火力發(fā)電廠在電網系統(tǒng)中的作用與發(fā)展探討

鐘恒

（酒鋼集團宏晟電熱公司，甘肅 嘉峪關 735100）

火力發(fā)電廠與電力系統(tǒng)關聯密切，發(fā)電廠設備的運行情況會直接影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，一旦系統(tǒng)處于失穩(wěn)的狀態(tài)，無法保障系統(tǒng)輸電質量。在國家大力推進節(jié)能環(huán)保工作的過程中，火力發(fā)電廠過往的生產方式已經不合時宜。當下需要創(chuàng)設無污染的電力生產模式，優(yōu)化電網系統(tǒng)，完善電網系統(tǒng)的各項參數，提高能技術在電網中的應用程度，加快智能電網在我國的發(fā)展速度。

一、火力發(fā)電廠相關概述

水力發(fā)電廠、風力發(fā)電廠、能源發(fā)電廠、火力發(fā)電廠為發(fā)電重要主體，其中火力發(fā)電廠出現最早，也是當下基礎的發(fā)電形式，其將天然氣、石油、煤等資源作為燃料生產電力。當下我國大部分火力發(fā)電廠仍然依靠煤的燃料生產電力，將煤等燃料放在鍋爐中燃燒，經過一段時間放入熱水形成蒸汽，生產過程便是將化學能轉變?yōu)闊崮埽羝麎毫_到一定程度可以推動汽輪機運轉。將熱能轉變?yōu)闄C械能，隨后機械能會推動發(fā)電機運轉，完成機械能到電能的轉換工作[1]。

與水電廠核能發(fā)電廠相比，火電廠在電能生產方面擁有整體布局靈活的優(yōu)勢，在裝機容量選擇時可以結合生產需求控制。火電廠基礎構造不會花費較長的時間，比如水電廠項目工期大約為火電廠的兩倍。火電廠建造投資也遠低于其他類型的發(fā)電廠；但是火力電廠在生產方面對煤炭的需求量較大，在生產環(huán)節(jié)水與煤均會產生不小的成本，相關成本包括水與煤等原材料的成本以及運輸工作的開銷，致使火力發(fā)電廠在電力生產方面的成本不低。在發(fā)電機組與動力設備配置方面需要使用大量的勞動力運行設備，在電力生產方面還會在運行方面支出不小的費用?；痣姀S在生產環(huán)節(jié)會釋放污染環(huán)境的物質，需要做好環(huán)境保護方面的工作[2]。

二、火力發(fā)電廠在電網系統(tǒng)中的作用

（一）為智能電網的基礎

發(fā)電設備是電網系統(tǒng)的組成要素，如果發(fā)電設備出現問題，電網系統(tǒng)無法正常運轉。核能發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、生物能源發(fā)電廠為常見的發(fā)電設備。雖然相關發(fā)電廠均可以作為電網系統(tǒng)的發(fā)電設備，但是不同類型的發(fā)電廠性質存在差異，以核能發(fā)電廠為例，在電能生產方面會產生核廢料，其為發(fā)射性物質，如果不進行處理會對人類健康造成不小的傷害。水力發(fā)電廠容易受到水文條件與氣候的干擾，降低發(fā)電量。水力發(fā)電廠在前期建設方面需要花費較大的成本，在生產環(huán)節(jié)很容易引發(fā)污染問題，破壞生態(tài)環(huán)境[3]。

經過調查水力發(fā)電廠周圍的生態(tài)環(huán)境遭到不少破壞，其他能源的發(fā)電廠也會受到發(fā)電容量、技術水平、投資成本、自然環(huán)境的影響，使電力生產工作受到一定的限制。立足實際情況，其他發(fā)電廠只能作為電網系統(tǒng)的輔助發(fā)電設備，火力發(fā)電廠仍為我國在發(fā)電方面的主要設備，應該不斷完善火力發(fā)電廠生產結構，保障電力生產工作合規(guī)、合理運行，保障電網系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運行。

（二）擁有調峰作用

在我國智能技術高速發(fā)展的背景下，電網系統(tǒng)朝智能化方向發(fā)展。智能化電網也在此背景下出現，其擁有自愈的能力。電網在控制技術、遙感技術、傳感器技術的作用下，強化自身控制能力?；鹆Πl(fā)電廠在電網負荷調節(jié)方面擁有較強的能力，這是水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠在負荷調節(jié)方面無法比擬的?；鹆Πl(fā)電廠在調峰方面擁有較強的自愈能力，在我國電力生產領域擁有穩(wěn)固的地位[4]。

在十四五期間，我國電力市場發(fā)生一定的變化，在新能源得到大眾關注并高速發(fā)展的過程中，火力發(fā)電廠與新能源的合作也逐漸加深。經過統(tǒng)計我國在2019 年風光發(fā)電量為6300 億度，風光能源發(fā)電增長近60%。使用新能源發(fā)電在電力市場有較大的發(fā)展?jié)摿?，由IRENA 做出預測，在未來的十年中海上風電與光伏發(fā)電的成本將會下降，同時成本下降空間有極大概率超過50%,新能源發(fā)電可以帶來較多經濟效益。以2019 年光伏建設為例，我國在全年應用在光伏建設方面的成本為0.43 元/千瓦時，在2025 年光伏建設的平均成本可能跌至0.23 元/千瓦時。研究電力市場中新能源的應用情況，發(fā)現新能源在發(fā)電中的占比不斷提升，同時成本逐漸下降。我國火電發(fā)電企業(yè)在當下深化新能源，經過一段時間有希望獲得調峰收益，按照華中能監(jiān)局出臺的文件，有償服務為有償一次調頻、自動發(fā)電控制、有償調峰等，輔助服務補償費主要為新建機組調試的差額資金。另外，在有償服務中，自動發(fā)電控制受到調節(jié)性能與里程的影響。儲能與電力市場整理當下火儲聯合調頻項目的具體信息（火電機組裝機60 萬千瓦）進行測算，該項目每天可以獲得7 萬元以上的收益。在排除機組運維成本、財務成本的情況下，需要2～3 年的時間，才能獲得收益。結合具體項目分析得到的結果，新能源調峰的穩(wěn)定性、經濟性和火力發(fā)電項目仍存在差距，但是借助新能源裝機，可以優(yōu)化火電服務質量，借助火電輔助等服務帶來良好的調峰效益[5]。

（三）與智能電網相互配合

智能電網與傳統(tǒng)電網相比擁有不會污染周邊環(huán)境、可以帶來較多經濟效益等優(yōu)勢，火力發(fā)電廠以煤作為主要的燃料，在電力生產中存在耗能與環(huán)境污染的問題，當下通過脫硫設備減少火力發(fā)電廠對環(huán)境的污染程度。利用技術手段提高發(fā)電技術應用水平，進一步優(yōu)化火力發(fā)電廠的發(fā)電方式，整合當下各類型發(fā)電廠，完成發(fā)電廠類型整合任務后，選擇集中管理的方式，優(yōu)化火力發(fā)電廠發(fā)電技術，可以解決以往發(fā)電廠污染環(huán)境與能耗高等問題。整合大小發(fā)電廠，借助集群手段，依托規(guī)模化生產方式，提高火力發(fā)電廠發(fā)電水平[6]。

應該重視火力發(fā)電廠普及性高的優(yōu)勢，同時加強技術研發(fā)力度，借助技術實現綠色生產?；鹆Πl(fā)電廠一直為我國發(fā)電設備的核心要素，關系到電網供電工作，應該將科研實驗作為工作基礎，可以為電網推送智能化方法，提高電網系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性。

三、火力發(fā)電廠發(fā)展前景分析

在國家大力推進現代化建設的過程中，對電力供應提出更高的要求，電力關系到社會生產與大眾生活，應該關注電力生產工作，提高供電的安全性與電能整體質量。發(fā)現過往電力生產方式已經無法滿足工作需求的實際情況，必須調整電力生產方式，分析我國能源結構，在電力生產方面仍然以火力發(fā)電為主。下面以甘肅為研究對象，研究我國火力發(fā)電廠的發(fā)展情況。

甘肅風力資源豐富，地區(qū)光照時間長，也儲備大量的太陽能，這些均可以成發(fā)電的材料，與火力發(fā)電配合，滿足地方電力功能需求。截止到2020 年底，甘肅地區(qū)的電力負荷依舊維持在較低的水平，在經濟新常態(tài)后，甘肅著力開展電力開發(fā)方面的工作，在最近幾年于新能源方面獲得一定的成績。

隨著國家政策的出臺，甘肅在政策導向下關注新能源，將其作為電力產生的方法。經過測評新能源在電力領域有較大的發(fā)展?jié)摿?。甘肅在未來一段時間，需要加強對省內資源的利用水平，通過火力發(fā)電、水力發(fā)電等方式，完成國內輸電任務，還可以拉動甘肅的GDP。甘肅在電力生產方面擁有優(yōu)渥的天然資源，為發(fā)電工作提供有利條件，在社會對電力供電質量逐漸提升的今天，應該圍繞電力生產需求，優(yōu)化生產模式，從供電安全與電能質量方面創(chuàng)新工作模式。目前，甘肅以火力發(fā)電為主，風力發(fā)電為電力生產的輔助方式，全省裝機中無調節(jié)徑流電站的比重較大，同時裝機調節(jié)能力孱弱，發(fā)電機組容量較少，這些會對電力生產造成不良影響，相關問題是甘肅應該關注的內容。甘肅在電力生產領域受到發(fā)電設備的拖累，會在電力生產活動中損耗大量的煤炭資源，與我國在電力領域做出的指示相悖。我國類似甘肅發(fā)電情況的地區(qū)還有不少，比如東北、滇西、滇中等處，電網結構補繳較差，還沒有形成統(tǒng)一的電力市場，在能源資源配置方面也存在不少短板。甘肅在火電開發(fā)中，當地能監(jiān)辦發(fā)布電力輔助服務市場運營暫行規(guī)則通知的文件。文件提出采用熱電解耦改造、配置新型儲能等工作的重要性，相關工作為深度調峰輔助服務的有效手段。另外，對參與電網側調峰的電儲能設施提出要求，其充電功率必須在1 萬千瓦及以上。

結語

在十四五時期，火力發(fā)電企業(yè)看到未來行業(yè)的發(fā)展趨勢，積極開發(fā)光伏基地項目，通過“大數據平臺+數字化電站”研發(fā)、設備技術供應等手段，擴展工作領域。當下火力發(fā)電企業(yè)在電力供應方面仍占有壓倒性的優(yōu)勢，企業(yè)融資成本低、現金流穩(wěn)定?；鹆Πl(fā)電企業(yè)應該關注市場環(huán)境，在電能質量供應要求不斷提高的今天，改變電力生產方式，提高電能應用的可靠性與安全性?；鹆Πl(fā)電廠需要精準界定電網系統(tǒng)與火力發(fā)電間的關系，創(chuàng)新技術，減少電力生產對環(huán)境的污染，控制能源消耗量，為社會持續(xù)供應電能同時，推出優(yōu)質的供電服務。