余金虎

（國(guó)能徐州發(fā)電有限公司，江蘇 徐州 221000）

我國(guó)缺油少氣的資源現(xiàn)狀決定了火電仍將長(zhǎng)期處于電力發(fā)電行業(yè)中的主要部分，然而，傳統(tǒng)火電技術(shù)已經(jīng)不能滿足時(shí)代發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)的要求，打造新時(shí)代下的“清潔煤電”已經(jīng)不能僅僅停留在口號(hào)上，超低排放，已經(jīng)成為火電行業(yè)在新發(fā)展背景下的必然發(fā)展方向。

1 “雙碳”背景下火電電力行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

1.1 碳達(dá)標(biāo)和碳中和目標(biāo)解讀

力爭(zhēng)在2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)標(biāo)、在2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和，是我國(guó)在新時(shí)代背景下促進(jìn)國(guó)家生態(tài)發(fā)展建設(shè)以及促進(jìn)國(guó)際環(huán)境保護(hù)工作的重要承諾?！半p碳”目標(biāo)不僅意味著我國(guó)綠色發(fā)展道路邁上了新高度，也對(duì)各個(gè)行業(yè)進(jìn)行深刻系統(tǒng)性的變革提出了要求，以便適應(yīng)在全球能源結(jié)構(gòu)深化改革的大背景下的經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 “雙碳”目標(biāo)對(duì)火電行業(yè)發(fā)展提出的新要求

力爭(zhēng)在2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)標(biāo)，在2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和的重要戰(zhàn)略目標(biāo)，關(guān)鍵在于火電行業(yè)的創(chuàng)新變革。火電行業(yè)能源利用率較低、產(chǎn)品能耗物耗高等突出問(wèn)題必須得到解決，火電行業(yè)的“三高一低”（高投入、高能耗、高污染、低效益）狀況必須得到改善，加強(qiáng)對(duì)低碳排放的技術(shù)研究，提高效益和效率，實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整以及能源供給技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)步，構(gòu)建在新型國(guó)內(nèi)國(guó)際環(huán)境下的火電新型電力系統(tǒng)?！半p碳”目標(biāo)給火電行業(yè)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)的同時(shí)，也給火電行業(yè)更快實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型低碳發(fā)展提供了機(jī)遇。

2 傳統(tǒng)火電行業(yè)技術(shù)發(fā)展的弊端和問(wèn)題

2.1 火電機(jī)組使用年限問(wèn)題

據(jù)研究表明，目前國(guó)外火電機(jī)組（主要指煤電機(jī)組）的使用年限最長(zhǎng)已經(jīng)超過(guò)60 年，且部分國(guó)家中煤電機(jī)組服役年限在30～60 年的數(shù)目占總數(shù)的90%以上。相比之下，我國(guó)火電機(jī)組使用年限仍然是限制火電電力系統(tǒng)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能優(yōu)化的重要因素。據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)可靠性管理中心統(tǒng)計(jì)，機(jī)組服役年限在10 年及以下的占比就高達(dá)56.58%，服役年限能夠超過(guò)30 年的機(jī)組所占比重甚至近乎沒(méi)有，這充分暴露出我國(guó)在火電機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)的缺陷。盡管目前我國(guó)已經(jīng)在延長(zhǎng)火電機(jī)組方面開(kāi)展了深入研究與實(shí)踐，火電機(jī)組的壽命較原來(lái)已經(jīng)有了提升，但增長(zhǎng)機(jī)組使用壽命，對(duì)機(jī)組進(jìn)行改造調(diào)整，加快促進(jìn)火電機(jī)組更新?lián)Q代，從根本上解決機(jī)組提前擱置、資源浪費(fèi)問(wèn)題，更好地推動(dòng)火電機(jī)組實(shí)現(xiàn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，提高火電行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，仍然是需要予以重點(diǎn)關(guān)注的話題，也對(duì)于實(shí)現(xiàn)碳中和、碳減排目標(biāo)、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。

2.2 燃煤發(fā)電效率低下

盡管超臨界火電機(jī)組以及超超臨界機(jī)組已經(jīng)落地實(shí)現(xiàn)，并逐步開(kāi)展投入使用，但我國(guó)的燃煤效率問(wèn)題仍然較為突出。超臨界火電機(jī)組以及超超臨界機(jī)組雖然在一定程度上對(duì)于提高燃煤效率、解決發(fā)電效率較低的問(wèn)題有很大的幫助，并逐漸成為我國(guó)火電技術(shù)發(fā)展的主要方向和建設(shè)目標(biāo)，但目前超臨界和超超臨界技術(shù)并未在我國(guó)火電行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，其較低的可靠性以及可用性使得這種技術(shù)在應(yīng)用時(shí)非常容易頻繁出現(xiàn)各種各樣的故障，影響火電技術(shù)的發(fā)展和火電機(jī)組的穩(wěn)定性，因此，目前燃煤發(fā)電效率問(wèn)題依舊尚未解決。我國(guó)火電機(jī)組主要是由燃煤機(jī)組構(gòu)成，其占比約為98.7%，燃煤機(jī)組發(fā)電效率普遍在35%～38%，與其消耗的資源量相比，其效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到要求，且其較低的效率也會(huì)對(duì)火電技術(shù)提高、火電行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展產(chǎn)生直接的影響。

2.3 對(duì)燃料依賴性強(qiáng)

火電技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要依賴我國(guó)豐富的化石能源，火電在生產(chǎn)過(guò)程中要消耗大量的資源，一旦化石能源匱乏，電力市場(chǎng)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)會(huì)直接遭到破壞。另外，火電正處于也將長(zhǎng)期處于我國(guó)電力發(fā)展的重要地位，化石能源的價(jià)格受到國(guó)際的影響較大，國(guó)際運(yùn)輸以及國(guó)家外匯等都會(huì)對(duì)化石能源的價(jià)格造成影響，一旦國(guó)際形勢(shì)等發(fā)生變化，會(huì)間接對(duì)火電行業(yè)發(fā)展造成巨大影響，也會(huì)造成我國(guó)火電行業(yè)發(fā)展處于被動(dòng)的不利地位。

2.4 環(huán)保問(wèn)題、資源問(wèn)題突出

火力發(fā)電對(duì)能源消耗巨大，隨著火電技術(shù)的消耗，不可再生資源（煤炭）一旦被消耗殆盡，將會(huì)造成嚴(yán)重的資源枯竭現(xiàn)象。且火電技術(shù)的效率目前還普遍較低，一次能源消耗大，不僅資源利用不充分，也會(huì)帶來(lái)較大的碳排放量，造成較嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。

3 如何實(shí)現(xiàn)火電技術(shù)創(chuàng)新性發(fā)展，落實(shí)低碳目標(biāo)

3.1 可視化賦能，打造數(shù)字孿生技術(shù)下的智慧火電

火電擔(dān)負(fù)著發(fā)電行業(yè)節(jié)能減排的重要責(zé)任和使命，新時(shí)代下打造智慧火電已經(jīng)成為大勢(shì)，通過(guò)HT 可視化技術(shù)數(shù)字孿生技術(shù)與火電技術(shù)結(jié)合，可以很好地實(shí)現(xiàn)在新形勢(shì)下的火電智能化、綠色化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的更快實(shí)現(xiàn)。數(shù)字孿生技術(shù)下的火電技術(shù)，就是將在真實(shí)條件下獲取的數(shù)據(jù)等借助計(jì)算機(jī)運(yùn)用到虛擬火電廠進(jìn)行仿真模擬等，從而提前做出更好的規(guī)劃指導(dǎo)安排，避免出現(xiàn)安全隱患，優(yōu)化火電廠技術(shù)流程。借助數(shù)字孿生技術(shù)，也可以實(shí)現(xiàn)火電廠管理更加趨于精細(xì)化和安全系統(tǒng)化。再者，借助虛擬電廠，并與物聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息通信技術(shù)等緊密結(jié)合，可以更全面地觀察火電廠各方面的情況 ，分散在電網(wǎng)的各類資源（電源、儲(chǔ)能等）也能得到更好的聚合，資源得到了更優(yōu)的調(diào)配以及使用，智慧減碳也成為可能，用更少的煤發(fā)更多的電也在逐漸實(shí)現(xiàn)。例如，在燃煤發(fā)電廠中，結(jié)合數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，工作人員可以同步獲得廠區(qū)發(fā)電時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)組以及鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況，以及各種生產(chǎn)要素的參與情況。生產(chǎn)流程非常直觀地通過(guò)計(jì)算機(jī)顯現(xiàn)在工作人員面前，避免了人員在生產(chǎn)過(guò)程中參與過(guò)多，極易引發(fā)安全事故的問(wèn)題；同時(shí)借助數(shù)字孿生技術(shù)，研究人員可以控制不同生產(chǎn)要素的量，來(lái)模擬不同情況下的生產(chǎn)效率，對(duì)提高火力發(fā)電效率、一次資源利用率提高、火電廠經(jīng)濟(jì)效益見(jiàn)好、實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型火電也有很大的幫助。

3.2 火電技術(shù)靈活性改造，實(shí)現(xiàn)廠網(wǎng)、機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)

在“十三五”計(jì)劃中，明確提出了對(duì)火電技術(shù)進(jìn)行靈活性改造的計(jì)劃，如今“十四五”已經(jīng)到來(lái)，火電技術(shù)靈活性改造已經(jīng)落地實(shí)施，目前正處在瓶頸階段，突破瓶頸實(shí)現(xiàn)升級(jí)換擋迫在眉睫。在火電靈活性改造的技術(shù)改進(jìn)方面，必須加強(qiáng)促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研一體化融合，促進(jìn)火電技術(shù)朝著清潔高效的智能方向加快發(fā)展，對(duì)污染物的排放予以重點(diǎn)關(guān)注，必要時(shí)借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)手段，淘汰落后的火電技術(shù)，促進(jìn)火電技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。同時(shí)，完善市場(chǎng)化電價(jià)體系，提高火電靈活性改造的核心驅(qū)動(dòng)力，以最小負(fù)荷、爬坡速率、啟停時(shí)間作為改造指標(biāo)，注重解決機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)脫硝裝置低負(fù)荷投運(yùn)等問(wèn)題，采用等離子無(wú)油、微油點(diǎn)火等較環(huán)保簡(jiǎn)便的助燃方式保證在低負(fù)荷時(shí)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 儲(chǔ)能技術(shù)革新，提高火電技術(shù)效率

要實(shí)現(xiàn)火電技術(shù)在新時(shí)代能源變革中穩(wěn)步發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)要革新，必須轉(zhuǎn)變思維，增大內(nèi)生動(dòng)力，構(gòu)建新型火電發(fā)展體系。熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)主要是借助熔鹽儲(chǔ)能材料實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能，這種儲(chǔ)能方式具有很好的穩(wěn)定性，且熔鹽黏度低，因此資源節(jié)約效果也很好，綠色環(huán)保低成本使得這種技術(shù)非常適合大規(guī)模應(yīng)用，目前熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)成為大規(guī)模高溫儲(chǔ)能的首選以及未來(lái)的發(fā)展方向。因此，要加大熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)火電能量的梯級(jí)應(yīng)用，提高資源利用率。熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)分為電加熱熔鹽以及蒸汽加熱熔鹽兩種，目前在火電發(fā)展上主要采用電加熱熔鹽技術(shù)，通過(guò)對(duì)不同能源的互補(bǔ)耦合，為優(yōu)化火電行業(yè)能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)更加清潔的低碳火電、促進(jìn)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、實(shí)現(xiàn)新時(shí)期可持續(xù)綠色發(fā)展提供了機(jī)會(huì)。

3.4 火電-光伏-儲(chǔ)能聯(lián)動(dòng)發(fā)展，促進(jìn)火電行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展

光電新能源技術(shù)雖然發(fā)展迅猛，但作為電力系統(tǒng)的壓艙石，火電仍是目前電力系統(tǒng)和電網(wǎng)得以穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。構(gòu)建火電—光電聯(lián)合的新型電力系統(tǒng)，也是促進(jìn)火電行業(yè)抓住新時(shí)代發(fā)展方向的關(guān)鍵。要知道，火電發(fā)展與新能源光伏發(fā)電并不是互相沖突的兩種發(fā)展模式，二者應(yīng)該是和諧共處，共同促進(jìn)電力發(fā)展的關(guān)系?；痣?光伏-儲(chǔ)能聯(lián)動(dòng)發(fā)展，在一定程度上彌補(bǔ)了火電的短板，為其更高效利用資源，實(shí)現(xiàn)減碳目標(biāo)提供了條件。在火電廠設(shè)置光伏儲(chǔ)能項(xiàng)目，火電廠省去了建立升壓站的成本和精力，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)僅需要接入廠用地系統(tǒng)即可，這對(duì)于火電機(jī)組調(diào)峰調(diào)頻能力的提高起到了促進(jìn)作用，同時(shí)也間接提高了火電廠的經(jīng)濟(jì)效益，此外，清潔能源的利用率也得到了提升。

3.5 推進(jìn)生物質(zhì)耦合發(fā)電，落實(shí)節(jié)能減排目標(biāo)

煤炭的消耗量大而產(chǎn)電效率不高是目前火電技術(shù)發(fā)展中的重要問(wèn)題，如何實(shí)現(xiàn)在煤炭消耗不變甚至減小的前提下效率得到提高，必須從能源角度進(jìn)行探索研究尋找解決途徑。生物質(zhì)耦合發(fā)電技術(shù)改變了傳統(tǒng)的蒸汽循環(huán)煤電系統(tǒng)發(fā)電的方法，而是將生物質(zhì)燃料與煤耦合混燒，并根據(jù)實(shí)際情況逐步實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)燃料比重的升高，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)碳排量的大大減少。生物質(zhì)耦合發(fā)電技術(shù)有直接混燃耦合、分燒耦合、生物質(zhì)氣化與煤混燃耦合，生物質(zhì)燃料作為可再生資源，對(duì)于探索火電長(zhǎng)期發(fā)展新模式帶來(lái)的新思路。這種新型火力發(fā)電模式極大地節(jié)約了煤炭等一次資源，減緩了我國(guó)不可再生資源的消耗速度，也大大降低了煤電機(jī)組的碳排量，對(duì)實(shí)現(xiàn)火電行業(yè)的可持續(xù)低碳發(fā)展也有很大的幫助。

4 結(jié)語(yǔ)

火電行業(yè)已經(jīng)處在一個(gè)要進(jìn)行轉(zhuǎn)型的時(shí)代，通過(guò)創(chuàng)新、發(fā)展技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)火電行業(yè)的綠色化高效化發(fā)展已經(jīng)不僅僅是企業(yè)自身發(fā)展的要求，更是能源結(jié)構(gòu)變革、火電技術(shù)改進(jìn)、實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力行業(yè)改革以及電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重大要求。相關(guān)人員必須順應(yīng)政策響應(yīng)時(shí)代要求，以技術(shù)創(chuàng)新和環(huán)境保護(hù)為中心，把提高火電效率放在第一位，讓火電實(shí)現(xiàn)“再建”。