國際火電EPC項(xiàng)目性能保證指標(biāo)分析

吳慶禮，康振興

（中國電建集團(tuán)國際工程有限公司，北京 100036）

0 引言

我國對外承包企業(yè)大批量投身“走出去”浪潮，以工程總承包（Engineering Procurement Construction，EPC）、帶融資工程總承包（Financing Engineering Procurement Construction，F(xiàn)EPC）、建設(shè)－經(jīng)營－轉(zhuǎn)讓（Build?Operate?Transfer，BOT）等各類模式積極參與開發(fā)國際火電項(xiàng)目，相較于傳統(tǒng)總承包項(xiàng)目，EPC 模式將設(shè)計(jì)、采購、施工三者融合，以其建設(shè)效率高、投資可控、業(yè)主管理負(fù)擔(dān)小等優(yōu)勢，已經(jīng)成為國際火電項(xiàng)目廣泛采用的管理模式［1］。在火電項(xiàng)目EPC 招標(biāo)中，業(yè)主方為了保證電站性能可控、可靠、可行，會對機(jī)組的重要性能指標(biāo)參數(shù)提出合同保證要求，因此承包商前期對火電項(xiàng)目性能指標(biāo)的策劃及機(jī)組選型都至關(guān)重要，過于保守會喪失競爭優(yōu)勢，失去項(xiàng)目機(jī)會，過于激進(jìn)則增大風(fēng)險(xiǎn)，如無法達(dá)到合同要求，勢必會觸發(fā)索賠條款，導(dǎo)致項(xiàng)目虧損或失敗甚至發(fā)生拒收。

火電項(xiàng)目性能保證指標(biāo)通常包括機(jī)組凈出力、凈熱耗、可用率以及啟動時間、石灰石耗量等，因項(xiàng)目的特殊情況而不同，主要選取凈出力、凈熱耗、可用率、環(huán)保排放這幾項(xiàng)最主要性能指標(biāo)進(jìn)行分析，旨在對電力工程企業(yè)在海外火電項(xiàng)目開發(fā)階段對招標(biāo)項(xiàng)目的性能指標(biāo)進(jìn)行分析，對EPC投標(biāo)進(jìn)行指導(dǎo)。

1 項(xiàng)目架構(gòu)

我國國內(nèi)傳統(tǒng)的電力行業(yè)開發(fā)模式是設(shè)計(jì)、采購、施工相分離，設(shè)計(jì)院提供的設(shè)計(jì)性能指標(biāo)直接對業(yè)主方負(fù)責(zé)，而且由于在項(xiàng)目建設(shè)前并沒有購電協(xié)議（Power Purchase Agreement，PPA）等長期協(xié)議的限制，因此相關(guān)性能指標(biāo)考核并不嚴(yán)格，計(jì)算也較為簡單，這就給相關(guān)性能計(jì)算向國外工程移植時帶來了一定困擾，國際火電項(xiàng)目往往擁有復(fù)雜的項(xiàng)目架構(gòu)，在進(jìn)行性能指標(biāo)計(jì)算前，首先應(yīng)對項(xiàng)目架構(gòu)進(jìn)行分析，不同的項(xiàng)目架構(gòu)、開發(fā)商類別、甚至融資模式，都可能傳遞給EPC 承包商不同的要求，以及不同的索賠條款，如圖1 為典型國際電力項(xiàng)目的基本架構(gòu)［2］。

在圖1 中可以看到，作為電廠的項(xiàng)目公司在前期需要簽署各種協(xié)議，其中最為重要的是與購電方簽訂的購電協(xié)議。作為項(xiàng)目公司的收入來源，購電協(xié)議對電站性能做出了眾多要求，明確規(guī)定了電站應(yīng)當(dāng)具備的出力能力、可用率，考慮到電站燃料費(fèi)用的穿透機(jī)制以及對電站節(jié)能減排的考量，也會對電站的熱耗水平做出規(guī)定，并對不能滿足上述要求的索賠或者罰則做出明確要求。為了滿足上述規(guī)定和要求，項(xiàng)目公司一定會在購電協(xié)議項(xiàng)下的EPC 合同中，將這些要求傳遞給EPC 承包商。因此，作為國際工程承包商，不僅應(yīng)嚴(yán)格遵守EPC 合同，還應(yīng)當(dāng)研究了解購電協(xié)議等相關(guān)協(xié)議內(nèi)容，了解EPC 合同中性能要求的來源以及EPC 合同中的要求與購電協(xié)議等源頭協(xié)議中規(guī)定的差異，做到有的放矢。

圖1 典型國際電力項(xiàng)目架構(gòu)（不含融資）

除此之外，開發(fā)商的類別、融資形式等也會影響項(xiàng)目架構(gòu)，進(jìn)而影響相關(guān)性能保證條款向EPC 承包商的傳遞，例如以私營業(yè)主為主要群體的獨(dú)立發(fā)電站（Independent Power Producer，IPP）項(xiàng)目，往往對相關(guān)性能保證的要求更加苛刻，相應(yīng)的索賠條款也更加嚴(yán)厲，則EPC 承包商對性能保證數(shù)據(jù)的確定、商務(wù)報(bào)價(jià)考慮方面，也要有相應(yīng)的針對性。

2 凈出力

火電機(jī)組凈出力，是汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電容量減去電站自用電以及輸電相關(guān)損耗后，傳輸給電網(wǎng)的凈發(fā)電能力，其主要取決于包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)在內(nèi)的主機(jī)出力能力，以及相關(guān)輔助設(shè)備的電力消耗（廠用電率）。與國內(nèi)電力開發(fā)習(xí)慣不同，國際電站項(xiàng)目在前期購電協(xié)議中，就已經(jīng)規(guī)定了電站必須具備的凈出力能力，而在其項(xiàng)下的EPC 合同中，凈出力也是電站最低功能規(guī)范（Minimum Functional Specification，MFS）中最重要的條款之一。因此承包商為了保證凈出力，需要通過對當(dāng)?shù)丨h(huán)境、煤質(zhì)、購電協(xié)議、EPC 合同進(jìn)行分析，結(jié)合電站配置方案估算廠用電率，確定主機(jī)容量，除此之外，火電機(jī)組凈出力還應(yīng)當(dāng)考慮如下因素：環(huán)境因素、煤質(zhì)變化。

2.1 環(huán)境因素

環(huán)境因素主要包括氣溫、氣壓、風(fēng)向風(fēng)速等因素，其中設(shè)計(jì)氣溫的選擇對火電機(jī)組的選型至關(guān)重要，在年氣溫變化較大地區(qū)的火電機(jī)組，設(shè)計(jì)溫度選擇越高，意味著機(jī)組一年內(nèi)滿足凈出力的時間更長，但是也會使機(jī)組型號更大、投資越高。在非洲某火電項(xiàng)目中，EPC合同中參考設(shè)計(jì)溫度為22 ℃（要求最終設(shè)計(jì)參數(shù)需要由承包商核算），承包商在進(jìn)行一定的調(diào)研測算后，認(rèn)同了22 ℃的設(shè)計(jì)溫度，并由此進(jìn)行了主機(jī)選型和采購，但是后來業(yè)主方以22 ℃無法在夏季實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷凈出力，無法向電網(wǎng)和政府交代為由，要求承包商將設(shè)計(jì)溫度調(diào)整為28 ℃，如果按照此數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，將造成承包商設(shè)計(jì)、采購、施工方面大面積返工，影響成本和工期的控制。雙方就此問題糾纏多時，最終由于承包商在前期機(jī)組選型時考慮了一定裕量，機(jī)組有一定冗余，滿足了業(yè)主的要求。

而在土耳其某火電項(xiàng)目中，EPC 承包商已經(jīng)根據(jù)合同采購了主機(jī)，但是由于業(yè)主方征地問題，導(dǎo)致項(xiàng)目廠址發(fā)生了變化，新廠址海拔升高、氣壓降低，導(dǎo)致鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)出力不足，已經(jīng)采購的鍋爐廠家表示無法滿足原有出力，進(jìn)而影響到了整個機(jī)組的凈出力，由于整個事件為業(yè)主方責(zé)任，因此業(yè)主方與電網(wǎng)公司、政府方協(xié)商，降低了機(jī)組出力的相關(guān)要求。

2.2 煤質(zhì)變化

作為燃煤電站的“口糧”，電站設(shè)計(jì)煤質(zhì)的確定以及煤質(zhì)變化范圍的選擇對燃煤電站至關(guān)重要。燃煤電站的開發(fā)階段，業(yè)主往往需要從來煤品質(zhì)、煤源安全性和穩(wěn)定性、儲量、煤價(jià)、環(huán)保因素、運(yùn)費(fèi)等多方面選擇煤質(zhì)［3］。煤質(zhì)變化會直接影響鍋爐效率以及鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，煤質(zhì)變化過大甚至?xí)绊戝仩t的出力能力以及機(jī)組凈出力，現(xiàn)役機(jī)組中由于煤質(zhì)變化而導(dǎo)致機(jī)組不能滿負(fù)荷運(yùn)行的實(shí)例不勝枚舉。鑒于國際煤電項(xiàng)目中購電協(xié)議已經(jīng)對電站可用率和凈出力有了明確要求，因此在合同規(guī)定的煤質(zhì)變化范圍內(nèi)，EPC承包商必須保證機(jī)組的凈出力。

在某些國際EPC 項(xiàng)目中，由于業(yè)主方前期工作開展不充分，在EPC 招標(biāo)階段，仍未能鎖定設(shè)計(jì)煤質(zhì)以及煤質(zhì)變化范圍，導(dǎo)致鍋爐及相關(guān)系統(tǒng)的選型、招標(biāo)存在開口項(xiàng)。在這些項(xiàng)目中，承包商應(yīng)積極與業(yè)主、主機(jī)廠溝通，一方面可以從業(yè)主途徑鎖定煤質(zhì)，另一方面爭取主機(jī)廠支持，與主機(jī)廠合作，向業(yè)主提出煤質(zhì)變化范圍的建議，體現(xiàn)承包商的專業(yè)價(jià)值。

3 凈熱耗

以燃煤機(jī)組為例，凈熱耗為每向電網(wǎng)供應(yīng)一度電，消耗的燃煤熱量，根據(jù)GB 50660—2011《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》提供的計(jì)算方法，燃煤電站凈熱耗為［4］

式中：Qgn為純凝機(jī)組設(shè)計(jì)凈熱耗，kJ/kWh；Qjrn為純凝汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)熱耗，kJ/kWh：ηgl為鍋爐效率，%；ηgd為管道效率，%；e為純凝機(jī)組廠用電率，%。

而實(shí)際運(yùn)行中，作為業(yè)主的開發(fā)商，除了考慮以上各參數(shù)外，還需要考慮諸多損耗情況，例如來煤運(yùn)輸過程中的損耗，電站煤炭儲存、轉(zhuǎn)運(yùn)、揮發(fā)的熱量損耗、機(jī)組隨著運(yùn)行時間增長引起的熱耗增加、機(jī)組負(fù)荷降低引起的熱耗增加等等。在國際火電EPC 項(xiàng)目中，承包商首先需要明晰燃煤電站中影響熱耗指標(biāo)的因素，對EPC 合同中對凈熱耗指標(biāo)的范圍要求有所甄別，然后針對凈熱耗的各項(xiàng)具體組成，分別落實(shí)，以下是針對承包商常規(guī)需要考慮的熱耗組成進(jìn)行分析。

3.1 汽輪機(jī)熱耗

汽輪機(jī)熱耗，并非僅指汽輪機(jī)本體的效率，而是指由汽輪機(jī)與鍋爐之間形成的熱力系統(tǒng)的效率指標(biāo)，其影響因素包括主蒸汽溫度壓力、汽輪機(jī)本體的熱耗水平、回?zé)嵯到y(tǒng)的配置與優(yōu)化、主要輔機(jī)（如給水泵）的選擇、凝汽器背壓的擬定等多方面，是機(jī)組熱耗考量中最重要的基本參數(shù)。

主蒸汽溫度壓力決定了熱力系統(tǒng)入口能量的品質(zhì)，提高主蒸汽參數(shù)已經(jīng)成為目前國內(nèi)燃煤電站提高能效的最主要抓手，目前國內(nèi)推進(jìn)的630 ℃機(jī)組甚至研發(fā)的700 ℃課題項(xiàng)目，無非都是想在這方面優(yōu)化熱力系統(tǒng)，起到節(jié)能減排的作用。在國際EPC項(xiàng)目中，在合同規(guī)定的范圍內(nèi)，承包商應(yīng)當(dāng)結(jié)合投資、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)與性能指標(biāo)，盡可能優(yōu)化主蒸汽參數(shù)指標(biāo)，提高熱力系統(tǒng)能量輸入的品質(zhì)。

與此相對地，凝汽器背壓的優(yōu)化則是為了降低熱力系統(tǒng)在冷端的損失，在機(jī)組性能與投資的平衡中，進(jìn)行冷端優(yōu)化，是目前火電項(xiàng)目中的必選課題。

回?zé)嵯到y(tǒng)的配置，是基于經(jīng)典熱力系統(tǒng)原理朗肯循環(huán)的優(yōu)化，包括適當(dāng)增加回?zé)峒墧?shù)、甚至是大型機(jī)組中的再熱次數(shù)，都是為了在已有熱力系統(tǒng)中，壓榨出更多能量，但是回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化，通常會帶來投資增加、系統(tǒng)和布置復(fù)雜化以及相應(yīng)的運(yùn)維復(fù)雜化。在過去的國際火電項(xiàng)目中，回?zé)嵯到y(tǒng)的優(yōu)化一般比較保守，但隨著國內(nèi)承包商的紛紛出海，國際火電項(xiàng)目的較高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也在逐漸被吸收和接受，回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化也逐漸成為目前火電項(xiàng)目性能優(yōu)化中需要斟酌的技術(shù)配置。

汽輪機(jī)本體的設(shè)置也會對熱力系統(tǒng)的熱耗值產(chǎn)生較大影響，包括主汽閥的設(shè)計(jì)方案，再熱蒸汽入口閥的設(shè)計(jì)、葉片設(shè)計(jì)制造水平以及設(shè)計(jì)余量等，在EPC 項(xiàng)目中需要與主機(jī)廠就上述各個方面進(jìn)行分析討論，優(yōu)化汽輪機(jī)本體熱耗水平。

另外，熱力系統(tǒng)中主要動力管道的壓降、溫降以及輔機(jī)（電泵或者汽泵）的選擇都會對熱力系統(tǒng)的熱耗產(chǎn)生影響，需要EPC 承包商與設(shè)計(jì)方、主機(jī)廠通過優(yōu)化管道系統(tǒng)與布置、輔機(jī)比選等措施提出方案的最優(yōu)解。

3.2 鍋爐效率

鍋爐效率，是鍋爐燃煤產(chǎn)生的化學(xué)能與工質(zhì)熱能進(jìn)行能量傳遞的效率，其主要影響因素在于燃用煤質(zhì)帶來的排煙溫度、灰渣排放量、不充分燃燒以及爐膛設(shè)計(jì)造成的漏風(fēng)等因素造成，最主要的因素是煤質(zhì)，另外還與鍋爐廠換熱面、空預(yù)器設(shè)計(jì)、爐膛漏風(fēng)控制、以及相關(guān)排放指標(biāo)的限制等息息相關(guān)。上述各方面的因素，在項(xiàng)目前期應(yīng)當(dāng)與鍋爐廠進(jìn)行充分溝通，結(jié)合對鍋爐以及輔助的煤、灰、脫硫脫硝系統(tǒng)的投資分析，優(yōu)化鍋爐效率值。

3.3 廠用電率

廠用電是電站為了維持自身系統(tǒng)正常運(yùn)行，各主輔機(jī)及各系統(tǒng)需要消耗的電力電量。在主機(jī)出力能力已經(jīng)確定的情況下，降低廠用電率，意味著電站有能力賣出更多的上網(wǎng)電量。在EPC 項(xiàng)目中，確定廠用電率也要首先明確合同規(guī)定的廠用電考核范圍，如某海外項(xiàng)目招標(biāo)文件中明確指出廠用電率考核時，輸煤、石灰石制備、尿素制備、原水處理、檢修起吊設(shè)施等系統(tǒng)和設(shè)備均處于停運(yùn)狀態(tài)，不考慮其電耗，為承包商與業(yè)主的廠用電計(jì)算列出了明晰的界面，業(yè)主可以在承包商計(jì)算的基礎(chǔ)上，根據(jù)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，考慮間歇運(yùn)行系統(tǒng)的耗能情況。如果業(yè)主方在招標(biāo)文件中并未列出，承包商則應(yīng)在性能保證時，列出相應(yīng)的條件呈交業(yè)主方。

關(guān)于具體廠用電的計(jì)算，EPC承包商可以通過與設(shè)計(jì)部門的交流溝通，選擇電機(jī)容量法或者軸功率法，針對主要的耗能系統(tǒng)，比如煙風(fēng)、脫硫、循環(huán)水、電泵等，逐一分解溝通，避免設(shè)備電功率計(jì)算失真。

3.4 管道效率

根據(jù)GB 50660—2011《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》，管道效率一般取值為99%，其中熱損失主要包括工質(zhì)泄漏，主、再熱管道壓力、溫度損失等，在性能考核邊界已經(jīng)界定清楚的情況下，可以適當(dāng)優(yōu)化管道效率［5］。

4 可用率

可用率是燃煤電站技術(shù)指標(biāo)中非常重要的一項(xiàng)指標(biāo)，可用率將直接反映出機(jī)組的年利用小時數(shù)，對項(xiàng)目的還本付息和盈利都起著顛覆性的影響，是購電協(xié)議中規(guī)定的重要數(shù)據(jù)，也是海外煤電項(xiàng)目財(cái)務(wù)模型中的一個重要的技術(shù)參數(shù)輸入項(xiàng)。而對于某些工礦企業(yè)的自備電站，由于電站的供電、供汽會直接影響企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營，則對電站可用率的要求會更加嚴(yán)格。

可用率在技術(shù)層面主要與設(shè)備性能、工程建設(shè)質(zhì)量及運(yùn)行維護(hù)水平相關(guān)，屬于需要長期運(yùn)行才能驗(yàn)證的數(shù)據(jù)。在早期的EPC 項(xiàng)目中，由于很難以可用率考核EPC 承包商，一般不作為EPC 合同的考核項(xiàng)。但是近年來，考慮到可用率與設(shè)備性能的密切相關(guān)，設(shè)備可用率、機(jī)組可用率也逐漸體現(xiàn)在EPC 合同中。如近期某海外EPC 項(xiàng)目招標(biāo)中，就要求在機(jī)組投入商運(yùn)日期（Commercial Operation Date，COD）后2 年內(nèi)考核機(jī)組運(yùn)行可用率，保證可用率為93%，索賠條款為可用率每降低1%，索賠2 億人民幣，如此嚴(yán)格的考核條款，足以體現(xiàn)業(yè)主對相關(guān)性能指標(biāo)的重視。

在具體項(xiàng)目中，應(yīng)結(jié)合EPC 合同或者購電協(xié)議中對可用率的精確定義，結(jié)合主要設(shè)備廠家對設(shè)備可靠性的經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)維部門對機(jī)組大小修周期及時間的判斷，對機(jī)組可用率進(jìn)行核算，反饋業(yè)主切實(shí)可行的可用率水平。

5 環(huán)保排放指標(biāo)

隨著《巴黎氣候變化協(xié)定》的一步步落實(shí)推進(jìn)、國際金融組織對煤電項(xiàng)目融資日趨嚴(yán)格，火電機(jī)組的環(huán)保排放指標(biāo)已經(jīng)成為項(xiàng)目前期開發(fā)階段的最重要決定因素之一，因此項(xiàng)目開發(fā)商在拿到項(xiàng)目環(huán)評許可后，必須將環(huán)評中的相關(guān)環(huán)保要求在EPC 合同中傳遞給承包商，從近年來的項(xiàng)目趨勢來看，環(huán)保排放指標(biāo)日趨嚴(yán)格，對承包商的技術(shù)能力提出了更高的要求。

火電機(jī)組的環(huán)保排放指標(biāo)中，最重要的是煙氣的排放指標(biāo)，包括煙氣含塵濃度、SO2、NOx排放濃度等，其排放標(biāo)準(zhǔn)主要取決于項(xiàng)目所在國別的環(huán)保排放政策、國際金融組織赤道原則的要求、煤質(zhì)情況和環(huán)保設(shè)施技術(shù)水平。EPC 承包商在應(yīng)標(biāo)時，應(yīng)在滿足排放指標(biāo)和響應(yīng)招標(biāo)文件技術(shù)規(guī)范的前提下，合理分析現(xiàn)有可行的各種技術(shù)路線，考慮不同技術(shù)路線對初投資、熱耗、可利用率甚至后期綜合利用情況的影響，綜合選擇環(huán)保技術(shù)方案。例如土耳其某循化流化床高硫煤項(xiàng)目，見表1，環(huán)保指標(biāo)要求機(jī)組SO2排放滿足歐盟標(biāo)準(zhǔn)，如考慮方案Ⅰ無法滿足排放要求，考慮方案Ⅱ滿足排放要求但機(jī)組熱耗低、投資高，方案Ⅲ同樣滿足排放要求，但熱耗高、投資低，在此情況下承包方需要結(jié)合評標(biāo)規(guī)則綜合比較選擇技術(shù)方案。

表1 脫硫技術(shù)路線選擇

6 結(jié)語

國內(nèi)外火電項(xiàng)目在商業(yè)模式、技術(shù)分工等方面均與國內(nèi)項(xiàng)目由很大區(qū)別，近年來中國承包商在國際火電項(xiàng)目投標(biāo)、履約中暴露了很多問題，付出了慘痛的代價(jià)，筆者希望能從項(xiàng)目整體架構(gòu)、開發(fā)商的思維與責(zé)任角度出發(fā)，使中國承包商不僅了解性能指標(biāo)本身的技術(shù)定義，更能對國際火電項(xiàng)目中各項(xiàng)性能指標(biāo)的來源、對開發(fā)商的意義有所了解，做到宏觀入手，步步深入，進(jìn)而更好地在投標(biāo)和履約中把握分寸，拿出具有競爭性且安全性的方案。

當(dāng)然，上述性能指標(biāo)不是孤立存在的，各項(xiàng)指標(biāo)之間存在千絲萬縷的聯(lián)系，而且性能指標(biāo)還需要結(jié)合項(xiàng)目投資、主機(jī)選型等因素確定，這些所有的因素最終會在開發(fā)商的財(cái)務(wù)模型匯和，為開發(fā)商做出最終的判斷提供依據(jù)，目前還不能將這些因素有效串聯(lián)，后續(xù)將繼續(xù)這些方面的研究。