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火电企业取水量估算方法研究

文档作者：何晓静1，甘升伟2，陈方2，方红远1 文档来源： 1.扬州大学水利与能源动力工程学院 2.太湖流域水文水资源监测中心		点击数：	更新时间： 2025年05月30日
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上一篇：紧水滩水电厂5号机开机过程异常振动分析…

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收稿日期：2016—11—18
基金项目：国家自然科学基金项目（51379181）
作者简介：何晓静（1991—），女，硕士研究生，研究方向为水资源规划及管理。
DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2017.01.001
火电企业取水量估算方法研究
何晓静1，甘升伟2，陈方2，方红远1
（1.扬州大学水利与能源动力工程学院，江苏扬州225009；
2.太湖流域水文水资源监测中心，江苏无锡214024）
摘要：火电企业是仅次于农业的主要用水行业，其取水量占全国总取水量的15%左右。由于火电企业用水类型复
杂、水费计收标准不一，且取水水源水质差、取水量大，取水计量设施无定期检修，导致取水计量产生误差，因此有必
要对火电企业取水量估算方法进行研究，以期加强企业用水管理和提高水费计收到位率。采用水泵运行时间和铭
牌推算法、机组运行时间推算法等6 种取水量估算方法，以典型火电企业为例，结合企业实际运行数据对总取水量、
非直流冷却取水量进行估算，验证估算方法的适用性及合理性，并提出不同工况条件下火电企业总取水量、非直流
冷却取水量估算方法的推荐方案，为进一步量化、完善火电企业取水许可监督管理制度提供依据。
关键词：火电企业；总取水量；非直流冷却取水量；估算方法；验证
中图分类号：TV213.4；TV214 文献标识码：A 文章编号：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，国内外关于火电企业取水量估算方法的
研究并非很深入，火电企业取水与用水评估方法研
究依然比较薄弱。L Badr等通过总结、比较、分析美
国以往关于热电厂用水方面的研究，得出直流式湿
式循环冷却系统的用水情况数据开发较好但干式和
混合式冷却系统的开发并不完善的结论[1]；Kit Ng等
·水资源· 海河水利2017.No.1
万方数据
2017年2月
评估了不同的冷却技术和北安娜电站的运行策略，
建议以现有的冷却水库——安娜湖建立一个核发电
机组，以减少水量消耗和对湖泊温度、水位以及下泄
流量的不利影响，并探讨了用于估算水量消耗以及湖
泊水位和下泄流量对应关系的水热预算分析方法[2]；
宋轩等分析了火电工业取用水的现状和特点，采用
分段趋势法，以2000—2006 年为实际值，预测
2007—2010年的火电取用水定额，提出相应对策，
可指导未来火电工业的节水减排[3]；李友辉等分析
了火电厂现状用水定额，采用单位发电量取水量法
对2020及2030年云南省滇中地区火电厂的用水量
进行预测，并以单位装机容量取水量法进行复核[4]。
韩买良介绍了火力发电厂水资源利用和水务管理情
况，比较国内外的火电厂耗水指标，研究了水资源开
发利用和电厂的节水技术及改进措施等[5，6]；郑新乾
等为满足水利普查对河湖取水口取水量动态数据获
取的要求，对不同取水计量方法进行研究，并针对不
同取水计量设施的特点及适用条件，提出切实可行
的计量方法供参考使用[7]；王晋萍等通过对水泵的
配套功率、扬程、额定出水量、电度表情况等进行认
真研究计算，探索出了济南黄河滩区扬水站取水量
计算方法[8]；姜蓓蕾、张艳丽等提出在火电行业中宜
采用装机取水量和单位发电取水量作为节水考核指
标，并分析了我国火电行业的废水回收利用、提高循
环水系统、除灰系统改进、海水冷却技术、水量计量
和水质监测等节水措施[9-11]；左建兵等分析了北京市
国华热电等5大电厂的发电量、产值变化、取水构
成、用水效率、用水影响因素、已经采取的节水措施
等[12]；沈旭等从水的物理化学特性出发，提出了一个
有物理机制的火力发电厂用水效率评价新方法，并
对该方法的可行性与准确性进行了评析[13]；黄子谦
等分析了我国现行火电类建设项目用水效率的评价
方法和评价指标的应用情况，并提出用水效率评价
的新思路[14]；杨虹等结合火核电行业的分布特征和
结构特点，应用DEA模型对我国各地区火核电用水
特征进行了综合评价[15]。
为加强企业用水管理以及提高水费计收到位
率，笔者通过分析火电企业水泵运行时间、机组运行
时间、发电量、煤耗量等要素与取水量的相关关系，
研究提出可供参考的取水量估算方法，并以典型火
电企业为例，结合企业实际运行数据对总取水量、非
直流冷却取水量进行估算，验证估算方法的适用性
及合理性，建议不同工况条件下火电企业取水量估
算方法的推荐方案，以便为进一步量化、完善火电企
业取水许可监督管理制度提供依据。
2 常用的取水量估算方法及其适用条件
火电企业常用的取水量估算方法主要包括水泵
运行时间和铭牌推算法、机组运行时间推算法、电量
推算法、煤耗推算法、定额法、多元线性回归法6种
方法，详见表1。
方法
水泵运行时间和铭牌推算法
机组运行时间推算法
电量推算法
煤耗推算法
定额法
多元线性回归法
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
适用条件
该方法快速简便，且所需资料较少，但仅适用于具有额定功率的传统水泵，不
适用于新型变频水泵，且仅用于估算企业的总取水量。
该方法所需资料相对较少，但在非正常运行状态下，不宜采用该方法来估算
企业的非直流冷却取水量。
该方法相关性较好，且所需资料相对较少，但在企业非正常运行状态下，不宜
采用该方法来估算企业的非直流冷却取水量。
该方法计算前需将企业消耗的煤炭换算成标准煤，且在企业非正常运行状态
下，采用该方法估算出的非直流冷却取水量误差偏大。
该方法仅用于估算企业的非直流冷却取水量，且计算前应扣除外供蒸汽量。
该方法计算精度高，但计算相对复杂，且技术要求高，推广范围有限，适用于
管理水平高、具有较长实际生产运行资料系列的企业。
表1 火电企业常用的取水量估算方法
表1中，V为企业取水量（万m3）；η 为水泵效率，一
般取值范围为0.7～0.8；q 为水泵额定流量（m3/h）；t 为
水泵时段运行时间（h）；t' 为企业时段机组运行时间
（h）；W 为企业时段发电量（万kW·h）；m为企业时段煤
耗量（t）；E 为火电行业用水定额（m3/MW·h）；f 为企业
取水量与时段机组运行时间、发电量、煤耗量的函数关
系；N 为年内计算时段数；ε 为相互独立且服从
N（0，σ2）的随机变量；β0、β1、β2、…、βm 为系数。
3 实例分析
笔者以镇江市某火电厂为例，该火电厂共4台
水泵（1、2、3、4#）及2台机组（5、6#），总装机容量为
2×630 MW，且具有较好的基础资料条件。结合火电
厂2015年的实际运行数据，采用上述估算方法分别
对该火电厂的总取水量、非直流冷却取水量进行估
算，通过点绘取水量估算值与实测值，绘制出两者与
时间的关系曲线，并分析两者的拟合程度以及可能产
· 2 · 何晓静，甘升伟，陈 方，等：火电企业取水量估算方法研究
万方数据
2017.No.1
生偏差的原因，验证估算方法的适用性及合理性。
3.1 总取水量估算
采用水泵运行时间和铭牌推算法、机组运行时
间推算法、电量推算法、煤耗推算法、多元线性回归
法5种方法分别对该火电厂的总取水量进行估算，详
见表2。
由表2可知，采用水泵运行时间和铭牌推算法
以及多元线性回归法估算的火电厂总取水量与实测
值拟合程度较好，估算误差相对较小；采用相关关系
法（机组运行时间推算法、电量推算法、煤耗推算法）
估算的火电厂总取水量与实测值的总体变化趋势一
致，但1—3月因该方法本身的缺陷，导致前3个月的
估算误差达±44%以上，此外，个别月份因调停检修
以及火电厂外供蒸汽等问题估算误差相对较大。火
电厂总取水量估算值与实测值的关系曲线，如图1
所示。
海河水利
表2 火电厂总取水量估算值与实测值汇总
万m3
月份
123456789
10
11
12
实测
4 287
3 094
4 160
7 205
3 597
6 161
5 886
6 151
5 744
3 764
4 891
5 212
水泵运行时间和铭牌推算法
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
误差/%
6.1
-0.8
1.9
-4.1
1.2
-2.2
-0.5
-5.3
-1.3
1.0
-1.1
-1.2
机组运行时间推算法
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
误差/%
-56.0
53.0
53.6
-7.5
9.1
-8.6
-17.9
-12.2
6.3
-8.5
7.5
21.4
电量推算法
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
误差/%
-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
误差/%
-58.8
45.4
51.9
-1.2
14.3
-7.4
-24.0
-14.6
3.0
-9.2
12.3
24.7
多元线性回归法
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
误差/%
1.5
-2.4
-2.8
-0.8
-0.6
0.5
0.9
-3.8
-0.2
0.8
-1.2
-0.8
■ ■ ■ ■
图1 总取水量估算值与实测值的曲线
总取水量/万m3
总取水量/万m3
总取水量/万m3
总取水量/万m3
总取水量/万m3
· 3 ·
万方数据
2017年2月
若延长统计时段，采用3、6、9个月滑动平均对
火电厂总取水量的平均相对误差进行分析，由表3
可知，采用上述水量估算方法估算的总取水量，3
个月的运行周期即可满足精度要求。经分析，无论
在何种工况条件下，水泵运行时间和铭牌推算法、
相关关系法（机组运行时间推算法、电量推算法、煤
耗推算法）、定额法、多元线性回归法均可用来估算
火电厂的总取水量。其中，采用水泵运行时间和铭
牌推算法可快速、简便地估算出火电厂的总取水
量，且3个月及以上运行周期的平均相对误差控制
在±1.5%以内，计算精度较高，但该方法仅适用于
具有额定功率的传统水泵，不适用于新型的变频水
泵；采用相关关系法（机组运行时间推算法、电量推
算法、煤耗推算法）可简便地估算出火电厂的总取水
量，3个月及以上运行周期的平均相对误差控制在±
2.3%以内，但需注意将火电厂所消耗的煤换算成标
准煤，并详细记录机组的启停时间，工作量较大；采
用多元线性回归法可准确地估算出火电厂的总取水
量，3个月及以上运行周期的平均相对误差控制在±
0.8%以内，计算精度高，但所需的资料系列较长，计
算相对复杂，且技术要求高，实用性方面的推广有一
定难度。
3.2 非直流冷却取水量估算
由于火电厂用水类型不同，其水费计收标准也
不同，因此除总取水量外，还应估算火电厂的非直流
冷却取水量，以期提高水费计收到位率。火电厂的
非直流冷却取水量可采用机组运行时间推算法、电
量推算法、煤耗推算法、定额法、多元线性回归法5
种方法进行估算，详见表4。
由表4可知，采用相关关系法（机组运行时间推
算法、电量推算法、煤耗推算法）估算的火电厂非直
流冷却取水量与实测值的总体变化趋势一致，但
1—4月因该方法本身的缺陷，导致前4个月的估算
误差偏大，最大平均相对误差达-73.6%；因火电行
业定额标准为最大限额，采用定额法估算的火电厂
非直流冷却取水量与实测值的拟合程度较差，因此
不推荐火电厂采用该方法来估算非直流冷却取水
量；采用多元线性回归法估算的火电厂非直流冷却
取水量与实测值的拟合程度尚可，但个别月份因火
电厂用水工艺以及节水水平等问题，估算误差相对
较大。火电厂非直流冷却取水量估算值与实测值的
关系曲线，如图2所示。
若延长统计时段，采用3、6、9个月滑动平均对
火电厂非直流冷却取水量的平均相对误差进行分
析，由表3可知，采用上述水量估算方法估算的非直
流冷却取水量，3个月的运行周期即可满足精度要
求。经分析，无论在何种工况条件下，定额法、多元
线性回归法均可用来估算火电厂的非直流冷却取水
量。其中，采用定额法可快速地估算出火电厂的非
直流冷却取水量，但因火电行业定额标准为最大限
额，3个月及以上运行周期的平均相对误差也相对
较大，且计算前应扣除火电厂的外供蒸汽量；采用多
元线性回归法可准确地估算出火电厂的非直流冷却
何晓静，甘升伟，陈方，等：火电企业取水量估算方法研究
表3 火电厂取水量平均相对误差汇总%
滑动平均
1个月
3个月
6个月
9个月
水泵运行时间和铭牌推算法
总量
-0.5
-1.2
-1.5
-1.5
机组运行时间推算法
总量
3.4
2.3
-1.6
-0.1
非直流
-3.3
0.9
-0.9
0.6
电量推算法
总量
2.7
1.9
-1.7
-0.3
非直流
-3.2
0.7
-0.9
0.5
煤耗推算法
总量
3.1
2.2
-1.8
-0.2
非直流
-3.2
0.8
-1.1
0.5
定额法
非直流
39.4
28.0
23.9
25.9
多元线性回归法
总量
-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
实测
18
28
40
38
31
49
39
40
41
36
40
42
机组运行时间推算法
估算
5
35
47
49
29
42
36
40
45
26
39
47
误差/%
-73.6
25.2
19.5
30.1
-7.0
-15.2
-8.1
-0.1
11.3
-29.1
-3.3
10.8
电量推算法
估算
5
33
47
51
31
43
34
39
44
25
40
48
误差/%
-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
误差/%
-73.0
19.1
18.2
39.0
-2.6
-14.1
-14.8
-2.7
7.9
-29.7
0.9
13.8
定额法
估算
53
40
57
62
38
53
41
47
54
30
48
58
误差/%
195.4
44.2
44.1
63.1
21.4
7.0
4.9
18.6
32.1
-15.7
19.8
38.0
多元线性回归法
估算
25
32
32
36
32
53
36
37
34
37
36
41
误差/%
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 火电厂非直流冷却取水量估算值与实测值汇总
万m3
■ ■ ■ ■
· 4 ·
万方数据
2017.No.1
取水量，3个月及以上运行周期的平均相对误差控
制在±3.9%以内，计算精度相对较高，但所需的资料
系列较长，计算相对复杂。由于火电厂所涉及的用
水部门、用水工艺较多，影响非直流冷却取水量的因
素也相对复杂，因此在火电厂正常运行状态下，采用
相关关系法（机组运行时间推算法、电量推算法、煤
耗推算法）估算的火电厂非直流冷却取水量相对比
较准确，但在非正常运行状态下，不宜采用该方法
来估算火电厂的非直流冷却取水量。
4 取水量估算方法建议
为准确掌握火电企业的实际取水情况，笔者在
典型火电企业取水量估算方法实用性分析的基础
上，提出不同工况条件下火电企业取水量估算方法
的推荐方案及建议方法，为加强企业用水管理、提高
水费计收到位率提供依据。
（1）正常运行状态。当火电企业处于正常运行
状态下，取水量与机组运行时间、发电量及煤耗量呈
现较好的相关关系，且月际之间的变化趋势基本一
致，因此可采用相关关系法（机组运行时间推算法、
电量推算法、煤耗推算法）、多元线性回归法来估算
企业的总取水量、非直流冷却取水量，但多元线性回
归法所需的资料系列较长，计算相对复杂。此外，采
用水泵运行时间和铭牌推算法可较准确地估算出企
业的总取水量，且估算误差相对较小，但该方法仅适
用于具有额定功率的传统水泵，不适用于新型变频
水泵；若扣除企业的外供蒸汽量，采用定额法可快速
地估算出企业的非直流冷却取水量，但该方法无法
用于估算企业的总取水量，具有一定的局限性。
（2）非正常运行状态。当火电企业处于非正常运
行状态下，采用相关关系法（机组运行时间推算法、电
量推算法、煤耗推算法）来估算企业的总取水量相对
比较准确，但因火电企业所涉及的用水部门、用水工
艺较多，影响非直流冷却取水量的因素也相对复杂，因
此不宜采用该方法来估算企业的非直流冷却取水量。
此外，水泵运行时间和铭牌推算法、多元线性回归法均
可准确估算出企业的总取水量。其中，采用水泵运行
时间和铭牌推算法可较快速地估算出企业的总取水
量，且与实测值拟合程度较好，但该方法仅适用于具
有额定功率的传统水泵，不适用于新型变频水泵；而
采用多元线性回归法可准确地估算出企业的总取水
量，相关性较好，但计算较为复杂，该方法适用于管理
水平较高、具有较长实际运行资料系列的火电企业。
5 结语
通过分析各估算方法的适用条件，并以实例验证
估算方法的适用性及合理性，水泵运行时间和铭牌推
算法、机组运行时间推算法、电量推算法、煤耗推算
海河水利
图2 非直流冷却取水量估算值与实测值的曲线
工业水量/万m3 工业水量/万m3
工业水量/万m3 工业水量/万m3
工业水量/万m3
· 5 ·
万方数据
2017年2月
法、定额法、多元线性回归法等水量估算方法均可用
于估算火电企业的取水量。其中，水泵运行时间和铭
牌推算法可较快速、简便地估算火电企业总取水量，
相关性较好；无论在何种工况条件下，火电企业的总
取水量与机组运行时间、发电量、煤耗量呈现较好的
相关关系，因此可采用相关关系法（机组运行时间推
算法、电量推算法、煤耗推算法）来估算企业的总取水
量；影响非直流冷却取水量的因素相对比较复杂，在
企业正常运行状态下，采用机组运行时间推算法、电量
推算法、煤耗推算法、定额法、多元线性回归法来估算
火电企业的非直流冷却取水量相对比较准确，但在企
业非正常运行状态下，则不宜采用相关关系法（机组运
行时间推算法、电量推算法、煤耗推算法）、定额法来
估算企业的非直流冷却取水量，建议在对企业历史运
行资料进行收集、整理和分析的基础上，采用多元线
性回归法对火电企业的非直流冷却取水量进行估算。
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2016年海委水利科技进步奖评审结果揭晓
近日，2016年海委水利科技进步奖评审结果揭
晓，共10项科技成果获得奖励，19家成果完成单位、
64名成果完成人受到表彰，其中海河流域水资源保
护局等单位完成的“潘大水库水源地水环境安全诊
断及治理体系研究”和华北水利水电工程集团有限
公司等单位完成的“真空预压工程施工提质增效创
新方法研究及应用”2项成果荣获一等奖。
“潘大水库水源地水环境安全诊断及治理体系
研究”成果，构建了水源地安全诊断体系，在水体综
合评价的基础上，研究了潘大水库沉积物中营养物
质的扩散特征，分析了水库水体颜色异常和刺激性
气味产生机理；采用模型计算、现场调查和遥感技术
等方法全面系统评估了水库水源地污染负荷，指明
了重点治理方向；按上游、库区及周边3个区域构建
了潘大水库水源地安全治理体系，划分了治理控制
单元，提出了一区一策的治理措施。项目成果得到
了水利部相关部门的认可，研究结论及治理方案为
水利部、天津市、河北省和海委引滦工程管理局开展
潘大水库网箱清理、生态补偿机制建设等引滦水资
源保护工作提供了关键数据和技术支撑。
“真空预压工程施工提质增效创新方法研究及
应用”成果，运用“企业家提出问题，科学家和企业家
共同解决问题”的创新思维模式开展研发工作,通过
管理、制度和技术的综合协同创新，取得了多项成
果，包括7项国家专利、3项省部级工法和多项国际
级、国家级、省部级QC成果奖。项目成果有效破解
了真空预压工程施工利润增长率偏低和安全隐患整
改率低等管理难题，在确保施工质量、安全、工期、环
保等要求前提下，大大提高了真空预压工程施工工
效及利润水平, 可用于围海造地等工程施工领域。
项目成果为华北水利水电工程集团有限公司获取
“全国优秀施工企业”等诸多荣誉发挥了重要作用。
（海委科技外事处提供）
·环球水信息·
· 6 · 何晓静，甘升伟，陈 方，等：火电企业取水量估算方法研究

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