火力發電廠在電網系統中的作用與發展探討

鐘恒

（酒鋼集團宏晟電熱公司，甘肅 嘉峪關 735100）

火力發電廠與電力系統關聯密切，發電廠設備的運行情況會直接影響電力系統運行的穩定性，一旦系統處于失穩的狀態，無法保障系統輸電質量。在國家大力推進節能環保工作的過程中，火力發電廠過往的生產方式已經不合時宜。當下需要創設無污染的電力生產模式，優化電網系統，完善電網系統的各項參數，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展速度。

一、火力發電廠相關概述

水力發電廠、風力發電廠、能源發電廠、火力發電廠為發電重要主體，其中火力發電廠出現最早，也是當下基礎的發電形式，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為熱能，蒸汽壓力達到一定程度可以推動汽輪機運轉。將熱能轉變為機械能，隨后機械能會推動發電機運轉，完成機械能到電能的轉換工作[1]。

與水電廠核能發電廠相比，火電廠在電能生產方面擁有整體布局靈活的優勢，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，在生產環節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，致使火力發電廠在電力生產方面的成本不低。在發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。火電廠在生產環節會釋放污染環境的物質，需要做好環境保護方面的工作[2]。

二、火力發電廠在電網系統中的作用

（一）為智能電網的基礎

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

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

（二）擁有調峰作用

在我國智能技術高速發展的背景下，電網系統朝智能化方向發展。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。火力發電廠在電網負荷調節方面擁有較強的能力，這是水力發電廠、核能發電廠在負荷調節方面無法比擬的。火力發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固的地位[4]。

在十四五期間，我國電力市場發生一定的變化，在新能源得到大眾關注并高速發展的過程中，火力發電廠與新能源的合作也逐漸加深。經過統計我國在2019 年風光發電量為6300 億度，風光能源發電增長近60%。使用新能源發電在電力市場有較大的發展潛力，由IRENA 做出預測，在未來的十年中海上風電與光伏發電的成本將會下降，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，發現新能源在發電中的占比不斷提升，同時成本逐漸下降。我國火電發電企業在當下深化新能源，經過一段時間有希望獲得調峰收益，按照華中能監局出臺的文件，有償服務為有償一次調頻、自動發電控制、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，自動發電控制受到調節性能與里程的影響。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，新能源調峰的穩定性、經濟性和火力發電項目仍存在差距，但是借助新能源裝機，可以優化火電服務質量，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

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

應該重視火力發電廠普及性高的優勢，同時加強技術研發力度，借助技術實現綠色生產。火力發電廠一直為我國發電設備的核心要素，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，提高電網系統運行的穩定性與可靠性。

三、火力發電廠發展前景分析

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電為主。下面以甘肅為研究對象，研究我國火力發電廠的發展情況。

甘肅風力資源豐富，地區光照時間長，也儲備大量的太陽能，這些均可以成發電的材料，與火力發電配合，滿足地方電力功能需求。截止到2020 年底，甘肅地區的電力負荷依舊維持在較低的水平，在經濟新常態后，甘肅著力開展電力開發方面的工作，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展潛力。甘肅在未來一段時間，需要加強對省內資源的利用水平，通過火力發電、水力發電等方式，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渥的天然資源，為發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，優化生產模式，從供電安全與電能質量方面創新工作模式。目前，甘肅以火力發電為主，風力發電為電力生產的輔助方式，全省裝機中無調節徑流電站的比重較大，同時裝機調節能力孱弱，發電機組容量較少，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。我國類似甘肅發電情況的地區還有不少，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。甘肅在火電開發中，當地能監辦發布電力輔助服務市場運營暫行規則通知的文件。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，火力發電企業看到未來行業的發展趨勢，積極開發光伏基地項目，通過“大數據平臺+數字化電站”研發、設備技術供應等手段，擴展工作領域。當下火力發電企業在電力供應方面仍占有壓倒性的優勢，企業融資成本低、現金流穩定。火力發電企業應該關注市場環境，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。火力發電廠需要精準界定電網系統與火力發電間的關系，創新技術，減少電力生產對環境的污染，控制能源消耗量，為社會持續供應電能同時，推出優質的供電服務。