2015年11月初在微信圈及网络上一篇名为《发电企业高管自爆内幕:煤耗造假成潜规则 统计数据成儿戏》引起了不少业内外人士的普遍关注。该文提到,“煤耗数据造假所造成的后果非常严重”,其中包括 “假数据对政府、公众以及后续的建设项目产生了严重的误导和误判”。对此判断深有同感!因为,这影响真的来了。
2015年12月2日国务院常务会议,决定全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造,大幅降低发电煤耗和污染排放。会议决定,在2020年前,对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造,使所有现役电厂每千瓦时平均煤耗低于310克、新建电厂平均煤耗低于300克,对落后产能和不符合相关强制性标准要求的坚决淘汰关停,东、中部地区要提前至2017年和2018年达标。
其中在媒体上就看到报道了某专家对此的评价,“‘首先,技术上没有问题。’,中国很大一部分电厂已经实现了‘现役电厂每千瓦时平均煤耗低于310克’的指标。据他估算,至少有50%以上的燃煤电厂已达平均煤耗指标,下一步推广技术上不存在阻力”。
目前中国煤电现状果真如此?不同等级的机组构成如何?各等级机组的能效实际情况又如何?让我们下面从技术角度还原中国煤电的真实情况吧。
1. 煤电装机容量及结构分析
根据中电联统计的信息,至2014年底,中国电力总装机达13.6亿kW,装机类型结构如下图如示,其中火电占比约为67.3%,煤电机组则占总装机的比例约63.2%。
另据2015年电力可靠性中心发布的统计数据,2014年参加可靠性评价不同等级的煤电机组比例大致如下(虽然不是所有机组都参与了统计,但很有代表性):
在煤电机组中,300MW等级以下的机组数量占了总数的约70%,容量也占了约49%。
2. 不同等级机组的能效分析
下表给出了不同等级的使用汽动给泵的纯凝机组典型的设计指标,其中管道效率统一按99%取。
从上表可得出初步结论:600MW及以下纯凝亚临界机组,采用目前节能技术根本无法达到310g/kWh供电煤耗的要求。
对于目前供热的亚临界机组,其供电煤耗还要取决于其供热时间及热电比大小,否则也不能达标。
如果真的按新的规定严格执行,估计50%的发电机组台数得关停。
上表展示的仅是设计煤耗值,实际运行中,机组的负荷率对机组效率影响非常大。根据文献《燃煤发电机组负荷率影响供电煤耗的研究》,负荷率对不同类型机组锅炉负荷率、汽机热耗率及厂用电率的影响如以下图所示:
当机组负荷率低于70%时,汽机热耗率即明显大幅上升。当机组负荷率低于50%时,汽机热耗率上升了近5%~8%,亚临界机组受影响更大。这是一个什么概念,假定机组供电煤耗为310g/kWh, 50%负荷下由于汽机热耗率上升,造成供电煤耗增加15~25g.
设计锅炉效率主要受设计煤种特性的影响,对于不同类型的锅炉,设计锅炉效率与负荷之间没有一致的规律性。在分析中我们假定它变化不大。
从上图可以看出,当机组在80%、70%、60%和50%额定负荷运行时,厂用电率大约是额定负荷下的1.1倍、1.2倍、1.35倍和1.55倍。所以负荷率对厂用电影响也很大,在同样负荷率下,由于基数关系,亚临界机组煤耗受影响程度更大。在50%负荷下,增加的厂用电率对煤耗影响从7g~18g不等。
对于300MW等级的亚临界锅炉,半负荷运行时供电煤耗比额定负荷时增加约40g/kWh,而对于1000 等级的超超临界机组,这一数值约在20g/kWh 左右。
在年份较好时,机组年平均负荷率能达到70%~80%, 在此工况下,机组供电煤耗要比设计值增加约6g~10g,各类型机组在正常运行时的供电煤耗如下表示;象2015年利用小时较低的年份,很多煤电厂带的负荷都极低,有些1000MW机组只带了40%左右的负荷。机组无论大小,这样低的负荷率,能耗更是大大增加了。
所以在正常运行工况下,只有超超临界机组才可能达到310g/kWh以下。如果再考虑上设备老化(如汽机老化,特别由于氧化皮问题,SPE引起汽机性能严重劣化)、检修质量(阀门内漏,特别是高旁泄漏)、外部环境(如环境温度带来真空方面的影响)、锅炉燃烧及管理方面等影响,实际煤耗会进一步升高。另外在上超低排放项目后,厂用电率会进一步提高。
喜欢钻牛角尖的人可能会说,现在1000MW超超临界机组设计供电煤耗可达到273g/kWh,咱们不辩这个,只看在运百万机组整体实际情况。实在要辩,先请细读2009年张建中先生的《我国超(超)临界机组实际投运水平评述》,以下两表很有参考价值。
在很多超(超)临界机组研讨会上,来自电科院的专家对于现在机组实际性能都是欲言又止。因为他们给电厂做性能试验,给电厂做节能潜力分析,实际情况怎么样,他们最清楚,但不方便明说罢了。
3. 缘何煤耗速降?
记得在2008年左右,某600MW超临界电厂,其正常运行供电煤耗约315g/kWh,当时觉得这是挺正常的值。
后面,全国性节能运动来了,央企都分有节能目标,为实现政治任务,集团把节能目标层层分解,最终落到各电厂总经理头上。
厂里也进行了一些节能改造,但很常规,无非是上变频、低温省煤器、轴封改造、冷端优化等。然后,然后报表上的供电煤耗大幅度的下来了,2010年实际供电煤耗变成了310g/kWh, 然后后面每年煤耗都在逐年下降(虽然没有再实施节能项目,低温省煤器也是一年之中只有约一半时间能投用,轴封改造效果不好又换回原轴封,汽机热耗率从调试到现在从来就没达到过设计值),到2015年在负荷率这么低的情况下竟也能降低到了307g/kWh,快接近设计值了。
同样的,全国的其他电厂也是要在节能上不能比人家差呀,也得达到集团下达的节能目标要求呀。上节能项目,不管实际效果如何,报表上必须要反映出效果,不行就在煤耗数据上下功夫,调整煤场损耗,调整燃料单价,调整库存,在厂用电率上偷换概念,供电煤耗也不是原来意义上的供电煤耗了,“供电煤耗”也就下来了。
预算都这么做的,经营分析上报的也得往这靠呀,这是政治任务呀,不完成任务还能坐在总经理位置上么?从上到下,集团、分公司、电厂,一级压一级,降煤耗任务必需得完成。只是把真正搞技术的看得一楞一楞的。
4.节能政策的技术可行性
开展节能工作是对的,也是必需的,也有很多厂的节能工作是取得明显效果的,如外三很多创新性的节能技术应用效果还是有口皆碑的。节能改造重要的是要实事求是,不管怎样,没有颠覆性创新技术,性能测试能达到原设计水平也就很不错了。只是,确实太多厂的煤耗数据已经脱离机组能达到的技术水平,经不起推敲了。这华丽数据掩盖了事实真相,误导了政策制定者,影响了决策。
这一年多来出台了两个重要的政策及决定:
1) 2014年9月发布的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》要求“到2020年,现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时,其中现役60万千瓦及以上机组(除空冷机组外)改造后平均供电煤耗低于300克/千瓦时。”
2) 2015年12月2日,国务院常务会议决定对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造,“要求每个现役燃煤电厂平均煤耗低于310g/kWh,东部地区要提前在2017年全部达到超低排放和煤耗标准,对不符合相关强制性标准要求的,要坚决关停”。在此决定后不久,很多省份也很快出台了报送节能减排计划的通知,同样要求各发电企业要制订节能减排计划,以响应中央决定。“对于不实施改造的煤电机组要列入关停计划,坚决予以淘汰关停。”
这310g/kWh是指性能测试值呢还是全年运行实际值呢?对于去年9月文,要求是相对明晰的,但也是可以推敲的。今年12月国务院常务会议决定所说的“平均煤耗”很模糊,如是发电煤耗且是性能测试值,那基本上没什么问题。但如果是供电煤耗,问题大了去了。
即使说是性能测试值,根据第2节中的分析,亚临界纯凝机组即使是设计值也基本达不到(进口机组除外),这意味着,约50%的机组数量(假定占70%数量的300MW及以下机组有1/3为供热机组)得强制关停啊!虽然600MW及以上机组容量占了50%,但数量只占约30%。要关停,要影响到多少厂?
如果是实际运行供电煤耗值,问题更大了,除了超超临界机组和供热机组,其他机组都得淘汰关停啊?
有人说,你可以改造啊!咋改?真的如”专家”所说的技术上没问题了?过去几年能上的节能项目都上了,本来是恢复性能的技改也算上是能效的新突破了。《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》所附的26项节能技术,对于现有机组改造,只有最后两项技术路线可走了:
1) 600MW及300MW亚临界机组锅炉、汽机全部扒掉改为超临界机组。
于是乎,去年末今年初开始,很多30万和60万的厂就开始张罗把亚临界机组改超临界机组的事情,600MW亚临界机组,才10多年运行时间,锅炉要全部拆掉,汽机换掉,主再热汽管道得换掉,辅机系统也就相应改造,这不是要新建一个厂的节奏么?确定不是为了劳民伤财创造高GDP?欧美用了30多年的机组现在还想着去延寿,我们就这么败家?但,这仅是设计值低于310g/kWh而已。
从机组实际运行能耗的角度来说,如果政府能够通过合理控制和引导电力投资,让机组利用小时数平衡在5500左右的水平,再加上电厂精细化的管理,机组实际能效也能处于不错的水平。即使是1000MW超超临界机组,如果只带了不到50%的负荷,这能效高么?改成超临界或超超临界就能真正解决问题了么?
朋友讲过一个例子,很值得深思。说得是某型火箭发射,第一次失败了,发现主要原因是开始阶段火箭推进速度不够,于是进行改进,增加了燃料装载量,想增大初速度,试了几次,结果还是失败了,直至最后有人提出把燃料量在原基础上减少若干比例,减轻火箭整体重量,最后发射成功了。
2) 曲线救“机”,进行供热改造
这对大量亚临界机组来说供热改造并不是想改就能改的,特别对于南方地区,没有供热需求及需求很小,就没有可行性。
末了,我想说,我们的煤耗不掺水份,会影响我们节能减排的努力么?不会,相反我们的节能工作可以作得更加扎实、更加有效;我们真实的煤耗数据会影响我们国家煤电在国际上的先进性不?不会,国际上的专家反而会更加尊敬我们电力科技工作者、更加认可我国在节能减排方面所付出的努力;可我们的煤耗水平不造假,会影响各级管理者的仕途不?这个嘛.......
有道是,谎言说上一千遍就成了真理。如今,一个美丽的光环笼罩下的规则又出台了,各级省政府已经或准备下文要求各电厂实施310g/kWh的节能及超低排放的减排计划,你们准备好了么?看来谎言开始了继续圆谎就得付出代价。
这是一个美丽的肥皂泡,正在越吹越大,终有破灭的一天。谁是低煤耗的始作俑者已经不重要了,现在是绳索已靠在脖子边上了,各发电集团还愿意继续把头往里套不?
在观看皇帝的新衣的人群里又多出了一个“不懂事”的小孩......