耗指标进行考核。例如,企业可结合实际建立工艺能耗定额或发电机组发电单耗等单项能源消耗定额指标。2企业应重视对节能目标责任制的建立,对节能目标进行层层分解,并予以考核。企业的指标都是从公司分解到车间,从车间再分解到班组。班组是企业管理的最终落脚点。因此,班组要把定额、标准、计量、原始记录、设备保养、规章制度的执行等量化到组员,才能保证公司的节能指标实现。3进行能效对标分析,将本企业的能耗定额指标与历史最好水平、同类型企业国内外先进水平进行比较分析。
通过“十一五”期间的不懈努力,我国的企业节能减排工作在挑战中开拓进取,面对严峻形势,经受住了考验,取得显著成效。在“十二五”期间,为了进一步深入开展节能减排工作,完成国家制定的单位国内生产总值能源消耗降低16%,单位国内生产总值二氧化碳排放降低17%,化学需氧量和二氧化硫排放总量分别下降8%,氨氮和氮氧化物排放总量分别分别下降10%的总体指标,建议各耗能企业全面认识、理解、实施节能精细化管理,进而促使我国节能减排工作更好更快的开展。
本文作者:孙卫明工作单位:中国海洋石油总公司节能减排监测中心
智能微网的高效与合理利用是我国实现低碳经济和清洁能源供给的重要手段,其效益的评估成为目前的热点问题。本文结合智能微网的特点,分析了智能微网投资建设的综合效益构成,提出了综合效益的评估思路和方法,并通过实证研究将提出的评估理论和方法进行了应用和验证。结果表明,低碳环境下智能微网的投资建设不能仅仅考虑经济效益,其社会效益,如节能减排效益、资源节约效益和降损电量效益也应成为投资决策的关键因素。同时,本文提出的综合效益评估方法对于其他低碳经济项目的评估也具有借鉴意义。
关键词:
低碳经济;智能微网;投资建设;效益评估
1引言
面对全球低碳化、可持续发展的要求和挑战,电力行业急需新技术和发展模式的变革。智能微网的出现,使得电力企业为用户提供清洁能源和低碳电力成为了可能。然而,由于智能微网建设投资较高,其直接经济效益远远少于常规配电网建设的经济效益,用户将需要承担更高的电价。而电力企业往往由于其经济回报率低而对智能微网建设采取谨慎的态度。可以说,投资效益成为目前智能微网发展的一大瓶颈。因此,如何正确评估智能微网投资的综合效益,理清智能微网投资的经济价值和社会影响,不仅有利于电力企业对智能微网的投资做出更加科学的决策,而且有利于更加合理地设计智能微网条件下的电价机制。
2智能微网投资建设的综合效益构成
智能微网建设不仅能够提供直接的经济效益,而且由于其具备智能性和低碳性的特点,能够带来节能减排和资源节约等间接效益,综合来说可以分为以下几个方面:产出物效益。一般来说,工程项目投资的产出物效益可以通过内部收益率来体现,若内部收益率高于基准收益率,说明产出物效益较为显著。智能微网的产出物主要为电力,售电收入是智能微网最主要的直接效益来源。其最终收益率主要取决于销售电力的收入与日常运行维护的成本,同时还要考虑到外购电力的成本。节能减排效益。智能微网一般包括风、光、蓄、储等多种分布式能源,其建设能够减少污染物的排放。对于CO2的排放,目前存在三种碳交易机制:清洁发展机制(CDM)、联合履行机制(JI)和国际排放权交易(IET)。其中CDM是直接与发展中国家有关的温室气体减排机制,因此其节能减排效益可以通过计算碳排放的交易价值来体现。资源节约效益。智能微网系统利用的是可再生资源,而一般的发电系统,如火电、柴油发电等均需要消耗煤炭或柴油等自然资源,因此智能微网实现的综合能源利用避免了资源在未来继续消耗的成本。降损电量效益。智能微网通过对常规电网的技术改造,提高了主干线的导线截面,增强了网架结构,网损和电压质量合格率得到有效保证,因此通过降低线损产生的电量效益同样是智能微网的间接效益,在价值上体现为智能微网建设前线损与建成后线损的差值。
3综合效益评估思路和方法
3.1总体评估思路智能微网综合效益的主要评估思路如下:确定智能微网系统的建设投资,明确资金结构。在资金结构方面,一般采用贷款和资本金相结合的模式进行投资,在此情况下应确定资本金与贷款的比例,从而计算出智能微网的静态和动态投资。计算智能微网的经济社会效益,可按照效益的构成分别计算,最后对所有效益进行汇总与合并。计算和预测智能微网每年的运行维护成本。根据智能微网的建设运行情况和国家有关财政、税收等法规政策,确定相关评估参数,包括项目的运行期、贷款利率、固定资产折旧年限、税率等。根据建设投资、效益、运维成本及设定的各项参数进行计算,得出相应的智能微网效益评估指标值,对比各项指标评价标准做出评估结论。在评估过程中,对于效益效果的计算应遵循以下原则:投入的经济费用计算应遵循机会成本原则,分析所占用所有资源的机会成本;产出物的正面效果应遵循支付意愿原则,分析社会成员为产出效益愿意支付的价值;产出物的负面效果应遵循接受补偿意愿原则,分析社会成员为接受这种不利影响所得到补偿的数额;若该货物或服务处于竞争性市场环境中,市场价格能够反映支付意愿或机会成本,应采用市场价格作为计算投入物或产出物经济价值的依据。
3.2效益计算方法智能微网投资建设的总体效益计算公式为其中R1是产出物效益,YA是用电量,YP是供电的影子价格。YA可以根据所供电区域近年的负荷及用电情况进行统计和预测。YP可首先采用帕累托有效资源配置模型进行影子电价测算,进而考虑社会支付意愿,对测算结果进行判断,最后采用缺电损失法间接计算供电影子电价。节能减排效益:节能减排效益可以通过智能微网减少的碳排放量和碳排放交易价格确定。其中R2是节能减排效益,TA是减少的碳排放量,TP是碳排放交易价格。TA可以通过计算与智能微网中微电源容量相当的火电厂标准煤耗的碳排放量获得。TP可以按照目前CDM的碳排放交易价格确定,按10欧元/吨考虑。资源节约效益:资源节约效益可通过智能微网减少的资源消耗量和资源价格确定。其中R3是资源节约效益,ZA是减少的资源消耗量,ZP是资源价格。ZA可以通过计算与智能微网中微电源容量相当的火电厂标准煤消耗量或柴油机柴油消耗量获得,一般来说,智能微网中微电源容量较小,可用相等容量的柴油机代替。ZP可以按照目前该资源的市场价格确定,也可根据其价格趋势预测其未来的价格。其中R4是降损电量效益,JA是降损电量,YP是供电影子价格,JL是降损率,YA是用电量,XL1是建设智能微网前的线损率,XL2是建设智能微网后的线损率。JA降损电量可通过降损率与用电量的乘积进行计算。
3.3成本计算方法智能微网成本计算相对于效益计算更为简单。总体来说,成本可以分为四部分:一是智能微网正常运行所需要的维护费用,包括人员工资及福利、修理费、材料费、其他费用及保险费用等。这部分费用可以根据智能微网工程投资后形成的固定资产原值和运维费率进行计算。二是折旧费,可以采用平均折旧法,并根据固定资产投资的折旧年限计算。三是财务费用,借贷部分的利息在建设期内计入固定资产,在生产期计入财务费用。四是由于智能微网的微电源容量往往较小,并非总是能够满足区域用电量的需求,因此在不能满足用电需求的情况下,应考虑从外部购电产生的成本。
4实证研究
以某海岛智能微网建设工程为例,对其进行综合效益评估。该智能微网工程包含岛上风电、太阳能光伏发电、抽水蓄能、电池储能、微网系统等多种能源供电、输电形式。海岛采用的供电模式是:在海岛电源供电不足时利用海上风电供电,即海岛用电需求优先依靠岛上微电源供给,岛上微电源供给不足时通过海上风电直供,其购电价格为海上风电的上网电价。项目实际投资约为12亿元,资本金比例为20%,其余借贷。2013年初开工,当年年底建成,运营期预计为25年。
4.1效益计算产出物效益:海岛用电量及智能微网的供电量预测情况如表1所示。根据帕累托有效资源配置模型、社会支付意愿法和缺电损失法的综合测算结果,海岛供电影子价格为0.907元/千瓦时。结合产出物效益的计算公式,可以得到该智能微网工程每年的产出物效益。节能减排效益:CDM碳排放交易价格为10欧元/吨,该智能微网工程中岛上风电容量为23.9兆瓦,光伏发电容量为17.4兆瓦,抽水蓄能电站的发电装机容量为10兆瓦,电池储能为6.5兆瓦,根据各微电源容量可以计算出每年能够减少碳排放约为4500吨,按照人民币与欧元汇率比例1:8计算,可以得出每年节能减排效益为10×8×4500=360000元。资源节约效益:在建设该海岛智能微网工程前,海岛靠柴油机进行发电,因此从机会成本角度考虑,柴油资源节约的效益可作为海岛智能微网工程带来的间接效益,该效益可采用机会成本法进行计算,即若继续采用柴油机发电,为满足未来用电情况下,计算柴油机组需消耗的柴油量和柴油价格等因素产生的机会成本。根据柴油机发电的特性,当前的柴油耗量约为0.23千克/千瓦时,柴油市场价格为6.4元/千克,结合表1中的海岛用电量可以计算得到每年的资源节约效益。降损电量效益:该海岛智能微网工程建设前海岛电网均为配电网,线损率较高,约为12.18%,智能微网建成后,预计线损率可以降低到4%,因此根据海岛供电影子价格以及海岛每年的用电量,可以计算得到每年的降损电量效益。根据以上参数,可以得到该海岛智能微网投资建设的效益如表2所示。
4.2成本计算智能微网工程的年运行维护率要低于常规配电网的运行维护率,根据经验值约为2%,因此该海岛智能微网工程每年的运行维护成本可以根据其投资、固定资产原值和运行维护率计算得出。由于2016年后该海岛还需要从海上风电外购电量,因此还需要付出额外的电力外购成本,购买电力的影子价格按照风电的上网电价影子价格确定。风力发电项目可以燃煤发电项目为替代容量,计算替代机组的分解成本,并根据发电项目平均分解成本计算发电成本,获得标杆上网电价作为计划电价,然后判断该地区电力供需情况,根据供需情况确定影子电价,最后综合考虑供电范围内用户的支付意愿,适当调整影子电价。经过测算,风电上网电价影子价格为0.61元/千瓦时。根据该影子价格及表1的外购电量可以计算得到该部分成本。最终经营成本如表3所示。根据投资、效益、成本及设定的各项参数进行计算,得到费用效益流量表及效益评估指标如表4所示。由表4可以看到,该海岛智能微网工程投资建设的净现值为69672万元,大于零;综合内部收益率为13.27%,大于基准收益率(按照社会折现率8%考虑);效益费用比为1.44,大于1。总体来看,该项目的综合效益显著、经济可行,具有良好的经济和社会效益。
5结语
低碳经济不仅具有良好的环境和社会适应性,而且能够创造更大的综合效益和价值。本文对于低碳环境下智能微网投资建设的综合效益进行了分析,除产出物直接经济效益之外,还考虑到智能微网带来的资源节约、节能减排等效益。同时,本文还提出了综合效益评估的理论方法并应用于实际案例。该方法不仅为同类项目的综合效益评估提供了方法和依据,而且对于评估其他新能源开发和低碳经济项目的综合效益具有良好的借鉴意义。
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关键词:总量减排;环境统计;二氧化硫
国家“十一五”规划纲要明确提出节能减排这项约束性指标,地方政府把节能减排工作摆在了重要位置,相继成立了节能减排工作领导小组,建立了节能减排工作联席会议制度,确保完成上级政府下发的“十一五”主要污染物总量目标和减排任务,其中环保部门主要负责污染减排工作。根据国家发展改委《关于做好淘汰落后水泥生产能力有关工作的通知》和国家发改委令第40号《产业结构调整指导目录(2005年本)》和第50号《水泥工业产业发展政策》,水泥立窑生产高能耗、高污染、高成本,不符合国家产业政策导向,而控制水泥行业二氧化硫排放是实现二氧化硫总量减排的关键,立窑水泥生产线被政策性关停。下面就关停水泥厂简述主要污染物总量减排核算与环境统计之间的联系。
一、环境统计中二氧化硫污染物的计算方法
1.1用排放系数法计算水泥行业二氧化硫污染物
以华辉水泥有限公司2008年的数据为例,计算二氧化硫排放量,2008年环境统计报表中水泥产量为12.87万t。
(1)工业废气排放量(万标m3)
=水泥产量(t)×5605÷10000
=12(本文来自免费http://,转载请保留。).87×5605÷10000=72136万标m3
(2)二氧化硫排放量(kg)=水泥产量(t)×2
=12.87×10000×2=257000kg=257t
1.2实际监测法计算水泥行业二氧化硫污染物
2008年第一季度华辉水泥有限公司监测报告2#立窑烟气排放量平均值为25291m3/h,二氧化硫排放量平均值为7.46kg/h,第二季度华辉水泥有限公司监测报告2#立窑烟气排放量平均值为21485Nm3/h,二氧化硫排放量平均值为6.27kg/h,两季度2#立窑烟气排放量平均值为23388Nm3/h,二氧化硫排放量平均值为6.865kg/h,华辉水泥有限公司2008年工作时间为3900h。
(1)工业废气排放量(万标m3)=23388×3900÷10000=9121。
(2)二氧化硫排放量(kg)=6.865×3900=26774kg=27t。
1.3产排污系数法计算水泥行业二氧化硫污染物
根据《第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册》第七分册3111水泥制造业产排污系数表续3,产品名称为水泥,原料名称为钙、硅铝铁质原料,工艺名称为立窑,规模等级为≥10万t——水泥/年,末端治理技术名称为直排,全硫含量少于1的情况下,窑炉的工业废气量的排污系数为2644m3/t——熟料,二氧化硫的排污系数为0.234kg/t——熟料,华辉水泥有限公司2008年环境统计水泥产量为12.87万t。
(1)工业废气排放量(m3)=12.87×10000×2644=34028万m3。
(2)二氧化硫排放量(kg)=12.87×10000×0.234=34028=30116kg=30t。
对比以上三种计算方法,华辉水泥有限公司同一年的二氧化硫排放量存在较大的差别,实际监测法和产排污系数两种方法计算出的二氧化硫结果较接近,用排放系数法计算出的结果相差较大。按照国家环境保护总局规划与财务司2001年9月编写的《环境统计报表填报指南》的要求,以上三种方法都属于“三废”排放统计计算的基本方法,作为基层统计人员结合实际情况灵活选用,但应遵循使用经环保局监测站认定的监测数据计算得出的排污数据,须再与使用排放系数法计算得出的排污数据对照验证,如与排放系数法计算结果偏大,应以排放系数法计算结果为依据进行调整,尤其是二氧化硫排放量的计算一定要以排放系数法计算结果验证。
二、总量减排中二氧化硫新增削减量的核算
作为一间结构减排的企业,其主要污染物排放量核算由基础性准备工作、数据核查验证工作、总量审核工作三部份组成。也就是说,我们基层环保部门在完成了该企业的取缔关停文件、供电部门下发的停电通知或出具的断电证明,关停照片等相关验证文件及用于主要污染物排放总量减排核算的基础性工作后,环保部各督查中心根据上报的资料,抽查验证该企业关停和二氧化硫新增削减量计算结果的真实性与准确性,并将经审核认定后的核算结果及其主要参数的取值依据等上报国家环保部。根据国家环保部制定的《主要污染物总量减排核算细则》中二氧化硫总量减排量的核算中规定结构调整新增二氧化硫削减量的核算原则中有“纳入上年环境统计重点调查单位名录的企业,按环境统计排放量核算新增削减量,没有纳入上年环境统计重点调查单位名录的企业,按排污系数法核算新增削减量”。以本辖区的高要市华辉水泥有限公司为例,该企业2008年8月31日关闭,其2005年—2008年环境统计SO2排放量分别为512t、327t、377t、257t,4年的环境统计数据都是采用排放系数法进行统计。2007年水泥产量为18.86万t,2008年水泥产量为12.87万t,按照国家《主要污染物总量减排核算细则》中的公式(3-34)核算,2008年我市上报SO2减排量=(G上年-G当年)/G上年×E上年=(18.86-12.87)/18.86×377=120t,国家环保部核查组核算减排量是以产排污系数计算,只认可减排39t。
三、主要污染物总量控制减排与环境统计的关系
各地“十一五”期间对化学需氧量、二氧化硫两种主要污染物实行排放总量控制计划管理,排放基数按2005年环境统计结果确定,并综合考虑各地环境质量状况、环境容量、经济发展水平和削减能力,也就是说,总量减排与环境统计是密切相关的,环境统计数据库是核算的基础,作为最基层的总量减排任务的制定是以环境统计为依据,国家环保部对于关停立窑水泥企业新增削减量按产量排污系数法及企业环境统计排放量进行折算。在2008年所属地区结构减排的立窑企业中,有60%的企业减排量的核算是重新以产排污系数来计算,40%的企业减排量的核算认可了环境统计的数据,核查组的核算说明中一部分因环统异常,用产排污系数计算,一部分经过资料核查,予以确认。鉴于国家政策,被关停的水泥企业既要承受巨大的经济损失,又须面对生存和债务偿还等方面的实际困难,政府方面要承受较大的税收损失,上级对没有完成淘汰落后产能任务的地区,实行项目“区域限批”,市政府和企业以环境保护为重,下大决心关停了落后的水泥企业。对于减排企业的排污量,按照国家《主要污染物总量减排统计办法》的要求,不同的核查组有不同的核查结果,但基层的减排任务的制定是以环境统计为依据的,但减排结果又以其他不同方法进行计算,地方关停了计划中的所有落后产能企业,最终还是无法完成减排任务。值得探讨的问题是,能否统一用一个标准,比如直接用关停水泥的生产能力来核算该企业的减排量,这样都是在同一平台上的。另外,最重要的是改进统计方法,完善统计制度,着力做好污染源排污数据的统一采集、统一核定、统一公布。
参考文献
1国家环境保护总局规划与财务司2001年9月编写的《环境统计报表填报指南》