火电转型及其热机设计业务建设问题探讨

火电转型及其热机设计业务建设问题探讨

赵元

中国能源建设集团广西电力设计院研究院有限公司， 广西南宁530000

摘要：长期以来，火电在能源建设中作为安全可靠、经济可行、投资省、建设速度快的传统项目，一直是国民经济建设中不可缺的能源工程。但为落实“碳达峰、碳中和”与节能减排，促进能源转型、削减电力尖峰负荷、保障电力供应、促进绿色电力消费，火电建设速度必将放缓。而新能源建设必将有序推行，这对长期从事火电设计的热机设计人员无疑是重大考验，文章对此进行探讨。

关键词：火电转型  新能源  考验  机遇

1火力建设的作用及转型的必然性

作为以煤为原料，而且经济可行、安全可靠、稳发满发，不受自然灾害影响的火力发电，不仅是能源建设中的“顶梁柱”和“压舱石”，而且也成为其他能源建设的基础及兜底保障。因为有火电这个能源作为兜底保障，其他能源开发建设项目才可以大胆的开发。基于此，我国火电建设项目仍然有序发展。根据国家统计局数据统计可知：截止2021年底，全国发电量为81121.8亿千瓦时，累计增长8.1%；其中火力发电量为57702.7亿千瓦时，占全国发电量比重约为71.13%。而广西境内（含龙滩水电站）电源装机容量为55053MW，同比增长6.4%；其中，水电装机容量为17670MW，占32.1%，同比增长0.5%；火电装机容量为24683MW（含生物质能、气电），占44.8%，同比增长5.4%。在电源装机中，属于电网统调装机为39529MW，占境内总装机的71.8%，同比增加18.3%，其中：水电装机为10098MW，占25.5%；火电装机为17315MW，占43.8%。可见火电在全国发电所占比重高达71.13%，在水电比较丰富的广西，所占的比重仍然很高。

但是，我国是能源消费大国，也是CO2排放大国，一次能源消费总量在2020年49.8亿吨标准煤的基础上，2021年消费总量又达到52.4亿吨标准煤，增长5.2%，很明显，我国对一次能源的依赖性仍然较强，下降的趋势比较缓慢。然而，温室气体排放是全球气候变暖的主要原因，国际能源署早于2002年统计，在二氧化碳排放浓度贡献中，火力发电厂占到40%以上。由此可研见，气候变暖与全球火力发电厂排出大量的二氧化碳存在紧密联系。只有控制二氧化碳排放才能抑制全球气候变暖的关键措施。而要大幅减少火电厂二氧化碳的排放，只能放缓甚是减少火力发电厂的建设，才能从根本上扭转全球气候变暖这一局面，也才从根本上遏制大规模、无节制地使用化石燃料，还子孙后代一个碧水蓝天。

 联合国2020年第七十五届大会提出碳达峰要求后，我国政府积极响应，并向全世界宣布中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，并努力争取2060年前实现碳中和（“净零”排放）的目标。为实现这一庄严承诺，又要保证国民经济健康持续发展，就必须寻找替代能源，开发新能源工作，所以火电加快转型是必然的。

光伏发电是将太阳光能直接转化为电能的器件，与常规发电系统相比是无噪声、无污染、零排放的发电工程，是取之不尽，用之不竭最理想的新能源、清洁能源工程。据国家能源局相关资料统计，到2021年为止，我国光伏、风电的发电量已占全社会用电量比重达到11%，规划2022年达到12.2%，2025年将达到16.5%左右。为此，大力发展新能源，是国家能源发展的既定方向和坚定不移的国策。这对长期从事火电工程设计的设计人员，无疑是重大考验。

2 火电设计与新能源设计的异同

从所周知，火电（含生物质能、气电）、水电及核电是常规能源的三大领域工程。以火电工程600MW机组为例，项目基本建设程序为：规划与研究阶段（项目建议书，项目初步可行性研究、可行性研究）；设计阶段（初步设计、设备招标，施工图设计、竣工图设计）；建设阶段（施工招标，建安招标，试运行）；生产时期（正式投产，达产，运营）。所投入的专业至少有：热机（汽机、锅炉）电气、热控、除灰、运煤、系统、化学、、水工工艺、暖通、总图、土建结构、建筑、水工结构、暖通、地质勘探、通讯系统、环保、技经等共19个专业。按每kw.h投资6000元，2×600MW超临界凝气式机组，总投资约70亿元人民币，占地约300亩，建设总工期40个月左右。在工程设计时间方面，初步设计阶段定额15760～19958工日，施工图设计阶段定额为93138工日。总共需出图113卷共886册，图纸张数15905张。由此可见，一个常规火力发电厂的建设是一个及其复杂的系统工程，投入的人力物力时间都非常之大。

而新能源建设工程，以60MW山地光伏为例，其基本建设程序基本相同，即规划与研究阶段（项目预可行性研究，设计阶段（初步设计，设备或系统招标，施工图设计，竣工图设计）；建设阶段（施工招标，建安招标，试运行）；生产时期（正式投产，达产，运营）。但光伏工程每个设计程序与火电工程相比要简单得多，也容易的多。尤其施工图设计阶段，根据规程，可不开展初步设计，可研审批后，直接开展设备招标及施工图设计。所投入的专业仅电气、总图、土建结构、水工消防、技经共5个专业。按每kw.h投资5000元， 60MW机组，总投资约3亿元人民币，占地1400亩，如果征地顺利，正常建设总工期6个月左右。在工程设计方面，电气、总图、土建、消防、输变线路、升压站6卷共72册，其中光伏区29册，升压站及输变线路43册，由此可见，光伏建设工程，属投资省，见效快的新能源建设项目。

    根据工程建设情况，火电工程由于占地小，基本不受到征地影响。而光伏工程占地面积大，征地比较困难，由于征地问题，很难按计划投产。其次，与火电工程建设不同的是，新能源工程，基本执行EPC工程总包建设模式，即设计、安装、施工、设备采购、设备运输、设备储存、调试、试验、检查、试运行、考核验收、消缺等的交钥匙工程。对于征地，火电工程是建设方即业主方负责，而新能源建设项目，征地大部分仍然由总包方负责或协助建设方开展征地工作。这就要求火电项目经理增加与农户打交道、协调沟通的能力，将智慧、技巧、灵活性等融于一身的能力。这是一门尖端的难以操作的社会学，一旦把握的好，工程建设顺畅。

     光伏新能源建设工程与火电工程建设另一个较大的区别是，火电工程无论是土建还是安装工程，基本由熟练在职的技术工人及工程管理人员进行管理及施工，较少雇佣农民工，属于正规化、标准化、规范化的建设，工程质量往往得到保障。而光伏工程，由于各施工阶段及工艺流程都比较简单，不需要熟练的技术工人施工，国内所有新能源施工单位也没有储备一批固定的技术工人，所以管理不当，很容易发生预想不到的质量问题。这是全国能源建设中，唯一没有利用在职职工、熟练技术工人进行建设的项目，这是与火电建设项目大不相同的重要之处。

3 火电转型对热机设计的考验

从事火电工程设计可知，每个工程都要投入大量的设计人员，而火电的主体专业是热机专业。由设计定额可知，2×600MW凝气超临界机组热机卷册数量占所有出图卷册27.43%，册数占20%。如广西电力设计研究院，从1990年开始就着重于大机组的设计工作，分别设计了柳州电厂2×200MW机组、合山电厂、北海电厂、永福电厂、来宾电厂、鹿寨电厂、德保电厂、百色矿业集团自备电厂2×300MW级机组；南宁电厂、贵港电厂、钦州电厂、防城港电厂、合山电厂、河南孟津电厂、北海电厂二期2×600MW级机组；贺州电厂、钦州电厂2×1000MW级机组。这30多年来，广西院建立了一支技术力量较强的热机设计队伍。但从2016年开始，由于火电项目的大幅减少，热机设计人员面临无事可做、危机感十足的境地。所以，火电业务的减少，热机人员必须转型，只有转型才有出路，而转型必须对新专业、新知识有个全新的认识及再学习过程，是对原知识的考验及挑战。

    从上论述可知，火电转型就是从常规能源设计改为从事新能源设计。而光伏发电工程就是典型的新能原工程，但光伏发电工程设计流程简单，不仅需要的设计人员少，而且从光伏发电工程的设计规范《光伏发电站设计规范》GB 50797-2012、《光伏发电系统效能规范》NB/T 10394-2020看，大部分为电气专业人员所负责，似乎与热机设计无关，感觉热机人员仍然无处发挥，事情是否这样？笔者认为答案是否定的。

从光伏发电工程本身性质看，确实是需要电气、土建及总图专业人员开展设计。但从广度及深层次看，仅依靠光伏发电工程的设计，不仅业务不饱满，也无法提升及锻炼设计队伍的水平，更无法有效提高企业的产值，只有开拓新能源工程总承包工作，才是火电转型业务的根本出路。所以，热机设计人员要转变观念，除对光伏发电工程知识进行全面学习，掌握精通原理基础上，必须在管理学上下功夫，学好工程总承包中的各项管理方法、制度及规范标准；如《建设项目工程总承包管理规范》GB/T 50358-2017；《光伏发电站施工规范》GB 50794-2012；《光伏发电工程施工组织设计规范》GB 50795-2012；《光伏发电工程验收规范》GB 50796-2012；《光伏发电工程组件及支架安装质量评定标准》NB/T 10329-2019。这对长期与火力发电厂打交道，从事设计绘图的热机设计人员，无疑是一个全新的概念，全新的专业，全新的课程，所以，学会全程参与对新能源工程的总承包管理工作，是热机设计人员业务转型的关键问题。

那么，热机专业设计人员，能否担得起或成为光伏发电工程的生力军？几年来的工程总承包实践证明，由热机专业人员担任光伏发电工程总承包经理、现场总工、安全员、设代等，都很好的发挥作用，工程项目有条不紊的开展，所有工程能按期投产，为提升当地的经济、社会、环境效益做出了积极的贡献。因此实践表明，热机人员转型投身于新能源建设，无论是从事设计或项目管理都是可行。

     但笔者认为，有三个问题仍然值得的思考，一是热机设计人员较多，新能源总包项目无法完全消纳，当常规火电工程工作任务接近于零时，仍然有五分之三的热机设计人员闲置无法发挥作用，这就需要他们加强学习，开拓新的业务市场。其二，投入光伏发电的工程技术人员，仍然需要不断的加强学习，完善自我，提高技术管理水平及技能，时刻把控新能源建设领域的新动态，新技术的应用。首先要研究，如何加强对光伏工程农民工的技术指导、提高其责任心是需要研究解决的重大课题，这样才使EPC总包项目建设成为设计、质量、安全、工期、造价等完全符合合同要求，为建设方提供合格良好的产品。其三，新能源发电工程，是长期在外工作的工程项目，如何使管理人员精神饱满的管好项目，除设计代表执行轮换制外，是否需要建立项目技术管理梯队，只要每个管理人员水平优秀，可试行在合同允许范围内的经理轮换制。如果设想得以实施，热机设计人员可以有序的得到锻炼，业务水平自然有效提升。

4结束语

为落实“碳达峰、碳中和”与节能减排，促进能源转型，确保国民经济持续健康发展，火电产业转型是必然的，也是必须的。长期从事火电设计的热机人员只要转变观念，一定成为新能源建设的佼佼者，经过几年光伏总承包项目的建设，也证明火电热机人员从事光伏工程的设计管理是没有任何问题。