热电联产成本分析

提要热电联产是根据能源梯级利用的原理,将一次能源燃烧后,既生产电能也可以对用户供热,可以节约能源,改善环境,在我国具有非常重要的作用。本文分析了热电联产的几个主要工作流程,剖析其成本项目,再综合考虑热电联产的热电分摊计算,对热电联产的成本进行研究,为热电联产的定价提供参考依据。

关键词:热电联产;成本;热电比

中图分类号:F27文献标识码:A

中国是一个能源生产和消费大国,一次能源的生产居世界第二位,但人均能源占有量仅为世界人均能源占有量的45%左右。同时,中国的能源利用效率也很低,目前仅为33%,与发达国家的能源利用效率相比存在较大的差距。电力行业是国民经济的支柱行业,同时也是能源消费量巨大的行业,仅煤炭消费量就占我国煤炭消费总量的50%以上。因此,提高电力行业的能源利用效率,将会在很大程度上改善我国的一次能源利用效率。

热电联产,是根据能源梯级利用的原理,将一次能源燃烧后,既生产电能,又利用在汽轮发电机中作过功的蒸汽对用户供热的生产方式。热电联产的蒸汽没有冷源损失,所以能将热效率提高到85%,比大型凝汽式机组(热效率40%)还要高很多。热电联产不仅可以大量节约能源,而且可以改善环境条件,提高居民生活水平,缓解供电紧张局面。近年来,随着我国电力市场的逐步开放,“厂网分开,竞价上网”政策全面推行,绝大多数发电企业都要通过竞价的方式才能将电能输送到电网中,而竞价的基础就是要做好成本分析,成本决定了企业的竞价,也决定了企业未来的发展趋势。

一、热电联产的工作流程

热电联产是一个复杂的系统,简单来说主要包括了四大流程:燃料煤的流程、空气及燃气流程、水及蒸汽流程和电气系统流程。

1、燃料煤的流程。自煤场送至原料煤斗后,经过输煤皮带,由给煤器控制给煤量。进入锅炉之前在磨煤机或碎煤机内被磨成煤粉,与一部分热空气混合,经燃烧器进入炉膛中,燃烧后的烟道气流经锅炉―省煤器―空气预热器等热交换器将热量传给其中的水或空气,最后从烟囱排到大气中去。其不可燃的固体,较大者以灰分的形态落入灰坑中,以备清除,其微细者则在集尘器或除尘器中被收集清除。

2、空气及燃气流程。首先由送风机将气压略以提高,送经空气预热器,接受一部分烟道气的热量使温度升高由管道将其一部分直接送经燃烧器入炉,另一部分则进入粉煤机或磨煤机后与煤粉一同入炉。炉中燃烧后的烟道气,首先通过炉管与过热器将炉水汽化与过热,随后通过省煤器将剩余热量的一部分交付于进入锅炉前的水。再通过空气预热器加热于未进炉前的冷空气。经过如此行程后,因摩擦阻力的关系,已使压力低于大气压力,因此须由引风机吸出,提高其压力,以便驱于大气中。

3、水及蒸汽流程。电厂使用冷凝水由凝水泵送回锅炉重新使用,所要补充者仅少许抵消漏泄损耗的补充水。补充水经由给水软化器予以软化,以免锅炉内壁产生水垢。凝水泵将冷凝水送过三个加热器,并附以其他水泵,依次由低压而中压而高压,又经省煤器提高其温度,使进入锅炉的水事先获得相当的热能,故在炉管中巡回受热时,达到汽化程度所需的传热面积可以稍减。至于已汽化的蒸汽,使其进入过热器的管道中,可以进一步的吸收热能,变成过热蒸汽,进入汽轮机作功,汽轮机带动发电机即可产生电;在汽轮机中做功后的蒸汽通过供热管道即可为居民或其他的用户提供供热。

4、电气系统流程。包括发电机、励磁系统、厂用电系统和升压变电站等。

二、热电联产的成本项目

根据热电联产的工作流程,热电联产企业的成本项目由以下部分组成:燃料成本(煤)、水费、电费(发电部分提供)、设备折旧费、财务费用、管理费用、运行维护费(包括职工工资、福利费、材料费、修理费等),前三项为变动费用,后四项为固定费用。由于热电联产企业在生产过程中会对环境造成一定的污染(排放二氧化硫和粉尘等),成本项目中还需要考虑环保因素。

1、燃料成本。煤的成本主要由三个部分组成:采购成本、储藏成本、加工成本。

(1)采购成本:由于热电联产企业对燃料的需求非常巨大,其采购成本也是燃料成本的最主要构成要素。煤的采购价格会由于天气特征的变化、运输距离的远近、运输费用的变化及煤的质量等多种因素的影响而变化,其中煤价的影响最大。

(2)储藏成本:虽然热电联产企业每天的用煤量基本上会维持在一个比较稳定的数字范围,但是目前电力企业对煤燃料的需求很大,煤的供应持续紧张,而为了维护热电联产企业在用电高峰期能满负荷运行,能满足所有供电供热用户的需要,热电联产企业需要在平时进行煤燃料的备储。

(3)加工成本:因为热电联产企业需求的煤燃料的量很大,所以在采购过程中不能全部采购到优质煤,购进的煤很多质量上并不符合要求,其煤质比较差,热值比较低等,这就需要增加相应的检查加工设备,也相应的增加检查加工费用,而且由于劣质煤的原因,还可能影响到发电机组的正常运行,可能会对锅炉造成一定程度的损害,长期来看,还可能会影响到热电联产企业的经济效益。

把上述三种成本综合在一起,热电联产企业的燃料成本可以用下式表示:

燃料成本=标准煤单价×标准煤的消耗量

其中,标准煤的消耗量里要考虑到煤燃料的储藏和加工问题,把它们产生的费用折算成标准煤的消耗量来计算燃料成本。由于热电联产企业把煤燃烧后同时产生两种产品――电和热,所以关于热和电的成本分摊需要通过热电比来确定燃料成本在热和电的成本中的比重。

2、水费。热电联产企业中的用水主要在锅炉和供热部分用到。为了保持锅炉的安全和高效率,供水决不能间断;水经过加热后变成蒸汽,这也是热电联产企业供热的基础所在,所以热电联产企业也是用水大户,水费在成本里也占有一定的比例。由于水在整个发电供热过程中都起着不可或缺的作用,其水费也需要按照热电比分别分摊到热和电的成本中去。

3、电费(发电部分提供)。热电联产企业的发电机组、供热机组及其他设备(例如输煤皮带、送风机、水泵等)中所使用的电力来自本企业自己发的电,这部分电也是需要消耗燃料、水和其他相关费用的,所以这部分的费用也需要按照热电比来分摊到最终出厂的热和电的成本中去。可以把这部分的用电费用按照电的成本换算成标准煤的消耗成本,然后按照热电比分别分摊到出厂的热和电的成本里。

4、设备折旧费。热电联产企业中涉及到专门发电的设备、专门供热的设备和热电共用的设备,按照设备用途的不同,需要分别把设备的折旧费分别分摊到热和电的成本里。按照热电联产企业的工作流程,升压变电站属于发电的专属设备,从汽轮机出来的蒸汽所经过的设备为供热专属设备,直接计入相关的成本即可;而其他的设备则是热和电的共用设备,需要用热电比来进行分摊。

按照《企业所得税法实施条例》第六十条规定,热电联产企业的设备折旧年限应不低于10年。热电联产企业的设备繁多,应按照各个设备的具体使用情况进行年限的确定。固定资产的设备折旧方法有三种:平均年限法(直线法)、工作量法和加速折旧法。按照《中华人民共和国企业所得税条例实施细则》第四章第二十六条规定:固定资产的折旧年限,按照国家有关规定执行,固定资产的折旧,原则上采用平均年限法(直线法)和工作量法计算,纳税人需要采用其他折旧方法的,可以由企业申请,逐级报省、市、自治区税务局批准。因此,本文采用平均年限法进行设备折旧费的计算。

平均年限法又称为直线法,是将固定资产的折旧均衡地分摊到各期的一种方法。采用这种方法计算的每期折旧额均是等额的。计算公式如下:

固定资产年折旧额=(固定资产原值-预计残值+清理费用)/固定资产的使用年限

固定资产月折旧额=固定资产年折旧额/12

固定资产年折旧率=固定资产年折旧额/固定资产原价×100%

采用平均年限法计算固定资产折旧虽然简单,但也存在一些局限性。例如,固定资产在不同使用年限提供的经济效益不同,平均年限法没有考虑这一事实。又如,固定资产在不同使用年限发生的维修费用也不一样,平均年限法也没有考虑这一因素。因此,只有当固定资产各期的负荷程度相同,各期应分摊相同的折旧费时,采用平均年限法计算折旧才合理。

财务费用、管理费用、运营维护费用为企业的基础费用,在计算热和电的相关成本时需要通过热电比进行分摊各自的费用占比,进而综合得出热和电的成本。

三、成本分摊的计算

以上分析可知,由于热电联产企业把煤燃烧后同时产生两种产品――电和热,所以关于热和电的成本分摊需要通过热电比来确定燃料成本在热和电的成本中的比重。而热电比的计算方法多种多样,有热量法、实际焓降法、热折扣法、热电联合法等等,有专门的学者对这四种方法做过比较。通过综合比较,本文采用热电联合法作为热电比计算的方法。(图1)

根据热电联产效率式:

从理论上讲,最合理高效的供热方式是热泵供热,它可以环境为热源,消耗一定功,把热量的温位升高。所以,借用热泵的概念可以得出?准=0.12时,所得热分摊比即热电比为较合理值。

热电联产的热电比计算出来以后,再通过热电比把热电联产的成本项目需要通过热电比进行分摊的,计算各自的分摊,最后综合起来就是热和电各自的成本费用。

四、结论

热电联产具有良好的节能效益,我们应该从长远出发,利用国家对热电联产的优惠政策,积极推进热电联产项目的建设。热电联产的发展对我国的发展起着至关重要的作用,特别在这个资源匮乏的时代,热电联产不仅为企业也为国家节约了大量能源。而研究热电联产的成本则为热电联产的发展奠定了基础,可以根据热和电各自的成本进行合理优化,节约能源,提高效率,引导热电联产行业良性发展。

(作者单位:东南大学)

主要参考文献:

[1]Juha Kaikko.Technical and economic performance analysis for amicroturbine in combined heat and power generation,Energy,32.2007.

[2]陈和平.我国热电联产概况与政策.区域供热,2001.2.

[3]田枫,杨忠全.热电厂煤耗成本分摊的新方法――热电联合法.四川电力技术,2007.10.