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摘要：近年来中国生物质直燃发电产业不断升级，技术不断进步。高温超高压再热技术作为一条新兴的技术路线，可有效提高机组发电效率，其发展对生物质直燃发电产业有重要的影响，其经济性也因此倍受关注。本文将从全寿命周期的角度对高温超高压再热技术在生物质直燃发电工程中应用的经济性展开研究，重点从工程投资、发电效率、能耗水平、运营成本、环保指标等方面进行深入分析，并同常规高温高压技术进行多方位对比。研究结果表明在生物质直燃发电工程中应用高温超高压再热技术，可有效提高热效率，降低厂用电，增加售电收入，虽然工程投资有所增加，但其回报明显高于投资，因此高温超高压再热技术较常规高温高压技术具有更好的经济性。
关键词：高温超高压再热；生物质直燃发电；经济性
1.引言
生物质能是仅次于煤、石油和天然气而居于世界能源总量第四位的能源，生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电，是可再生能源发电的一种。国际能源机构的有关研究表明，秸秆等生物质是一种很好的清洁可再生能源，每两吨秸秆的热值就相当于1吨标准煤，而且其平均含硫量只有3.8‰，而煤的平均含硫量约为l%。中国生物质资源非常丰富，具有大规模开发利用的物质基础，生物发电可节约矿物能源，符合国家能源产业政策，是一项新型的绿色环保项目，还可以增加农民收入，有利于农村和谐社会的建设，具有深远的社会意义。
1.1中国生物质直燃发电技术现状及存在的问题
从目前来看，利用生物质燃料进行发电，主要的技术可分为三大类——直接燃烧技术、物化转换技术和生化转换技术。生物质直接燃烧发电是世界上仅次于风力发电的可再生能源发电技术。目前，中国生物质直接燃烧发电技术按照运行参数不同，可分为三种技术模式——高温高压技术、高温超高压技术、高温超高压再热技术，其中高温高压和高温超高压技术比较成熟，高温超高压再热技术目前尚处于起步阶段。
其实再热技术此前早已普遍应用于大型发电机组，技术成熟。该技术在中小发电机组中长期以来得不到很好的发展，主要原因是采用再热循环后，锅炉-汽轮机装置的热力系统、结构和运行调节都变得复杂，对中小型机组而言，造价大幅增加，效率提高有限，经济收益并不显著，同时设计研发成本较高。
近年来，由于能源危机的加重和环保要求的提高，加速了中国生物质直燃发电领域产业升级，技术进步。高温超高压再热技术重新受到关注，相关研发工作也取得了很大进展。
1.2基于生物质直燃发电工程的高温超高压再热技术的特点和优势
再热技术就是从锅炉过热器出来的主蒸汽在汽轮机高压缸作功后，送到再热器中再加热以提高温度，然后送入汽轮机中压缸继续膨胀作功，完成再热循环。
生物质直燃发电工程属于中小型机组，相对大机组而言，所能承受的成本增加空间较小，这就要求高温超高压再热设计更加集约优化。
高温超高压再热技术的优点是一、可提高循环热效率约4%，二、有利于改善排汽湿度，使排汽湿度降到允许的范围内，减轻对叶片的侵蚀。
2.高温超高压再热技術同常规高温高压技术的对比研究
生物质直燃发电工程重要的技术指标主要有汽机热耗、额定纯凝工况进汽量、厂用电消耗、全厂热效率、燃料量耗量。因此我们选取这五项指标对高温超高压再热技术同常规高温高压技术进行对比分析，数据显示高温超高压再热技术指标优于高温高压技术，证明高温超高压再热技术更高效。技术指标对比数据详见表1。
3. 基于生物质直燃发电工程的高温超高压再热技术的经济性研究
3.1高温超高压再热技术对生物质直燃发电工程造价的影响
生物质直燃发电工程造价的构成主要包括：设备购置费、主要材料费、建筑安装工程费、土地征购费和其他费用。以高温超高压再热生物质直燃发电工程造价为例，各部分造价占总造价构成详见表2。
生物质直燃发电工程增加中间再热，将加大工程的复杂性，涉及多个系统和环节，主要有锅炉岛的汽水系统和烟风系统、汽轮机抽气系统、高压汽水管道系统、加热系统、凝结水系统、锅炉补给水系统、水处理系统等等，从而导致工程投资大幅增加。
首先，设备购置费增加幅度较大。生物质直燃发电工程的主机和、主要辅机由于结构更加复杂，对设备设计能力、制造能力、材料性能都有很高的要求，设备购置费同常规高温高压机组相比将增加30%左右，约占工程总投资的7%左右。
其次，主要材料费增加幅度较大。增加中间再热，高压管道设计更加复杂，设计温度和压力的提高对管道材料性能也要求更高，从而使管道材料费用大幅增加。材料费用同常规高温高压机组相比将增加3-5倍，约占工程总投资的1-2%。
另外增加中间再热使工程建设施工难度和复杂程度提高，费用相应增加。
中国常规建设高温高压生物质直燃发电工程的投资造价水平一般约为10000元/kW，这样如果建设高温超高压再热的生物质直燃发电工程，投资将增加约10%，工程的投资造价水平约为11000元/kW。
3.2高温超高压再热技术对生物质直燃发电工程运营成本的影响
生物质直燃发电工程运营成本，主要包括固定资产折旧费用、摊销费用、燃料费用、厂用电消耗、维修费用、人员工资及福利费、管理费用、财务费用和其他费用。本文重点从固定资产折旧费用、燃料费用、厂用电消耗这三个方面对高温超高压再热技术的影响进行分析。
固定资产折旧费用指一定时期内为弥补固定资产损耗按照核定的固定资产折旧率提取的固定资产折旧，它反映了固定资产在当期生产中的转移价值。影响固定资产折旧的因素主要是工程投资、固定资产折旧年限和固定资产残值率。高温超高压再热技术的应用，使工程投资增加约10%，固定资产折旧费用相应增加约10%。
燃料费用指电力生产所耗用的燃料费用，是发电工程运营成本的重要组成部分，通常占总成本的60%以上。影响燃料费用的因素主要是燃料耗量和燃料价格，发电单位kW燃料耗量是衡量发电企业能源利用效率的主要指标，也是影响发电工程运营成本的主要因素。应用高温超高压再热技术，燃料耗量可降低约10%，燃料费用相应下降10%。
厂用电是指发电厂或变电所在生产过程中，自身所使用的电能，是衡量发电工程发电效率的重要指标。影响厂用电因素主要是发电厂自身设备的功率和变压器损耗。应用高温超高压再热技术对烟风系统、汽水系统、抽汽系统、凝结水系统、燃料供应系统等影响较大，由于效率的提高，能耗减少，部分设备选型调整，设备功率降低，从而使厂用电降低。
3.3高温超高压再热技术对生物质直燃发电工程运营收益的影响
首先，高温超高压再热技术对发电量有积极的影响。应用高温超高压再热技术，全厂热效率可提高约4%，汽轮机汽耗可降低约10%。这样在锅炉蒸发量既定的情况下，发电量可提升约20%-30%。
第二，高温超高压再热技术如前所述，可降低厂用电，从而增加售电，增加发电工程的运营收益。
4. 结论
在生物质直燃发电工程中应用高温超高压再热技术，可有效提高热效率，降低厂用电，增加售电收入，虽然工程投资有所增加，但其回报明显高于投资，因此高温超高压再热技术较常规高温高压技术具有更好的经济性。
参考文献：
[1]严俊杰，邵树峰，李杨，刘继平，林万超. 二次再热超临界机组热力系统经济性定量分析方法[J].中国电机工程学报，2004，24（1）：186-190
[2]王生鹏，谷雅秀，杨寿敏，朱宝田. 一种超超临界二次再热发电系统及其热经济性分析[J].西安理工大学学报，2013，29（3）：357-340
[3] 孙科，吴松，秦大川，车得福. 提高再热汽温对锅炉和机组热力特性的影响及经济性分析[J].热力发电，2014，43（8）：19-23.
关键词：高温超高压再热；生物质直燃发电；经济性
1.引言
生物质能是仅次于煤、石油和天然气而居于世界能源总量第四位的能源，生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电，是可再生能源发电的一种。国际能源机构的有关研究表明，秸秆等生物质是一种很好的清洁可再生能源，每两吨秸秆的热值就相当于1吨标准煤，而且其平均含硫量只有3.8‰，而煤的平均含硫量约为l%。中国生物质资源非常丰富，具有大规模开发利用的物质基础，生物发电可节约矿物能源，符合国家能源产业政策，是一项新型的绿色环保项目，还可以增加农民收入，有利于农村和谐社会的建设，具有深远的社会意义。
1.1中国生物质直燃发电技术现状及存在的问题
从目前来看，利用生物质燃料进行发电，主要的技术可分为三大类——直接燃烧技术、物化转换技术和生化转换技术。生物质直接燃烧发电是世界上仅次于风力发电的可再生能源发电技术。目前，中国生物质直接燃烧发电技术按照运行参数不同，可分为三种技术模式——高温高压技术、高温超高压技术、高温超高压再热技术，其中高温高压和高温超高压技术比较成熟，高温超高压再热技术目前尚处于起步阶段。
其实再热技术此前早已普遍应用于大型发电机组，技术成熟。该技术在中小发电机组中长期以来得不到很好的发展，主要原因是采用再热循环后，锅炉-汽轮机装置的热力系统、结构和运行调节都变得复杂，对中小型机组而言，造价大幅增加，效率提高有限，经济收益并不显著，同时设计研发成本较高。
近年来，由于能源危机的加重和环保要求的提高，加速了中国生物质直燃发电领域产业升级，技术进步。高温超高压再热技术重新受到关注，相关研发工作也取得了很大进展。
1.2基于生物质直燃发电工程的高温超高压再热技术的特点和优势
再热技术就是从锅炉过热器出来的主蒸汽在汽轮机高压缸作功后，送到再热器中再加热以提高温度，然后送入汽轮机中压缸继续膨胀作功，完成再热循环。
生物质直燃发电工程属于中小型机组，相对大机组而言，所能承受的成本增加空间较小，这就要求高温超高压再热设计更加集约优化。
高温超高压再热技术的优点是一、可提高循环热效率约4%，二、有利于改善排汽湿度，使排汽湿度降到允许的范围内，减轻对叶片的侵蚀。
2.高温超高压再热技術同常规高温高压技术的对比研究
生物质直燃发电工程重要的技术指标主要有汽机热耗、额定纯凝工况进汽量、厂用电消耗、全厂热效率、燃料量耗量。因此我们选取这五项指标对高温超高压再热技术同常规高温高压技术进行对比分析，数据显示高温超高压再热技术指标优于高温高压技术，证明高温超高压再热技术更高效。技术指标对比数据详见表1。
3. 基于生物质直燃发电工程的高温超高压再热技术的经济性研究
3.1高温超高压再热技术对生物质直燃发电工程造价的影响
生物质直燃发电工程造价的构成主要包括：设备购置费、主要材料费、建筑安装工程费、土地征购费和其他费用。以高温超高压再热生物质直燃发电工程造价为例，各部分造价占总造价构成详见表2。
生物质直燃发电工程增加中间再热，将加大工程的复杂性，涉及多个系统和环节，主要有锅炉岛的汽水系统和烟风系统、汽轮机抽气系统、高压汽水管道系统、加热系统、凝结水系统、锅炉补给水系统、水处理系统等等，从而导致工程投资大幅增加。
首先，设备购置费增加幅度较大。生物质直燃发电工程的主机和、主要辅机由于结构更加复杂，对设备设计能力、制造能力、材料性能都有很高的要求，设备购置费同常规高温高压机组相比将增加30%左右，约占工程总投资的7%左右。
其次，主要材料费增加幅度较大。增加中间再热，高压管道设计更加复杂，设计温度和压力的提高对管道材料性能也要求更高，从而使管道材料费用大幅增加。材料费用同常规高温高压机组相比将增加3-5倍，约占工程总投资的1-2%。
另外增加中间再热使工程建设施工难度和复杂程度提高，费用相应增加。
中国常规建设高温高压生物质直燃发电工程的投资造价水平一般约为10000元/kW，这样如果建设高温超高压再热的生物质直燃发电工程，投资将增加约10%，工程的投资造价水平约为11000元/kW。
3.2高温超高压再热技术对生物质直燃发电工程运营成本的影响
生物质直燃发电工程运营成本，主要包括固定资产折旧费用、摊销费用、燃料费用、厂用电消耗、维修费用、人员工资及福利费、管理费用、财务费用和其他费用。本文重点从固定资产折旧费用、燃料费用、厂用电消耗这三个方面对高温超高压再热技术的影响进行分析。
固定资产折旧费用指一定时期内为弥补固定资产损耗按照核定的固定资产折旧率提取的固定资产折旧，它反映了固定资产在当期生产中的转移价值。影响固定资产折旧的因素主要是工程投资、固定资产折旧年限和固定资产残值率。高温超高压再热技术的应用，使工程投资增加约10%，固定资产折旧费用相应增加约10%。
燃料费用指电力生产所耗用的燃料费用，是发电工程运营成本的重要组成部分，通常占总成本的60%以上。影响燃料费用的因素主要是燃料耗量和燃料价格，发电单位kW燃料耗量是衡量发电企业能源利用效率的主要指标，也是影响发电工程运营成本的主要因素。应用高温超高压再热技术，燃料耗量可降低约10%，燃料费用相应下降10%。
厂用电是指发电厂或变电所在生产过程中，自身所使用的电能，是衡量发电工程发电效率的重要指标。影响厂用电因素主要是发电厂自身设备的功率和变压器损耗。应用高温超高压再热技术对烟风系统、汽水系统、抽汽系统、凝结水系统、燃料供应系统等影响较大，由于效率的提高，能耗减少，部分设备选型调整，设备功率降低，从而使厂用电降低。
3.3高温超高压再热技术对生物质直燃发电工程运营收益的影响
首先，高温超高压再热技术对发电量有积极的影响。应用高温超高压再热技术，全厂热效率可提高约4%，汽轮机汽耗可降低约10%。这样在锅炉蒸发量既定的情况下，发电量可提升约20%-30%。
第二，高温超高压再热技术如前所述，可降低厂用电，从而增加售电，增加发电工程的运营收益。
4. 结论
在生物质直燃发电工程中应用高温超高压再热技术，可有效提高热效率，降低厂用电，增加售电收入，虽然工程投资有所增加，但其回报明显高于投资，因此高温超高压再热技术较常规高温高压技术具有更好的经济性。
参考文献：
[1]严俊杰，邵树峰，李杨，刘继平，林万超. 二次再热超临界机组热力系统经济性定量分析方法[J].中国电机工程学报，2004，24（1）：186-190
[2]王生鹏，谷雅秀，杨寿敏，朱宝田. 一种超超临界二次再热发电系统及其热经济性分析[J].西安理工大学学报，2013，29（3）：357-340
[3] 孙科，吴松，秦大川，车得福. 提高再热汽温对锅炉和机组热力特性的影响及经济性分析[J].热力发电，2014，43（8）：19-23.