燃煤機(jī)組與燃?xì)鈾C(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益對比分析

鐘瑩

（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計研究院有限公司，廣東 廣州 510663）

0 引言

2020 年超低排放燃煤機(jī)組的裝機(jī)容量為9.5×108kW，占煤電機(jī)組容量比例的88%[1]。徐靜馨等[2]從污染物控制技術(shù)、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益方面分析了超低排放燃煤機(jī)組和燃?xì)鈾C(jī)組的對比，表明超低排放燃煤電廠繼續(xù)保持更高的發(fā)電經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。王樹民等[3]以神華集團(tuán)22 臺近零排放改造燃煤機(jī)組和燃?xì)鈾C(jī)組為對象，研究經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性等問題，煤電比燃?xì)獍l(fā)電的售電完全成本低0.29～0.47 元/（kW·h）。王燕軍[4]針對同等投資額的燃煤和燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組，建立投資效益指標(biāo)，進(jìn)行投資效益對比分析，并建立了投資效益灰色關(guān)聯(lián)度的模型。艾燕暉等[5]主要基于陜西省能源供應(yīng)格局，分別論述了燃煤發(fā)電和燃?xì)獍l(fā)電的特點。樊慧等[6]分析了燃?xì)夂腿济喊l(fā)電的環(huán)保和生態(tài)效益的對比。燃?xì)獍l(fā)電項目的優(yōu)勢在于首先其主要成分是甲烷，燃燒后的產(chǎn)物相對清潔，其次采用熱電聯(lián)產(chǎn)可以將其能源利用效率提高至80%，具有建設(shè)周期短、占地面積小的特點，其產(chǎn)生的噪音也低于燃煤電廠。最后其可以快速啟停，有很強(qiáng)的電力調(diào)峰能力。但是燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)項目也有天然氣成本高的缺點，因天然氣基本靠進(jìn)口、國內(nèi)天然氣價格偏高且價格波動較大。而燃煤發(fā)電項目因超低排放技術(shù)的發(fā)展，排放量也處于較低的水平，且煤價相對較低，也具有一定的優(yōu)勢。因此目前對于清潔燃煤和燃?xì)怆姀S，哪個更加高效環(huán)保經(jīng)濟(jì)適用也存在一定的爭議[2]。鑒于上述爭議以及在清潔燃煤機(jī)組和燃?xì)鈾C(jī)組在經(jīng)濟(jì)性方面詳盡的研究較少，本研究將從投資成本、運(yùn)營維護(hù)成本、財務(wù)評價3 個維度對350MW 級燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)項目和9F 級燃?xì)庹羝麩犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。

1 造價指標(biāo)的對比分析

項目的工程建設(shè)總投資包括建筑工程費、安裝工程費、設(shè)備購置費、其他費用、預(yù)備費、建設(shè)期貸款利息等，涵蓋了建設(shè)項目從設(shè)計至機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行整個建設(shè)周期的全部費用。一般用各個項目的靜態(tài)投資來做對比。分別選取350MW 級燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)項目和9F級燃?xì)庹羝麩犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組的典型工程進(jìn)行投資分析。在靜態(tài)投資方面，350MW 級燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的靜態(tài)投資高于9F 級燃?xì)庹羝麩犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組，其靜態(tài)投資為30.3 億元，單位千瓦造價為4328 元/kW，而燃機(jī)機(jī)組的靜態(tài)投資約為21.3 億元，單位千瓦造價為2151 元/kW，燃煤機(jī)組的靜態(tài)投資多了9 億元，單位千瓦造價為燃?xì)鈾C(jī)組的2 倍。表1 為兩種類型機(jī)組的靜態(tài)投資對比，可以看到，主輔生產(chǎn)工程的差異最大。

表1 兩種類型機(jī)組的靜態(tài)投資對比

主輔生產(chǎn)工程中各個系統(tǒng)的投資額對比如表2 所示，從表2 可以看出，投資的主要差異來自熱力系統(tǒng)和燃料供應(yīng)系統(tǒng)，這兩個系統(tǒng)投資的差額占了整個投資差額的一半，因此，有必要探究這兩個系統(tǒng)投資增加的原因。熱力系統(tǒng)的費用差異主要來自于主機(jī)和輔助設(shè)備的設(shè)備費，雖然燃煤機(jī)組的主機(jī)僅有鍋爐、汽輪機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)，燃?xì)鈾C(jī)組的主機(jī)包含燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)、余熱鍋爐、汽輪機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)，其主機(jī)價格高于燃煤機(jī)組，但是燃煤機(jī)組包含眾多輔助設(shè)備，如凝汽器、高壓加熱器費用等，并且主廠房體積更大，因此燃煤機(jī)組的熱力系統(tǒng)費用高于燃機(jī)機(jī)組。對于燃料供應(yīng)系統(tǒng)的差異主要是來自燃料的差異，燃煤機(jī)組的煤粉需要與之對應(yīng)的煤場和運(yùn)輸皮帶機(jī)等設(shè)備，而燃?xì)鈾C(jī)組僅為用于燃?xì)庹{(diào)壓和除臭的計量裝置，費用自然低于燃煤機(jī)組。另外，因燃機(jī)機(jī)組燃料特性的差異，本機(jī)組無除灰和脫硫系統(tǒng)，因此，相比于燃煤機(jī)組，投資減少約1.7 億元。最后水處理系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)的差異主要為相應(yīng)配置模塊的差異。

表2 主輔生產(chǎn)工程各個系統(tǒng)投資額對比單位：萬元

2 運(yùn)行維護(hù)成本

在我國，相比于燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組，燃煤機(jī)組具有很高的國產(chǎn)化率，無論從設(shè)計還是運(yùn)行維護(hù)方面都更加成熟和穩(wěn)定。我國的哈爾濱鍋爐、上海電氣鍋爐、東方鍋爐等鍋爐廠家以及哈爾濱汽輪機(jī)、上海汽輪機(jī)東方汽輪機(jī)等汽輪機(jī)廠家對于燃煤機(jī)組鍋爐的運(yùn)行修理等方面的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，燃煤機(jī)組的檢修每年的費用在70～75 元/kW。而對于燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組，目前燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的國產(chǎn)化水平達(dá)到85%左右，依然有如燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器、透平動、靜葉片、控制系統(tǒng)等需要由國外進(jìn)口，使得供貨的周期和技術(shù)的配合會存在一定的不確定性，重要部件返廠返修、備品備件價格偏高，產(chǎn)品的服務(wù)等待時間增加、采購流程更加復(fù)雜，因此進(jìn)一步提高產(chǎn)品的運(yùn)維成本。依據(jù)調(diào)研廠家的成本數(shù)據(jù)，燃?xì)鈾C(jī)組的每年的維修成本在90～95 元/W。

3 財務(wù)評價

3.1 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析

基于以上的項目建設(shè)投資，以下將對燃煤機(jī)組和燃?xì)鈾C(jī)組分別進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，主要邊界條件數(shù)據(jù)來自電廠的調(diào)研數(shù)據(jù)并根據(jù)《火電工程限額設(shè)計參考造價指標(biāo)》[3]中的編制原則進(jìn)行計算，其中燃煤機(jī)組的標(biāo)煤價取1000 元/t，燃?xì)鈾C(jī)組的氣價取2.6 元/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）；燃煤機(jī)組的上網(wǎng)電價按照廣東省燃煤標(biāo)桿電價453 元/（MW·h）計算，燃?xì)鈾C(jī)組的上網(wǎng)電價按照廣東省天然氣機(jī)組上網(wǎng)電價為655 元/（MW·h）計算。兩種類型機(jī)組的發(fā)電小時數(shù)取4000h，燃煤機(jī)組的發(fā)電量為2839GW·h，年供熱量為615.38 萬GJ，燃?xì)鈾C(jī)組的發(fā)電量為2319GW·h，年供熱量為525.2 萬GJ，其財務(wù)評價的主要參數(shù)如下：燃煤機(jī)組的項目資本金財務(wù)內(nèi)部收益率為17.43%，項目投資稅后內(nèi)部收益率為9.49%，總投資收益率為8.42%。燃?xì)鈾C(jī)組的項目資本金財務(wù)內(nèi)部收益率為10.15%，項目投資稅后內(nèi)部收益率為6.62%，總投資收益率為5.79%。從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)結(jié)果可以看到，收益率方面燃煤機(jī)組比燃機(jī)機(jī)組的收益率高3%左右，在經(jīng)濟(jì)性方面比燃機(jī)機(jī)組有更強(qiáng)的競爭力。

3.2 發(fā)電成本構(gòu)成的對比

燃煤機(jī)組和燃?xì)鈾C(jī)組根據(jù)發(fā)電狀態(tài)的不同，成本的構(gòu)成有一定的差異。對于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，總成本費用分為發(fā)電成本和供熱成本，包含燃料費、水費、材料費、工資福利費、折舊攤銷費、修理費、排污費、保險費、財務(wù)費用等，其中燃煤機(jī)組還包含脫硫劑和脫硝劑的費用。在以上費用中燃料費、折舊攤銷費、修理費、財務(wù)費用占比最大，因此在算成本構(gòu)成時，將水費、材料費、工資福利費等歸為其他費用。燃料費主要為燃?xì)饣蛉济旱南?，折舊攤銷費為固定資產(chǎn)和無形資產(chǎn)的折舊和攤銷，修理費為機(jī)組檢修、維護(hù)、大修費用，財務(wù)費用是籌集建設(shè)投資和生產(chǎn)經(jīng)營所需要的資金而產(chǎn)生的費用。

單位發(fā)電成本及其構(gòu)成比例如圖1 所示，從圖1可以看到燃煤機(jī)組的單位發(fā)電成本為0.35 元/（kW·h），其構(gòu)成比例依次為燃料費（70%）＞折舊攤銷費（11%）＞其他（8%）＞修理費（7%）＞財務(wù)費用（3%），燃料費的成本約為0.25 元/（kW·h），在單位發(fā)電成本中的占比最大，其余的成本比例之和占比僅為30%，因此燃料費對于發(fā)電成本起到了決定性的作用。而對于燃?xì)鈾C(jī)組，其單位發(fā)電成本為0.46 元/（kW·h），明顯高于燃煤機(jī)組，其單位發(fā)電成本的構(gòu)成比例依次為燃料費（81%）＞其他（7%）＞折舊攤銷費（6%）＞修理費（4%）＞財務(wù)費用（2%），燃料費同樣占了最高的比重。與燃煤機(jī)組相比，燃?xì)鈾C(jī)組燃料費的比重更高，燃?xì)鈾C(jī)組對天然氣的依附性高于燃煤機(jī)組對于煤炭的依附，基于我國為世界最大的天然氣進(jìn)口國，燃?xì)鈾C(jī)組只有得到更低價格的天然氣才能保證燃?xì)鈾C(jī)組有更低的成本。

圖1 單位發(fā)電成本及其構(gòu)成比例

3.3 敏感性分析

基于當(dāng)前復(fù)雜多變的能源環(huán)境形勢，更低的發(fā)電成本會進(jìn)一步提高項目的競爭力，因此本節(jié)主要討論不同因素如項目總投資、發(fā)電量、燃料價格和供熱量的從-20%變化至20%時，對發(fā)電成本變動的影響。對于燃煤機(jī)組，當(dāng)煤價從-20%變化至20%時，單位發(fā)電成本的變化率最高為14.25%，敏感性系數(shù)達(dá)到0.11，可以看出煤價的改變對發(fā)電和供熱成本的波動影響極大。其次為發(fā)電量的影響，發(fā)電量的變化，單位發(fā)電成本的最高變化率為6.98%，，敏感度系數(shù)為0.35?？偼顿Y對發(fā)電成本的影響僅次于發(fā)電量，敏感度系數(shù)為0.25。而供熱量對發(fā)電成本的影響微乎其微，僅對熱電分配有一定的影響。而對于燃?xì)鈾C(jī)組，當(dāng)氣價從-20%變化至20%時，單位發(fā)電成本的變化率最高達(dá)到16.11%，敏感度系數(shù)為0.82，高于煤炭對于燃煤機(jī)組的影響，這與上一節(jié)燃?xì)鈾C(jī)組對于氣價的依附性高于燃煤機(jī)組的結(jié)論一致。與燃煤機(jī)組類似，在氣價之后，是發(fā)電量和總投資對發(fā)電成本的影響，而供熱量的影響極小，即無論是燃煤或是燃?xì)鈾C(jī)組，以上4 組因素對單位發(fā)電成本的排序依次為燃料價格＞發(fā)電量＞總投資＞供熱量。

4 對比分析結(jié)果

本論文從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)研究了350MW 級燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)項目和9F 級燃?xì)庹羝麩犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組，從工程造價、運(yùn)維成本和財務(wù)分析3 個維度進(jìn)行對比分析，結(jié)果如下。

（1）燃煤機(jī)組的建設(shè)投資和單位千瓦造價均高于燃?xì)鈾C(jī)組，原因在于燃煤機(jī)組增加輸煤、除灰渣和脫硫系統(tǒng)，其余各個系統(tǒng)的設(shè)備配置也比燃?xì)鈾C(jī)組復(fù)雜。

（2）在運(yùn)維成本方面，由于燃煤機(jī)組主機(jī)的國產(chǎn)化水平高于燃?xì)鈾C(jī)組，燃?xì)鈾C(jī)組的重要部件還需要返廠返修，因此燃?xì)鈾C(jī)組的維修成本高于燃煤機(jī)組。

（3）基于發(fā)電小時數(shù)為4000h，燃煤機(jī)組的收益率比燃?xì)鈾C(jī)組約高3%，在經(jīng)濟(jì)性方面比燃?xì)鈾C(jī)組有更強(qiáng)的競爭力。

（4）在發(fā)電成本中可以看到，兩種類型機(jī)組的發(fā)電成本中，燃料費均占決定性低位，其中燃?xì)鈾C(jī)組的燃料費占比81%，燃煤機(jī)組的占比為70%。敏感性分析后可以看到，對單位發(fā)電成本的影響力排序為燃料價格＞發(fā)電量＞總投資＞供熱量，可以看到燃?xì)鈾C(jī)組對于燃?xì)獾囊栏蕉雀哂谌济簷C(jī)組。

5 結(jié)語

清潔的燃煤機(jī)組可以補(bǔ)齊環(huán)境保護(hù)方面的短板，實現(xiàn)高效清潔化燃燒。受全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，天然氣價格依然處于較高的水平。通過本文的研究結(jié)果，能看到清潔的燃煤機(jī)組在經(jīng)濟(jì)上也不亞于燃?xì)鈾C(jī)組，因此各地應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)氐馁Y源綜合考慮選擇電廠的類型。