摘要：本文在典型情境下對七臺不同容量、爐型、地域和技術路線的火電和熱電機組的超低系統(tǒng)單位產(chǎn)品污染物脫除成本和噸污染物脫除成本進行分析。分析結(jié)果顯示:單位產(chǎn)品污染物脫除系統(tǒng)運行成本和噸污染物脫除成本隨著機組容量的增大呈現(xiàn)減小趨勢；單位產(chǎn)品超低系統(tǒng)運行成本和占產(chǎn)品價格的比例隨著機組容量的增大呈現(xiàn)減小趨勢；單位產(chǎn)品超低系統(tǒng)運行成本和占產(chǎn)品價格的比例隨年發(fā)電利用小時的增大而減?。换痣姍C組超低系統(tǒng)單位產(chǎn)品污染物脫除成本占產(chǎn)品價格的比例為7.22%、10.77%，熱電機組單位產(chǎn)品超低系統(tǒng)運行成本占產(chǎn)品價格的比例7.71%、11.32%。

關鍵詞：單位產(chǎn)品污染物脫除成本；噸污染物脫除成本；年發(fā)電利用小時；產(chǎn)品價格比例；

0 引言

截止到2017年6月底，全國已完成超低排放改造的燃煤發(fā)電機組容量達5.7億千瓦，占煤電總裝機比例達60%；另外，《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》要求“十三五”期間完成煤電機組超低排放改造4.2億千瓦，預計到2020年全面完成燃煤電廠超低排放改造。燃煤電站實現(xiàn)煙氣污染物超低排放治理的技術路線，因煤、因爐、因地存在差異，技術路線的差異性，引起燃煤煙氣污染物治理成本存在差別，為評估主要煙氣污染物的典型超低技術路線的治理運行成本的差異性，選取不同容量、技術路線的循環(huán)流化床鍋爐和煤粉爐進行經(jīng)濟性評估。

在燃煤電站污染物控制技術費用效益分析方面，眾多學者針對燃煤煙氣污染物治理技術的控制成本研究開展了大量的工作。David等以珠三角制造業(yè)為例展開了分析與研究，結(jié)果顯示，污染物控制成本約占產(chǎn)品產(chǎn)值的0.3~3%；張彩慶、黃東、史建勇等分別對我國電廠脫硫、脫硝技術進行了技術經(jīng)濟分析；楊航針對燃煤電廠選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)，提出基于費用效益分析方法的脫硝運行成本評估體系和計算模型，研究了典型機組的SCR脫硝系統(tǒng)運行成本；金侃分析了百萬燃煤機組超低排放改造前后污染物控制設施費用及效益，并針對性提出優(yōu)化污染物控制運行成本的措施；徐甸對330MW和660MW組超低排放環(huán)保島經(jīng)濟性進行評估，同時研究了負荷、含硫量及年發(fā)電時間等關鍵因素變化對污染物脫除成本的影響。

本文利用費效分析方法，在典型情境下對不同容量的循環(huán)流化床鍋爐和煤粉爐超低排放技術路線的環(huán)保系統(tǒng)運行成本對比分析，為電站選擇超低技術路線時提供參考依據(jù)。

1 方法

1.1 工程概況

七臺機組基本情況如下表1所示，其中1~4號機組為煤粉爐，5~7號機組為循環(huán)流化床鍋爐；七臺機組采用相應的煙氣污染物治理技術路線均可實現(xiàn)氮氧化物、二氧化硫和顆粒物的超低排放。

表1 評估機組基本情況

1.2 超低排放系統(tǒng)費效評估方法

燃煤電站超低排放系統(tǒng)費效評估方法，是對金侃、徐甸等[9,10]的費用效益評估方法進行了拓展。為評估燃煤電站超低排放系統(tǒng)運行成本，引入超低系統(tǒng)單位產(chǎn)品污染物脫除成本。對于火電機組而言，超低系統(tǒng)單位產(chǎn)品污染物脫除成本是指產(chǎn)生一度電時燃煤煙氣污染物滿足超低排放限值時超低排放系統(tǒng) (脫硫、脫硝、除塵系統(tǒng)) 的運行成本；對于熱電機組，超低系統(tǒng)單位產(chǎn)品污染物脫除成本是指產(chǎn)生噸蒸汽時燃煤煙氣污染物滿足超低排放限值時超低排放系統(tǒng) (脫硫、脫硝、除塵系統(tǒng)) 的運行成本。對于火電機組，單位產(chǎn)品污染物脫除成本占產(chǎn)品價格比例是指超低系統(tǒng)單位產(chǎn)品污染物脫除成本占上網(wǎng)電價百分比；對于熱電機組，單位產(chǎn)品污染物脫除成本占產(chǎn)品價格比例是指超低系統(tǒng)單位產(chǎn)品污染物脫除成本占供熱價格百分比。噸污染物脫除成本主要是指超低排放系統(tǒng)脫除一噸污染物超低排放系統(tǒng)的運行成本，分為噸二氧化硫脫除成本、噸氮氧化物脫除成本和噸顆粒物脫除成本三部分。

2 結(jié)果與討論

2.1 典型情景下輸入條件確定

1) 結(jié)合機組設計參數(shù)和《火電廠污染防治最佳可行技術指南》 (HJ2301-2017)中對可以實現(xiàn)超低排放的防治技術的適用邊界條件的界定，選擇入口SO2濃度1200mg/m3，NOx濃度200mg/m3，顆粒物濃度15 g/m3；經(jīng)過對應機組的超低排放技術路線治理后均滿足超低排放要求 (標態(tài)，干基，6%O2下，PM<5mg/m3、SO2<35 mg/m3、NOx<50mg/m3)。

2) 根據(jù)中電聯(lián)2016年電力工業(yè)統(tǒng)計快報統(tǒng)計，2016年全國6000千瓦及以上電廠發(fā)電設備平均利用小時為4165h；結(jié)合財 新預測的2017年煤電年利用小時數(shù)約4072小時，綜合考慮選擇年發(fā)電利用小時數(shù)4100h。

3) 根據(jù)某省統(tǒng)調(diào)機組上網(wǎng)標桿電價的規(guī)定，選擇上網(wǎng)電價 (含硫、硝、塵電價補貼) 0.3853元/k Wh；對于循環(huán)流化床鍋爐電耗價格亦按照此進行核算。

2.2 結(jié)果分析

2.2.1 典型情景下超低系統(tǒng)經(jīng)濟性對比分析

利用費效分析模型在典型情景下進行建模計算，結(jié)果如圖1-圖4所示。

如圖1所示，單位產(chǎn)品脫硫系統(tǒng)運行成本和噸二氧化硫脫除成本隨著機組容量的增大呈現(xiàn)減小趨勢；其中海水脫硫技術的單位產(chǎn)品脫硫系統(tǒng)運行成本和噸二氧化硫脫除成本最低，低于脫硫電價補貼；采用石灰石-石膏濕法脫硫技術 (旋匯耦合) ，單位產(chǎn)品脫硫系統(tǒng)運行成本和噸二氧化硫脫除成本最高，高于脫硫電價補貼。

圖1 脫硫系統(tǒng)成本隨機組容量變化情況

圖2 脫硝系統(tǒng)成本隨機組容量變化情況

圖3 除塵系統(tǒng)成本隨機組容量變化情況

圖4 超低系統(tǒng)成本隨機組容量變化情況

如圖2所示，單位產(chǎn)品脫硝系統(tǒng)運行成本和噸二氧化硫脫除成本隨著機組容量的增大呈現(xiàn)減小趨勢；采用SCR脫硝技術機組的噸氮氧化物脫除成本高于采用SNCR/SCR脫硝技術的機組。

如圖3所示，單位產(chǎn)品除塵系統(tǒng)運行成本和噸顆粒物脫除成本隨著機組容量的增大呈現(xiàn)減小趨勢；火電機組單位產(chǎn)品除塵系統(tǒng)運行成本高于除塵電價補貼 (0.002元/k Wh) ；對于350MW的火電機組采用干式靜電除塵+濕式靜電除塵技術，對應的單位投資相比較其他采用低低溫靜電除塵+濕式靜電除塵技術的低，使得單位產(chǎn)品除塵系統(tǒng)運行成本較低。

如圖4所示，單位產(chǎn)品超低系統(tǒng)運行成本和占產(chǎn)品價格的比例隨著機組容量的增大呈現(xiàn)減小趨勢；火電機組中采用干式電除塵+海水脫硫技術+濕式靜電除塵技術路線的機組單位產(chǎn)品超低系統(tǒng)運行成本和占產(chǎn)品價格的比例最低；熱電機組中，容量較大的單位產(chǎn)品超低系統(tǒng)運行成本和占產(chǎn)品價格的比例較低。

2.2.2 超低系統(tǒng)運行成本隨年利用小時數(shù)變化情況

根據(jù)典型情境的分析結(jié)果，單位產(chǎn)品超低系統(tǒng)運行成本和占產(chǎn)品價格的比例較低的為220t/h的 (5) 號熱電機組 (低氮+SNCR/SCR+電袋復合除塵+WFGD (空塔+篩板) +WESP) 和 (4) 號火電機組 (低氮+SCR+ESP+WFGD (海水脫硫) +WESP) ，以此機組為基準分析年發(fā)電利用小時數(shù)會影響超低系統(tǒng)運行成本。

圖5 超低系統(tǒng)成本隨年發(fā)電利用小時數(shù)變化情況

如圖5所示，隨著年發(fā)電利用小時數(shù)的增大，單位產(chǎn)品超低系統(tǒng)運行成本和占產(chǎn)品價格的比例呈現(xiàn)減少的趨勢；兩臺容量不同、技術路線不同的機組隨著年發(fā)電利用小時數(shù)的增大對應的比例差異減少。

3 結(jié)論

對七臺機組的超低系統(tǒng)單位產(chǎn)品污染物脫除成本和噸污染物脫除成本進行分析，得出如下結(jié)論:單位產(chǎn)品污染物脫除系統(tǒng)運行成本和噸污染物脫除成本隨著機組容量的增大呈現(xiàn)減小趨勢；單位產(chǎn)品超低系統(tǒng)運行成本和占產(chǎn)品價格的比例隨著機組容量的增大呈現(xiàn)減小趨勢；單位產(chǎn)品超低系統(tǒng)運行成本和占產(chǎn)品價格的比例隨年發(fā)電利用小時的增大而減小。全國基準情景下，火電機組超低系統(tǒng)單位產(chǎn)品污染物脫除成本占產(chǎn)品價格的比例為7.22%~10.77%，熱電機組單位產(chǎn)品超低系統(tǒng)運行成本占產(chǎn)品價格的比例7.71%~11.32%。

海水脫硫技術受技術適用條件的限制難以廣泛推廣應用，因此除海水脫硫機組，在全國基準火電年發(fā)電利用小時數(shù)下，超低系統(tǒng)單位產(chǎn)品污染物脫除成本在0.0298~0.0415元/k Wh之間，同時近年來火電年發(fā)電利用小時數(shù)持續(xù)走低，將會進一步增大超低系統(tǒng)單位產(chǎn)品污染物脫除成本，因此建議進一步穩(wěn)定超低電價補貼政策，以保證電廠環(huán)保運行的積極性；熱電機組超低系統(tǒng)單位產(chǎn)品污染物脫除成本在16.7~25元/t之間，單位產(chǎn)品超低系統(tǒng)運行成本占產(chǎn)品價格的比例接近10%，為促進熱電廠超低改造的積極性，建議出臺相關的供熱價格補貼政策。