新型電力系統形勢下火電經營的開源節流

車金徽

（國家電投集團東北電力有限公司，遼寧沈陽 110000）

1 新型電力系統發展形勢

《“十四五”現代能源體系規劃》中明確提出建立以新能源為主體的新型電力系統。風電、光伏等新能源裝機容量井噴式增加，截至2023 年6 月底，可再生能源裝機量超越煤電，進一步壓縮火電機組的電量空間。余漫[1]對新形勢下火電運營面臨的挑戰進行研究，并論證了落實精細化管理的必要性。高荃[2]發現可通過加強設備改造的力度、降低供電煤的消耗量、節約能源和提升成本管理的管理效益等方式對企業進行成本的控制，以提高火電機組在新型電力系統形勢下的競爭力。門寧[3]發現火電廠運行精細化管理是企業提質增效的關鍵。

在新能源機組大幅并網、核電滿發的大環境下，火電機組以電量為主要盈利支點的經營方式正在發生改變，正在過渡到以參與電網輔助服務為主要盈利抓手，加快了火電由“主體性”電源向“輔助服務型”的轉變，火電機組承擔的調峰任務變得更加艱巨。這對火電企業的生存發展是一個巨大的挑戰，但也是逆境重生的機遇。火電企業的發展需要適應新型電力系統，積極探索新的盈利空間，實現開源節流。

開源在于積極參與新型電力系統形勢下的現貨交易市場，積極參與電網輔助服務調峰調頻，完成以電量與服務兩手抓的升級轉變。火電機組應積極參與電網輔助服務，提高輔助服務質量，這是火電企業增收的關鍵。節流在于減少電廠經營的非必要損失，減少煤、油、水、汽、電的浪費，通過提高火電生產的運行管理水平，降低發電成本，提高供電量，減少廢棄物的排放，促進發電廠持續發展[4]。

2 推進火電機組“三改聯動”

新型電力系統要求火電機組具有快速的負荷響應能力、較低的度電煤耗、深度挖掘調峰潛力等。積極推進火電機組靈活性改造、節能降耗改造、供熱改造，是當下火電機組提供電網需求的高質量電能的必然選擇。為了更高質量地參與電網調峰調頻，機組需要進行靈活性改造，但這與節能降耗改造沖突，靈活性改造勢必導致高品質能量的部分損失，導致發電煤耗的增加。與供熱改造相結合，既在一定程度上保障了下探深調潛力時鍋爐的最低穩燃負荷以及低負荷運行條件下鍋爐水動力特性的穩定，同時在經過熱電分攤后，降低機組的發電煤耗，保障火電機組深調時的經濟性。

由于機組的發電能力與供熱能力是高度耦合的，供熱機組熱電比的可調節幅度直接決定了熱電解耦以及新能源接入能力，單一的供熱改造方案很難實現深度的熱電解耦，通過選擇適當的供熱組合方案，可以一定程度上提高機組的調節能力。常規供熱機組以在中低壓缸聯通管處抽汽為主，但是受限于低壓缸最低冷卻流量，使得該種供熱方式的供熱量受到一定的限制。其他供熱改造方案包括切除低壓缸、高低旁供熱、吸收式熱泵、電熱泵、電鍋爐與抽氣聯合、電熱泵與抽氣聯合、高背壓改造、光軸供熱改造等。王金星等針對不同的供熱方式計算出相應的熱電比的變化，并發現在消納高比例可再生能源背景下，電熱泵供熱方式能夠有效降低系統的標準煤耗[5]。

不同的供熱方案有其相應的局限性，根據不同電廠的實際運行情況，選擇適宜的供熱改造組合方案，并通過計算與試驗確定最優的供熱運行組合方式，將在碳達峰、碳中和實現過程中為國家實現能源結構優化、為社會提供高質量的電力供應、為企業帶來更多的盈利空間。

3 參與電力現貨市場，貫徹兩個細則

電力現貨市場建設是電力體制改革的核心，是國家能源經濟發展的趨勢，更是火電機組在逐漸褪去主體電量身份后的工作重心?，F貨市場通過價格信號與新能源發電匹配，實現發電側與用戶側同時積極響應價格信號、高效協同的局面。在現貨市場價格信號的引導下，具有較優秀調節能力的火電機組將獲得更多的盈利空間[6]。

兩個細則（《發電廠并網運行管理實施細則》與《并網發電廠輔助服務管理實施細則》）是對并網發電廠的運行管理與輔助服務管理的具體要求，是評價并網發電廠提供的電能質量的準則，并以此對電廠供電過程中相應的行為進行獎懲。其中包括發電側并網主體發電曲線考核規定、非計劃停運考核規定、AGC 技術指標要求及考核規定、一次調頻技術指標、AVC 裝置技術指標要求及考核規定等。正在進行供熱改造的機組，在一定熱電負荷條件下，很難跟蹤AGC 指令，勢必增加電廠運營成本，減少了對各項指標的考核。

熱電聯產機組常常采用以熱定電的方式進行生產經營，增加供熱量可以明顯提高電廠的經營收益。為了在新型電力系統構建的過程中擁有超強競爭力，火電企業可以根據現有的供熱形式，優化供熱運行方式，提高不同負荷條件下熱電比的調節寬度，結合兩個細則，核算出不同熱電負荷下的最佳收益運行方式。同時，考慮到熱網具有較大的熱慣性，在進行負荷響應調整過程中，短期內可以對其進行充分利用，這對在機組運行時減少AGC、發電曲線相關的考核費用具有重要意義，從而為企業帶來更多的收益。

4 生產用能管理

在實現相同上網電量的目標時，節約用電，降低供電煤耗，就是在節省電力生產耗能，減少生產費用消耗。這就需要在機組運行過程中不斷優化各輔機設備的運行，結合環境變化，循泵高低速配合調節凝汽器真空度，降低循環水泵單耗；凝結水泵變頻運行，結合負荷的變化，調節凝泵供水流量、壓力，降低凝泵單耗；開式泵水源取自循泵供水管道，在循環水壓足夠的條件下可考慮暫停開式水泵，降低開式泵單耗，熱網循環水泵采用液力耦合器、磁力耦合器等變速調節技術進行節能改造，顯著降低熱網循環水泵單耗；選用動葉可調軸流式風機或者對風機進行變頻改造，在處于寬負荷變化的形勢下可以顯著降低風機單耗；在環保方面，脫硫電耗較高，漿液循環泵、氧化風機、射流泵、濕式球磨機等都會產生較大的電耗，根據負荷變化、煙氣參數、漿液pH 值等，優化調整輔機設備運行方式，降低電耗。

從各專業耗電設備的改造、優化運行的角度闡述了降低生產電耗的技術應用，對電力生產其他用能的管理上，包括油耗、汽耗、水耗、尿素的消耗也需要從生產管理、技術優化的層面進行精細化調整。

在火電機組普遍參與電網輔助服務的環境下，機組的頻繁啟停、快速響應電網調度令安排越發常態化，機組的頻繁啟停大大增加了油耗量，機組的啟動成本因機組容量、啟動方式不同而有較大差異。冷態啟動很大一部分油耗用來提升爐膛溫度，可以考慮在冷態沖洗過程中逐步提升上水溫度，鄰機輔汽可以提高點火前的爐膛溫度，減少油耗量。此外，直流鍋爐對水質要求較為嚴格。因此，在機組啟動前的設備保養上、冷態沖洗的方式方法上，通過管理與技術相結合的方式縮短機組冷態沖洗的時間，降低機組啟動的電耗、水耗，降低機組啟動成本?？傮w把握電廠必要生產用能，減少電耗，以汽耗代替電耗。本著這個耗能邏輯，盡可能使用低品位能源實現電力生產中的必須能源消耗，是節能應用管理的方法。

煤炭的成本占據火電生產成本的60%左右，加強對入廠煤的質量、數量把控，加強對煤場存煤的有效管理，加強對日常生產煤耗的監督，從火電運行生產的各項小指標進行有效的生產用能管理。比如，對主蒸汽溫度、真空度、爐渣與飛灰含碳量等進行監測，確保燃料煤的高效燃燒。此外，我國煤炭種類較多且劣質煤較多，所以火電機組燃用煤炭多是非設計煤種，這對機組運行調整具有一定阻礙，甚至可能出現機組出力不足的情況，有必要結合前瞻性的生產經營預測，合理地對不同原煤斗進行上煤，合理地配煤摻燒，使得入爐煤特性更接近設計煤種，通過這種燃料的精細化管理與燃燒調整，可以充分利用不同煤種，更高質量地實現火電機組的輔助服務，減少燃料非必要損失。

5 非生產用能管理

非生產用能包括用電、用水、用氣，在管理上也需要采用精細化管理，粗獷的管理方式勢必會增加運行成本，甚至會埋下潛在的經濟損失風險。在非生產用電方面，可以通過電能表每天進行監測、記錄，結合季節、氣候以及其他因素的變化分析電耗量的合理性。非生產用水水管的鋪設繁雜且多在地下，管道的腐蝕泄漏具有很大的隱蔽性，如果缺少非生產用水的精細化管理方案，在發生管道泄漏時很難進行精確查漏，長期的泄漏必將給生產運營帶來較多水耗損失，產生不必要的經濟損失，因此按日統計非生產用水十分必要。此外，還可以定期進行全廠水平衡調節，以校驗全場水源的利用情況，水源質量的梯級利用也是生產生活用水節流的一種方式；非生產用氣也多用于員工生活用熱水，根據季節的氣候的需要，合理分配非生產用氣量，盡可能做到減少浪費。

上述開源節流的管理措施，首先要保證廠區內計量表準確可靠，要求在機組檢修期間以及其他合適的時間對相關的表計進行一定的維護保養，防止表計銹蝕而影響計量數據準確性，數據的準確性直接影響數據分析結果的合理性、實用性，從而直接影響生產管理人員的判斷。

6 人員的激勵管理

從火電廠運行管理中存在的問題出發，對相應的制度、崗位職能進行完善與落實，主動將火電生產從粗放式管理向現代化的精細管理模式過度[7]。生產的精細化管理在于生產過程中的許多細節，除了在技術、儀器儀表外，落實精細化管理還需要制定明確的精細化指標管理方案，充分調動生產人員、管理人員的主觀能動性、積極性。

生產運行人員的工作在于落實操作，管理人員的工作職責在于監督引導。生產運行人員的激勵主要在于獎懲，將人員素質能力等級評價作為一種長效的激勵方案。管理人員要具備良好的監督導向作用，管理人員的長效考核、評價機制是對管理人員管理水平的評價，是落實精細化管理的重要支撐。

7 結語

當前，火電生產舉步維艱，面臨著嚴峻的轉型挑戰。為了在電力系統轉型過程中謀求新的發展機遇，火電生產運營需要破而后立，開源節流，摒棄固有思維下的盈利增長點，適應新發展形勢下火電行業身份的轉變，提高電力系統的輔助服務質量將是新的發展方向。結合火電機組特性，更好地挖掘機組的輔助服務潛力，為火電生產運營做好“開源”的技術準備。形成全廠生產生活“節流”管理，降低生產開支，提高火電企業的生存能力，提高火電生產的盈利能力。人員管理是落實生產精細化管理的重要支撐，采取必要的獎懲機制有利于激勵生產與管理人員更好地實現火電生產的開源節流。