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基于火电能耗的煤电联动及节能减排调度模型

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成果主要完成人

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项目概况

一、立项背景:随着我国一带一路国策的深入,政府鼓励更多企业实施“走出去”战略,目前国内很多企业在海外以BOT模式投资火电等能源项目。其中火电厂的热耗率、煤电联动、节能减排调度等因子是影响项目投资收益的重要因素之一,也是购电协议(PPA)中非常重要的一部分,上述三个因子的关联模型优劣将直接影响项目的经济收益。本课题通过研究上述因子的关系,建立适合电厂的最优模型,为企业境内外BOT开发火电项目提供参考和借鉴价值。 

二、主要做法:1. 热耗率对火电厂的经济效益影响(技术方面),并通过平衡点判断电厂投资的收益盈亏(投资方面) 2.煤电联动对火电厂的经济效益的影响(投资方面) 3.节能减排对火电厂的经济效益影响(运维调度方面) 4.两部制电价及固定单一制、上网竞价电价的模型及选取策略(电价方面)详见项目简介. 

三、功能效果(益):从投资、设计、施工、调试、运营中采取相关措施,获得了好的经济效益,建立了投资前后及全产业链的技术和经济结合财务模型.在电力投资、规划、设计、市场、科研及技术方面有推动作用,经过全电力系统多个项目推广,获得了巨大经济和社会效益. 

四、创新亮点:以海外煤电联动、优化调度,研究创新了设备、电厂、电网之间的市场化机制和调度关系。在研究方法创新上创新提出平衡点概念、创新应用于多个海外投建营电厂、在市场营销、投资、EPC、运营等阶段取得了关键性胜利的案例。 通过本课题研究,揭示了技术和经济的市场关系,得出投建营以至市场都可由本课题推动和把握关键点的结论,得出电网及电源点相互市场机制,用全球投资模型(推广应用于火电、风电、水电及光伏等)测算办法和模型,从而能够获得超额效益,研究结果对效益影响重大,特别是对于海外电源投资类项目,谈判及控制热耗性能义深远。比如运用单位华电巴厘岛火电项目,通过热耗谈判,获得超额收益;对于协作单位电建集团孟加拉国煤电一体化项目,在市场营销方面获得巨大成功,吸引英国上市公司GCM集团释放开发权,在第三国合作,成为一带一路的典型案例。 1)对于电力行业全产业链,以技术和经济结合思路,对比海外投资合同中热耗率及燃料付款优、缺点,提出设计、监造、施工、调试等过程关键点控制,分析量化了其影响燃料付款。关于电厂热耗煤耗建模,找到电力行业全产业链投资、设计、施工、运营中问题,并对症下药,解决降低煤耗等方法。煤的高低位热值在投资谈判热耗中关键性; 2)在市场营销方面,通过此项目能很好提前把握投资项目收益,同时此核心技术结合经济分析赢得客户的信任。已有孟加拉国市场营销取得了100亿美元的煤电一体化项目(电厂部分I\II期: 35+35亿美元签约直接改变了2018及2019年世界电源点签约国国际排名,使得孟加拉国以76亿美元,其中2018年I期煤电一体化项目35亿美元); 3)通过燃料付款和热耗、煤耗的关联性,创新量化关联度。即投资收益、热耗谈判(经济性)和热耗、煤耗(技术性)的相互影响。通过分析特征工况及平衡点,进一步揭示热耗率和煤耗对燃料付款的反作用; 4)对投资收益有好的预判和指导作用。创新平衡点概念:关于投资平衡点,是反映投资电厂时候是否燃料付款项收益情况,量化,核心见动态燃料付款表,在影响燃料付款收支三个因子(煤价波动及煤高位发热值、实际工况煤耗)几个因素中,在固定前二个因子时,燃料付款收支平衡时的实际煤耗为机组平衡点;平衡点量化了投资收益,对投资前有指导作用,建设调试过程中可控制热耗作用,投资后运营中可优化运行方式; 5)建立了设备与电厂生产性能关键部分的量化关系。关于煤电联动国内的公式,没有市场化和技术化,创新的煤电联动采用技术参数来量化,提出电价由4部分组成,且煤电联动与机组重要性能及参数关联; 6)建立了电厂与电网在成本、优化调度及节能减排上的优化机制。在煤耗和热耗基础上,对整个电网及电厂的调度策略做了一个模型及流程程序,保证节能减排及市场化电价发电机制,在保证系统安全性的前提下,优化新能源用电及火力发电调度,关于电网电厂节能减排策略,反映当前国内要求310克/度的排放要求,要求最优秀的电厂发电并市场化电价等。 7)揭示了成本电价,上网电价,热耗及煤耗,新能源利用及环境保护等因素的揉合及关联度。用量化手段及区域“滑尺技术”来控制实现电网和电厂调度策略,控制系统通过成本电价、上网电价和煤耗容许、实时煤耗及电厂响应I和II 收发信号从不同侧面来反映之间的相互关系和控制,引入量化判断逻辑和滑尺概念,引入实时和历史数据统计学分析,从各种学术领域及实践中揉合最终,实现新能源利用(防止弃风、水、光)最大化、电价最合理化、资源利用最优化、环境保护最强化“四化”理念; 总之,创新点对整个机组系统安全稳定运行和投资收益有非常重要作用。技术创新在煤电联动新公式、平衡点判断海外投资收益且使技术和经济互动量化、基于节能减排及稳定安全性的电网电厂侧调度控制系统的上网发电机制。 

五、实施应用前后效果(益)情况:经济效益:燃料付款和热耗、煤耗关联在PPA谈判前应策划好,既要从技术上提高机组净热耗及供电煤耗常规影响因素,也要从设计、采购、监造、施工、调试、合同处理等方面协调控制非常因素,整个过程复杂多变、相互影响。以下为印尼两个电厂的效益计算: 2012年B厂节煤价格:10000吨﹡50美元﹡6.15元=307.5万元; 2013年B厂节煤价格:10000吨﹡50美元﹡6.1元=305万元; 2014 年 C 电厂节煤价格:(380-350)/380﹡(9000 万美元/年)﹡6.1 元/美元=4320万元/年; 热耗谈判中已经把煤耗由349克/度,提高到380克/度;即热耗:2448KAL/KWH,提高到2660KCAL/ KWH,两个电厂均产生了巨大经济效益。 根据电费结算,在巴厘岛项目 即C 电厂取得了煤耗每年节省和盈利18g/Kwh, 计算30年的PPA特许经营,共计12亿,已运行40个月,取得1.5亿元效益. 

六、推广价值及范围:对电力全产业链(含煤电一体化),把中国电力设备和标准带到海外,能从战略角度把握,“高端切入、规划现行、技术领先、融资推动”从规划创造项目、市场开发项目、投资推动项目、设备构造项目、运营取得特许经营收益中感悟和创新,电力设备国际产能合作及中国竞价上网、节能减排、煤电联动具有创新引领作用,特别是海外投建营项目。具有全电力系统推广意义,且能带动中国设备走出去、优化设备性能方面有巨大作用。本课题,能为电厂项目带来投资预判、热耗降低的措施,同时为电力系统、厂网调度带来降低成本和市场经济的模式,最终在海外项目中加强营销开发力度、谈判利益最大化、提高收益等。 本课题涉及营销、投融资、设计、建设、调试、运营等全产业链,在每个环节都有成功案例,以设备到电厂、到电网直到调度和节能减排的思路,使得“一带一路”走去去,并得以带回国外煤电联动的理念,加以提炼、在全球电力系统全产业链应用推广。