碳中和目標下新建H級燃機項目節(jié)能報告編制要點研究

鄭金健

（云浮市節(jié)能中心，云浮527300）

2020年9月22日，中國國家主席習近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上的講話提出“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現(xiàn)碳中和”。碳中和的實現(xiàn)，必須堅持“開源節(jié)流”，“開源”即是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，近期目標是提高天然氣占比，中遠期目標是提高風、光、水、核電以及氫能源［1］（能源法征求意見稿將氫列入能源范疇）等可再生能源或清潔能源占比；“節(jié)流”即是強化節(jié)能增效，加快先進適用節(jié)能技術(shù)更新及應(yīng)用，提高能源利用效率。所以，以天然氣為燃料的發(fā)電項目建設(shè)會迎來一個大發(fā)展契機，其中H 級燃氣燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項目以其高效的能源利用效率和較低的碳排放，發(fā)展前景看好。

本文以某新建H級2×800 MW 級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組項目為例，通過研究節(jié)能分析、能效水平分析、能源消費影響分析等內(nèi)容，提出項目節(jié)能報告編制應(yīng)注意的要點和建議。

1 節(jié)能審查

節(jié)能審查，是指節(jié)能審查部門根據(jù)節(jié)能法律法規(guī)、政策標準等，對固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能情況進行審查并形成審查意見的行為。目前，節(jié)能審查意見作為項目動工建設(shè)的必要條件，是項目建設(shè)必不可少的關(guān)鍵一環(huán)，尤其是在當前碳達峰碳中和大目標以及國家能耗雙控大政策下，高質(zhì)量編制好項目節(jié)能報告、順利通過政府的節(jié)能審查對項目推進十分重要。

1.1 《辦法》與《指南》

就廣東地區(qū)而言，項目節(jié)能審查所依據(jù)的是《廣東省固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能審查實施辦法》［2］，它是國家辦法［3］的進一步細化，劃定了需要進行節(jié)能審查的項目類型、審查程序等。項目節(jié)能報告編制參考《固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能審查系列工作指南》（2018 年本）［4］，《指南》對節(jié)能報告的編制進行了詳盡的分析指導(dǎo)。節(jié)能審查流程如圖1所示。

圖1 節(jié)能審查流程圖Fig.1 Energy saving review flow chart

2 項目摘要

項目摘要是節(jié)能報告的核心內(nèi)容呈現(xiàn)，包括用能指標、能效指標、能耗影響等關(guān)鍵內(nèi)容，是專家評審和政府審查首先關(guān)注的部分。摘要中有關(guān)指標應(yīng)是采取節(jié)能措施后的數(shù)據(jù)。

2.1 主要耗能及產(chǎn)出能源品種

燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)主要消耗能源為天然氣，產(chǎn)品為電能和蒸汽（熱）。天然氣根據(jù)項目實測天然氣低位發(fā)熱量折標系數(shù)取1.163 2 kgce/m3；根據(jù)《綜合能耗計算通則》（GB/T 2589—2020），電的當量值折標系數(shù)采用0.122 9 kgce/kWh，蒸汽（熱）的當量值折標系數(shù)采用0.034 12 kgce/MJ［5］，需要注意以下四點：一是電的等價值折標系數(shù)采用本項目的實際核算發(fā)電煤耗，這與其他類型的節(jié)能報告中使用省市統(tǒng)計部門公布的年度發(fā)電煤耗有所區(qū)別；二是熱力的等價值折標系數(shù)采用本項目的實際核算供熱煤耗；三是項目的綜合能源消費量不包括本項目回收的余熱、余能在本項目的利用量；四是耗能工質(zhì)不計算在能源消費量中。

2.2 主要能效指標

涉及到燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)的能效指標主要有：綜合熱效率（%）、熱電比（%）、供熱煤耗（kgce/GJ）、發(fā)電煤耗（gce/kWh）、供電煤耗（gce/kWh）等。能效指標的計算首先要找到本行業(yè)最新的標準規(guī)范文件。針對燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目，暫無國家能耗限額標準可以對標，可參照地方標準有：北京市的《熱電聯(lián)產(chǎn)（燃氣）單位產(chǎn)品能源消耗限額》（DB11/T 1456—2017）；地方文件有：廣東省發(fā)展改革委《關(guān)于印發(fā)推進我省工業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)集中供熱意見的通知》（粵發(fā)改能電〔2013〕661 號）、廣東省發(fā)展改革委關(guān)于印發(fā)《廣東省建筑、電力、鋼鐵、石化、水泥行業(yè)固定資產(chǎn)投資項目能評對標準入值》（試行）的通知（粵發(fā)改資環(huán)〔2015〕413號）。上述文件即是本項目能效對標的基準。需要注意的是耗能工質(zhì)不計算在能源消費量中，但計算單位產(chǎn)品能耗時是否包括耗能工質(zhì)，視指標的具體規(guī)定（標準規(guī)范等）而定。

2.3 能耗雙控影響

“雙控”即是“能耗增量控制”和“能耗強度控制”。雙控目標的獲取可參考省市縣政府部門能耗雙控五年計劃的實施方案等文件。某項目建設(shè)2×800 MW 級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組，其能源消費量核算為378 170.32 tce，需要交由省級部門審查，對所在地能耗雙控目標的影響必須至少分析項目上馬后對省市兩級完成雙控目標的影響，同理，交由地市審查的項目，必須至少分析項目上馬后對市縣兩級完成雙控目標的影響。

3 建設(shè)方案和節(jié)能措施

建設(shè)方案主要圍繞節(jié)能進行比選分析［6］，需要注意：生產(chǎn)工藝、用能工藝和主要用能設(shè)備要滿足有關(guān)標準、規(guī)范及能效標準，選擇節(jié)能產(chǎn)品，充分考慮項目整體用能統(tǒng)籌和充分利用；工藝方案要符合行業(yè)規(guī)劃、準入條件、節(jié)能設(shè)計規(guī)范等；項目總平面布置要有利于過程節(jié)能、方便高效、減少工序和產(chǎn)品單耗；配套控制系統(tǒng)、建筑、給排水、照明及其他輔助生產(chǎn)和附屬生產(chǎn)設(shè)施等要與主要生產(chǎn)系統(tǒng)高效銜接協(xié)調(diào)，符合相關(guān)節(jié)能設(shè)計標準、規(guī)范；能源計量器具配備完整，符合標準。

方案節(jié)能措施上建議科學合理采用《國家發(fā)展改革委重點節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄》（2017 節(jié)能低碳部分）和《廣東省節(jié)能技術(shù)、設(shè)備（產(chǎn)品）目錄》（2020年本）。高耗能項目的用能設(shè)備應(yīng)達到一級能效水平。

3.1 項目建設(shè)內(nèi)容

某項目建設(shè) 9H 級 2×800 MW 級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組，采用一拖一多軸方案，兩套聯(lián)合循環(huán)機組為抽凝機組，汽輪機為三壓再熱抽汽凝汽式供熱蒸汽輪機，配套的余熱鍋爐為無補燃、三壓、再熱、臥式、自然循環(huán)的余熱鍋爐。設(shè)計熱負荷參數(shù)為低壓供熱蒸汽：壓力1.5 MPa（g），溫度290 ℃，流量880 t/h。主機配置GE 公司9HA.02 燃機機型。

3.2 項目主要節(jié)能措施

節(jié)能措施要有針對性提出經(jīng)濟合理、技術(shù)可行的具體可操作的建議。某項目主要節(jié)能措施如表1所示。

4 能源消費情況核算及能效水平評價

項目能源消費情況核算時核算采取節(jié)能措施后的項目年綜合能源消費量?；A(chǔ)數(shù)據(jù)計算要有詳細的基本參數(shù)支撐，項目年綜合能源消費量、年綜合能源消費增量、主要能效指標等計算邊界要符合標準規(guī)范［7］。年綜合能源消費量和年綜合能源消費增量兩個數(shù)值需要分別計算當量值與等價值。主要能效指標要按照標準要求進行計算對標。具體計算方法參照《熱電聯(lián)產(chǎn)（燃氣）單位產(chǎn)品能源消耗限額》（DB11/T 1456—2017）、《火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟指標計算方法》（DL/T 904—2015）、《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5153—2014）等。

表1 主要節(jié)能措施Tab.1 Main energy saving measures

4.1 能源消費情況核算

在此項目中，根據(jù)機組設(shè)計參數(shù)，年運行小時數(shù)為5 000 h；保證工況100%燃機負荷（額定供熱）條件下，單臺機組毛出力為705.6 MW、每小時耗氣量為144.713 kNm3；據(jù)熱負荷參數(shù)設(shè)計換算可得機組供熱蒸汽熱量為2.651 4 TJ/h；廠用電率為1.69%。則項目年綜合能源消費量計算結(jié)果如表2所示。

4.2 能效指標計算

4.2.1 綜合熱效率

綜合熱效率是指統(tǒng)計期內(nèi)供熱量和供電量的當量熱量之和與總標準煤耗量對應(yīng)熱量的百分比［8］，計算公式如（1）：

式中：ηo為綜合熱效率（%）；∑Qgr為機組供熱量（kJ）；Wg為機組供電量 （kWh）；Bs為統(tǒng)計期內(nèi)耗用天然氣量（m3）；Qar為天然氣的低位發(fā)熱量（kJ/m3）；3 600為電力單位低位熱量（kJ/kWh）。

表2 項目年綜合能源消費量Tab.2 Annual comprehensive energy consumption of the project

4.2.2 熱電比

熱電比是指統(tǒng)計期內(nèi)電廠向外供出的熱量與供電量的當量熱量的百分比，計算公式如（2）：

式中：R為熱電比（%）。

4.2.3 供熱比

供熱比是指統(tǒng)計期內(nèi)汽輪機組向外供出的熱量與汽輪機組總熱耗量的百分比，計算公式如（3）：

式中：α為供熱比（%）；∑Qsr為汽輪機組總熱耗量（kJ）；K為機組鍋爐效率，取90%（直接由汽輪機抽出供熱，不考慮熱網(wǎng)首站換熱效率）。

4.2.4 供熱煤耗

供熱煤耗是指機組每對外提供1 GJ的熱量平均耗用的標準煤量［9］，計算公式如（4）：

式中：br為供熱煤耗（kgce/GJ）；Bb為統(tǒng)計期內(nèi)耗用天然氣折標煤量（tce）；∑Qgr為機組供熱量（GJ）。

4.2.5 發(fā)電煤耗

發(fā)電煤耗是指機組每產(chǎn)出1 kW 電能平均耗用的標準煤量，計算公式如（5）：

式中：bf為發(fā)電煤耗（gce/kWh）；Wf為統(tǒng)計期內(nèi)機組發(fā)電量（kWh）。

4.2.6 供電煤耗

供電煤耗是指機組每對外提供1 kW 電能平均耗用的標準煤量，計算公式如（6）：

式中：bg為供電煤耗（gce/kWh）；Lfcy為發(fā)電廠用電率（%）。

4.3 能效水平評價

根據(jù)以上計算公式，項目能效指標值計算結(jié)果如表3 所示。經(jīng)對標相關(guān)文件標準可以看出，項目綜合熱效率和熱電比滿足相關(guān)文件新建準入條件，供熱煤耗和供電煤耗指標值均優(yōu)于國內(nèi)先進值，項目能效水平達到國內(nèi)行業(yè)先進水平。同時，項目供電煤耗滿足廣東省內(nèi)關(guān)于電力能評對標準入值文件（試行）條件，遠優(yōu)于文件規(guī)定的引導(dǎo)值220 gce/kWh［10］的規(guī)定。

表3 項目能效水平指標Tab.3 Project energy efficiency index

5 能源消費影響分析

目前的評價體系主要是通過測算的項目年綜合能源消費（總量）增量、單位增加值能耗兩個指標分別與所在地能耗增量控制目標、能耗強度降低目標進行定量計算m和n，并分析其影響程度。能源消費影響判定表如表4所示。

表4 能源消費影響判定表［4］Tab.4 Energy consumption impact judgment table

5.1 現(xiàn)行m和n計算方法

m值計算公式如（7）：

式中：m為項目年能源消費增量占所在地能耗增量控制目標的比例（%）；ip為項目年能源消費（總量）增量；is為所在地能耗增量控制目標。

n值計算公式如（8）：

式中：n為項目增加值能耗對所在地能耗強度的影響比例；a為上一個五年計劃末年項目所在地能源消費總量（tce）；b為上一個五年計劃末年項目所在地生產(chǎn)總值（萬元）；c為上一個五年計劃末年項目所在地單位GDP 能耗；d為項目年綜合能源消費量（tce）；e為項目年增加值（萬元）。

5.2 注意問題

1）ip為項目年能源消費（總量）增量對應(yīng)的分別是新建項目和改擴建項目，取等價值。

2）is為所在地能耗增量控制目標，該目標應(yīng)該是實時更新的，在五年計劃內(nèi)某項目審批前已通過的其他項目所產(chǎn)生的能耗新增量應(yīng)在增量控制目標中予以扣減。

3）單位GDP 能耗值是等價值，所以a和d均取等價值，同時不能混淆總產(chǎn)值和增加值。

4）公式（8）中數(shù)據(jù)均取上一個五年計劃末年，如本項目是計劃“十四五”上馬，取所在地2020年相關(guān)數(shù)據(jù)即是。

5.3 兩點建議

1）對于m和n計算，從筆者多年行業(yè)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，很多編制單位沒有進行取百分數(shù)，究其原因一個是不夠細心，另一個就是現(xiàn)行計算公式存在歧義，建議修改如下：

式中：m為項目年能源消費增量占所在地能耗增量控制目標的比例（%）。

式中：n為項目增加值能耗對所在地能耗強度的影響比例（%）。

2）政府部門審查時，除了關(guān)注項目能效水平，更關(guān)注項目增加值能耗強度，項目的單位增加值能耗（等價值）是與對所在地單位GDP 能耗（等價值）相對應(yīng)比較的。但目前缺乏針對該項指標的詳細評價體系。建議參考能效指標對標評價體系，完善各行業(yè)的單位增加值能耗指標對標評價體系。

6 結(jié) 論

節(jié)能報告編制是一項政策性、專業(yè)性、系統(tǒng)性、跨領(lǐng)域、全方位的技術(shù)性工作，編制人員需要熟悉產(chǎn)業(yè)政策、地方規(guī)劃、行業(yè)發(fā)展、節(jié)能技術(shù)、經(jīng)濟理論等。文中主要以新建燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目節(jié)能報告編制為例，通過對項目摘要、能源消費量核算和能效評價、能耗雙控目標影響分析等方面內(nèi)容分析進行研究，提出了報告編制的要點和建議，為節(jié)能報告編制和審查單位提供參考和指導(dǎo)。