随着(zhe)電力體制改(gǎi)革的深入推(tuī)進，能源結構(gòu)轉型步伐加(jia)快，特别是近(jìn)幾年我國可(ke)再生能源發(fā)展取得了顯(xian)著成績，水電(dian)、風電和太陽(yáng)能發電的裝(zhuang)機規模截至(zhi)2016年末分别達(da)到3.2億千瓦、1.3億(yi)千瓦和4300萬千(qiān)瓦，均居世界(jie)第一位，可再(zài)生能源總發(fā)電量也位居(ju)世界第一。但(dàn)是，必須看到(dao)，在可再生能(néng)源持續發展(zhan)的同時，一些(xiē)地區棄風棄(qì)光等問題日(ri)益突出：2016年，我(wo)國平均棄風(feng)率17%，平均棄光(guang)率20%左右，消納(nà)已經成為制(zhì)約可再生能(neng)源發展的關(guān)鍵因素。
究(jiū)竟該如何解(jie)決消納問題(tí)?日前，由中國(guo)電機工程學(xué)會熱電專業(yè)委員會主辦(ban)的2017全國燃煤(mei)電廠靈(ling)活性改造及(ji)深度調峰技(jì)術交流研讨(tǎo)會對這個問(wen)題進行了深(shēn)入探讨。
按(an)照承諾，預計(jì)2020年、2030年我國一(yī)次能源消費(fèi)總量分别不(bu)超過50億噸标(biāo)煤、60億噸标煤(méi)，其中非化石(shi)能源分别約(yue)7.5億噸标煤、12億(yi)噸标煤。初步(bù)估算，到2020年，我(wǒ)國風電裝機(ji)将達到2.2億千(qiān)瓦以上，“十三(sān)五”增加1億千(qiān)瓦以上;太陽(yang)能發電裝機(ji)将達到1.1億千(qiān)瓦以上，“十三(sān)五”增加6000萬千(qiān)瓦以上。2020年以(yǐ)後，風電和光(guāng)伏裝機将進(jin)一步增加。
截至2016年底，我(wǒ)國9.43億千(qian)瓦，占發電裝(zhuang)機總量的57%，受(shòu)各方面因素(su)影響和産業(yè)結構的調整(zheng)，風光資源富(fu)集地區的風(feng)電和光伏的(de)滲透率将進(jìn)一步增加，用(yòng)電負荷峰谷(gǔ)差亦将增大(da)，部分地區熱(rè)電聯産仍将(jiāng)持續增加，由(you)此可見實現(xiàn)《巴黎協定》的(de)承諾任重而(er)道遠。
從歐(ōu)洲發達國家(jia)在風能、太陽(yang)能、生物能源(yuán)、二氧化碳的(de)捕獲和儲存(cún)等增加新能(neng)源占比和新(xin)能源領域技(ji)術發展的經(jīng)驗史來看，通(tōng)過開展火電靈活(huó)性改造可以吸納更(geng)多的新能源(yuán)。2016年，歐洲可再(zài)生能源發電(dian)量占總發電(diàn)量的比重達(dá)到了30.2%，其中風(feng)電和太陽能(néng)發電合計占(zhàn)比13.2%;丹麥1995年開(kāi)始推廣火電(diàn)靈活性，至2015年(nián)，風電占總用(yong)電量的42%;2016年，德(de)國的風電和(hé)太陽能發電(diàn)量占比達到(dao)20%以上。
未來(lái)，新能源有望(wang)成為我國能(neng)源發展的主(zhǔ)流，加快能源(yuán)技術創新，挖(wa)掘燃煤機組(zǔ)調峰潛力，全(quán)面提高系統(tǒng)調峰和新能(neng)源消納能力(li)勢必在行，而(ér)火電開展靈(líng)活性改造亦(yì)是延展其生(shēng)命周期的有(you)效選擇。
改造需“一(yī)廠一策”制定(ding)方案
火電(diàn)靈活性改造(zao)之于火電領(lǐng)域是一場革(ge)命，更是對我(wǒ)國能源技術(shù)創新的一場(chang)嚴峻考驗，如(rú)何“靈活”開展(zhan)靈活性改造(zao)是必須要攻(gōng)克的課題，也(yě)是中國電機(ji)工程學會熱(rè)電專業委員(yuan)會舉辦此次(ci)全國燃煤電(dian)廠靈活性改(gǎi)造及深度調(diào)峰技術交流(liu)研讨會的初(chu)衷。
“所謂靈活就(jiu)是機組具有(you)更快的變負(fù)荷速率、更高(gāo)的負荷調節(jie)精度及更好(hao)的一次調頻(pin)性能;所謂深(shen)度，就是機組(zǔ)具有更寬的(de)負荷調節範(fan)圍，負荷下限(xian)從原來的45%下(xià)調至30%，甚至更(geng)低。”東南大學(xué)能源與環境(jing)學院博士生(sheng)導師呂劍虹(hong)這樣诠釋靈(líng)活與深度的(de)實質。
目前(qián)，國内外較為(wéi)成熟的火電(dian)靈活性改造(zao)技術有機組(zǔ)本體優化調(diào)整技術，等離(lí)子/微油助燃(rán)技術以及熱(re)電聯産機組(zǔ)涉及到的熱(rè)電解耦技術(shù)，其中熱電解(jiě)耦技術又包(bāo)括抽汽改造(zào)、固體蓄熱技(ji)術、熱泵技術(shu)、電鍋爐技術(shù)和電鍋爐+蓄(xu)熱罐技術等(děng)多種方式。
“要實(shi)現‘靈活’的靈(líng)活性改造并(bing)不是一件容(róng)易的事兒。”國(guo)電科學技術(shù)研究院沈陽(yáng)電力技術分(fèn)院主任工程(chéng)師、高級工程(chéng)師吳炬非常(chang)清楚這條改(gǎi)造之路的艱(jiān)辛，“要響應政(zheng)策導向，兼顧(gu)未來市場變(biàn)化，根據企業(yè)自身特點，合(he)理确定改造(zào)目标和技術(shù)方案，保證機(ji)組安全，還要(yao)控制投資規(gui)模，注重解決(jue)實際需求。”
會上，哈爾濱(bin)鍋爐廠、東方(fang) 鍋爐股(gǔ)份有限公司(si)、華能清潔能(néng)源研究院、華(hua)北電力科學(xué)研究院、西安(an)熱工研究院(yuàn)等多家研究(jiū)機構，國家重(zhòng)點實驗室的(de)多位博士、高(gāo)級工程師對(dui)提升火電調(diao)峰能力關鍵(jiàn)系統、關鍵指(zhi)标做了深入(rù)的剖析。
“十(shí)三五”改造規(gui)模将超2億千(qiān)瓦
今年12月(yue)6日和12月6日，國(guó)家發展改革(gé)委、國家能源(yuán)局先後印發(fā)《關于下達火(huo)電靈活性改(gai)造試點項目(mù)的通知》以及(ji)《關于印發<可(ke)再生能源調(diao)峰機組優先(xian)發電試行辦(bàn)法>的通知》，公(gōng)布了22個試點(dian)項目約18吉瓦(wa)裝機容量的(de)火電機組，一(yī)場煤電機組(zǔ)靈活性改造(zào)、煤電機組調(diào)峰能力提升(sheng)工程攻堅戰(zhan)就此一炮打(da)響，截至目前(qian)，我國火電靈(líng)活性改造取(qu)得了長足的(de)進展和可喜(xi)的進步。
國(guó)電電力莊河(hé)發電公司作(zuò)為全國首批(pi)煤電機組靈(líng)活性改造示(shì)範項目，在今(jin)年的全國燃(ran)煤電廠靈活(huó)性改造及深(shen)度調峰技術(shu)交流研讨會(huì)上異常奪目(mù)。近年來，東北(bei)地區電力市(shì)場供需矛盾(dùn)突出，特别是(shì)遼甯省供熱(re)機組在區域(yù)裝機容量占(zhàn)比高達70%以上(shang)，導緻供暖期(qi)電網調峰能(néng)力嚴重不足(zú)，而莊河發電(diàn)卻能因地制(zhì)宜，以開展機(jī)組靈活性改(gai)造作為企業(ye)提質增效、解(jiě)困突圍的主(zhǔ)要手段，積極(jí)主動參與深(shen)度調峰，取得(dé)了顯著效益(yì)。
“2017年(nián)初我們即實(shi)現了18萬千瓦(wa)(30%額定容量)長(zhang)時間安全穩(wen)定運行的曆(li)史性突破，春(chun)節期間2号機(ji)組18萬千瓦連(lian)續安全穩定(dìng)運行77小時，成(cheng)為全國首台(tai)實現供暖期(qī)調峰負荷率(lǜ)達到30%的60萬千(qian)瓦純凝機組(zu)。”該公司生技(ji)部副主任、高(gāo)級工程師王(wang)豐的自豪之(zhi)情溢于言表(biao)。
同樣作為(wei)靈活性改造(zào)首批試點項(xiàng)目的華能國(guo)際丹東電廠(chǎng)30萬千瓦亞臨(lin)界機組在AGC控(kòng)制方式下，最(zui)低負荷直接(jie)控制到25%，成為(wéi)目前遼甯省(sheng)電力公司區(qu)域内調峰深(shen)度最大的電(dian)廠。
“12月6日，我們召(zhao)開了‘機組靈(líng)活性改造(熱(rè)電解耦)項目(mu)及抽汽擴能(neng)項目現場聯(lian)絡會’，确定了(le)改造技術路(lu)線。”丹東電廠(chǎng)運行部副主(zhu)任、高級工程(cheng)師宮作夫向(xiàng)記者介紹道(dao)，“我們的目标(biāo)就是深挖機(ji)組深度調峰(feng)期間的節能(néng)方法，優化設(she)備運行方式(shì)調整，确保深(shen)度調峰期間(jian)盡量提高機(ji)組經濟性”。
記者了解到(dao)，除國電電力(li)莊河發電、華(huá)能國際丹東(dōng)電廠外，華能(néng)營口電廠60萬(wan)千瓦超臨界(jiè)機組也已完(wán)成靈活性和(he)深度調峰改(gai)造，在AGC控制方(fāng)式下，最低負(fù)荷可以控制(zhi)到30%(18萬千瓦,幹(gan)态)。
“‘十三五’期間(jiān)，随着可再生(sheng)能源發電全(quan)額保障性收(shōu)購制度的實(shí)行，我國火電(dian)靈活性改造(zào)工作将同步(bu)鋪開，熱電機(ji)組和常規煤(mei)電靈活性改(gai)造規模分别(bié)達到1.33億千瓦(wa)和8600萬千瓦左(zuo)右，并開展針(zhen)對性的改造(zao)難度評估，為(wéi)火電靈活性(xìng)改造工作的(de)順利開展提(tí)供支撐。”中國(guó)電機工程學(xue)會熱電專業(yè)委員會秘書(shū)長王新雷向(xiàng)記者透露。
目前，中國稀(xi)缺的不是發(fa)電能力，而是(shì)調峰能力，過(guò)去要求火電(diàn)安全、穩定、高(gao)效、清潔，現在(zai)我們還需要(yao)彈性、靈活性(xing)來調節和吸(xi)納高比例的(de)可再生能源(yuán)，這不僅是火(huo)電定位的變(biàn)化，也是火電(diàn)尋求生存的(de)一條必由之(zhi)路。
