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热耗率

火电厂每发 1 kWh 电消耗的燃料能量;即效率的倒数,通常以 BTU/kWh 或 kJ/kWh 表示。

热耗率从反方向衡量火电厂效率:每发一单位电需要多少燃料热量。数值越低越好。它是美国电力行业和电厂性能保证中的标准指标,也是计算每 MWh 燃料成本的核心输入。

效率 η = 3,412 / 热耗率 (BTU/kWh) = 3,600 / 热耗率 (kJ/kWh)
热耗率 (BTU/kWh) = 3,412 / η
示例:6,400 BTU/kWh → 3,412 / 6,400 = 53.3%(HHV)
燃料成本 (USD/MWh) = 热耗率 (MMBtu/MWh) x 燃料价格 (USD/MMBtu)

典型满负荷热耗率(美国 EIA,HHV 基准):

  • 现代CCGT:6,200–6,800 BTU/kWh(HHV 50–55%,LHV 56–62%)
  • 美国燃气联合循环机组平均:约 7,500 BTU/kWh
  • 开式循环燃气轮机:9,500–11,500 BTU/kWh
  • 燃煤汽轮机电厂:9,500–10,500 BTU/kWh(机组平均约 10,000;超临界约 8,700)
  • 核电:约 10,400 BTU/kWh 热当量(效率 33%)

部分负荷、启动过程中和环境温度高时,热耗率会上升(变差),频繁调节出力来平衡波动性可再生能源的电厂因此吃亏。必须注明是毛出力还是净出力(扣除厂用电后),以及按 HHV 还是 LHV 计;见热值。

相关术语

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  • 热值(HHV / LHV)

    单位数量燃料完全燃烧释放的热量;高位(总)热值包含水蒸气冷凝热,低位(净)热值不包含。

  • 燃气联合循环(CCGT)

    以燃气轮机发电,并利用其高温排气产生蒸汽驱动第二台汽轮机的电厂,发电效率可达 55–64%。

  • MMBtu

    一百万英热单位(1.05506 GJ,293.07 kWh);美国和亚洲天然气与 LNG 的标准计价单位。

  • BTU(英热单位)

    传统热量单位,约为把一磅水升高一华氏度所需的能量;1 BTU(IT)= 1,055.06 J。

  • 开式循环燃气轮机(OCGT)

    高温排气直接排入大气的简单循环燃机,以较低效率(33–42%)换取快速启动和低投资,主要用于调峰。

  • 热电联产(CHP)

    用一种燃料同时产生电力和有用热量,总效率可达 75–90%,而纯发电厂约为 35–60%。