火力发电厂厂用电系统节能改造及降损效果分析

孟贺

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摘要：在“双碳”政策推进与电力行业降本增效的行业背景下，火力发电厂厂用电损耗偏高、能源利用率不足的问题日益凸显，直接影响电厂发电效益与低碳转型进程。厂用电系统作为火电厂的核心辅助系统，其能耗损耗是电厂综合能耗的重要组成部分。本文结合常规火电厂运行实际，分析厂用电系统能耗偏高的主要原因，从辅机设备改造、变压器优化、运行方式调整三个维度制定针对性节能改造方案，通过实际工程案例验证改造效果。结果表明，本次改造有效降低了设备无效能耗与线路传输损耗，机组厂用电率显著下降，节能降损、提质增效效果明显，可为同类型火电厂厂用电系统节能优化提供参考。

关键词：火力发电厂；厂用电系统；节能改造；降损效果；能效优化

一、引言

火力发电仍是我国电力供应的主力电源，承担着保障电网稳定、调峰调频的重要作用。厂用电系统是为火电厂主机设备、辅助设备及附属设施提供电力的配套系统，涵盖风机、水泵、变压器、输电线路等各类设备，其运行能耗直接决定电厂的发电效率与经济效益。厂用电率是衡量火电厂能效水平的核心指标，指厂用电消耗量占总发电量的比例，能耗越低代表电厂能源利用水平越高、发电成本越低。

现阶段，多数传统火电厂建成年限较久，厂用电系统存在设备老化、技术落后、运行模式粗放等问题。大量辅机设备采用传统节流调节方式，长期处于高能耗运行状态，变压器空载、负载损耗偏高，线路布局不合理造成传输损耗叠加，导致厂用电率居高不下，不仅增加电厂运营成本，还造成能源浪费，不符合节能减排的行业发展要求。因此，开展厂用电系统节能改造，挖掘设备与系统节能潜力，对火电厂降本增效、实现绿色低碳运行具有重要现实意义。

二、火电厂厂用电系统能耗损耗主要原因

2.1 辅机设备能耗浪费严重

引风机、送风机、循环水泵、给水泵等辅机是厂用电的主要消耗设备，占厂用电总能耗的70%以上。传统火电厂辅机多采用工频运行模式，依靠挡板、阀门节流调节工况，无法根据机组负荷变化精准匹配运行功率。在机组低负荷运行时段，辅机仍保持恒定转速运行，大量电能以节流阻力、热能形式损耗，无效能耗占比极高。同时，部分老旧辅机设备电机效率偏低、机械磨损严重，运行稳定性差，进一步加剧能耗损耗。

长期粗放的运行维护模式也使得部分辅机没有根据实际运行需求做性能调校，设备长期偏离最佳工作区间运行，无形之中增加了不必要的电能消耗，进一步推高了厂用电整体能耗水平。

2.2 变压器运行损耗偏高

厂用变压器承担厂用电电压转换与电力分配任务，其损耗分为空载损耗和负载损耗。传统硅钢材质变压器铁芯损耗大，长期带电运行状态下空载能耗持续存在。此外，电厂日常运行中存在变压器负载率不合理的问题，部分变压器长期轻载运行，负载损耗与额定损耗比值失衡，能源利用效率大幅降低，造成持续性电能浪费。

部分火电厂为满足极端工况下的用电需求，采用了冗余容量配置设计，导致多数日常运行时段变压器实际负载远低于设计容量，自身空载损耗占比进一步升高，拉高了整个厂用电系统的能耗水平。同时，部分投运年限较长的变压器，绝缘性能下降、线圈老化，也会额外增加负载过程中的损耗，长期积累下来也会产生较为可观的无效能耗。

2.3 系统运行与线路布局不合理

在运行管理方面，电厂缺乏精细化运行调控方案，辅机启停、设备轮换、负荷分配多依赖人工经验，存在设备空载运行、多台设备冗余运行等问题。同时，部分厂区输电线路铺设年限久、线路过长、接头老化，线路电阻增大，电力传输过程中的线损持续增加。多重不合理因素叠加，导致厂用电系统整体能耗损耗长期处于较高水平。

此外，早期规划设计阶段对厂区后续产能扩张、设备增容的预判不足，线路布局未能结合设备分布进行优化，部分迂回供电的路径进一步增加了不必要的传输损耗。同时，厂用电系统的功率因数补偿装置配置不合理或老化失效，无法及时对无功功率进行补偿，使得线路传输的无功电流占比提升，也会进一步加大线路损耗，拉高整体能耗。

三、厂用电系统节能改造具体方案

3.1 辅机设备变频节能改造

针对辅机工频运行能耗高的问题，对全厂主要风机、水泵类辅机实施变频调速改造。拆除传统节流调节装置，加装高压变频调速器，依托变频技术根据机组实时负荷、烟气量、水循环需求动态调节电机转速。相较于传统节流调节，变频调速可实现设备功率与工况需求精准匹配，彻底消除节流造成的无效能耗。同时，变频启动方式可实现电机软启动，减少设备启动冲击，降低机械损耗，延长设备使用寿命，进一步降低设备运维能耗。

3.2 变压器节能优化改造

淘汰厂区高损耗老旧硅钢变压器，更换为低损耗非晶合金节能变压器。该类变压器铁芯导磁性能优异，空载损耗较传统变压器降低70%以上，可大幅减少长期带电运行的固定能耗。同时优化变压器运行方式，根据机组负荷变化合理调整变压器运行台数与负载率，避免变压器长期轻载、空载运行，平衡负载损耗与空载损耗，实现变压器经济运行。

3.3 系统运行与线路优化改造

制定精细化厂用电运行管理制度，规范辅机启停、轮换运行流程，杜绝设备空载、冗余运行。根据机组昼夜负荷变化，优化辅机运行组合方式，低负荷时段及时停运备用辅机，减少无效耗电。同时，对厂区老旧、过长输电线路进行整改，更换优质导线、优化线路布局、紧固老化接头，缩短电力传输距离，降低线路电阻损耗，全方位压缩系统能耗。

四、改造后降损效果分析

本次改造以某300MW火力发电机组为研究对象，通过为期半年的改造调试与数据监测，对比改造前后厂用电系统运行数据，节能降损效果显著。改造前，机组平均厂用电率为6.8%，辅机单月耗电量约182万kWh，变压器及线路月损耗电量约21万kWh，整体能耗水平偏高。

改造完成后，各项能耗指标大幅优化。辅机变频改造后，风机、水泵类设备节电率达到22%左右，单月辅机耗电量降至142万kWh，无效能耗大幅减少；非晶合金变压器投运后，变压器空载损耗大幅下降，月损耗电量减少12万kWh；线路优化与精细化运行管理进一步降低传输损耗与冗余能耗。改造后机组平均厂用电率降至5.3%，较改造前下降1.5个百分点。

从经济效益来看，该机组年发电量约16亿kWh，改造后每年可节约厂用电2400万kWh，按照工业电价0.55元/kWh计算，每年可降低发电成本1320万元，扣除改造成本后，3年即可完成投资回收。从节能效益来看，大幅降低了火电生产的能源消耗，减少化石燃料消耗与碳排放，契合节能减排政策要求。同时，改造后设备运行工况更稳定，故障频次大幅降低，间接减少设备运维成本，综合效益突出。

五、结论与展望

火力发电厂厂用电系统能耗偏高，主要源于辅机调节方式落后、变压器损耗过高、系统运行管理粗放等问题。通过辅机变频改造、节能变压器更换、线路优化及精细化运行管控相结合的综合改造方案，能够从设备、系统、管理多维度降低厂用电能耗，有效提升电厂能源利用效率。实践证明，该改造方案技术成熟、效果显著，兼具经济效益与环保效益，适合在传统火电厂中推广应用。

随着电力行业智能化、低碳化发展，后续可结合大数据、物联网技术，搭建厂用电智能监控系统，实现能耗实时监测、故障智能预警、负荷自动优化，进一步挖掘厂用电系统节能潜力，持续提升火电厂节能降损水平，助力电力行业绿色低碳转型。

参考文献

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