调查 | 走进煤电“三改联动”标杆电厂

贺兰山下，黄河岸边，凛冽的北风呼啸吹过，记者不禁将肩上的围巾又拉紧一些。

不远处，国家能源集团宁夏电力有限公司（以下简称“国能宁夏电力”）所属灵武电厂2座灰白的间冷塔在阳光下显得高大耀眼。虽然从外观上看与其他燃煤电厂并无二致，但它却是我国煤电机组“三改联动”中的标杆企业。

何为“三改联动”？“双碳”目标下，我国进一步提出要将煤电机组的节能降耗改造、供热改造、灵活性改造“三改”联动起来。煤电行业要想既能发挥兜底保障作用，还能不断提升清洁高效发展水平，“三改联动”是关键一步。

那么，灵武电厂究竟蕴藏着怎样的“联动秘密”？

责任之下 能源保供怎么“保”？

“入冬以来，气温迅速下降，咱们电厂保暖保供工作压力很大吧？”进入办公区主楼，记者来到灵武电厂党委书记、董事长吕国强的办公室。

“灵武电厂把冬季能源保供作为当前的头等大事。”吕国强语气沉稳地说，“我们主要从‘履责担当、设备检修、技术改造、物资储备、上下联动’等方面入手，认真抓好发电和供热这两项保障工作。”

办公楼内随处可见安全标语，走廊、办公室、会议室整洁敞亮，擦肩而过的工作人员稳重干练，繁忙却不失热情。

作为西电东送宁东能源基地的重点电源项目，灵武电厂供热范围覆盖银川市和灵武市2430个小区，入冬以来单日供热量连创历史新高，2023年12月22日超24万吉焦。

“灵武电厂4台机组通过供热改造，在宁夏区域实施‘东热西送’重大集中供热工程。供热工程投运后，很好地替代了银川市内分散燃煤小锅炉465台，年减少城区燃煤量132万吨，约减排二氧化碳200万吨、二氧化硫11万吨、氮氧化物7.5万吨、粉尘40万吨，节能减排效果明显。”

吕国强口中的“供热改造”，便是灵武电厂入选全国煤电“三改联动”典型案例中的其中一环。

依托百万千瓦级超超临界空冷火电机组，灵武电厂于2018年、2020年分别建成向银川市区供热的一、二期工程，接带供热面积超6500万平方米，成为当时国内单体供热面积最大的热电联产企业。

值得一提的是，宁夏还建造了国内首条长达1838米用于供热的“穿黄隧道”，将来自灵武电厂的“温暖”跨越黄河送到百万居民家中。该隧道建设期间，盾构穿越黄河、超长距离热力输送、大温差热泵换热3项技术在国内首次被同时应用。

距离办公楼数百米外，便是灵武电厂3号火电机组厂房。巨大的空冷机组设备矗立在蓝天与稻田之间。一排排不断旋转的轴流风机叶片仿佛交响乐团，正演奏着一场低沉而恢宏的“交响乐”。

如此“壮观”的“乐曲”，因何而奏？

“来我们电厂，一定要看看这空冷岛。”灵武电厂党建工作部专责王振彪自豪地向记者介绍，“空冷就是靠这些风扇转动来降低蒸汽温度，而不是传统地依靠水来冷却，利用这套空冷技术，每年节约的水相当于120万人一年的用水量。”

灵武电厂的4台机组中，2台是西北首台（套）60万千瓦空冷机组、2台是世界首台（套）100万千瓦空冷机组，是宁夏乃至西北区域装机规模最大的电厂之一。能效、环保、可靠性等都处在全国前列的空冷技术，是这座标杆电厂“三改联动”中节能改造方面的一项重要成果。

“空冷发电机组利用空气作为冷却介质对发电机定子和转子绕组以及定子铁芯进行冷却。相对于水冷和其他冷却方式，其系统简单、安全性好、经济性高，对水资源短缺的西北等干旱、半干旱区还有特殊意义。但该技术冷却效率有所欠缺，因此以往一般用于小容量发电机组的冷却，灵武电厂将空冷技术应用于60万千瓦和100万千瓦大型机组的冷却，是一个重要技术突破。”对于灵武电厂空冷技术的实践，发展中世界工程技术院院士、华南理工大学电力经济与电力市场研究所所长陈皓勇如是点评。

直面亏损 提质增效怎么“干”？

责任背后，灵武电厂也面临重重困难，供热亏损就是其中之一。据了解，2023年上半年，灵武电厂累计完成供热量1250万吉焦，同比增加81万吉焦，出厂热价与成本倒挂，供热亏损超2亿元。

“近日出台的煤电容量电价政策的实施对电厂盈利前景有否助力？”在回答记者提问时吕国强指出，“容量电价主要回收煤电机组固定成本，适应新能源快速发展。容量电费考核机制对煤电机组的顶峰能力提出了更高要求，引导煤电企业通过灵活性改造提升调节性、保障性能力。按照灵武电厂4台直接空冷、热电联产机组计算，全年因为环境温度、供热存在不同程度电负荷下降，影响不能全额回收从电量电价中核减的容量电费，导致营收较往年减少接近5000万元。”

新形势下，如何破局？

“为了充分应对冬季保供，我们在储备‘长协煤’、加大绿电开发引入、采购新疆自产煤的同时，得到政府相关部门的支持理解，获得了低成本融资、政府奖补政策支持，有望实现扭亏为盈。”吕国强对未来充满信心。

记者了解到，得益于政府的支持，灵武电厂争取能源保供政策及清洁能源高效利用政策低息资金年节约财务费用1170万元，获得增值税增量留抵退税4159.90万元，收到工业项目贷款贴息、技术改造补助、供热成本支出补助等资金957.46万元，极大缓解了企业生产经营压力。

当然，灵武电厂的大好局面也与上级单位——国能宁夏电力的积极举措密不可分。“2023年以来，国能宁夏电力系统内开始施行‘本部管总，电厂主战，一体协同，提质增效’一体化自主采购，强化集团内部协同，开拓多样运输方式，从甘、新、蒙、陕、宁等地集中采购保供煤，采购价格控制成效显著；同时，我们还按季度开展燃料专项检查工作，精细入厂验收管理，堵塞燃料风险漏洞。”国能宁夏电力燃料采购中心主任王斌辉表示。

化“绿”为盈 飞轮储能如何“能”？

在坚决履行央企职责使命、扛牢能源保供政治责任的过程中，为了减亏治亏、绿色发展，灵武电厂还探得另一条“出路”。

沿着厂区主路向北走，来到一块占地2800平方米的区域，这里是国内首个全容量“飞轮储能+火电联合调频”示范工程，于2021年11月开工建设，现已正式接入系统运行。

“宁夏是首个国家新能源综合示范区，近年来新能源装机占比越来越高，向全国源源不断地输送绿色电力。但是新能源的间歇性、随机性等特点，给电力可靠供应带来新挑战。”灵武电厂计划部专责马唯伦说，“电网调度一发出指令，这一火储联合项目就可以快速响应进行调频，响应时间仅为0.001秒级。”

“毫秒级”的响应速度，有效解决了电网的调频难题，从而卸下新能源电力消纳难、局部地区短时缺电的“包袱”，为电网系统平稳运行、接入更多绿电提供可能。

“‘飞轮’在哪儿？”“就在这里。”看到记者一脸疑惑，王振彪指向地面上一块大型井盖笑着说，“这个项目采用地井安装，36台飞轮装置全部安装在2.2米深的地下，再用封闭、全真空的地井圈住，杜绝了安全隐患。”

“该飞轮项目单台的额定功率为500千瓦，最大可达630千瓦，储电量达22兆瓦时，如此大的储电量跟火电及厂区内的光伏组件组成一个‘阵列’，目前在全球都是首屈一指的。”马唯伦说。

作为一种新兴电能储存技术，飞轮储能是煤电企业参与新能源建设的一个重要方向。“灵武电厂探索实施这一示范工程，就是在保障热电联供的基础上耦合厂区光伏及储能，助力新能源电力的平稳供应。”吕国强说，“同时，我们的飞轮储能项目区别于传统储能的储存电量赚取差价模式，着眼于‘调频赛道’，项目投运以来大幅度提高了机组的调频合格率，为电网频率稳定作出贡献的同时取得积分电量补偿，多重作用下每年能够盈利3000多万元，是一笔可观的收入。”

“2023年，灵武电厂的‘火电机组与飞轮储能协同调频示范项目’连获殊荣。该项目核心成果经工信部和中国电机工程学会鉴定为国内首创、国际领先，入选中国电力企业联合会2023年度煤电机组‘三改联动’技术改造示范案例，获得中国电机工程学会电力科技进步一等奖，先后取得3项发明专利并参与制定飞轮储能领域的4项团体标准，填补了相关领域空白。”马唯伦介绍，“同时，该项目还在西北电网首届‘新创赛’中从20余项成果中脱颖而出，成功摘得唯一金奖‘桂冠’。”

“飞轮储能系统可实现毫秒级的响应，适用于瞬时负荷波动较大的应用，如电力系统的稳定性改善和频率调节。此外还有效率高、寿命长和环保性好等特点。”陈皓勇指出，“但飞轮储能技术也面临一些挑战，包括高成本和安全问题等。电化学储能辅助火电调频的项目在我国其他地区早已有之，灵武电厂开展‘飞轮储能+火电联合调频’示范，是一个创新和有益的尝试，能为其他地区提供借鉴。后期应注意探索该类项目参与调频辅助服务市场的方式及盈利模式。”

“你要写灵电，就不能只写灵电；要写戈壁，写荒滩，写西北首座，空冷先锋，建设祖国；写大漠孤烟矗马场，机器轰鸣照万家；写支援西部大开发，产业发展助突破……”临别前，王振彪为记者哼唱起了自己谱写的一首诗歌，脸上满溢着自豪和幸福。

新年伊始，灵武电厂2023年同比减亏4.09亿元，实现扭亏为盈。在发挥清洁煤电“托底、保供、调节”作用，稳步确保煤电“三改联动”项目落地走实，进一步促进电力行业清洁低碳转型的过程中，灵武电厂用创新、敢拼的精神和毅力开辟了一条“康庄大道”，为火电企业破解能源结构优化难题、助力“双碳”目标实现提供了一串串可供实践的鲜活“密码”。

本文刊载于《中国能源观察》杂志。