随着電(diàn)力體制改革(gé)的深入推進(jìn)，能源結構轉(zhuǎn)型步伐加快(kuài)，特别是近幾(ji)年我國可再(zai)生能源發展(zhan)取得了顯著(zhe)成績，水電、風(feng)電和太陽能(neng)發電的裝機(jī)規模截至2016年(nián)末分别達到(dao)3.2億千瓦、1.3億千(qiān)瓦和4300萬千瓦(wa)，均居世界第(di)一位，可再生(sheng)能源總發電(dian)量也位居世(shì)界第一。但是(shì)，必須看到，在(zài)可再生能源(yuan)持續發展的(de)同時，一些地(di)區棄風棄光(guāng)等問題日益(yì)突出：2016年，我國(guo)平均棄風率(lü)17%，平均棄光率(lǜ)20%左右，消納已(yi)經成為制約(yuē)可再生能源(yuan)發展的關鍵(jian)因素。
究竟(jing)該如何解決(jue)消納問題?日(ri)前，由中國電(diàn)機工程學會(hui)熱電專業委(wěi)員會主辦的(de)2017全國燃煤電(dian)廠靈活(huo)性改造及深(shen)度調峰技術(shù)交流研讨會(hui)對這個問題(ti)進行了深入(rù)探讨。
消納問題加(jiā)快改造進程(cheng)
《巴黎(lí)協定》作為世(shì)界各國對于(yú)低碳綠色發(fā)展的共同認(rèn)知和責任契(qi)約，我國一諾(nuo)千金，提出在(zai)2030年左右使二(er)氧化碳排放(fàng)達到峰值，并(bìng)争取盡早實(shi)現;2020年非化石(shí)能源占一次(ci)能源消費比(bi)例達到15%，2030年達(dá)到20%;2020年單位GDP二(èr)氧化碳排放(fang)量較2015年分别(bié)下降18%。
按照(zhao)承諾，預計2020年(nián)、2030年我國一次(ci)能源消費總(zǒng)量分别不超(chāo)過50億噸标煤(mei)、60億噸标煤，其(qi)中非化石能(neng)源分别約7.5億(yi)噸标煤、12億噸(dun)标煤。初步估(gu)算，到2020年，我國(guo)風電裝機将(jiāng)達到2.2億千瓦(wa)以上，“十三五(wu)”增加1億千瓦(wǎ)以上;太陽能(néng)發電裝機将(jiang)達到1.1億千瓦(wǎ)以上，“十三五(wu)”增加6000萬千瓦(wǎ)以上。2020年以後(hòu)，風電和光伏(fú)裝機将進一(yī)步增加。
截(jié)至2016年底，我國(guó)煤電裝機為9.43億千瓦(wǎ)，占發電裝機(jī)總量的57%，受各(gè)方面因素影(yǐng)響和産業結(jie)構的調整，風(feng)光資源富集(ji)地區的風電(diàn)和光伏的滲(shèn)透率将進一(yī)步增加，用電(diàn)負荷峰谷差(cha)亦将增大，部(bù)分地區熱電(diàn)聯産仍将持(chi)續增加，由此(ci)可見實現《巴(bā)黎協定》的承(chéng)諾任重而道(dào)遠。
從歐洲(zhōu)發達國家在(zài)風能、太陽能(néng)、生物能源、二(èr)氧化碳的捕(bǔ)獲和儲存等(děng)增加新能源(yuán)占比和新能(neng)源領域技術(shu)發展的經驗(yàn)史來看，通過(guò)開展火電靈活性(xìng)改造可(ke)以吸納更多(duō)的新能源。2016年(nian)，歐洲可再生(sheng)能源發電量(liàng)占總發電量(liang)的比重達到(dao)了30.2%，其中風電(diàn)和太陽能發(fā)電合計占比(bi)13.2%;丹麥1995年開始(shǐ)推廣火電靈(ling)活性，至2015年，風(fēng)電占總用電(dian)量的42%;2016年，德國(guó)的風電和太(tai)陽能發電量(liang)占比達到20%以(yǐ)上。
未來，新(xīn)能源有望成(cheng)為我國能源(yuan)發展的主流(liú)，加快能源技(ji)術創新，挖掘(jué)燃煤機組調(diào)峰潛力，全面(mian)提高系統調(diào)峰和新能源(yuan)消納能力勢(shi)必在行，而火(huǒ)電開展靈活(huo)性改造亦是(shì)延展其生命(ming)周期的有效(xiao)選擇。
改造需“一廠(chang)一策”制定方(fang)案
火電靈(ling)活性改造之(zhī)于火電領域(yù)是一場革命(mìng)，更是對我國(guo)能源技術創(chuang)新的一場嚴(yan)峻考驗，如何(he)“靈活”開展靈(líng)活性改造是(shi)必須要攻克(kè)的課題，也是(shì)中國電機工(gōng)程學會熱電(dian)專業委員會(hui)舉辦此次全(quan)國燃煤電廠(chang)靈活性改造(zào)及深度調峰(feng)技術交流研(yan)讨會的初衷(zhong)。
“所(suo)謂靈活就是(shì)機組具有更(gèng)快的變負荷(he)速率、更高的(de)負荷調節精(jīng)度及更好的(de)一次調頻性(xing)能;所謂深度(du)，就是機組具(jù)有更寬的負(fù)荷調節範圍(wei)，負荷下限從(cóng)原來的45%下調(diao)至30%，甚至更低(di)。”東南大學能(neng)源與環境學(xue)院博士生導(dǎo)師呂劍虹這(zhè)樣诠釋靈活(huo)與深度的實(shí)質。
“燃煤機組深(shēn)度調峰面臨(lín)着很多問題(tí)。”國家電投上(shang)海發電設備(bèi)成套設計研(yan)究院博士呂(lü)為智在會上(shàng)做了詳細分(fen)析，“涉及到鍋(guō)爐、汽機、輔機(jī)、控制系統等(děng)多個方面，可(kě)謂牽一發而(er)動全身，所以(yi)要以‘一廠一(yi)策’為原則，針(zhēn)對機組自身(shen)的運行特性(xing)以及調峰目(mù)标幅度，靈活(huó)制定靈活性(xing)改造技術路(lu)線，以期實現(xiàn)燃煤機組在(zai)低負荷下的(de)安全穩定運(yùn)行。”
目前，國(guó)内外較為成(chéng)熟的火電靈(ling)活性改造技(ji)術有機組本(ben)體優化調整(zhěng)技術，等離子(zi)/微油助燃技(ji)術以及熱電(diàn)聯産機組涉(shè)及到的熱電(diàn)解耦技術，其(qí)中熱電解耦(ǒu)技術又包括(kuo)抽汽改造、固(gù)體蓄熱技術(shu)、熱泵技術、電(dian)鍋爐技術和(hé)電鍋爐+蓄熱(rè)罐技術等多(duo)種方式。
“要實現(xian)‘靈活’的靈活(huo)性改造并不(bú)是一件容易(yi)的事兒。”國電(diàn)科學技術研(yan)究院沈陽電(diàn)力技術分院(yuan)主任工程師(shī)、高級工程師(shi)吳炬非常清(qīng)楚這條改造(zào)之路的艱辛(xīn)，“要響應政策(cè)導向，兼顧未(wei)來市場變化(huà)，根據企業自(zì)身特點，合理(lǐ)确定改造目(mù)标和技術方(fāng)案，保證機組(zu)安全，還要控(kòng)制投資規模(mó)，注重解決實(shí)際需求。”
會(hui)上，哈爾濱鍋(guo)爐廠、東方 鍋爐股份(fèn)有限公司、華(hua)能清潔能源(yuan)研究院、華北(bei)電力科學研(yán)究院、西安熱(re)工研究院等(děng)多家研究機(ji)構，國家重點(diǎn)實驗室的多(duo)位博士、高級(jí)工程師對提(tí)升火電調峰(fēng)能力關鍵系(xì)統、關鍵指标(biāo)做了深入的(de)剖析。
“十三(san)五”改造規模(mo)将超2億千瓦(wǎ)
今年12月15日(ri)和12月15日，國家(jia)發展改革委(wěi)、國家能源局(ju)先後印發《關(guan)于下達火電(diàn)靈活性改造(zào)試點項目的(de)通知》以及《關(guan)于印發<可再(zai)生能源調峰(feng)機組優先發(fa)電試行辦法(fa)>的通知》，公布(bù)了22個試點項(xiàng)目約18吉瓦裝(zhuāng)機容量的火(huǒ)電機組，一場(chang)煤電機組靈(líng)活性改造、煤(mei)電機組調峰(fēng)能力提升工(gong)程攻堅戰就(jiù)此一炮打響(xiǎng)，截至目前，我(wǒ)國火電靈活(huo)性改造取得(de)了長足的進(jin)展和可喜的(de)進步。
國電(diàn)電力莊河發(fa)電公司作為(wéi)全國首批煤(méi)電機組靈活(huo)性改造示範(fan)項目，在今年(nian)的全國燃煤(mei)電廠靈活性(xing)改造及深度(du)調峰技術交(jiao)流研讨會上(shang)異常奪目。近(jìn)年來，東北地(di)區電力市場(chang)供需矛盾突(tu)出，特别是遼(liao)甯省供熱機(ji)組在區域裝(zhuang)機容量占比(bǐ)高達70%以上，導(dǎo)緻供暖期電(dian)網調峰能力(li)嚴重不足，而(er)莊河發電卻(que)能因地制宜(yí)，以開展機組(zu)靈活性改造(zao)作為企業提(ti)質增效、解困(kun)突圍的主要(yào)手段，積極主(zhu)動參與深度(dù)調峰，取得了(le)顯著效益。
“2017年初(chu)我們即實現(xiàn)了18萬千瓦(30%額(e)定容量)長時(shí)間安全穩定(dìng)運行的曆史(shǐ)性突破，春節(jie)期間2号機組(zu)18萬千瓦連續(xu)安全穩定運(yùn)行77小時，成為(wei)全國首台實(shí)現供暖期調(diao)峰負荷率達(da)到30%的60萬千瓦(wǎ)純凝機組。”該(gāi)公司生技部(bù)副主任、高級(ji)工程師王豐(fēng)的自豪之情(qing)溢于言表。
同樣作為靈(líng)活性改造首(shǒu)批試點項目(mu)的華能國際(jì)丹東電廠30萬(wan)千瓦亞臨界(jie)機組在AGC控制(zhi)方式下，最低(dī)負荷直接控(kong)制到25%，成為目(mu)前遼甯省電(dian)力公司區域(yù)内調峰深度(dù)最大的電廠(chang)。
“12月(yuè)15日，我們召開(kāi)了‘機組靈活(huó)性改造(熱電(dian)解耦)項目及(ji)抽汽擴能項(xiang)目現場聯絡(luo)會’，确定了改(gai)造技術路線(xiàn)。”丹東電廠運(yun)行部副主任(ren)、高級工程師(shi)宮作夫向記(jì)者介紹道，“我(wo)們的目标就(jiu)是深挖機組(zǔ)深度調峰期(qi)間的節能方(fāng)法，優化設備(bei)運行方式調(diào)整，确保深度(du)調峰期間盡(jìn)量提高機組(zǔ)經濟性”。
記(jì)者了解到，除(chu)國電電力莊(zhuāng)河發電、華能(neng)國際丹東電(diàn)廠外，華能營(yíng)口電廠60萬千(qian)瓦超臨界機(ji)組也已完成(cheng)靈活性和深(shen)度調峰改造(zào)，在AGC控制方式(shì)下，最低負荷(he)可以控制到(dào)30%(18萬千瓦,幹态(tài))。
“‘十(shi)三五’期間，随(suí)着可再生能(neng)源發電全額(é)保障性收購(gou)制度的實行(hang)，我國火電靈(ling)活性改造工(gōng)作将同步鋪(pu)開，熱電機組(zǔ)和常規煤電(diàn)靈活性改造(zao)規模分别達(dá)到1.33億千瓦和(he)8600萬千瓦左右(you)，并開展針對(dui)性的改造難(nán)度評估，為火(huo)電靈活性改(gǎi)造工作的順(shun)利開展提供(gong)支撐。”中國電(dian)機工程學會(huì)熱電專業委(wei)員會秘書長(zhang)王新雷向記(jì)者透露。
目(mù)前，中國稀缺(quē)的不是發電(diàn)能力，而是調(diào)峰能力，過去(qù)要求火電安(ān)全、穩定、高效(xiào)、清潔，現在我(wǒ)們還需要彈(dan)性、靈活性來(lai)調節和吸納(nà)高比例的可(kě)再生能源，這(zhè)不僅是火電(diàn)定位的變化(hua)，也是火電尋(xun)求生存的一(yi)條必由之路(lu)。
