天然氣發(fā)電機(jī)組成本測(cè)算

雷連白 蔣韜

摘要：隨著電力市場(chǎng)體系建設(shè)步伐的加快，天然氣發(fā)電機(jī)組成本測(cè)算機(jī)制日益完善。廣東省經(jīng)濟(jì)和信息化委印發(fā)了《關(guān)于征求廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)組發(fā)電成本測(cè)算辦法及兩個(gè)規(guī)范文件（稿）意見(jiàn)的函》（粵經(jīng)信電力函〔2018〕214號(hào)），以期推進(jìn)廣東現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)建設(shè)工作，并積累豐富的天然氣發(fā)電機(jī)組成本測(cè)算經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：天然氣;發(fā)電機(jī)組;成本測(cè)算

引言：近年來(lái)，天然氣發(fā)電機(jī)組成本測(cè)算要求逐漸提高，天然氣發(fā)電企業(yè)需要對(duì)其企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)算及研究。以下以某公司東方電氣生產(chǎn)M701F型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組為例，對(duì)天然氣發(fā)電機(jī)組的成本測(cè)算進(jìn)行分析，以期從整體上提高天然氣發(fā)電機(jī)組成本測(cè)算的精確度并為各天然氣發(fā)電企業(yè)提供參考。

1.測(cè)算依據(jù)

主要測(cè)算依據(jù)包括：《廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)組發(fā)電成本測(cè)算辦法》，廣東電力交易中心，2018年8月;《燃機(jī)、汽機(jī)啟動(dòng)及運(yùn)行說(shuō)明書(shū)》，東方電氣，2013年2月;《M701F燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行及維護(hù)使用手冊(cè)》，東方電氣，2013年2月[1]。

2.啟動(dòng)成本測(cè)算

2.1啟動(dòng)成本定義

不同啟動(dòng)工況條件下，將發(fā)電機(jī)從停機(jī)狀態(tài)開(kāi)機(jī)到并網(wǎng)產(chǎn)生的所有成本[2]。單套燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組啟動(dòng)成本計(jì)算公式：?jiǎn)翁讬C(jī)組啟動(dòng)成本=天然氣消耗成本+除鹽水消耗成本+廠用電消耗成本+主設(shè)備啟動(dòng)損耗成本。

2.2啟動(dòng)成本分析

2.2.1天然氣消耗成本

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中消耗的天然氣包括燃?xì)廨啓C(jī)從啟動(dòng)到燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)消耗的天然氣、燃?xì)廨啓C(jī)并網(wǎng)到汽輪機(jī)并網(wǎng)（空載運(yùn)行）消耗的天然氣、啟動(dòng)鍋爐消耗的天然氣。對(duì)應(yīng)單套M701F燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組冷態(tài)、溫態(tài)及熱態(tài)啟動(dòng)工況，啟動(dòng)過(guò)程中消耗的天然氣成本計(jì)算如下表：

2.2.2除鹽水消耗成本

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中的除鹽水消耗主要包括啟動(dòng)鍋爐用水量、鍋爐上水量及鍋爐排污等產(chǎn)生的補(bǔ)水量，對(duì)應(yīng)單套M701F燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組冷態(tài)、溫態(tài)及熱態(tài)啟動(dòng)工況，啟動(dòng)過(guò)程中消耗的除鹽水成本計(jì)算如下表：

2.2.3廠用電消耗成本

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中的廠用電消耗主要包括燃機(jī)及其輔機(jī)啟動(dòng)消耗廠用電、汽機(jī)及其輔機(jī)消耗廠用電以及公用輔機(jī)消耗廠用電。對(duì)應(yīng)單套M701F燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組冷態(tài)、溫態(tài)及熱態(tài)啟動(dòng)工況，啟動(dòng)過(guò)程中廠用電成本計(jì)算結(jié)果如下：

2.2.4設(shè)備折舊成本

根據(jù)東方電氣提供的《M701F4燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行及維護(hù)使用手冊(cè)》，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組啟動(dòng)一次對(duì)應(yīng)機(jī)組冷態(tài)、溫態(tài)及熱態(tài)啟動(dòng)工況，折算成當(dāng)量運(yùn)行小時(shí)數(shù)分別為20h、15h、10h。單套M701F4型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組動(dòng)力島部分的總投資額約為70000萬(wàn)元，則對(duì)應(yīng)單套機(jī)組冷態(tài)、溫態(tài)及熱態(tài)啟動(dòng)工況，其設(shè)備折舊成本計(jì)算如下表：

3.變動(dòng)成本測(cè)算

3.1變動(dòng)成本定義

根據(jù)營(yíng)業(yè)總成本的劃分，營(yíng)業(yè)總成本主要分為變動(dòng)成本和固定成本，其中變動(dòng)成本主要為燃料成本（天然氣成本），對(duì)應(yīng)其經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)主則主要為單位度電燃料成本及單位噸熱燃料成本[3]。

3.2聯(lián)合循環(huán)機(jī)組負(fù)荷率對(duì)發(fā)電成本的影響分析

3.2.1純凝工況，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組負(fù)荷率對(duì)發(fā)電成本的影響分析

影響聯(lián)合循環(huán)機(jī)組發(fā)電氣耗（或效率）的因素很多，其中最重要的一項(xiàng)是機(jī)組負(fù)荷率的影響，總體而言，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組負(fù)荷率越高對(duì)應(yīng)其發(fā)電氣耗率越小，機(jī)組發(fā)電成本越低。發(fā)電負(fù)荷—天然氣流量曲線如圖1、負(fù)荷率—?dú)夂穆是€如圖2。

具體來(lái)說(shuō)，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組發(fā)電氣耗率隨負(fù)荷率上升而呈下降趨勢(shì)，滿負(fù)荷時(shí)機(jī)組發(fā)電氣耗最小，效率最高、發(fā)電燃料成本最小。聯(lián)合循環(huán)機(jī)組“負(fù)荷率—?dú)夂摹鼻€呈拋物線型，在低負(fù)荷區(qū)間時(shí)，氣耗率隨負(fù)荷率上升而下降趨勢(shì)較快，隨著機(jī)組負(fù)荷率增加發(fā)電氣耗率下降趨勢(shì)變緩。

3.2.2供熱狀態(tài)，負(fù)荷率-發(fā)電氣耗率影響分析

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組通過(guò)供熱可有效提高聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的總效率。若采用“熱量法”（由天然氣燃燒的熱量按100%轉(zhuǎn)化為供熱能量）分?jǐn)側(cè)剂铣杀荆诠峁r下，對(duì)比純凝工況聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的發(fā)電氣耗率、單位度電燃料成本明顯下降。供熱狀態(tài)下，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組“負(fù)荷率—?dú)夂穆省鼻€與純凝狀態(tài)近似;供熱狀態(tài)下，在同等負(fù)荷率條件下，發(fā)電氣耗率更低，對(duì)應(yīng)度電燃料成本更低。

3.3空載燃料成本分析

根據(jù)實(shí)測(cè)情況，對(duì)應(yīng)燃機(jī)發(fā)電機(jī)負(fù)荷為零時(shí)的天然氣消耗量成本即為空載燃料成本，則對(duì)應(yīng)單套M701F4型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組空載天然氣流量為：22300m3/h，按實(shí)際使用天然氣熱值（約37.6 MJ/方）、單價(jià)為2.40元/方（含稅，稅率為9%）進(jìn)行測(cè)算，空載燃料成本為49100元/h。

3.4邊際燃料成本分析

由于邊際燃料成本只能通過(guò)計(jì)算得出，以下分純凝工況及供熱工況分別進(jìn)行計(jì)算。

3.4.1純凝工況邊際燃料成本

根據(jù)《廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)組發(fā)電成本測(cè)算辦法》邊際燃料成本為一套燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組在一定出力水平（270MW以上，最小技術(shù)出力以上）增加單位出力所需增加的燃料成本?；跈C(jī)組總能耗數(shù)據(jù)，采用最小二乘法，擬合機(jī)組總能耗（m3/h）與出力水平（MW）的二次函數(shù)關(guān)系表達(dá)式為：

y=-0.0409x2+175.74x+9965.17

在機(jī)組總能耗中，假設(shè)機(jī)組出力分別等于最小技術(shù)出力和額定容量，得到機(jī)組在最小技術(shù)出力和額定容量工況下的總?cè)剂舷姆謩e為54433 Nm3/h和80766Nm3/h。

根據(jù)邊際燃料消耗的計(jì)算公式：邊際燃料消耗=（額定容量總?cè)剂舷?最小技術(shù)出力總?cè)剂舷模?（額定容量-最小技術(shù)出力），將以上數(shù)據(jù)代入公式：

邊際燃料消耗量=0.146Nm3/千瓦時(shí)。

按實(shí)際使用天然氣熱值（約37.6 MJ/方）、單價(jià)為2.40元/方（含稅，稅率為9%）計(jì)算，對(duì)應(yīng)單套M701F4型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組邊際燃料成本（不含稅）為0.322元/千瓦時(shí)。

3.4.2供熱工況邊際燃料成本

在供熱工況下，按照聯(lián)合循環(huán)機(jī)組最大供熱工況負(fù)荷與天然氣流量對(duì)照表采用最小二乘法，擬合機(jī)組總能耗（m3/h）與出力水平（MW）的二次函數(shù)關(guān)系表達(dá)式為：

y=-0.1417x2+276.525x-10518.69

由于單套機(jī)組供熱100t/h時(shí)，考慮到燃機(jī)進(jìn)入溫控模式，最大負(fù)荷只能達(dá)到400MW，因此在最大供熱工況下，機(jī)組的最大容量即額定容量，取400MW。在機(jī)組總能耗中，假設(shè)機(jī)組出力分別等于最小技術(shù)出力和額定容量，得到機(jī)組在最小技術(shù)出力和額定容量工況下的總?cè)剂舷姆謩e為53813 Nm3/h和77419Nm3/h。由此，按熱量法對(duì)供熱耗天然氣進(jìn)行分?jǐn)?，最小技術(shù)出力和額定工況下的供熱量分別為10t和90t，對(duì)應(yīng)的耗氣量分別為775 Nm3和6971 Nm3，由此得到機(jī)組在最小技術(shù)出力和額定容量工況下的發(fā)電耗天然氣耗量分別為53038Nm3/h和70448Nm3/h

根據(jù)邊際燃料消耗的計(jì)算公式：邊際燃料消耗=（額定容量總?cè)剂舷?最小技術(shù)出力總?cè)剂舷模?（額定容量-最小技術(shù)出力），將以上數(shù)據(jù)代入公式得：

邊際燃料消耗=0.134Nm3/千瓦時(shí)

按實(shí)際使用天然氣熱值（約37.6 MJ/方）、單價(jià)為2.40元/方（含稅，稅率為9%），計(jì)算一套機(jī)組最大供熱工況下的邊際燃料成本（不含稅）為0.295元/千瓦時(shí)。

4.固定成本測(cè)算

4.1固定成本定義

根據(jù)《廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)組發(fā)電成本測(cè)算辦法》規(guī)定，機(jī)組的固定成本的測(cè)算方法如下：

第一，各電廠按照規(guī)定格式提供投產(chǎn)當(dāng)年的財(cái)務(wù)報(bào)表。投產(chǎn)不滿一年的機(jī)組參照同類(lèi)型機(jī)組的財(cái)務(wù)報(bào)表執(zhí)行。

第二，選取投產(chǎn)當(dāng)年的財(cái)務(wù)報(bào)表中的固定資產(chǎn)費(fèi)用作為基準(zhǔn)，然后用該基準(zhǔn)除以各機(jī)組的裝機(jī)容量，得到各機(jī)組投產(chǎn)當(dāng)年的單位容量固定資產(chǎn)費(fèi)用基準(zhǔn)（元/MW）。同類(lèi)型機(jī)組按容量加權(quán)計(jì)算投產(chǎn)當(dāng)年的平均單位容量固定投資費(fèi)用基準(zhǔn)。

第三，考慮機(jī)組投產(chǎn)年限，按照發(fā)電企業(yè)服役年限 30年計(jì)，采用年限平均法計(jì)提折舊，計(jì)算各類(lèi)型機(jī)組運(yùn)行當(dāng)年的單位容量固定資產(chǎn)折舊費(fèi)（元/MW）：同類(lèi)型機(jī)組單位容量固定資產(chǎn)折舊費(fèi)=同類(lèi)型機(jī)組投產(chǎn)當(dāng)年的平均單位容量固定投資費(fèi)用基準(zhǔn)×（1-固定資產(chǎn)預(yù)計(jì)殘值率）/機(jī)組使用年限。其中，固定資產(chǎn)殘值率為5%，機(jī)組使用年限為30年。

第四，計(jì)算各機(jī)組運(yùn)行當(dāng)年的固定成本：機(jī)組的固定成本=同類(lèi)型機(jī)組單位容量固定資產(chǎn)折舊費(fèi)×裝機(jī)容量。機(jī)組已投產(chǎn)運(yùn)行年限超過(guò)30年后，固定成本認(rèn)定為零。

4.2固定成本分析

根據(jù)《廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)組發(fā)電成本測(cè)算辦法》對(duì)固定成本的定義，對(duì)應(yīng)單套M701F4型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的固定成本（不含稅）分析如下表：

5.結(jié)論

綜上，結(jié)合某公司的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)單套M701F4型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的啟動(dòng)成本、變動(dòng)成本和固定成本進(jìn)行了深入的分析，從而為各燃?xì)獍l(fā)電企業(yè)開(kāi)展成本測(cè)算提供了行之有效的范例，為各企業(yè)在電力市場(chǎng)中進(jìn)行交易提供了重要的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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