北極星火力發電網訊:北京熱電廠燃機工程為“二拖一”聯合循環機組，汽輪機在國內首次采用SSS 離合器，可以在運行中方便的實現3 種(純凝、抽凝、背壓)工況的自由切換，為供熱季中選擇運行方式提供了可能。自燃機工程2011 年底投產后，北京熱電廠發現設備上述特性造成機組群在不同運行工況下邊際貢獻差異很大，且電廠在燃機運營中始終面對著天然氣價格高、燃機發電盈利的難度大等各項壓力。鑒于此，北京熱電廠開始尋求最佳的運行方式，期望通過開展這項工作實現最佳收益。

一、核心內涵

應用“以熱定電”策略就是基于熱電聯產機組熱電比越大、機組群循環熱效率越高的特性，在供暖季中不再強求發電利用小時指標，而是采取以滿足熱- 電收益最大化為優選運行方式。利用電廠燃氣- 蒸汽聯合循環機組中，汽輪機SSS離合器投入后“背壓”運行、冷源損失幾乎為零的優勢，爭取提高電廠燃機對外部供熱市場的熱負荷至滿足此“背壓”運行工況的條件;在供熱季這內，使燃機消耗相對少的全年固定的發電利用小時數指標，取得相對較大的收益，并為非供暖季中提升燃機負荷率、降低燃機發電氣耗即發電煤耗水平埋下伏筆，最終實現全年最大收益;通過與熱力集團實施小幅優惠折讓熱量方案，實現以電廠燃機供熱替代部分熱水爐供熱，有效拉動全廠熱效率提升。

二、實施創建

“以熱定電”策略應用過程中，通過利用歷史數據，按“分析- 測算- 落實”分步執行，具有很強的可操作性。

(一)分析歷史數據

北京熱電廠通過對燃機設計和運行歷史數據中不同電熱負荷工況下熱耗、熱電邊際貢獻等指標進行分析，確定在供暖季中“以熱定電”的營銷策略。

1. 建立熱電邊際貢獻總額的分析模型，即熱電邊際貢獻總額= 供熱收入+ 發電收入- 天然氣燃料成本。考慮燃機供熱電廠特性，且燃料成本在邊際貢獻中權重很大，因此，將存在一個最佳的電熱負荷匹配點，能夠實現最大邊際貢獻。

2. 在此基礎上，電廠先后對燃機運行中的熱耗、發電氣耗、上網負荷以及熱電邊際貢獻特性進行分析，最終獲得以下結論：

①定電負荷時，熱負荷增長會帶來熱電邊際貢獻增加。

②定熱負荷時，電負荷增長會帶來熱電邊際貢獻增加，但在一定變化范圍內，存在受電負荷增加，熱電邊際貢獻反而降低的情況。

③天然氣耗量基本相同的情況下，伴隨電負荷向熱負荷轉移，熱電邊際貢獻增加，在完全切換為“背壓”工況時，熱電邊際貢獻最大。
 

(二)測算運行方式

結合電熱市場、燃料供應情況，分析測算燃機在供暖季中運行工況，確定該環境下燃機最有可能獲得的收益最大的運行方式。

1. 構建邊界條件

通過分析，北京熱電廠燃機運行主要受三方面外界因素限制，即天然氣量、供熱量、發電量。

①電廠地處北京，供暖季中燃氣供應緊張，從歷史經驗看，每月分配到的天然氣總量約1 億標準立方米。

②從供熱市場需求和燃機供熱管網實際情況分析，最大供熱負荷限制在每小時1850 ～ 2000 吉焦，對應“背壓”發電負荷區間為56.5 ～ 65.6萬千瓦。

③從北京地區電力需求和負荷分配分析，電廠燃機供暖季中單月發電量一般在4.2 億千瓦時。

2. 選擇最佳工況

以天然氣量為首要邊界條件，北京熱電廠總結出6 種理論上可能實現的典型工況。根據供熱量、發電量進行預測和綜合考慮，確定較有可能實現的，且邊際收益較大的運行工況。

(三)落實協調組織

1. 為確保燃機能夠執行測算得到的最佳收益下“背壓”運行方式，北京熱電廠對外溝通、協調電力、熱力調度部門，搶占燃機供熱市場，爭取燃氣- 蒸汽聯合循環機組群在“背壓”方式下，更高的熱量帶動更高的電負荷。

為使供熱量能夠爭取到位，電廠同熱力集團進行協商，用燃機供熱量替代電廠天然氣熱水爐和燃氣集團天然氣熱水爐供熱量，并對部分供熱量實施小幅折算優惠，以這一營銷策略實現熱力集團和電廠雙贏的運營模式，提高預期運行方式實現的可能性。

為使發電負荷能夠維持在測算“背壓”方式的電負荷范圍內，電廠在北京市供暖季保障居民供熱為重要任務的背景下，向市調提交熱電負荷曲線，按節能調度的思路同電網積極溝通，合理申請燃機電負荷，避免因電網調度頻繁調峰造成燃機運行在低收益區間。

2. 為確保燃機能夠安穩維持“背壓”運行，電廠組織營銷部、策劃部、運行部、燃機設備部傾力合作。其中，營銷部負責對外溝通，收集電力市場及熱力市場信息，協調電力和熱力調度;策劃部負責評價考核，設立能耗目標并監督完成情況，組織實施設備管理;運行部負責落實執行，開展“以日保月”工作，溝通、爭取每日熱量和電量，并保證機組安全、經濟、環保、長周期連續運行;燃機設備部負責維護保障，及時消除影響安全、經濟、環保的缺陷，維持機組性能，確保機組設備能提供高質量的電熱產品。

三、收獲成效

北京熱電廠2014 年1 月通過全月實施“以熱定電”策略，較2013 年1 月份(部分“背壓”供熱)增加熱電邊際貢獻總額1231 萬元;較2013 年12 月份(“抽凝”供熱)增加熱電邊際貢獻總額1208 萬元;較2012 年11月份(純凝、月累計發電量最大)增加熱電邊際貢獻總額3716 萬元;較2013 年5 月份(純凝、月累計發電量類似1 月)增加熱電邊際貢獻總額6963 萬元;并最終通過應用本成果，在燃機電價未落實的情況下，首次實現了月度盈利。

2013 ～ 2014 年供暖季通過應用“以熱定電”策略，電廠熱電邊際貢獻總額同比2012 ～ 2013 年度供暖季共計增加1796 萬元。其中，供暖季期間“背壓”發電7 億千瓦時，較采取“純凝”運行方式節省發電成本10500 萬元，較采取“抽凝”運行方式節省發電成本5600 萬元。

此外，由于北京市燃機全年利用小時固定，北京電廠通過在供暖季中控制發電量，減少該期間利用小時，就是增加非供暖季中利用小時，在同等條件下相應提升負荷率。考慮到燃機純凝運行時的負荷率直接影響氣耗，在供暖季實施的“以熱定電”策略就為提升非供暖季燃機熱效率、增加非供暖季熱電邊際貢獻也打下基礎。

四、推廣價值

對于可“抽凝”、“背壓”供熱轉換的機組，采用“背壓”“以熱定電”的策略定位運行方式，具有較高的經濟性，能夠明顯增加收益。對于其他電廠，也可以參照“以熱定電”策略實施過程，通過開展各工況下的歷史數據分析，主動爭取有利的熱電市場，籌劃得到收益最大的運營模式。

除電廠外，對電力調度部門而言，如果在調度運營中對各電廠通盤考慮“以熱定電”策略思路，有希望進一步提升電網范圍中的能源利用率，具有很大的節能潛力。