任泽鹏
山东电力建设第三工程有限公司 山东青岛 266100
【摘 要】性能考核工况厂用电耗是海外EPC项目性能考核的重要指标之一。厂用电耗直接影响国外业主投资的收益率，是项目财务模型分析的重要数据之一，也是机组性能评标的重要指标之一。结合中国电力行业标准《火力发电厂厂用电设计技术规程》和海外EPC项目投标及性能试验执行经验，探讨国际电站EPC投标厂用电耗的计算方法。
【关键词】性能考核工况；厂用电耗；性能试验；换算系数法；轴功率法
1 前言
厂用电（厂用电率）是国际电站EPC投标机组性能评比的重要指标之一，也是机组临时移交（PAC）前的性能考核点或性能罚款项。
在某些国际电站EPC招标中，业主招标文件规定将各投标方投标文件中保证的厂用电耗与某一投标方投标文件中保证的最低厂用电耗相减，取其差额直接换算为机组EPC价格进行评标，例如在东南亚某电厂招标文件中规定：
Evaluation of the difference in the guaranteed auxiliary power consumption among the bids shall be calculated as follows:
BNO = 2,000P (USD)
Where:
- 2,000: Specific cost for difference in auxiliary power consumption (USD/kW).
- P: Auxiliary power consumption difference value among Bids (kW), is calculated through the following formula:
P=Pi - Pmin
- Pi: Guaranteed Auxiliary Power Consumption (kW) of Bids i under evaluation;
- Pmin: The lowest auxiliary power consumption proposed in Bids (kW);
投标文件中保证的厂用电耗每高出1kW，等同于EPC价格高2000美元。
为提高EPC投标竞争力，并且需要考虑项目执行期间降低性能考核罚款风险，需要在EPC投标阶段完成较为准确的厂用电耗计算。
2 厂用电计算的基础
国际电站EPC项目的性能考核指标较多，包括净热耗、毛出力或净出力、厂用电、噪音和排放等。合同中一般规定净热耗、毛出力或净出力、厂用电、噪音和烟气排放等同时进行试验，以保证各数值更贴近机组实际运行参数。性能试验时间一般按照ASME PTC 46的规定执行，试验持续时间在1到4小时之间，主要电厂类型和推荐性能试验时间如下表：
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根据招标文件规定的考核工况、试验时间和试验措施等，明确性能试验期间投入的设备及设备在性能试验期间运行时间比例，是计算考核工况厂用电的基础。
国际EPC电站项目的性能考核工况一般为TMCR、零补水运行工况，机组性能试验持续时间按照ASME PTC 46的要求执行，某些设备在性能试验阶段可以不投入运行，或者以间断运行的投入，比如输煤系统、化学水处理系统等一班制工作或二班制工作的设备和系统，均要考虑工作系数，即duty factor。
根据AMSE PTC 46的3.4.2.3 Equipment Operation的描述，投标人应在EPC投标方案或最终签订的EPC合同中，明确性能试验考核时，投入运行的设备或系统清单，即Equipment Checklist，并考虑相应的duty factor。该设备清单和设备运行方式，将作为厂用电耗计算和考核的基础。
3 厂用电计算的方法
中国电力行业标准DL/T 5153 《火力发电厂厂用电设计技术规程》并未详细列明机组性能考核工况厂用电计算负荷
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的计算公式和步骤，仅能参考该标准附录F列出的选择厂用电源容量的厂用电负荷计算公式和步骤，进行考核工况的厂用电计算负荷，进而得出考核工况厂用电耗或厂用电率。
通过与国内各设计院的投标配合中发现，各设计院提供的投标阶段厂用电计算书的计算方法和步骤不尽相同，但都源自 《火力发电厂厂用电设计技术规程》的附录A和附录F的相关描述。
结合国际EPC项目投标经验及性试验执行经验，现将机组性能考核工况，各类设备的厂用电计算公式和步骤总结如下。
3.1 大型机/炉辅机厂用电计算
根据考核工况下的汽轮机热力平衡图或锅炉热力计算书，选取各主要辅机设备在性能考核工况下的运行参数，包括流量、风量、压力、介质密度、扬程等参数，要求各设备厂家在投标配合阶段提供相应设备的技术方案，以及该设备在性能考核工况下的效率值等参数。将有利于我们计算得出较为精确的考核工况下的辅机设备机械轴功率。
参考 《火力发电厂厂用电设计技术规程》附录F轴功率法计算厂用电计算负荷，通过轴功率法直接计算辅机电耗值kW。
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公式中个参数的取值方法如下：
Kt为同时率，因在EPC投标方案已明确性能试验期间运行的设备清单，估仅需计算在考核工况（TMCR工况）投入运行的机/炉辅机，冗余配置的辅机，如果在性能试验期间不投入运行，则不予计算，故式中同时率Kt取1， 而不是规范中推荐的新建厂取0.9、扩建厂取0.95。
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为对应考核工况下各辅机设备轴功率的电动机效率，亦可联系电动机厂家提供较为精确的数值。
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为对应于考核工况下，机/炉辅机设备的机械轴功率，而不是规范推荐的BMCR工况机/炉辅机的最大运行轴功率。在计算该机械轴功率时应与厂家深度配合，根据厂家提供辅机的效率曲线、选型工况辅机轴功率，及对应考核工况时辅机的机械轴功率等数据，并结合现场性能试验执行经验合理取值机/炉辅机的效率，再进行计算，从而保证该计算的机械轴功率贴近考核工况的实际运行参数。
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为电动机功率因数，在此公式中取1，而不是规范中规定的取对应轴功率的电动机功率因数。由上式可以直接计算出机/炉辅机在考核工况的厂用电电耗P（kW），而不是辅机的厂用电计算负荷
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（kVA）。
3.2 空冷岛冷却风机和空气压缩机等厂家成套提供设备的电耗计算。
在业主招标文件中，均会规定电动机的额定工况负载率为90%或者85%。例如某国外电站招标文件对电动机的负荷率规定如下：The duty point load of the motor shall be not more than 90% of its nameplate rating。在投标方案准备阶段，需要将此项规定作为某设备或系统的技术要求之一，发给投标配合的设备厂家。设备厂家将根据此项要求，有针对性的选择电动机额定功率。
故而这部分辅机厂用电，可由投标配合的设备厂家方案中提供的电动机功率额定值直接乘以EPC招标文件要求的电动机负载率，得出该设备或系统的电耗值，而不需要通过换算系数法或轴功率法进行计算。或者要求厂家按照设备轴功率计算出相应的电功率做为其投标方案的厂用电耗保证值，直接累加到机组厂用电耗。
结合现场性能试验执行经验，此类电动机在性能试验考核期间的负载率均接近于招标文件技术要求的电动机额定负荷工况下的负载率，由此可见该方法计算结果更贴近与性能试验期间的辅机电耗值。
3.3 电除尘器等设备直接采用厂家保证厂用电数值。
根据锅炉厂提供的考核工况烟气排放参数，及招标文件要求的考核工况烟气排放参数等技术要求，可要求投标阶段配合厂家提供电除尘器整套方案和厂用电保证值，根据经济技术比选，确定投标配合阶段最优的厂家方案，并取该厂用电保证值为电除尘的厂用电耗。较《火力发电厂厂用电设计技术规程》附录F.0.4规定电除尘器的负荷计算，可以获得更精确的电除尘的厂用电数值。
3.4 间歇运行或全场公用的设备或系统
结合现场性能试验执行经验，该部分设备或系统，在1到4小时的性能试验期间无法精确的按照运行时间比例投入运行，且在性能试验期间投入或切出系统，均会对性能试验产生不利影响；或者该系统的一个生产流程的时间远大于性能试验时间，例如化学水处理系统的治水、再生和反洗一个生产流程时间远大于性能试验时间。
该部分设备或系统，在性能试验设备投运表中，应被标注为“Intermittent（间歇运行）”，并在厂用电计算时，乘以相应的系数，例如按照《火力发电厂厂用电设计技术规程》规定，一班制工作的乘以系数0.33，二班制工作的乘以系数0.67等。
在项目执行期间，均需要跟业主进行详细的性能试验措施讨论，并确定最终的性能试验做事，对厂用电试验措施的讨论，应将该部分设备或系统的厂用电耗测量措施做为单独的方案跟业主进行逐一讨论，明确各个设备或系统的厂用电测量方式及均摊原则。
结合现场执行经验，投标阶段对间断运行的设备或系统可参考如下计算示例。
例如：输煤系统设计额定出力为A吨每小时，设计额定出力时厂用电设计值为P KWH。
考核工况单台机组每小时所需煤量为B吨每小时。
则考核工况，各机组均摊的输煤系统厂用电耗为P1。
P1=(B/A)*P
对化学水处理系统、原水预处理系统、循环水补水泵等，也可参考上述示例计算。
3.5 低压辅机
低压小容量辅机在投标阶段无法跟厂家进行详细的配合设计，占厂用电耗总值比例较小，国内设计院计算一般采用《火力发电厂厂用电设计技术规程》规定换算系数法进行估算该部分设备的厂用电耗，并参考3.4条，计入相应的duty factor。
换算系数法是我国对各容量等级火电机组的经验总结，但是国外标准并没有相对应或相似的规定，以至于国外EPC业主并不理解和认同用换算系数法计算厂用电耗；且换算系数法更适用于用来计算机组的年平均厂用电耗值。参考国外S&L和IDOM设计院厂用电耗计算书，低压小容量辅机仍采用轴功率法计算，并考虑辅机的运行时间系数duty factor。
为获得更为精确的厂用电耗计算值，推荐参考国外设计院计算方法，对小容量辅机，尽可能的采用轴功率法计算。
3.6 部分负荷工况厂用电耗计算
部分负荷工况厂用电耗计算应考虑机/炉辅机的效率降低和电动机效率的降低，以及变频器损耗对厂用电耗的影响，间歇性运行设备的计算系数的变化。2用1备配置的辅机，应根据机组运行需要，考虑减少辅机投入数量，已降低部分负荷厂用电耗计算值。
四、结束语
在实际执行过程中，因为机组性能考核工况当时的环境条件等因素与设计机组设计环境条件有偏差，最终的厂用电耗测试结果，应根据相应的修正曲线进行结果修正，以降低实际执行时环境条件对厂用电耗试验结果的影响。
海外EPC项目厂用电考核，多以ASME标准规定的性能试验条件及性能试验时间作为基础，重点考核性能试验期间的厂用电率，应根据海外EPC 项目特殊情况，参考中国国家标准，编制一个更适用于海外EPC项目的厂用电耗计算书，以获得更为贴近性能考核工况的厂用电耗，提高EPC投标的竞争力，并降低机组性能考核的罚款风险。
参考文献：
[1] 《火力发电厂厂用电设计技术规程》（DL／T 5153-2014）
[2] ASME PTC 46 Overall Plant Performance