技術(shù)討論 | 我們?yōu)楹纹珢?ài)“超大號(hào)”燃機(jī)？

文/武魏楠

1月20日，國(guó)家能源集團(tuán)對(duì)外宣布，浙江安吉電廠2號(hào)84.3萬(wàn)千瓦H級(jí)燃?xì)鈾C(jī)組通過(guò)168小時(shí)滿(mǎn)負(fù)荷試運(yùn)行，正式投產(chǎn)。至此，這座被稱(chēng)為我國(guó)單機(jī)容量最大、效率最高的燃?xì)怆姀S實(shí)現(xiàn)全容量投運(yùn)。

在浙江這樣以外來(lái)水電為重要支撐、調(diào)峰需求突出的地區(qū)，為何選擇H級(jí)超大單機(jī)？這背后有著怎樣的技術(shù)、現(xiàn)實(shí)考量？

1

高效與靈活悖論

從技術(shù)角度看，H級(jí)燃機(jī)的優(yōu)勢(shì)并不復(fù)雜：聯(lián)合循環(huán)效率高，單位發(fā)電量燃料消耗和排放水平低，是燃機(jī)技術(shù)路線中的“天花板”。但這條優(yōu)勢(shì)曲線有一個(gè)前提條件——必須在接近滿(mǎn)負(fù)荷的工況下運(yùn)行。

一旦進(jìn)入頻繁調(diào)峰、深度變負(fù)荷狀態(tài)，燃機(jī)效率會(huì)明顯回落。對(duì)于H級(jí)燃機(jī)來(lái)說(shuō)，靈活性和高效率不可能兼得。

H級(jí)燃機(jī)雖然具備極強(qiáng)的爬坡能力，變負(fù)荷速率普遍在80MW/min以上，但當(dāng)其被用于非基荷運(yùn)行時(shí)，高效率的技術(shù)優(yōu)勢(shì)并不能被完全兌現(xiàn)。

而浙江的電力需求結(jié)構(gòu)，恰恰并不適合大型燃機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)期滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。浙江本地一次能源匱乏，對(duì)外來(lái)電依賴(lài)程度高，尤其是西南地區(qū)的水電。

水電資源在豐枯期之間波動(dòng)明顯，因此浙江冬季需要季節(jié)性調(diào)峰，夏冬兩季又同時(shí)面臨尖峰電力缺口。

在這樣的情況下，系統(tǒng)真正稀缺的，并不是穩(wěn)定的基荷電源，而是能夠在關(guān)鍵時(shí)段快速頂上的調(diào)節(jié)能力。

因此我們可以合理推測(cè)，燃機(jī)“啟?？?、響應(yīng)快”的價(jià)值被放在了優(yōu)先位置，而“長(zhǎng)期滿(mǎn)負(fù)荷高效率”反而并非首要目標(biāo)。

值得討論的點(diǎn)在于，這個(gè)角色原本更適合F級(jí)燃機(jī)。F級(jí)在效率上不追求極限，但對(duì)負(fù)荷變化、頻繁啟停和組合運(yùn)行的適應(yīng)性更強(qiáng)。

如果調(diào)峰是常態(tài)而非偶發(fā)事件，那么用H級(jí)承擔(dān)主要調(diào)峰任務(wù)，本身就存在技術(shù)路線上的錯(cuò)位。

2

大機(jī)組的現(xiàn)實(shí)合理性

或許我們可以把時(shí)間線拉回到項(xiàng)目啟動(dòng)階段，透視出這一選擇的現(xiàn)實(shí)邏輯。

2021年5月，國(guó)家能源集團(tuán)浙江公司啟動(dòng)安吉梅溪2×9H級(jí)燃機(jī)項(xiàng)目，正值浙江“十四五”期間規(guī)劃新增700萬(wàn)千瓦氣電容量的窗口期。項(xiàng)目推進(jìn)速度極快，僅用15個(gè)月完成賦碼，隨后又在5個(gè)月內(nèi)獲得核準(zhǔn)。幾乎同一時(shí)間，2021年9月，全國(guó)范圍內(nèi)出現(xiàn)階段性電力短缺，浙江亦未能幸免。

在缺電沖擊下，地方對(duì)新增電源的迫切性顯著上升。相較于拆分為多個(gè)小型項(xiàng)目，一次性推動(dòng)單體規(guī)模更大的工程，在審批協(xié)調(diào)、后勤保障和建設(shè)組織上都更具效率優(yōu)勢(shì)。避免反復(fù)立項(xiàng)、減少行政摩擦，在技術(shù)路線的選擇上成為主要的判斷依據(jù)。

與此同時(shí)，高效率、低排放的宏觀敘事進(jìn)一步推高了H級(jí)燃機(jī)的吸引力。高效率意味著更低的單位能耗和排放強(qiáng)度，更容易與節(jié)能減排目標(biāo)、能效約束和國(guó)企考核邏輯相匹配。

在“低碳”“先進(jìn)”“標(biāo)桿”的敘事框架下，H級(jí)燃機(jī)天然更具說(shuō)服力。

換句更現(xiàn)實(shí)的表達(dá)就是：即便實(shí)際運(yùn)行中并不能長(zhǎng)期保持滿(mǎn)負(fù)荷，高效率仍然是最容易被認(rèn)可、也最容易被寫(xiě)進(jìn)材料的優(yōu)勢(shì)。

于是，一個(gè)綜合了政策、現(xiàn)實(shí)、技術(shù)多元化考量的方案成為現(xiàn)實(shí)中“最恰當(dāng)”的選擇。

當(dāng)然，這種選擇也并非絕對(duì)最優(yōu)。單機(jī)容量越大，系統(tǒng)對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)的依賴(lài)越高，檢修或非計(jì)劃停機(jī)帶來(lái)的沖擊也越集中；在調(diào)峰場(chǎng)景下運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，效率優(yōu)勢(shì)被削弱得越明顯；靈活性帶來(lái)的效率犧牲，不可避免的會(huì)拉高邊際成本，增加投資回報(bào)周期等等。

未來(lái)，燃?xì)鈨r(jià)格、碳成本以及儲(chǔ)能替代方案的變化，都可能重新校驗(yàn)這一技術(shù)路徑的經(jīng)濟(jì)性。

3

魚(yú)和熊掌不可兼得

在不少規(guī)劃和論證中，高效率、低能耗常常被當(dāng)作燃機(jī)乃至火電項(xiàng)目的重要經(jīng)濟(jì)性依據(jù)。但這一邏輯在兜底調(diào)節(jié)電源身上，或許并不成立。

調(diào)峰電源的核心價(jià)值，并不在于“經(jīng)濟(jì)燃燒”，而在于“隨時(shí)可用”。當(dāng)機(jī)組被定位為系統(tǒng)兜底和靈活調(diào)節(jié)資源時(shí)，其運(yùn)行狀態(tài)天然呈現(xiàn)出低利用小時(shí)、頻繁啟停、反復(fù)升降負(fù)荷的特征。在這種工況下，所謂的經(jīng)濟(jì)燃燒區(qū)間往往只是理論存在，實(shí)際運(yùn)行中幾乎難以長(zhǎng)期觸及。

如果我們對(duì)機(jī)組“既要又要還要”：既希望機(jī)組承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)，又希望它在經(jīng)濟(jì)工況下運(yùn)行，從而同時(shí)滿(mǎn)足系統(tǒng)安全與發(fā)電經(jīng)濟(jì)性。顯然是很難在現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)的。

這一矛盾并不只存在于燃?xì)怆姀S。在煤電領(lǐng)域，同樣長(zhǎng)期存在類(lèi)似邏輯。近年來(lái)，煤電被反復(fù)強(qiáng)調(diào)要承擔(dān)深度調(diào)峰、備用兜底甚至容量支撐的角色，但在評(píng)價(jià)體系中，又往往繼續(xù)用單位供電煤耗、利用小時(shí)等指標(biāo)去衡量其“經(jīng)濟(jì)性”。

回到燃機(jī)或者氣電的問(wèn)題上。我國(guó)發(fā)電用天然氣成本基本在3~4元/立方米左右（甚至可能更高），換算到度電成本基本都在0.6元/千瓦時(shí)以上，也可能達(dá)到0.8元/千瓦時(shí)。

一年8000多個(gè)小時(shí)，有多少尖峰時(shí)刻電價(jià)能達(dá)到這一水平？燃機(jī)的生存模式必然是在較少的利用小時(shí)（比如2000小時(shí)，甚至更低）中賺取相對(duì)較高的電量電價(jià)，再加上容量電價(jià)，才能滿(mǎn)足投資回報(bào)率。

在電力系統(tǒng)中，“容量”和“電量”決不能混為一談。裝機(jī)容量的增加，并不必然意味著發(fā)電量的增加；同樣，強(qiáng)調(diào)機(jī)組具備高效率設(shè)計(jì)，也不意味著它在調(diào)節(jié)型運(yùn)行中就一定具備經(jīng)濟(jì)性。

當(dāng)系統(tǒng)需要的是容量和靈活性，卻仍然用電量和效率的尺子去衡量，其結(jié)論注定會(huì)存在偏差。

這不是某一代燃機(jī)或某一種煤電技術(shù)是否“先進(jìn)”或者落后的問(wèn)題。而是在以調(diào)峰和兜底為主要使命的電源定位下，不一定要繼續(xù)套用以效率、經(jīng)濟(jì)性等要素為核心的評(píng)價(jià)路徑。

安吉H級(jí)燃機(jī)的投產(chǎn)，更像是一道現(xiàn)實(shí)與理想之間的折中題。它既回應(yīng)了浙江在特定階段對(duì)快速、可靠電源的迫切需求，也體現(xiàn)了政策與企業(yè)對(duì)高效率、低排放技術(shù)路線的共同偏好。

當(dāng)調(diào)峰成為常態(tài)、靈活資源愈發(fā)多元，超大單機(jī)是否還能長(zhǎng)期發(fā)揮其“最優(yōu)解”的角色，最終仍取決于電力市場(chǎng)機(jī)制、系統(tǒng)調(diào)度方式以及新型調(diào)節(jié)資源的協(xié)同演進(jìn)。

歡迎投稿，聯(lián)系郵箱

tg@inengyuan.com