天然气联合循环电厂调峰运行经济性分析

书书书文章编号!!#!$%$%#%!!!&天然气联合循环电厂调峰运行经济性分析叶胜!!彭显刚!!周科$!张聪慧!!!’广东工业大学自动化学院电力工程系广东广州&!(#$’广东惠州天然气发电有限公司广东惠州&!()$$摘要!通过对天然气联合循环发电上网电价的试算提出联合循环发电的成本构成计算方法%在计及联合循环发电环境效益及上网分时电价的基础上对天然气联合循环发电的综合价值进行分析提出了燃气*蒸汽联合循环电厂调峰运行时上网电价的计算方法及合理的年利用小时数%关键词!联合循环发电#环境价值#分时电价中图分类号!#$(!%!!!!!!!!!!!!!文献标志码!%!#$#%&’$()*+&+#,-.(/&$012.3(4&#$#,5&67.,&.89(473():(+;#%&$.8=*).-#.3-)($4&’()*+,!$-’./01+!,1+,!$23456*$$23%./78+,!)90!!’:*;’8=’*?@0?-8A*@’+,0+**@0+,$B1?’8=%98C108+$/91+,D8+,5+0E’8=#*?)+88,F$/91+,G)89$/91+,D8+,&!($7)0+1%$’/91+,D8+,390G)89H./-8A*@78’$HD’$390G)89$/91+,D8+,&!()$$7)0+1#’+43(4!#)*;1;*@;@8;8(*()*?1?910+,C*)8D8=?8CI0+*D!?F?*;8A*@,*+*@108+?8(I1(*D8+)**+10E*?1?9108+8=)*0J9*=0*D+19@1,1(H./#?8CI0+*D!?F?*,*+*@108+;@0?*8,@0D’#1K0+,)**+E0@8+C*+1I*+*=0(8=?8CI0+*D!?F?*;8A*@,*+*@108+1+D)*8+!,@0D0C*!8=!9(*#45#;8A*@;@0?*0+8?8+(0D*@108+$)*;1;*@1+1FG*()*0+*,@1*DE19*8=H./?8CI0+*D!?F?*;8A*@,*+*@108+$1+D;@*(*+()*?1?9108+C*)8D8=**?@0?0F;@0?*8,@0DD9@0+,;*1K0+,8;*@108+8=,1(!(*1C?8CI0+*D!?F?*;8A*@;1+1+D)*@*1(8+1I*1++91900G108+)89@(’?.*#38+!?8CI0+*D!?F?*;8A*@,*+*@108+%*+E0@8+C*+1I*+*=0%0C*!8=!9(*;8A*@;@0?*收稿日期!$%!)!!基金项目!广东省教育厅电力节能与新能源技术重点实验室资助项目L:M&M$#!#!!液化天然气0J9*=0*D+19@1,1($H./#联合循环发电集清洁与高效于一身$是当今世界最受青睐的发电方式之一&H./联合循环发电作为大型H./项目的主要支撑用户$对各大型H./项目的成功与否起了决定性的作用%同时$联合循环电厂两班制调峰运行也极大地缓解了电网调峰容量问题&然而$H./联合循环电厂在我国的生存环境堪忧$其高昂的发电成本使其丧失了对传统火电的竞争能力$究其原因主要是目前国内对H./联合循环发电的价值认识还不够$对其的支持力度还有待提高&本文对H./联合循环电厂的发电成本进行试算$研究当前运营条件下H./发电的环境价值及两班制运行调峰电量价值$期望H./发电的综合价值能够得到更多的关注与认可&!!燃气电厂发电成本的常规计算方法就电厂而言$发电成本?8(8=**?@0?0F$74’#由+部分组成$即总投资费用的折旧成本?8(8=D*;@*?0108+$74:#’燃料成本?8(8==9*$74B#和运行维护成本?8(8=C10+*+1+?*$74$#&联合循环发电成本的计算公式为(!)!*!74’+元,*!74:+元-*!74B+元*!74$+元,#*+ML7元,$N*+!)*+$1!*%#-+’(#*+7B元,/O.!*%()#$!#其中!#ML7,!#7P,&’式中!!74’’!74:’!74B’!74$分别为74’’74:’74B’74$的量符号%为计算系数$一!第$$卷第%期广东电力Q8’$$.8’%!!$%年%月:@’9:A19:!5!;BCD;-1E!CM*;’$%!般取!’)+!!’!.#%#ML7为相对于电站净功率折算的动态比投资费用(;*?0=0?0+E*(C*+?8($ML7#$元,$N%!#7P为电站总投资费用的动态现值81?8(8=@*?8E*@F$#7P#$包括建设期内的贷款利息和价差预备费等$元%&为电站的净功率$$N%!为发电设备的年利用小时数$)%%为发电机终端到售电结算点之间的线损率$一般取+R!#R$若售电结算点以电站的围墙为界$则%#R!’&R%$为电站的经济使用寿命$即电站的折旧年限$国外一般取$&!+1%$.为机组年平均净效率$其值与年负荷工况有关%#7B为燃料价格$元,/O&由于H./价格一般采用的单位为-元,C+.$需根据H./低位发热值及热量单位换算为单位-元,/O.&广东进口H./的价格换算公式为!#H./,#H./’+*’$#式中!#H./为H./的价格%’+*为天然气低位发热值$+#’.+/O,C+&H./联合循环发电成本在国内仍遵循这一方法进行计算&$!燃气电厂上网电价的计算方法含税上网电价一般由+部分组成!发电成本’资本回报和电力增值税$其中资本回报包括投资回报和负债回报&依据/电力工程经济评价和电价0规定可以得到资本回报计算公式($)#P4L,#-5L/’P/PPL*+!)%+##P4H,#-5L/BM/PPH*+!)%.#PPH,!-(#)/(!-(#)*!’&#式中!#P4L’#P4H’#-5L分别为投资回报@*9@+8+0+E*(C*+$P4L#’负债回报@*9@+8+01I00F$P4H#’单位投资费用;*@9+00+E*(C*+$-5L#的量符号%’P’PPL’BM’PPH分别为自有资本率*J90F@108$’P#’年回报率@*9@+@1*8=0+E*(C*+$PPL#’融资比例=0+1+?*(?1*$BM#’负债回报率@*9@+@1*8=01I00F$PPH#%(为贷款年利率%)为还贷年限&计入电力增值税!#R后$含税上网电价计算公式为!##%,!’!#/#74’-#P4L-#P4H#’(#式中!##%为含税上网电价&+!环境价值计算天然气发电作为一种清洁的发电方式$其环境价值远远高于同类火电机组&根据国内外文献资料$参照总量排污收费标准$借鉴美国价值标准$估算出电力行业污染物环境价值标准$见表!&计算结果基本上能反映火力发电行业污染物目前在中国造成的污染价值损失$即单位减排量的环境价值(+*.)&表$为根据各类电厂的燃耗及机组效率计算的单位发电量污染物排放结果($)&表!!火电行业污染物环境价值标准元,K,污染物M4$.4*7474$环境价值(’!)’!’’$+污染物#M-粉煤灰炉渣废水环境价值$’$!’!$’!’)注!#M-为总悬浮颗粒物$是81(9(;*+D*D;1@0?91*的缩写&表!各类电厂发电污染物排放对比,,KN)电厂类型污染物排放量M4$.4*7474$#M-灰渣常规燃煤电厂)’#%.!+’%%!).&’#((’!$(’!%.!()’.(烟气脱硫火电厂’%$$’!%)%.(’#’!.+’+(!!#’(H./电厂’$$’(#)%+#%’)#根据表!’表$得出各类电厂发电污染物排放环境成本计算结果$见表+&结果表明$联合循环电厂与常规电厂相比有’%#元,KN)的环境成本优势%与带烟气脱硫的火电相比$考虑其’!#$元,KN)的脱硫费用后(&)$有’(元,KN)的环境成本优势%除此之外联合循环电厂的粉煤排放及废水排放减少将带来’##分,KN)的效益&(+)$广东电力第$$卷!表#!各类电厂环境成本统计元,KN)污染物环境成本常规燃煤电厂烟气脱硫火电厂H./电厂M4$’&$#(.’&&$’!+$.4*’+!$#$’!#&).’&.+!74$’!%.&+’$!##.’)#!#74’!$(’!.+#M-’.$()’#%$!’!%!.灰渣’().(’!!#(.!分时电价制下燃气电厂上网电价变化H./联合循环电厂的现行电价是与长期购气合同结合的合同上网电价$其实质仍然是电量电价%目前$我国H./联合循环电厂一般作为调峰电厂实行两班制运行$其承担的负荷一般为高峰负荷$电量含金量较高%如果能以分时电价衡量其电量价值$则其生存能力将大大提高&以燃煤火电机组上网电价为基础$本文提出一种分时电价计算方法$用于评估联合循环发电的分时电量价值&依据联合循环电厂的典型日负荷曲线$每天启停一次$各时段设置分别为!负荷高峰段为)!至!$!’!%!至$+!%负荷平段为!$!至!%!’$+!至$.!%其他时段设为负荷谷段&参考广东惠州H./电厂的实际情况$在高峰段的负荷可按%R额定容量计算%平段可按#R额定容量计算%谷段因燃气机组的稳定出力处于下限$其负荷按#R额定容量计算&以平均上网电价为基础$峰段’平段’谷段电价比按!’&0!’0’&设置(()%以广东省平均上网电价含税#’.#%$元,KN)为基础电价$并按年运行++天计算&根据以上假设得到相关计算关系为!##45,’.#%$元,KN)/!’&+;*1K-!’++8@-’&+E1+;*1K-++8@-+E1$##!,++’%+;*1K-’#++8@-’#+#E1’)#式中!##45为分时平均电价%+;*1K为峰段运行小时数%++8@为平段运行小时数%+E1为谷段运行小时数&根据式##’式)#$并优先安排机组运行于高峰负荷$在相应的高峰’平段’谷段运行小时数设置下$相应年运行小时数’年利用小时数’分时平均电价计算结果见表.&表$!峰谷分时电价设置+;*1K,)++8@,)+E1,)!,)##45,元1KN*!)*!#(!#)$’#!)))!$(#’(%$$).++’(+)%)).$$.’&%%))$.()(’&%%!依据分时电价在相应年利用小时数下联合循环电厂补贴计算公式$可得!#(9I(0DF,##45*#H./’%#式中!#(9I(0DF分时电价补贴%#H./联合循环发电上网电价$以惠州H./电厂为参考$其值设为’&#!元,KN)&根据表.进行插值计算各年利用小时数下的分时电价$并根据式%#进行分时电价补贴计算$结果见表&&表%!分时电价补贴费用计算结果!,)##45,元1KN*!)*!##(9I(0DF,元1KN*!)*!#$’#!!)!’!.)$&’(%&(’!$.(+’(($’%!+&’(++’&%+.’&()#*’$+通过以上分析可以发现$在当前峰谷电价比为+的设置下$联合循环电厂按分时平均电价可以得到较大的补贴%此外只有年利用小时数小于.)时$联合循环机组才能得到分时电价补贴$即只有两班制调峰运行机组才能得到相关补贴&事实上$国外峰谷电价差达到了.!!倍(#)%如果国内电力市场进一步完善$联合循环发电厂两班制调峰运行的价值将得到更为合理的体现&+!第%期叶胜$等!天然气联合循环电厂调峰支持经济性分析&!联合循环发电厂经济性计算及比较分析%&!!上网电价核算上网电价计算各项参数取值如下!动态单位总投资为+&..元,KN($)$气价含税#!’(&元,C+$厂用电率+R$注册资本金比例$&R$贷款利率&’#(R$还贷年限!&年$折旧年限$年$资本金回报率!R&上网电价构成计算结果见表(&表’!上网电价构成!,)成本!,元74:74B74’回报#,元1KN*!)*!#P4LP4H##%,元1KN*!)*!#$&’#+!’+$#$’...+’+&.’!#)’()#.+’(%’+$##’.+)’$%&’