火電靈活性改造的莊電實驗

王高峰

對火電進行靈活性改造，增加火電廠的深度調峰能力，正成為一種新常態。莊電公司的壓谷調峰經驗，可為相關企業提供借鑒。

3月2日，初春的遼東半島乍暖還寒。一天前，我國北方地區大幅降溫，東北部分地區的風力一度超過了八級。位于半島東北部的國電電力莊河電力有限公司（下稱莊電公司）大院內，各個部門的工作緊張有序，一如往常。

莊電公司的中控室內，寬大的屏幕上18萬千瓦的運行負荷格外引人注目，要知道，這是一家僅僅投產了10年，2×60萬千瓦裝機規模的大火電廠，此時只有18萬千瓦的單機運行負荷，實在出乎常人意料。

而這正是莊電公司的經營奧妙所在。在這里，幾年來持續不斷的技術改造，讓這家電廠的靈活性大幅提升，目前該電廠所具備的深度調峰能力，在國內同類電廠中可謂首屈一指。當東北地區風電出力增加后，莊電公司就會實施深度調峰。根據國家能源局和東北能監局出臺的鼓勵火電廠靈活性改造和深度調峰的政策文件，莊電公司在電網需求降低時進行壓谷調峰，將獲得非?？捎^的調峰補償收益。

發電“越少越賺錢”

2016年，莊電公司實現發電3929小時，發電量47.1億千瓦時，全年實現利潤1.1億元人民幣，在設備利用率和電量“雙降”的情況下，獲得此收益，來之不易。

莊電公司提供的財務數據顯示，去年全年，該公司除正常電量收益之外，壓谷調峰一項所獲的補償收益有1.58億元之多?！斑@就意味著，如果公司不參與壓谷調峰，去年的業績是虧損的?！鼻f電公司總經理、黨委副書記李泓解釋說。

所謂“壓谷調峰”，是指在電網需求負荷降低、或者其他電源供應充足的時候，火電企業利用自己的靈活性壓低運行負荷，進而對電網進行調峰的過程。

由于新能源接入的增加，加上東北地區冬季取暖的熱電機組難以降低負荷，調峰成了該地區的一大難題。為鼓勵火電機組參與調峰，2014年以來，東北能監局連續出臺和修訂了三個《東北電力輔助服務市場運行規則》，對供熱期和非供熱期參與調峰的火電機組補償政策進行了非常細化的規定。

按照該規則，參與調峰的火電機組在調峰期間，負荷率低于40%以下，少發一度電將獲得0.4-1元不等的補償收益，莊電公司最低負荷可壓低至30%（即18萬千瓦），此時少發一度電就可獲得1塊錢的補償收益?！霸谡{峰期間，若按18萬千瓦運行一小時，莊電公司就能增加7.92萬元的補償收益?！崩钽忉屨f，“這筆錢不是來自于政府財政，而是來自多發電公司對調峰公司的補償。”

上述政策施行后的近三年來，莊河公司每年分別獲得3920萬、7913萬和1.58億元的該項收益。其中，2016年的收益占到所有參與調峰總收益的33.8%。

李泓還給《能源》記者算了這樣一筆賬：在現有調峰政策的鼓勵下，莊電公司30%的低負荷運行時間段所獲的收益，跟兩臺60萬千瓦機組滿發能夠獲得的利潤相當。這還真是不算不知道，一算心直跳！

從這個角度而言，調峰期間，電廠不僅減少了燃料消耗，降低了排放，而且還給新能源接入提供了充足的空間，可謂一舉多得。

火電調峰新常態

電力即發即用難以儲存的特性，在越來越多不穩定的新能源接入之后，對電網的安全穩定運營提出了巨大挑戰，因此，調峰電源的重要性愈加突出。目前，我國以抽水蓄能電站、燃氣發電機組等為主要調峰電源，但隨著新能源接入量的迅速增加，上述電源的調峰能力越來越“力不從心”。

而近幾年來，全國經濟進入新常態，全社會用電量增速大幅放緩，而火電機組的建設卻未因此停歇，這造成了全國范圍內火電裝機大幅過剩，2016年，我國火電設備利用小時數僅為4165小時，創下52年來新低。

一邊是電網亟需調峰電源，一邊是火電機組的嚴重過剩，而火電調峰又具有一定的優勢，對火電進行靈活性改造，增加火電機組的深度調峰能力自然就成了政策必然選項。

2015年11月，《關于有序放開發用電計劃的實施意見》中明確指出，“提高調峰靈活性，為消納可再生能源騰出調峰空間”，這預示著火電在能源供給中的角色將從基礎性、常規性能源向調峰、備用能源轉變。

2016年7月，國家能源局出臺了《關于下達火電靈活性改造試點項目的通知》一文，并確定了第一批16個項目為靈活性改造的試點，莊電公司就是其中之一。

隨著新能源接入量越來越大，電網削峰填谷變得越來越困難。截至2016年底，我國風電裝機為1.5億千瓦，光伏裝機也達到了7000萬千瓦以上，上述新能源電源間歇性地向電網輸送電力，給電網的安全穩定運行帶來了巨大負擔。

“三北”地區是我國新能源裝機最大的區域，隨著并網容量的增加，電網面臨的壓力也會越大，加上這一地區經濟增速放緩，全社會用電量不升反降，電網受到的沖擊更甚。以遼寧電網為例，2016年該省調直調機組為3641萬千瓦，其中火電2387萬千瓦，占比65.8%，風電694萬千瓦，占比19.07%，核電447萬千瓦，占比12.29%，水電和光伏101萬千瓦，占比2.8%。

上述數據顯示，該省清潔能源占比持續增加，供熱火電裝機比不斷提高，造成電網的調峰能力持續下降，這種情況下，作為大容量電源的火電調峰就顯得尤為重要。據莊電公司運行部主任張國富介紹，當遼寧地區來風增加，風電運行負荷達到300千瓦以上時，莊電公司就會進行深度調峰。

2017年春節期間，由于工業企業放假停工，全社會用電量急劇減少，而東北地區為保證居民供暖，熱電機組很難壓低負荷，這種情況下，莊電公司連續進行了213小時的30%負荷的低谷運行，為電網調峰做出了巨大貢獻。

另一方面，火電調峰還具有一個獨特的優勢，即壓低和攀高都很靈活。新能源發電具有不穩定的特性，如果風力驟減，就會出現供電缺口，這時就需要火電機組快速攀升以保持電網穩定?！耙恍r之內，我們可以實現從18萬千瓦發電負荷上升到最高負荷60萬千瓦，當然也可以實現一個小時內降到最低負荷，”李泓稱。

刀尖上跳舞

然而，火電機組的靈活性改造并非看上去那么簡單，企業也絕非一朝一夕能夠實現深度調峰。事實上，深度調峰的安全風險顯而易見，用李泓自己的話說，這是在“刀尖上跳舞，在鋼絲繩上耍大刀”。

目前，發電機組的性能越來越優越，容量越來越大，設備廠商設計發電機組的初衷是提高容量，增加發電量，而火電大機組壓低負荷運行，實際上是與機組設計初衷相違背的，因此壓谷調峰會存在很大的技術風險。

莊電公司最初的最低運行負荷為24萬千瓦，后來壓低到20萬千瓦，而從20萬千瓦壓低到18萬過程中，技術人員經歷了很長時間的煎熬。運行部主任張國富介紹稱，在這一次調試過程中，項目的所有參與者三天三夜都沒有離開過工作崗位，調試的難度之大可見一斑。

“國內火電機組壓低到額定負荷的30%，在國內沒有先例，所有指標都壓著紅線在運行，技術人員承受的壓力可想而知”，總經理李泓說。而在百公里外遼寧某電廠，為增加調峰能力，壓低運行負荷，2016年就出現過在21萬千瓦運行時，最終跳機的技術事故。

另一方面，靈活性改造更需要時間積累和技術的沉淀，據李泓介紹，莊電公司在國家政策出臺之前，就一直對機組進行技術改造，機組的變頻器、引風機、循環泵等部件，之前都進行過相關的改造和完善，有了一定的積累和技術儲備，這才使政策出臺之后，莊電公司在深度調峰能力上拔得頭籌。

大容量的火電機組壓谷調峰是典型的“大馬拉小車”，長期壓著指標的紅線運行也會對設備帶來一定的損害。據莊電公司鍋爐高級主管姜建華介紹，長期低負荷運行，鍋爐、汽輪機的磨損會有所增加，而度電煤耗也會有所上升。

“參與壓谷調峰，盡管會有一些政策收益，但卻也是迫不得已的無奈之舉。”總經理李泓也道出了自己的苦衷。