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火電企業取水量估算方法研究

文檔作者：何曉靜1，甘升偉2，陳方2，方紅遠1 文檔來源： 1.揚州大學水利與能源動力工程學院 2.太湖流域水文水資源監測中心		點擊數：	更新時間： 2025年05月30日
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上一篇：緊水灘水電廠5號機開機過程異常振動分析…

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收稿日期：2016—11—18
基金項目：國家自然科學基金項目（51379181）
作者簡介：何曉靜（1991—），女，碩士研究生，研究方向為水資源規劃及管理。
DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2017.01.001
火電企業取水量估算方法研究
何曉靜1，甘升偉2，陳方2，方紅遠1
（1.揚州大學水利與能源動力工程學院，江蘇揚州225009；
2.太湖流域水文水資源監測中心，江蘇無錫214024）
摘要：火電企業是僅次于農業的主要用水行業，其取水量占全國總取水量的15%左右。由于火電企業用水類型復
雜、水費計收標準不一，且取水水源水質差、取水量大，取水計量設施無定期檢修，導致取水計量產生誤差，因此有必
要對火電企業取水量估算方法進行研究，以期加強企業用水管理和提高水費計收到位率。采用水泵運行時間和銘
牌推算法、機組運行時間推算法等6 種取水量估算方法，以典型火電企業為例，結合企業實際運行數據對總取水量、
非直流冷卻取水量進行估算，驗證估算方法的適用性及合理性，并提出不同工況條件下火電企業總取水量、非直流
冷卻取水量估算方法的推薦方案，為進一步量化、完善火電企業取水許可監督管理制度提供依據。
關鍵詞：火電企業；總取水量；非直流冷卻取水量；估算方法；驗證
中圖分類號：TV213.4；TV214 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7328（2017）01-0001-06
Research on Water Intake Estimation Method for the Thermal Power Enterprise
HE Xiao-jing1，GAN Sheng-wei2，CHEN Fang2，FANG Hong-yuan1
（1. School of Hydraulic，Energy and Power Engineering，Yangzhou University，Yangzhou 225009，China；
2. Hydrology and Water Resources Monitoring Center of Taihu Basin，Wuxi 214024，China）
Abstract：The thermal power enterprise is the main water-using industry next to agriculture，which water intake is about
15 percent of the total water intake in the whole country. Due to complex water-use type of the thermal power enterprise，
various water fee collecting rules，and poor quality of water sources and large amounts of water withdrawal，lack of timely de?
tecting water metering facilities，water metering and monitoring system data often can't accurately reflect the true wateruse
situation of once-through thermal power enterprise，therefore，the research on water consumption estimation method for
once-through thermal power enterprise has practical necessity. The present work discusses the several kinds of estimation
methods for water use amount of once-through thermal power enterprise，such as pump running time and nameplate estimat?
ing method，unit running time estimating method，electric quantity estimating method，coal consumption estimating meth?
od，norm method，multiple linear regression method and so on. Taking the water use calculation of a practical thermal pow?
er plant as an example，the application procedures and applicable conditions are demonstrated for the proposed estimation
method. According to the actual operation data of the thermal power plant，the total water consumption and water withdraw
of non once-through cooling water system are estimated，and the applicability and rationality of estimation methods are veri?
fied. The recommended method is put forward for estimating total water consumption and water withdraw of non
once-through cooling water system under different operation conditions of thermal power enterprises，to provide the basis for
further improving licensing supervision and management system.
Key words：thermal power enterprise；water withdraw amount；water consumption of non once-through cooling water sys?
tem；estimation method；verification
1 引言
目前，國內外關于火電企業取水量估算方法的
研究并非很深入，火電企業取水與用水評估方法研
究依然比較薄弱。L Badr等通過總結、比較、分析美
國以往關于熱電廠用水方面的研究，得出直流式濕
式循環冷卻系統的用水情況數據開發較好但干式和
混合式冷卻系統的開發并不完善的結論[1]；Kit Ng等
·水資源· 海河水利2017.No.1
萬方數據
2017年2月
評估了不同的冷卻技術和北安娜電站的運行策略，
建議以現有的冷卻水庫——安娜湖建立一個核發電
機組，以減少水量消耗和對湖泊溫度、水位以及下泄
流量的不利影響，并探討了用于估算水量消耗以及湖
泊水位和下泄流量對應關系的水熱預算分析方法[2]；
宋軒等分析了火電工業取用水的現狀和特點，采用
分段趨勢法，以2000—2006 年為實際值，預測
2007—2010年的火電取用水定額，提出相應對策，
可指導未來火電工業的節水減排[3]；李友輝等分析
了火電廠現狀用水定額，采用單位發電量取水量法
對2020及2030年云南省滇中地區火電廠的用水量
進行預測，并以單位裝機容量取水量法進行復核[4]。
韓買良介紹了火力發電廠水資源利用和水務管理情
況，比較國內外的火電廠耗水指標，研究了水資源開
發利用和電廠的節水技術及改進措施等[5，6]；鄭新乾
等為滿足水利普查對河湖取水口取水量動態數據獲
取的要求，對不同取水計量方法進行研究，并針對不
同取水計量設施的特點及適用條件，提出切實可行
的計量方法供參考使用[7]；王晉萍等通過對水泵的
配套功率、揚程、額定出水量、電度表情況等進行認
真研究計算，探索出了濟南黃河灘區揚水站取水量
計算方法[8]；姜蓓蕾、張艷麗等提出在火電行業中宜
采用裝機取水量和單位發電取水量作為節水考核指
標，并分析了我國火電行業的廢水回收利用、提高循
環水系統、除灰系統改進、海水冷卻技術、水量計量
和水質監測等節水措施[9-11]；左建兵等分析了北京市
國華熱電等5大電廠的發電量、產值變化、取水構
成、用水效率、用水影響因素、已經采取的節水措施
等[12]；沈旭等從水的物理化學特性出發，提出了一個
有物理機制的火力發電廠用水效率評價新方法，并
對該方法的可行性與準確性進行了評析[13]；黃子謙
等分析了我國現行火電類建設項目用水效率的評價
方法和評價指標的應用情況，并提出用水效率評價
的新思路[14]；楊虹等結合火核電行業的分布特征和
結構特點，應用DEA模型對我國各地區火核電用水
特征進行了綜合評價[15]。
為加強企業用水管理以及提高水費計收到位
率，筆者通過分析火電企業水泵運行時間、機組運行
時間、發電量、煤耗量等要素與取水量的相關關系，
研究提出可供參考的取水量估算方法，并以典型火
電企業為例，結合企業實際運行數據對總取水量、非
直流冷卻取水量進行估算，驗證估算方法的適用性
及合理性，建議不同工況條件下火電企業取水量估
算方法的推薦方案，以便為進一步量化、完善火電企
業取水許可監督管理制度提供依據。
2 常用的取水量估算方法及其適用條件
火電企業常用的取水量估算方法主要包括水泵
運行時間和銘牌推算法、機組運行時間推算法、電量
推算法、煤耗推算法、定額法、多元線性回歸法6種
方法，詳見表1。
方法
水泵運行時間和銘牌推算法
機組運行時間推算法
電量推算法
煤耗推算法
定額法
多元線性回歸法
公式
V = η × q × t
V = f（ Σ1
N t'）
V = f（ Σ1
NW）
V = f（ Σ1
Nm）
V = 10E ×W
y = β0 + β1 x1 + …+ βm xm + ε
適用條件
該方法快速簡便，且所需資料較少，但僅適用于具有額定功率的傳統水泵，不
適用于新型變頻水泵，且僅用于估算企業的總取水量。
該方法所需資料相對較少，但在非正常運行狀態下，不宜采用該方法來估算
企業的非直流冷卻取水量。
該方法相關性較好，且所需資料相對較少，但在企業非正常運行狀態下，不宜
采用該方法來估算企業的非直流冷卻取水量。
該方法計算前需將企業消耗的煤炭換算成標準煤，且在企業非正常運行狀態
下，采用該方法估算出的非直流冷卻取水量誤差偏大。
該方法僅用于估算企業的非直流冷卻取水量，且計算前應扣除外供蒸汽量。
該方法計算精度高，但計算相對復雜，且技術要求高，推廣范圍有限，適用于
管理水平高、具有較長實際生產運行資料系列的企業。
表1 火電企業常用的取水量估算方法
表1中，V為企業取水量（萬m3）；η 為水泵效率，一
般取值范圍為0.7～0.8；q 為水泵額定流量（m3/h）；t 為
水泵時段運行時間（h）；t' 為企業時段機組運行時間
（h）；W 為企業時段發電量（萬kW·h）；m為企業時段煤
耗量（t）；E 為火電行業用水定額（m3/MW·h）；f 為企業
取水量與時段機組運行時間、發電量、煤耗量的函數關
系；N 為年內計算時段數；ε 為相互獨立且服從
N（0，σ2）的隨機變量；β0、β1、β2、…、βm 為系數。
3 實例分析
筆者以鎮江市某火電廠為例，該火電廠共4臺
水泵（1、2、3、4#）及2臺機組（5、6#），總裝機容量為
2×630 MW，且具有較好的基礎資料條件。結合火電
廠2015年的實際運行數據，采用上述估算方法分別
對該火電廠的總取水量、非直流冷卻取水量進行估
算，通過點繪取水量估算值與實測值，繪制出兩者與
時間的關系曲線，并分析兩者的擬合程度以及可能產
· 2 · 何曉靜，甘升偉，陳 方，等：火電企業取水量估算方法研究
萬方數據
2017.No.1
生偏差的原因，驗證估算方法的適用性及合理性。
3.1 總取水量估算
采用水泵運行時間和銘牌推算法、機組運行時
間推算法、電量推算法、煤耗推算法、多元線性回歸
法5種方法分別對該火電廠的總取水量進行估算，詳
見表2。
由表2可知，采用水泵運行時間和銘牌推算法
以及多元線性回歸法估算的火電廠總取水量與實測
值擬合程度較好，估算誤差相對較小；采用相關關系
法（機組運行時間推算法、電量推算法、煤耗推算法）
估算的火電廠總取水量與實測值的總體變化趨勢一
致，但1—3月因該方法本身的缺陷，導致前3個月的
估算誤差達±44%以上，此外，個別月份因調停檢修
以及火電廠外供蒸汽等問題估算誤差相對較大。火
電廠總取水量估算值與實測值的關系曲線，如圖1
所示。
海河水利
表2 火電廠總取水量估算值與實測值匯總
萬m3
月份
123456789
10
11
12
實測
4 287
3 094
4 160
7 205
3 597
6 161
5 886
6 151
5 744
3 764
4 891
5 212
水泵運行時間和銘牌推算法
估算
4 547
3 068
4 239
6 906
3 641
6 028
5 858
5 828
5 669
3 802
4 838
5 149
誤差/%
6.1
-0.8
1.9
-4.1
1.2
-2.2
-0.5
-5.3
-1.3
1.0
-1.1
-1.2
機組運行時間推算法
估算
1 887
4 734
6 389
6 665
3 924
5 634
4 830
5 397
6 103
3 444
5 260
6 327
誤差/%
-56.0
53.0
53.6
-7.5
9.1
-8.6
-17.9
-12.2
6.3
-8.5
7.5
21.4
電量推算法
估算
1 683
4 479
6 332
6 870
4 212
5 844
4 531
5 265
5 956
3 366
5 356
6 473
誤差/%
-60.7
44.8
52.2
-4.7
17.1
-5.2
-23.0
-14.4
3.7
-10.6
9.5
24.2
煤耗推算法
估算
1 767
4 500
6 320
7 120
4 112
5 708
4 476
5 254
5 917
3 417
5 491
6 498
誤差/%
-58.8
45.4
51.9
-1.2
14.3
-7.4
-24.0
-14.6
3.0
-9.2
12.3
24.7
多元線性回歸法
估算
4 352
3 018
4 043
7 145
3 576
6 192
5 938
5 916
5 731
3 794
4 832
5 170
誤差/%
1.5
-2.4
-2.8
-0.8
-0.6
0.5
0.9
-3.8
-0.2
0.8
-1.2
-0.8
■ ■ ■ ■
圖1 總取水量估算值與實測值的曲線
總取水量/萬m3
總取水量/萬m3
總取水量/萬m3
總取水量/萬m3
總取水量/萬m3
· 3 ·
萬方數據
2017年2月
若延長統計時段，采用3、6、9個月滑動平均對
火電廠總取水量的平均相對誤差進行分析，由表3
可知，采用上述水量估算方法估算的總取水量，3
個月的運行周期即可滿足精度要求。經分析，無論
在何種工況條件下，水泵運行時間和銘牌推算法、
相關關系法（機組運行時間推算法、電量推算法、煤
耗推算法）、定額法、多元線性回歸法均可用來估算
火電廠的總取水量。其中，采用水泵運行時間和銘
牌推算法可快速、簡便地估算出火電廠的總取水
量，且3個月及以上運行周期的平均相對誤差控制
在±1.5%以內，計算精度較高，但該方法僅適用于
具有額定功率的傳統水泵，不適用于新型的變頻水
泵；采用相關關系法（機組運行時間推算法、電量推
算法、煤耗推算法）可簡便地估算出火電廠的總取水
量，3個月及以上運行周期的平均相對誤差控制在±
2.3%以內，但需注意將火電廠所消耗的煤換算成標
準煤，并詳細記錄機組的啟停時間，工作量較大；采
用多元線性回歸法可準確地估算出火電廠的總取水
量，3個月及以上運行周期的平均相對誤差控制在±
0.8%以內，計算精度高，但所需的資料系列較長，計
算相對復雜，且技術要求高，實用性方面的推廣有一
定難度。
3.2 非直流冷卻取水量估算
由于火電廠用水類型不同，其水費計收標準也
不同，因此除總取水量外，還應估算火電廠的非直流
冷卻取水量，以期提高水費計收到位率。火電廠的
非直流冷卻取水量可采用機組運行時間推算法、電
量推算法、煤耗推算法、定額法、多元線性回歸法5
種方法進行估算，詳見表4。
由表4可知，采用相關關系法（機組運行時間推
算法、電量推算法、煤耗推算法）估算的火電廠非直
流冷卻取水量與實測值的總體變化趨勢一致，但
1—4月因該方法本身的缺陷，導致前4個月的估算
誤差偏大，最大平均相對誤差達-73.6%；因火電行
業定額標準為最大限額，采用定額法估算的火電廠
非直流冷卻取水量與實測值的擬合程度較差，因此
不推薦火電廠采用該方法來估算非直流冷卻取水
量；采用多元線性回歸法估算的火電廠非直流冷卻
取水量與實測值的擬合程度尚可，但個別月份因火
電廠用水工藝以及節水水平等問題，估算誤差相對
較大。火電廠非直流冷卻取水量估算值與實測值的
關系曲線，如圖2所示。
若延長統計時段，采用3、6、9個月滑動平均對
火電廠非直流冷卻取水量的平均相對誤差進行分
析，由表3可知，采用上述水量估算方法估算的非直
流冷卻取水量，3個月的運行周期即可滿足精度要
求。經分析，無論在何種工況條件下，定額法、多元
線性回歸法均可用來估算火電廠的非直流冷卻取水
量。其中，采用定額法可快速地估算出火電廠的非
直流冷卻取水量，但因火電行業定額標準為最大限
額，3個月及以上運行周期的平均相對誤差也相對
較大，且計算前應扣除火電廠的外供蒸汽量；采用多
元線性回歸法可準確地估算出火電廠的非直流冷卻
何曉靜，甘升偉，陳方，等：火電企業取水量估算方法研究
表3 火電廠取水量平均相對誤差匯總%
滑動平均
1個月
3個月
6個月
9個月
水泵運行時間和銘牌推算法
總量
-0.5
-1.2
-1.5
-1.5
機組運行時間推算法
總量
3.4
2.3
-1.6
-0.1
非直流
-3.3
0.9
-0.9
0.6
電量推算法
總量
2.7
1.9
-1.7
-0.3
非直流
-3.2
0.7
-0.9
0.5
煤耗推算法
總量
3.1
2.2
-1.8
-0.2
非直流
-3.2
0.8
-1.1
0.5
定額法
非直流
39.4
28.0
23.9
25.9
多元線性回歸法
總量
-0.7
-0.8
-0.7
-0.8
非直流
-0.5
-3.9
-3.1
-3.9
■ ■ ■ ■ ■
月份
123456789
10
11
12
實測
18
28
40
38
31
49
39
40
41
36
40
42
機組運行時間推算法
估算
5
35
47
49
29
42
36
40
45
26
39
47
誤差/%
-73.6
25.2
19.5
30.1
-7.0
-15.2
-8.1
-0.1
11.3
-29.1
-3.3
10.8
電量推算法
估算
5
33
47
51
31
43
34
39
44
25
40
48
誤差/%
-71.1
18.5
18.4
34.0
-0.2
-12.1
-13.8
-2.5
8.6
-30.7
-1.5
13.4
煤耗推算法
估算
5
33
47
53
30
42
33
39
44
25
41
48
誤差/%
-73.0
19.1
18.2
39.0
-2.6
-14.1
-14.8
-2.7
7.9
-29.7
0.9
13.8
定額法
估算
53
40
57
62
38
53
41
47
54
30
48
58
誤差/%
195.4
44.2
44.1
63.1
21.4
7.0
4.9
18.6
32.1
-15.7
19.8
38.0
多元線性回歸法
估算
25
32
32
36
32
53
36
37
34
37
36
41
誤差/%
37.8
13.1
-20.3
-5.7
3.1
7.6
-6.2
-6.8
-15.8
2.5
-10.8
-4.1
表4 火電廠非直流冷卻取水量估算值與實測值匯總
萬m3
■ ■ ■ ■
· 4 ·
萬方數據
2017.No.1
取水量，3個月及以上運行周期的平均相對誤差控
制在±3.9%以內，計算精度相對較高，但所需的資料
系列較長，計算相對復雜。由于火電廠所涉及的用
水部門、用水工藝較多，影響非直流冷卻取水量的因
素也相對復雜，因此在火電廠正常運行狀態下，采用
相關關系法（機組運行時間推算法、電量推算法、煤
耗推算法）估算的火電廠非直流冷卻取水量相對比
較準確，但在非正常運行狀態下，不宜采用該方法
來估算火電廠的非直流冷卻取水量。
4 取水量估算方法建議
為準確掌握火電企業的實際取水情況，筆者在
典型火電企業取水量估算方法實用性分析的基礎
上，提出不同工況條件下火電企業取水量估算方法
的推薦方案及建議方法，為加強企業用水管理、提高
水費計收到位率提供依據。
（1）正常運行狀態。當火電企業處于正常運行
狀態下，取水量與機組運行時間、發電量及煤耗量呈
現較好的相關關系，且月際之間的變化趨勢基本一
致，因此可采用相關關系法（機組運行時間推算法、
電量推算法、煤耗推算法）、多元線性回歸法來估算
企業的總取水量、非直流冷卻取水量，但多元線性回
歸法所需的資料系列較長，計算相對復雜。此外，采
用水泵運行時間和銘牌推算法可較準確地估算出企
業的總取水量，且估算誤差相對較小，但該方法僅適
用于具有額定功率的傳統水泵，不適用于新型變頻
水泵；若扣除企業的外供蒸汽量，采用定額法可快速
地估算出企業的非直流冷卻取水量，但該方法無法
用于估算企業的總取水量，具有一定的局限性。
（2）非正常運行狀態。當火電企業處于非正常運
行狀態下，采用相關關系法（機組運行時間推算法、電
量推算法、煤耗推算法）來估算企業的總取水量相對
比較準確，但因火電企業所涉及的用水部門、用水工
藝較多，影響非直流冷卻取水量的因素也相對復雜，因
此不宜采用該方法來估算企業的非直流冷卻取水量。
此外，水泵運行時間和銘牌推算法、多元線性回歸法均
可準確估算出企業的總取水量。其中，采用水泵運行
時間和銘牌推算法可較快速地估算出企業的總取水
量，且與實測值擬合程度較好，但該方法僅適用于具
有額定功率的傳統水泵，不適用于新型變頻水泵；而
采用多元線性回歸法可準確地估算出企業的總取水
量，相關性較好，但計算較為復雜，該方法適用于管理
水平較高、具有較長實際運行資料系列的火電企業。
5 結語
通過分析各估算方法的適用條件，并以實例驗證
估算方法的適用性及合理性，水泵運行時間和銘牌推
算法、機組運行時間推算法、電量推算法、煤耗推算
海河水利
圖2 非直流冷卻取水量估算值與實測值的曲線
工業水量/萬m3 工業水量/萬m3
工業水量/萬m3 工業水量/萬m3
工業水量/萬m3
· 5 ·
萬方數據
2017年2月
法、定額法、多元線性回歸法等水量估算方法均可用
于估算火電企業的取水量。其中，水泵運行時間和銘
牌推算法可較快速、簡便地估算火電企業總取水量，
相關性較好；無論在何種工況條件下，火電企業的總
取水量與機組運行時間、發電量、煤耗量呈現較好的
相關關系，因此可采用相關關系法（機組運行時間推
算法、電量推算法、煤耗推算法）來估算企業的總取水
量；影響非直流冷卻取水量的因素相對比較復雜，在
企業正常運行狀態下，采用機組運行時間推算法、電量
推算法、煤耗推算法、定額法、多元線性回歸法來估算
火電企業的非直流冷卻取水量相對比較準確，但在企
業非正常運行狀態下，則不宜采用相關關系法（機組運
行時間推算法、電量推算法、煤耗推算法）、定額法來
估算企業的非直流冷卻取水量，建議在對企業歷史運
行資料進行收集、整理和分析的基礎上，采用多元線
性回歸法對火電企業的非直流冷卻取水量進行估算。
參考文獻
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2016年海委水利科技進步獎評審結果揭曉
近日，2016年海委水利科技進步獎評審結果揭
曉，共10項科技成果獲得獎勵，19家成果完成單位、
64名成果完成人受到表彰，其中海河流域水資源保
護局等單位完成的“潘大水庫水源地水環境安全診
斷及治理體系研究”和華北水利水電工程集團有限
公司等單位完成的“真空預壓工程施工提質增效創
新方法研究及應用”2項成果榮獲一等獎。
“潘大水庫水源地水環境安全診斷及治理體系
研究”成果，構建了水源地安全診斷體系，在水體綜
合評價的基礎上，研究了潘大水庫沉積物中營養物
質的擴散特征，分析了水庫水體顏色異常和刺激性
氣味產生機理；采用模型計算、現場調查和遙感技術
等方法全面系統評估了水庫水源地污染負荷，指明
了重點治理方向；按上游、庫區及周邊3個區域構建
了潘大水庫水源地安全治理體系，劃分了治理控制
單元，提出了一區一策的治理措施。項目成果得到
了水利部相關部門的認可，研究結論及治理方案為
水利部、天津市、河北省和海委引灤工程管理局開展
潘大水庫網箱清理、生態補償機制建設等引灤水資
源保護工作提供了關鍵數據和技術支撐。
“真空預壓工程施工提質增效創新方法研究及
應用”成果，運用“企業家提出問題，科學家和企業家
共同解決問題”的創新思維模式開展研發工作,通過
管理、制度和技術的綜合協同創新，取得了多項成
果，包括7項國家專利、3項省部級工法和多項國際
級、國家級、省部級QC成果獎。項目成果有效破解
了真空預壓工程施工利潤增長率偏低和安全隱患整
改率低等管理難題，在確保施工質量、安全、工期、環
保等要求前提下，大大提高了真空預壓工程施工工
效及利潤水平, 可用于圍海造地等工程施工領域。
項目成果為華北水利水電工程集團有限公司獲取
“全國優秀施工企業”等諸多榮譽發揮了重要作用。
（海委科技外事處提供）
·環球水信息·
· 6 · 何曉靜，甘升偉，陳 方，等：火電企業取水量估算方法研究

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