火力发电厂在电网系统中的作用与发展探讨

钟恒

（酒钢集团宏晟电热公司，甘肃 嘉峪关 735100）

火力发电厂与电力系统关联密切，发电厂设备的运行情况会直接影响电力系统运行的稳定性，一旦系统处于失稳的状态，无法保障系统输电质量。在国家大力推进节能环保工作的过程中，火力发电厂过往的生产方式已经不合时宜。当下需要创设无污染的电力生产模式，优化电网系统，完善电网系统的各项参数，提高能技术在电网中的应用程度，加快智能电网在我国的发展速度。

一、火力发电厂相关概述

水力发电厂、风力发电厂、能源发电厂、火力发电厂为发电重要主体，其中火力发电厂出现最早，也是当下基础的发电形式，其将天然气、石油、煤等资源作为燃料生产电力。当下我国大部分火力发电厂仍然依靠煤的燃料生产电力，将煤等燃料放在锅炉中燃烧，经过一段时间放入热水形成蒸汽，生产过程便是将化学能转变为热能，蒸汽压力达到一定程度可以推动汽轮机运转。将热能转变为机械能，随后机械能会推动发电机运转，完成机械能到电能的转换工作[1]。

与水电厂核能发电厂相比，火电厂在电能生产方面拥有整体布局灵活的优势，在装机容量选择时可以结合生产需求控制。火电厂基础构造不会花费较长的时间，比如水电厂项目工期大约为火电厂的两倍。火电厂建造投资也远低于其他类型的发电厂；但是火力电厂在生产方面对煤炭的需求量较大，在生产环节水与煤均会产生不小的成本，相关成本包括水与煤等原材料的成本以及运输工作的开销，致使火力发电厂在电力生产方面的成本不低。在发电机组与动力设备配置方面需要使用大量的劳动力运行设备，在电力生产方面还会在运行方面支出不小的费用。火电厂在生产环节会释放污染环境的物质，需要做好环境保护方面的工作[2]。

二、火力发电厂在电网系统中的作用

（一）为智能电网的基础

发电设备是电网系统的组成要素，如果发电设备出现问题，电网系统无法正常运转。核能发电厂、火力发电厂、太阳能发电厂、水力发电厂、生物能源发电厂为常见的发电设备。虽然相关发电厂均可以作为电网系统的发电设备，但是不同类型的发电厂性质存在差异，以核能发电厂为例，在电能生产方面会产生核废料，其为发射性物质，如果不进行处理会对人类健康造成不小的伤害。水力发电厂容易受到水文条件与气候的干扰，降低发电量。水力发电厂在前期建设方面需要花费较大的成本，在生产环节很容易引发污染问题，破坏生态环境[3]。

经过调查水力发电厂周围的生态环境遭到不少破坏，其他能源的发电厂也会受到发电容量、技术水平、投资成本、自然环境的影响，使电力生产工作受到一定的限制。立足实际情况，其他发电厂只能作为电网系统的辅助发电设备，火力发电厂仍为我国在发电方面的主要设备，应该不断完善火力发电厂生产结构，保障电力生产工作合规、合理运行，保障电网系统稳定、安全运行。

（二）拥有调峰作用

在我国智能技术高速发展的背景下，电网系统朝智能化方向发展。智能化电网也在此背景下出现，其拥有自愈的能力。电网在控制技术、遥感技术、传感器技术的作用下，强化自身控制能力。火力发电厂在电网负荷调节方面拥有较强的能力，这是水力发电厂、核能发电厂在负荷调节方面无法比拟的。火力发电厂在调峰方面拥有较强的自愈能力，在我国电力生产领域拥有稳固的地位[4]。

在十四五期间，我国电力市场发生一定的变化，在新能源得到大众关注并高速发展的过程中，火力发电厂与新能源的合作也逐渐加深。经过统计我国在2019 年风光发电量为6300 亿度，风光能源发电增长近60%。使用新能源发电在电力市场有较大的发展潜力，由IRENA 做出预测，在未来的十年中海上风电与光伏发电的成本将会下降，同时成本下降空间有极大概率超过50%,新能源发电可以带来较多经济效益。以2019 年光伏建设为例，我国在全年应用在光伏建设方面的成本为0.43 元/千瓦时，在2025 年光伏建设的平均成本可能跌至0.23 元/千瓦时。研究电力市场中新能源的应用情况，发现新能源在发电中的占比不断提升，同时成本逐渐下降。我国火电发电企业在当下深化新能源，经过一段时间有希望获得调峰收益，按照华中能监局出台的文件，有偿服务为有偿一次调频、自动发电控制、有偿调峰等，辅助服务补偿费主要为新建机组调试的差额资金。另外，在有偿服务中，自动发电控制受到调节性能与里程的影响。储能与电力市场整理当下火储联合调频项目的具体信息（火电机组装机60 万千瓦）进行测算，该项目每天可以获得7 万元以上的收益。在排除机组运维成本、财务成本的情况下，需要2～3 年的时间，才能获得收益。结合具体项目分析得到的结果，新能源调峰的稳定性、经济性和火力发电项目仍存在差距，但是借助新能源装机，可以优化火电服务质量，借助火电辅助等服务带来良好的调峰效益[5]。

（三）与智能电网相互配合

智能电网与传统电网相比拥有不会污染周边环境、可以带来较多经济效益等优势，火力发电厂以煤作为主要的燃料，在电力生产中存在耗能与环境污染的问题，当下通过脱硫设备减少火力发电厂对环境的污染程度。利用技术手段提高发电技术应用水平，进一步优化火力发电厂的发电方式，整合当下各类型发电厂，完成发电厂类型整合任务后，选择集中管理的方式，优化火力发电厂发电技术，可以解决以往发电厂污染环境与能耗高等问题。整合大小发电厂，借助集群手段，依托规模化生产方式，提高火力发电厂发电水平[6]。

应该重视火力发电厂普及性高的优势，同时加强技术研发力度，借助技术实现绿色生产。火力发电厂一直为我国发电设备的核心要素，关系到电网供电工作，应该将科研实验作为工作基础，可以为电网推送智能化方法，提高电网系统运行的稳定性与可靠性。

三、火力发电厂发展前景分析

在国家大力推进现代化建设的过程中，对电力供应提出更高的要求，电力关系到社会生产与大众生活，应该关注电力生产工作，提高供电的安全性与电能整体质量。发现过往电力生产方式已经无法满足工作需求的实际情况，必须调整电力生产方式，分析我国能源结构，在电力生产方面仍然以火力发电为主。下面以甘肃为研究对象，研究我国火力发电厂的发展情况。

甘肃风力资源丰富，地区光照时间长，也储备大量的太阳能，这些均可以成发电的材料，与火力发电配合，满足地方电力功能需求。截止到2020 年底，甘肃地区的电力负荷依旧维持在较低的水平，在经济新常态后，甘肃着力开展电力开发方面的工作，在最近几年于新能源方面获得一定的成绩。

随着国家政策的出台，甘肃在政策导向下关注新能源，将其作为电力产生的方法。经过测评新能源在电力领域有较大的发展潜力。甘肃在未来一段时间，需要加强对省内资源的利用水平，通过火力发电、水力发电等方式，完成国内输电任务，还可以拉动甘肃的GDP。甘肃在电力生产方面拥有优渥的天然资源，为发电工作提供有利条件，在社会对电力供电质量逐渐提升的今天，应该围绕电力生产需求，优化生产模式，从供电安全与电能质量方面创新工作模式。目前，甘肃以火力发电为主，风力发电为电力生产的辅助方式，全省装机中无调节径流电站的比重较大，同时装机调节能力孱弱，发电机组容量较少，这些会对电力生产造成不良影响，相关问题是甘肃应该关注的内容。甘肃在电力生产领域受到发电设备的拖累，会在电力生产活动中损耗大量的煤炭资源，与我国在电力领域做出的指示相悖。我国类似甘肃发电情况的地区还有不少，比如东北、滇西、滇中等处，电网结构补缴较差，还没有形成统一的电力市场，在能源资源配置方面也存在不少短板。甘肃在火电开发中，当地能监办发布电力辅助服务市场运营暂行规则通知的文件。文件提出采用热电解耦改造、配置新型储能等工作的重要性，相关工作为深度调峰辅助服务的有效手段。另外，对参与电网侧调峰的电储能设施提出要求，其充电功率必须在1 万千瓦及以上。

结语

在十四五时期，火力发电企业看到未来行业的发展趋势，积极开发光伏基地项目，通过“大数据平台+数字化电站”研发、设备技术供应等手段，扩展工作领域。当下火力发电企业在电力供应方面仍占有压倒性的优势，企业融资成本低、现金流稳定。火力发电企业应该关注市场环境，在电能质量供应要求不断提高的今天，改变电力生产方式，提高电能应用的可靠性与安全性。火力发电厂需要精准界定电网系统与火力发电间的关系，创新技术，减少电力生产对环境的污染，控制能源消耗量，为社会持续供应电能同时，推出优质的供电服务。