对中国水泥工业余热发电系统并网运行的思考与认识

　　改革开放三十年来，我国水泥工业取得了举世瞩目的成绩。新型干法水泥技术装备进入世界先进行列；水泥结构调整成绩斐然，截止2010年底，全国应有1236条左右新型干法水泥生产线在运行；今年又是"十二五"的开局之年，能源对经济发展的约束作用及重要性不会改变，科学发展、技术创新、节能减排、低碳清洁生产依然是水泥工业全行业的发展主旋律，水泥纯低温余热发电在"十二五"期间，必定实现再一次跨越式发展，截止2010年应有688条左右新型干法熟料生产线配套装有余热利用发电系统，装机总容量应超过4785MW。余热利用发电系统绝大多数采取了所谓的"并网不上网"的并网运行方式，本着实事求是的态度，笔者针对水泥工业余热利用发电系统并网运行难的客观现状，客观分析了其产生的原因，并就"并网不上网"的并网运行方式从技术层面上科学分析其特点，提出新的建议与对策，不仅具有理论价值，而且更具有现实意义。

　　1  水泥余热利用发电系统并网运行难的客观现状与原因分析

　　1.1水泥余热利用发电系统并网运行难客观现状

　　虽然被列为中国十大节能工程之一，利用水泥窑原本排放到大气中的余热来发电的项目非常符合世界"低碳经济"潮流与节能减排的要求，但由于涉及水泥和电力两个行业的利益之争，水泥余热发电项目并网仍是老大难问题，水泥行业往往受到当地电力行业的严重不公平待遇和刁难，甚至"敲诈"，实事求是讲和一些企业的自备电厂的待遇差不多，只要并网，有许多地区的电力行业（电网企业）还要按余热发电系统发电量的多少收取极不合理的"上网费、并网费或管理费""系统备用费"等，余热发电机组机组的启、停机还要受到电网企业电力系统调度部门的严格控制，绝大多数水泥余热利用发电系统并网接入方案均是由当地电力部门的设计院进行设计的（设计费高企现象也是有目共睹的），个别省市的水泥厂余热发电并网仍然是老大难问题，余热发电系统具备发电条件后往往确因并网问题得不到合理解决而迟迟不能正常发电运行，有的能拖半年之久，有的水泥企业甚至将并网问题反映到所在省的省长那里，依然得不到合理公平解决，也有的企业被逼无奈只好偷偷私自并网（在目前的情况下虽然感觉有点不合法但也合情合理）。该问题基本上可以定性为中国普遍存在的问题，大大侵蚀了中国水泥企业的利润空间，一定程度上也影响了新上水泥余热发电项目的积极性，阻碍了国家节能减排计划的有效实施，据有关人士调查了解，在辽宁、山东等地，类似余热发电项目建成后却无法及时公平并网发电的水泥企业不在少数，由此带来的经济损失及不公平现状应引起人们更大关注。

　　1.2水泥余热利用发电系统并网运行难深层次原因分析

　　水泥余热利用发电系统并网运行难的原因表面上是因涉及水泥和电力两个行业的利益之争，但笔者认为深层次原因更需要认真剖析与澄清：

　　1.2.1 国家政策法律不全不细，条文笼统，含混不清，操作性差，是造成并网难或并网不公平的主要原因

　　在我国，有关涉及水泥工业余热发电系统并网运行的法律并不多，笔者认为有点靠谱的是《中华人民共和国节约能源法》和《中华人民共和国循环经济促进法》、主要相关法律条文引述如下：

　　a．《中华人民共和国节约能源法》（2007年10月28日修订通过，自2008年4月1日起施行）："第三十一条　国家鼓励工业企业采用高效、节能的电动机、锅炉、窑炉、风机、泵类等设备，采用热电联产、余热余压利用、洁净煤以及先进的用能监测和控制等技术。

　　第三十二条　电网企业应当按照国务院有关部门制定的节能发电调度管理的规定，安排清洁、高效和符合规定的热电联产、利用余热余压发电的机组以及其他符合资源综合利用规定的发电机组与电网并网运行，上网电价执行国家有关规定。

　　第七十八条　电网企业未按照本法规定安排符合规定的热电联产和利用余热余压发电的机组与电网并网运行，或者未执行国家有关上网电价规定的，由国家电力监管机构责令改正；造成发电企业经济损失的，依法承担赔偿责任。"

　　b《中华人民共和国循环经济促进法》（2008年8月29日第十一届全国人民代表大会常务委员会第四次会议通过，自2009年1月1日起施行）："  第三十条 企业应当按照国家规定，对生产过程中产生的粉煤灰、煤矸石、尾矿、废石、废料、废气等工业废物进行综合利用。

　　第三十二条 企业应当采用先进或者适用的回收技术、工艺和设备，对生产过程中产生的余热、余压等进行综合利用。

　　建设利用余热、余压、煤层气以及煤矸石、煤泥、垃圾等低热值燃料的并网发电项目，应当依照法律和国务院的规定取得行政许可或者报送备案。电网企业应当按照国家规定，与综合利用资源发电的企业签订并网协议，提供上网服务，并全额收购并网发电项目的上网电量。"

　　大家看上述法律条文中，都有"并网"和"上网"字眼，现在水泥行业余热发电领域又流行一个词语"并网不上网"，不知道大家是如何理解这些词语的，是不是有含混不行的感觉？还是有专业性、技术性太强的感觉？下面我再引用我们相关部门的一个真实文件或称得上一个笑话，希望大家进一步深思：

　　关于沂水山水水泥有限公司余热发电机组上网电价的批复

　　鲁价格发〔2009〕212号

　　临沂市物价局：

　　你局《关于沂水山水水泥有限公司9MW纯低温余热发电机组上网电价的请示》（临价格字[2009]132号）收悉。经研究，现批复如下：

　　根据《关于提高我省火力发电企业上网电价的通知》（鲁价格发[2008]143号）规定，沂水山水水泥有限公司0.9万千瓦纯低温余热发电机组上网电价核定为每千瓦时0.4105元，自进入商业运营之日起执行。

　　此复。

　　二〇〇九年十一月十三日

　　1.2.2高素质人才缺乏、是造成水泥工业余热发电并网难或并网不公平的重要原因

　　这几年我国水泥工业余热发电发展十分迅速，如火如荼，但专业人才尤其是高素质复合型人才还十分缺乏，人才培养存在脱节，水泥企业对人才的培养还不十分重视，就是重视也一般停留在口头上的多，只顾眼前，缺乏长效机制，与电力行业相比，人才短板较多，再加上中国特有的文化背景，两大行业不能平等公正相处、水泥工业余热利用发电系统并网运行难或受到不公平待遇也就不足为怪了！

　　2.水泥余热利用发电系统并网运行的技术含义

　　余热发电系统的基本原理是将工业生产中排出的大量废气通过余热回收装置--余热锅炉将废热进行热交换回收，产生过热蒸汽推动汽轮机实现热能向机械能的转换，从而带动发电机进行发电。在水泥熟料生产过程中，水泥窑的窑头和窑尾产生大量废气(废热)，在废气排出的地方安装余热锅炉，分别称为AQC锅炉(窑头炉)和SP锅炉(窑尾炉)。在余热锅炉内，废气与水进行热交换，使水产生一定温度和压力的过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电机组进行发电。主要设备有凝汽式汽轮机、发电机、SP余热锅炉和AQC余热锅炉，目前，我国水泥工业纯低温余热发电技术的核心内容是热力循环系统，热力循环方式主要有单压系统、闪蒸系统、双压系统三种基本模式，以及由此衍生的复合系统构成。理论和实践表明，以上三种热力系统的选择，应依据企业的具体情况来选择合适的系统，采用哪种热力循环方式最合理，应依据热平衡计算、生产线规模、企业管理水平、投资高低等实际情况，进行综合比较分析论证。而且无论何种模式的余热利用发电系统相对于外部常规供配电网绝大多数采取"并网不上网"的并网运行方式，一般意义上的所谓并网运行是指发电机组在正常运行状态下，与外部常规配电网在主回路上存在电气连接，连接点一般称为"公共连接点"(简称PCC)．电气连接包括电缆直接连接、经过变压器连接、经过逆变器连接等方式．在我国，目前并网运行按照电能功率交换方式可分为普通并网和并网不上网2种．前者发电机组可以向外部电网输送多余电能功率，而后者则严格禁止发电机组的电能功率外送，即PCC处功率流向只能是从外部电网流向电力用户 ，而水泥余热利用发电系统的"并网不上网" 实质上是一种"内部并网"，纯粹技术上的并网连接点（PCC）也都在水泥企业的内部供配电网线路上通过电缆直接连接，与外部电网（电力部门的）都有空间上的一定距离,技术上的"外部常规供配电网"实际上就是水泥企业的内部常规供配电网，其所发电量由水泥工厂全部自用，即所发电能并不传输到电力部门管理的外部电网使用，并且水泥行业一般地处城市偏远地区，其配套余热利用发电系统的发电机组均是布置在水泥工厂内部，发电机组容量占水泥工厂全厂总变压器容量的比例一般不超过25%，说明其内部并网对外部电网的影响是很小的，理论上和实践上也都充分证明了这一点。通俗一点讲，"并网"也可理解为技术方面，一般指的是"设备"，是发电机及发电设备与电力系统间存在物理连接。"上网"则是市场交易方面，一般指的是"电"，是电能，电量要通过电力系统向用户传送及销售。

　　3.水泥余热利用发电系统并网运行没有必要再与电力部门签订并网协议的建议与探讨

　　既然水泥余热利用发电系统的并网纯粹技术上的并网连接点（PCC）都在水泥企业的内部供配电网线路上，并网对象并不是真正意义上的电力部门管理的外部常规供配电网，而是水泥企业的内部供配电网，与外部电力部门也没有上网返售电能的交易，因此笔者大胆建议并提出下列对策：

　　3.1  水泥余热利用发电系统如果要以"并网不上网"的方式进行"内部并网"发电，从技术角度讲，水泥余热利用发电机组完全可以被看做一台功率较大的"特殊用电设备"，从电力部门电网电力负荷来看，余热发电机组并网发电只是相当于一台较大功率电动机停机了，即水泥企业在线用电负荷减少，余热发电机组不发电或解列，只是相当于一台较大功率电动机开机了，即水泥企业在线用电负荷增加，并且现在都采用了技术先进、安全可靠、精度高的现代同步指示装置和自动化并联装置进行并网操作，再加上各种保护技术和保护设备的进步，从安全及技术角度讲，对电力部门管辖的外部电网影响和普通大功率用电设备的并网通电开停机没有太大异同，不会给电力部门的外部电网的正常运行带来新的威胁，可以说水泥工业配套余热发电系统在这方面设计得已经非常先进可靠、完美了，国内还从未见到因水泥企业的余热发电系统的故障影响到电力行业的外部电网安全的报道。因此本着"公平公正"及"实事求是"的原则，水泥余热利用发电系统的"内部并网"发电问题，已经没有必要还需专门获得没有一点产权联系的电力部门同意，电力部门要树立水泥企业是其用电客户的市场经营理念，加强服务意识，水泥企业与电力行业签订根据余热发电系统装机容量或实际发电量的多少交纳极不合理的"上网费、并网费或管理费"或"系统备用费"等不公平内容并网协议已经是属于不合时宜的行为，也不符合国家科学发展观的构想！与时俱进，开拓创新，国家相关部门应该尽快组织业内专家对此进行专题研究与探讨，加速公平立法，为利国利民的水泥工业余热利用发电系统并网保驾护航。

　　3.2  积极学习与借鉴国外先进的经验与理念，促进余热利用发电系统快速和谐科学发展。一些发达国家对于电力网有着一套比较完善与开放的先进管理理念与方法，并网的各种类型电源类型较多，分布式电源发展迅速，我国的水泥余热利用发电系统也是学习日本等国家的技术一步步发展起来的，日本的经验是分布能源系统发达，具有双向运行灵活机动的电力网，其分布能源系统发电容量一般在25-35%之间，不足部分由电网补充，友好供电，相互依存，水泥余热利用发电系统也根本不存在并网难的问题。

　　4.结束语

　　水泥余热利用发电系统是我国节能减排工作中的重要技术之一，并网运行只是针对水泥企业内部的常规配电网，"并内网不上外网"，其机组并网在技术上是完全可行的，与外部电力部门也没有上网返售电能的交易，站在科学发展观及公平公正的立场，水泥企业完全可以不与电力部门签订专门的并网协议，只在供用电协议（合同）中，细化各方责任就可以了，当然，这需要广大业内人士尤其是水泥界的有志之士积极努力争取及国家进行立法明确，尽快消除目前在水泥余热利用发电系统并网运行中存在的不合理现象，合理平衡水泥行业与电力电网行业之间的利益关系，促进中国水泥工业余热利用发电系统的良性科学和谐发展。

　　作者简介：张金营，男，1969年出生,山东鱼台人,1991年毕业于华东交通大学电气工程系电气技术专业,中国新型干法水泥生产技术培训中心特聘专家，全国水泥科技情报信息网理事，高级工程师，研究方向为水泥行业发展前景与规划、企业战略、企业节能管理及工业电气自动化与电机技术，热衷水泥领域深度观察，擅长项目咨询、企业发展规划，爱好技术创新，已在国家级学术期刊公开发表技术论文30余篇。