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(diào)峰能力，正成為一種新常態(tài)。莊電公司的壓谷調(diào)峰經(jīng)驗，可為相關企業(yè)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(qū)大幅降溫，東北部分地區(qū)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(nèi)，各個部門的工作緊張有序，一如往常。

莊電公司的中控室內(nèi)，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(chǎn)了10年，2×60萬千瓦裝機規(guī)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(jīng)營奧妙所在。在這里，幾年來持續(xù)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(diào)峰能力，在國內(nèi)同類電廠中可謂首屈一指。當東北地區(qū)風電出力增加后，莊電公司就會實施深度調(diào)峰。根據(jù)國家能源局和東北能監(jiān)局出臺的鼓勵火電廠靈活性改造和深度調(diào)峰的政策文件，莊電公司在電網(wǎng)需求降低時進行壓谷調(diào)峰，將獲得非?？捎^的調(diào)峰補償收益。

發(fā)電“越少越賺錢”

2016年，莊電公司實現(xiàn)發(fā)電3929小時，發(fā)電量47.1億千瓦時，全年實現(xiàn)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(shù)據(jù)顯示，去年全年，該公司除正常電量收益之外，壓谷調(diào)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(diào)峰，去年的業(yè)績是虧損的?！鼻f電公司總經(jīng)理、黨委副書記李泓解釋說。

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

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

按照該規(guī)則，參與調(diào)峰的火電機組在調(diào)峰期間，負荷率低于40%以下，少發(fā)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(fā)一度電就可獲得1塊錢的補償收益?！霸谡{(diào)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(fā)電公司對調(diào)峰公司的補償?！?/p>

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(diào)峰總收益的33.8%。

李泓還給《能源》記者算了這樣一筆賬：在現(xiàn)有調(diào)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(fā)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(diào)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(diào)峰新常態(tài)

電力即發(fā)即用難以儲存的特性，在越來越多不穩(wěn)定的新能源接入之后，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運營提出了巨大挑戰(zhàn)，因此，調(diào)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(fā)電機組等為主要調(diào)峰電源，但隨著新能源接入量的迅速增加，上述電源的調(diào)峰能力越來越“力不從心”。

而近幾年來，全國經(jīng)濟進入新常態(tài)，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(nèi)火電裝機大幅過剩，2016年，我國火電設備利用小時數(shù)僅為4165小時，創(chuàng)下52年來新低。

一邊是電網(wǎng)亟需調(diào)峰電源，一邊是火電機組的嚴重過剩，而火電調(diào)峰又具有一定的優(yōu)勢，對火電進行靈活性改造，增加火電機組的深度調(diào)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(fā)用電計劃的實施意見》中明確指出，“提高調(diào)峰靈活性，為消納可再生能源騰出調(diào)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(guī)性能源向調(diào)峰、備用能源轉(zhuǎn)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(wǎng)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(wǎng)輸送電力，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來了巨大負擔。

“三北”地區(qū)是我國新能源裝機最大的區(qū)域，隨著并網(wǎng)容量的增加，電網(wǎng)面臨的壓力也會越大，加上這一地區(qū)經(jīng)濟增速放緩，全社會用電量不升反降，電網(wǎng)受到的沖擊更甚。以遼寧電網(wǎng)為例，2016年該省調(diào)直調(diào)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(shù)據(jù)顯示，該省清潔能源占比持續(xù)增加，供熱火電裝機比不斷提高，造成電網(wǎng)的調(diào)峰能力持續(xù)下降，這種情況下，作為大容量電源的火電調(diào)峰就顯得尤為重要。據(jù)莊電公司運行部主任張國富介紹，當遼寧地區(qū)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(diào)峰。

2017年春節(jié)期間，由于工業(yè)企業(yè)放假停工，全社會用電量急劇減少，而東北地區(qū)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(xù)進行了213小時的30%負荷的低谷運行，為電網(wǎng)調(diào)峰做出了巨大貢獻。

另一方面，火電調(diào)峰還具有一個獨特的優(yōu)勢，即壓低和攀高都很靈活。新能源發(fā)電具有不穩(wěn)定的特性，如果風力驟減，就會出現(xiàn)供電缺口，這時就需要火電機組快速攀升以保持電網(wǎng)穩(wěn)定?！耙恍r之內(nèi)，我們可以實現(xiàn)從18萬千瓦發(fā)電負荷上升到最高負荷60萬千瓦，當然也可以實現(xiàn)一個小時內(nèi)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(yè)也絕非一朝一夕能夠?qū)崿F(xiàn)深度調(diào)峰。事實上，深度調(diào)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(fā)電機組的性能越來越優(yōu)越，容量越來越大，設備廠商設計發(fā)電機組的初衷是提高容量，增加發(fā)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(diào)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(jīng)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(diào)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(diào)試的難度之大可見一斑。

“國內(nèi)火電機組壓低到額定負荷的30%，在國內(nèi)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(jīng)理李泓說。而在百公里外遼寧某電廠，為增加調(diào)峰能力，壓低運行負荷，2016年就出現(xiàn)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(jù)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(huán)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(diào)峰能力上拔得頭籌。

大容量的火電機組壓谷調(diào)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(jù)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(diào)峰，盡管會有一些政策收益，但卻也是迫不得已的無奈之舉?！笨偨?jīng)理李泓也道出了自己的苦衷。