新型电力系统形势下火电经营的开源节流

车金徽

（国家电投集团东北电力有限公司，辽宁沈阳 110000）

1 新型电力系统发展形势

《“十四五”现代能源体系规划》中明确提出建立以新能源为主体的新型电力系统。风电、光伏等新能源装机容量井喷式增加，截至2023 年6 月底，可再生能源装机量超越煤电，进一步压缩火电机组的电量空间。余漫[1]对新形势下火电运营面临的挑战进行研究，并论证了落实精细化管理的必要性。高荃[2]发现可通过加强设备改造的力度、降低供电煤的消耗量、节约能源和提升成本管理的管理效益等方式对企业进行成本的控制，以提高火电机组在新型电力系统形势下的竞争力。门宁[3]发现火电厂运行精细化管理是企业提质增效的关键。

在新能源机组大幅并网、核电满发的大环境下，火电机组以电量为主要盈利支点的经营方式正在发生改变，正在过渡到以参与电网辅助服务为主要盈利抓手，加快了火电由“主体性”电源向“辅助服务型”的转变，火电机组承担的调峰任务变得更加艰巨。这对火电企业的生存发展是一个巨大的挑战，但也是逆境重生的机遇。火电企业的发展需要适应新型电力系统，积极探索新的盈利空间，实现开源节流。

开源在于积极参与新型电力系统形势下的现货交易市场，积极参与电网辅助服务调峰调频，完成以电量与服务两手抓的升级转变。火电机组应积极参与电网辅助服务，提高辅助服务质量，这是火电企业增收的关键。节流在于减少电厂经营的非必要损失，减少煤、油、水、汽、电的浪费，通过提高火电生产的运行管理水平，降低发电成本，提高供电量，减少废弃物的排放，促进发电厂持续发展[4]。

2 推进火电机组“三改联动”

新型电力系统要求火电机组具有快速的负荷响应能力、较低的度电煤耗、深度挖掘调峰潜力等。积极推进火电机组灵活性改造、节能降耗改造、供热改造，是当下火电机组提供电网需求的高质量电能的必然选择。为了更高质量地参与电网调峰调频，机组需要进行灵活性改造，但这与节能降耗改造冲突，灵活性改造势必导致高品质能量的部分损失，导致发电煤耗的增加。与供热改造相结合，既在一定程度上保障了下探深调潜力时锅炉的最低稳燃负荷以及低负荷运行条件下锅炉水动力特性的稳定，同时在经过热电分摊后，降低机组的发电煤耗，保障火电机组深调时的经济性。

由于机组的发电能力与供热能力是高度耦合的，供热机组热电比的可调节幅度直接决定了热电解耦以及新能源接入能力，单一的供热改造方案很难实现深度的热电解耦，通过选择适当的供热组合方案，可以一定程度上提高机组的调节能力。常规供热机组以在中低压缸联通管处抽汽为主，但是受限于低压缸最低冷却流量，使得该种供热方式的供热量受到一定的限制。其他供热改造方案包括切除低压缸、高低旁供热、吸收式热泵、电热泵、电锅炉与抽气联合、电热泵与抽气联合、高背压改造、光轴供热改造等。王金星等针对不同的供热方式计算出相应的热电比的变化，并发现在消纳高比例可再生能源背景下，电热泵供热方式能够有效降低系统的标准煤耗[5]。

不同的供热方案有其相应的局限性，根据不同电厂的实际运行情况，选择适宜的供热改造组合方案，并通过计算与试验确定最优的供热运行组合方式，将在碳达峰、碳中和实现过程中为国家实现能源结构优化、为社会提供高质量的电力供应、为企业带来更多的盈利空间。

3 参与电力现货市场，贯彻两个细则

电力现货市场建设是电力体制改革的核心，是国家能源经济发展的趋势，更是火电机组在逐渐褪去主体电量身份后的工作重心。现货市场通过价格信号与新能源发电匹配，实现发电侧与用户侧同时积极响应价格信号、高效协同的局面。在现货市场价格信号的引导下，具有较优秀调节能力的火电机组将获得更多的盈利空间[6]。

两个细则（《发电厂并网运行管理实施细则》与《并网发电厂辅助服务管理实施细则》）是对并网发电厂的运行管理与辅助服务管理的具体要求，是评价并网发电厂提供的电能质量的准则，并以此对电厂供电过程中相应的行为进行奖惩。其中包括发电侧并网主体发电曲线考核规定、非计划停运考核规定、AGC 技术指标要求及考核规定、一次调频技术指标、AVC 装置技术指标要求及考核规定等。正在进行供热改造的机组，在一定热电负荷条件下，很难跟踪AGC 指令，势必增加电厂运营成本，减少了对各项指标的考核。

热电联产机组常常采用以热定电的方式进行生产经营，增加供热量可以明显提高电厂的经营收益。为了在新型电力系统构建的过程中拥有超强竞争力，火电企业可以根据现有的供热形式，优化供热运行方式，提高不同负荷条件下热电比的调节宽度，结合两个细则，核算出不同热电负荷下的最佳收益运行方式。同时，考虑到热网具有较大的热惯性，在进行负荷响应调整过程中，短期内可以对其进行充分利用，这对在机组运行时减少AGC、发电曲线相关的考核费用具有重要意义，从而为企业带来更多的收益。

4 生产用能管理

在实现相同上网电量的目标时，节约用电，降低供电煤耗，就是在节省电力生产耗能，减少生产费用消耗。这就需要在机组运行过程中不断优化各辅机设备的运行，结合环境变化，循泵高低速配合调节凝汽器真空度，降低循环水泵单耗；凝结水泵变频运行，结合负荷的变化，调节凝泵供水流量、压力，降低凝泵单耗；开式泵水源取自循泵供水管道，在循环水压足够的条件下可考虑暂停开式水泵，降低开式泵单耗，热网循环水泵采用液力耦合器、磁力耦合器等变速调节技术进行节能改造，显著降低热网循环水泵单耗；选用动叶可调轴流式风机或者对风机进行变频改造，在处于宽负荷变化的形势下可以显著降低风机单耗；在环保方面，脱硫电耗较高，浆液循环泵、氧化风机、射流泵、湿式球磨机等都会产生较大的电耗，根据负荷变化、烟气参数、浆液pH 值等，优化调整辅机设备运行方式，降低电耗。

从各专业耗电设备的改造、优化运行的角度阐述了降低生产电耗的技术应用，对电力生产其他用能的管理上，包括油耗、汽耗、水耗、尿素的消耗也需要从生产管理、技术优化的层面进行精细化调整。

在火电机组普遍参与电网辅助服务的环境下，机组的频繁启停、快速响应电网调度令安排越发常态化，机组的频繁启停大大增加了油耗量，机组的启动成本因机组容量、启动方式不同而有较大差异。冷态启动很大一部分油耗用来提升炉膛温度，可以考虑在冷态冲洗过程中逐步提升上水温度，邻机辅汽可以提高点火前的炉膛温度，减少油耗量。此外，直流锅炉对水质要求较为严格。因此，在机组启动前的设备保养上、冷态冲洗的方式方法上，通过管理与技术相结合的方式缩短机组冷态冲洗的时间，降低机组启动的电耗、水耗，降低机组启动成本。总体把握电厂必要生产用能，减少电耗，以汽耗代替电耗。本着这个耗能逻辑，尽可能使用低品位能源实现电力生产中的必须能源消耗，是节能应用管理的方法。

煤炭的成本占据火电生产成本的60%左右，加强对入厂煤的质量、数量把控，加强对煤场存煤的有效管理，加强对日常生产煤耗的监督，从火电运行生产的各项小指标进行有效的生产用能管理。比如，对主蒸汽温度、真空度、炉渣与飞灰含碳量等进行监测，确保燃料煤的高效燃烧。此外，我国煤炭种类较多且劣质煤较多，所以火电机组燃用煤炭多是非设计煤种，这对机组运行调整具有一定阻碍，甚至可能出现机组出力不足的情况，有必要结合前瞻性的生产经营预测，合理地对不同原煤斗进行上煤，合理地配煤掺烧，使得入炉煤特性更接近设计煤种，通过这种燃料的精细化管理与燃烧调整，可以充分利用不同煤种，更高质量地实现火电机组的辅助服务，减少燃料非必要损失。

5 非生产用能管理

非生产用能包括用电、用水、用气，在管理上也需要采用精细化管理，粗犷的管理方式势必会增加运行成本，甚至会埋下潜在的经济损失风险。在非生产用电方面，可以通过电能表每天进行监测、记录，结合季节、气候以及其他因素的变化分析电耗量的合理性。非生产用水水管的铺设繁杂且多在地下，管道的腐蚀泄漏具有很大的隐蔽性，如果缺少非生产用水的精细化管理方案，在发生管道泄漏时很难进行精确查漏，长期的泄漏必将给生产运营带来较多水耗损失，产生不必要的经济损失，因此按日统计非生产用水十分必要。此外，还可以定期进行全厂水平衡调节，以校验全场水源的利用情况，水源质量的梯级利用也是生产生活用水节流的一种方式；非生产用气也多用于员工生活用热水，根据季节的气候的需要，合理分配非生产用气量，尽可能做到减少浪费。

上述开源节流的管理措施，首先要保证厂区内计量表准确可靠，要求在机组检修期间以及其他合适的时间对相关的表计进行一定的维护保养，防止表计锈蚀而影响计量数据准确性，数据的准确性直接影响数据分析结果的合理性、实用性，从而直接影响生产管理人员的判断。

6 人员的激励管理

从火电厂运行管理中存在的问题出发，对相应的制度、岗位职能进行完善与落实，主动将火电生产从粗放式管理向现代化的精细管理模式过度[7]。生产的精细化管理在于生产过程中的许多细节，除了在技术、仪器仪表外，落实精细化管理还需要制定明确的精细化指标管理方案，充分调动生产人员、管理人员的主观能动性、积极性。

生产运行人员的工作在于落实操作，管理人员的工作职责在于监督引导。生产运行人员的激励主要在于奖惩，将人员素质能力等级评价作为一种长效的激励方案。管理人员要具备良好的监督导向作用，管理人员的长效考核、评价机制是对管理人员管理水平的评价，是落实精细化管理的重要支撑。

7 结语

当前，火电生产举步维艰，面临着严峻的转型挑战。为了在电力系统转型过程中谋求新的发展机遇，火电生产运营需要破而后立，开源节流，摒弃固有思维下的盈利增长点，适应新发展形势下火电行业身份的转变，提高电力系统的辅助服务质量将是新的发展方向。结合火电机组特性，更好地挖掘机组的辅助服务潜力，为火电生产运营做好“开源”的技术准备。形成全厂生产生活“节流”管理，降低生产开支，提高火电企业的生存能力，提高火电生产的盈利能力。人员管理是落实生产精细化管理的重要支撑，采取必要的奖惩机制有利于激励生产与管理人员更好地实现火电生产的开源节流。