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对热电联产机组指标规定的质疑
热电联产具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益。热电厂的建设是城市治理大气污染和提高能源利用率的重要措施,是集中供热的重要组成部分,是提高人民生活质量的公益性基础设施。”[1] 这段话是国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会,建设部。国家环保总局1268号文件《关于发展热电联产的规定》(以下简称《规定》)的开篇语,它准确的阐述了热电联产的重要意义。《规定》对缓解当时全国电力供应紧张、普及集中供热,提高能源利用率起到了积极的作用。
随着电力紧缺的缓解,集中供热的普及,更主要的是随着我国经济的快速发展,资源、环境的矛盾日益突出,国家提出的:“2010年人均GDP比2000年翻一番,GDP能耗要比‘十五’末期降低20%左右”的节能降耗目标。在新的形势下重新学习《规定》,感觉到《规定》对推广热电联产、提高能源利用率仍然具有较积极的作用,但从更深的技术层面上认为其作用还不够,技术取向不准确,从政策上仅考虑了提高能源利用率,而未考虑能源品质和提高GDP质量,从更深层次上来提高一次能源向高品质能源的转化率和降低单位GDP能耗。
1、现指标规定存在的不足

《规定》中第七条将热电机组的总效率和热电比作为考核性指标作出了具体的规定,并给出了这两个指标的计算方法:
ηcp=(Qc+3600W)/(BQdw) (1)
β=Qc/(3600W)×100% (2)
式中:
ηcp-总热效率%
Qc-供热量 kJ
W-供电量千瓦时
B-燃料总消耗量公斤
Qdw-燃料单位低位热值 kJ/kg
β-热电比%
从这个公式我们可以看出:《规定》对热电联产机组的经济性能完全是基于热力学第一定律(即能量守恒定律)来制定的,它所反映的是一次能源的总的利用率,没有考虑电能、热能和燃料化学能是不同形式能量,品质是有差别的。
由热力学第二定律可以知道,不同形式的能量转化为其它形式的能量时其转化率是不同的,一般我们用火用焓比λ表示能量的能级。
λ=火用/( 火用+ 火无)=火用/焓。
燃料的化学能和电能可全部转化为热能,其λ等于1,而对于热能要转化为机械能再转化为电能,其转化率依据卡诺定律进行,工质参数不同其能级不同,如蒸汽:当温度为540℃,当温度为200℃,当温度为100℃。
从上述分析和数据可以看出:电能、热能和燃料的化学能能级差别巨大,而在《规定》中将不同能级的能量直接相加,未考虑其能级的差别,不符合热力学第二定律。
根据热力学第二定律、能级系数λ以及《规定》中给出的总热效率和热电比计算公式,我们可以得出热电联产电厂的火用效率计算公式为:
ηe=ηcp×(1+λ热β)/(1+λ电β) % (3)
式中:
ηe-热电厂的火用效率
λ热-供出热能的能级系数根据卡诺定律计算。
λ电-电能的能级系数,等于1。
纯凝火电厂的火用效率与其热效率相等,当供电煤耗为380g/kWh时,%,当供电煤耗为330g/kWh时,其效率为37%,均低于《规定》中规定的热电联产机组的总热效率。
下面根据公式(3)来计算热电联产机组的火用效率,以《规定》中规定的指标为基准来计算。
热效率45