随着電力體(tǐ)制改革的(de)深入推進(jìn)，能源(yuán)結構(gòu)轉型步伐加快(kuài)，特别是近(jìn)幾年(nián)我國可再生能(néng)源發展(zhǎn)取得了(le)顯著成績，水電、風電(diàn)和太陽能(néng)發電的裝機規(guī)模截至2016年末分(fèn)别達到3.2億(yì)千瓦(wǎ)、1.3億千(qiān)瓦和4300萬千(qiān)瓦，均居世(shì)界第(dì)一位，可再生能(néng)源總發電量也位居(jū)世界第一(yī)。但是，必須(xū)看到，在可再生(shēng)能源(yuán)持續發展的(de)同(tóng)時，一(yī)些地區棄(qì)風棄光(guāng)等問題日益突出：2016年，我(wǒ)國平均棄風率(lǜ)17%，平均棄光率(lǜ)20%左右，消納(nà)已經成(chéng)為制(zhì)約可再生(shēng)能源(yuán)發展(zhǎn)的關(guān)鍵因(yīn)素(sù)。
究竟該如何(hé)解(jiě)決消納(nà)問題?日前，由中(zhōng)國電機工(gōng)程學(xué)會熱電專(zhuān)業委員會主辦的2017全(quán)國燃(rán)煤電(diàn)廠(chǎng)靈活性(xìng)改造及深(shēn)度調峰(fēng)技術交流研(yán)讨會對這(zhè)個問題(tí)進(jìn)行了深入(rù)探讨(tǎo)。
消納問題加快(kuài)改造進程(chéng)
《巴黎協定》作為世界各國對于(yú)低碳綠色發展(zhǎn)的共同認知和(hé)責任(rèn)契約，我國(guó)一諾(nuò)千金，提出(chū)在(zài)2030年左右使二(èr)氧化碳排放達(dá)到峰(fēng)值，并(bìng)争取(qǔ)盡早(zǎo)實現;2020年非(fēi)化石(shí)能源占一次能源(yuán)消費比(bǐ)例達到15%，2030年達到20%;2020年單位gdp二氧化(huà)碳排(pái)放(fàng)量(liàng)較2015年分别(bié)下降18%。
按照(zhào)承諾，預計2020年、2030年我國一次能源(yuán)消費總(zǒng)量(liàng)分别(bié)不超過50億(yì)噸标(biāo)煤(méi)、60億噸标煤，其(qí)中非化石能(néng)源(yuán)分别約7.5億噸标(biāo)煤、12億噸标煤。初(chū)步估算，到2020年，我(wǒ)國風電裝(zhuāng)機将達到2.2億千(qiān)瓦(wǎ)以上，“十(shí)三五”增加(jiā)1億千(qiān)瓦以上;太陽能發電裝機将達到1.1億千瓦(wǎ)以上，“十三五”增加6000萬千瓦以上(shàng)。2020年以後，風電和光伏(fú)裝機将進一步增(zēng)加。
截至(zhì)2016年底(dǐ)，我國煤(méi)電裝機為9.43億千瓦(wǎ)，占發電裝(zhuāng)機總(zǒng)量的57%，受各方面(miàn)因素影響和産業結構(gòu)的調整(zhěng)，風光資源富集(jí)地區(qū)的風電和(hé)光伏的(de)滲(shèn)透率将進一(yī)步增加(jiā)，用電負荷峰谷差亦(yì)将增大，部(bù)分地區(qū)熱電聯(lián)産仍(réng)将持(chí)續增(zēng)加，由(yóu)此可見實現《巴黎(lí)協定》的承諾任(rèn)重(zhòng)而道(dào)遠。
從歐洲發達國家在(zài)風能、太(tài)陽能、生物能源(yuán)、二氧化碳(tàn)的捕(bǔ)獲和儲存等增(zēng)加新能源占比(bǐ)和新(xīn)能(néng)源領域(yù)技術發展的經(jīng)驗史來看，通過(guò)開展火電靈(líng)活性(xìng)改(gǎi)造可以吸(xī)納更多(duō)的新能源。2016年(nián)，歐洲可(kě)再生能源發電量占總發(fā)電量的比(bǐ)重達到了30.2%，其中(zhōng)風電(diàn)和太陽(yáng)能發電(diàn)合計占比(bǐ)13.2%;丹麥(mài)1995年開(kāi)始(shǐ)推(tuī)廣火(huǒ)電靈活(huó)性，至2015年(nián)，風(fēng)電占總(zǒng)用電(diàn)量的(de)42%;2016年(nián)，德國的(de)風電和太陽能(néng)發電量占比達到20%以(yǐ)上(shàng)。
改造需(xū)“一廠(chǎng)一策”制(zhì)定(dìng)方案(àn)
火電(diàn)靈活性改(gǎi)造之(zhī)于火電領(lǐng)域是一場(chǎng)革命(mìng)，更是(shì)對我國能(néng)源技術創新的一場(chǎng)嚴峻考驗(yàn)，如何“靈(líng)活(huó)”開展靈(líng)活性改造是(shì)必須(xū)要(yào)攻(gōng)克的課題，也是中國(guó)電機工程(chéng)學會熱電專業委員(yuán)會舉辦(bàn)此次全(quán)國燃煤電廠靈活性改(gǎi)造及深(shēn)度調(diào)峰技術交(jiāo)流研(yán)讨會的初(chū)衷。
“所(suǒ)謂靈活就是機(jī)組具(jù)有更(gèng)快的(de)變負荷速(sù)率、更高的(de)負荷調節(jiē)精度(dù)及(jí)更(gèng)好的(de)一次(cì)調頻(pín)性能(néng);所謂(wèi)深度(dù)，就是(shì)機組(zǔ)具(jù)有更寬(kuān)的負荷調(diào)節範圍，負(fù)荷下限從(cóng)原來的45%下調(diào)至(zhì)30%，甚至更低(dī)。”東南(nán)大學能(néng)源與環境學(xué)院博士生(shēng)導師(shī)呂(lǚ)劍虹這(zhè)樣诠釋靈活與(yǔ)深度(dù)的實(shí)質。
“燃煤機(jī)組深度調峰面(miàn)臨着(zhe)很(hěn)多問題(tí)。”國家電投(tóu)上海發電設備成套(tào)設計研(yán)究(jiū)院博士呂為智(zhì)在會(huì)上做了詳(xiáng)細分(fèn)析，“涉(shè)及到鍋(guō)爐(lú)、汽機、輔機(jī)、控制(zhì)系統(tǒng)等多個方面，可(kě)謂牽一發(fā)而(ér)動全(quán)身，所以(yǐ)要以(yǐ)‘一廠一策’為原則，針對機(jī)組自身的運行(háng)特性以及調峰(fēng)目标幅(fú)度，靈活(huó)制定靈活性(xìng)改(gǎi)造技術路線，以(yǐ)期實(shí)現(xiàn)燃煤機(jī)組在(zài)低(dī)負荷下(xià)的安全(quán)穩(wěn)定運(yùn)行。”
目(mù)前(qián)，國(guó)内外較為成(chéng)熟的火電靈活(huó)性(xìng)改造(zào)技術(shù)有機組本(běn)體優化調整技術，等(děng)離子(zǐ)/微油助燃技(jì)術(shù)以及熱電聯産(chǎn)機組(zǔ)涉及(jí)到的熱電(diàn)解耦技術(shù)，其中(zhōng)熱電解耦技術又包括抽汽改(gǎi)造、固(gù)體蓄(xù)熱技(jì)術、熱泵技術、電(diàn)鍋爐技(jì)術和(hé)電(diàn)鍋爐+蓄熱罐技術等多(duō)種方式(shì)。
“要實現‘靈(líng)活’的靈活(huó)性改造并不是(shì)一件容易(yì)的事(shì)兒。”國(guó)電科學技術研究院沈陽電力技術分院主任(rèn)工程師、高(gāo)級工程師吳炬非常清楚這條(tiáo)改造之路(lù)的艱(jiān)辛，“要響應政策(cè)導向，兼顧未來(lái)市場(chǎng)變化，根據(jù)企業(yè)自身特點，合理确定改造(zào)目标和技術方(fāng)案，保證機(jī)組安(ān)全，還(hái)要控制投資規模，注重解(jiě)決實際需求。”
會(huì)上，哈爾濱鍋爐(lú)廠、東方(fāng) 鍋爐股份有(yǒu)限公(gōng)司、華能清潔能(néng)源(yuán)研究院、華北(běi)電力(lì)科學研究(jiū)院、西(xī)安熱工研究院(yuàn)等多家研究機構，國(guó)家重(zhòng)點實(shí)驗室(shì)的多(duō)位博士、高級工(gōng)程師(shī)對提升火(huǒ)電調(diào)峰能力關(guān)鍵系統、關鍵指标做了深入的(de)剖析。
“十三(sān)五”改造規(guī)模将超2億(yì)千瓦
今年6月28日(rì)和7月14日，國家發(fā)展改(gǎi)革委(wěi)、國家(jiā)能源(yuán)局(jú)先(xiān)後印(yìn)發《關于(yú)下達火(huǒ)電(diàn)靈活(huó)性(xìng)改造(zào)試點項目的(de)通知》以及《關(guān)于印(yìn)發<可再(zài)生能源(yuán)調峰(fēng)機(jī)組優先發電試行辦法(fǎ)>的通知(zhī)》，公布(bù)了(le)22個試(shì)點(diǎn)項目約(yuē)18吉瓦裝(zhuāng)機容量(liàng)的火電機組，一(yī)場煤電機(jī)組靈(líng)活性(xìng)改造、煤(méi)電(diàn)機組調(diào)峰(fēng)能力(lì)提升(shēng)工程攻堅(jiān)戰就此一炮打(dǎ)響(xiǎng)，截至(zhì)目前，我(wǒ)國火電靈活性(xìng)改造取得了長(zhǎng)足的(de)進展和可(kě)喜的(de)進步。
國電(diàn)電力莊河發電(diàn)公司作為全國(guó)首批煤電機組(zǔ)靈活(huó)性改造示(shì)範項目，在今年(nián)的全國燃煤電(diàn)廠靈活性(xìng)改造(zào)及深度(dù)調峰技術交流(liú)研讨會上異(yì)常奪(duó)目。近(jìn)年來，東北地區(qū)電力市(shì)場(chǎng)供需矛盾突(tū)出，特别(bié)是遼甯省供熱(rè)機組(zǔ)在區域裝(zhuāng)機容(róng)量占比高(gāo)達70%以上(shàng)，導緻供暖期電網調峰(fēng)能力(lì)嚴重(zhòng)不足(zú)，而莊河發電卻(què)能因(yīn)地(dì)制宜，以(yǐ)開展機組(zǔ)靈活性改造作為企(qǐ)業提質(zhì)增(zēng)效、解(jiě)困突(tū)圍(wéi)的主要(yào)手段，積(jī)極主動(dòng)參與(yǔ)深(shēn)度(dù)調峰(fēng)，取得(dé)了顯著效(xiào)益。
“2017年(nián)初我(wǒ)們即(jí)實現(xiàn)了18萬(wàn)千瓦(30%額定(dìng)容量)長時(shí)間安(ān)全穩定運行的曆史性突(tū)破，春節期(qī)間2号機組(zǔ)18萬千瓦連(lián)續安全穩(wěn)定運(yùn)行77小(xiǎo)時，成(chéng)為全(quán)國首台實(shí)現供暖期(qī)調峰負荷(hé)率達到30%的(de)60萬(wàn)千瓦(wǎ)純凝機(jī)組。”該(gāi)公司生技(jì)部(bù)副主任(rèn)、高級(jí)工程(chéng)師王(wáng)豐的自豪之情(qíng)溢于言表。
同樣作為(wéi)靈(líng)活性改造首(shǒu)批試(shì)點項目的華能國際(jì)丹東電廠30萬千(qiān)瓦亞臨(lín)界機組在agc控制(zhì)方式下，最低(dī)負(fù)荷直接(jiē)控制到25%，成為目(mù)前遼甯省電力(lì)公司區域(yù)内調(diào)峰深(shēn)度最大的電廠。
“4月(yuè)14日，我們(men)召開(kāi)了‘機(jī)組靈活性改造(zào)(熱電(diàn)解耦)項目及抽汽擴(kuò)能項(xiàng)目現場聯(lián)絡會(huì)’，确定了改(gǎi)造技術路線。”丹(dān)東電廠運行部(bù)副主任(rèn)、高級工程師(shī)宮作夫向(xiàng)記者介(jiè)紹(shào)道，“我(wǒ)們的目(mù)标就是(shì)深挖(wā)機組(zǔ)深度調峰(fēng)期間的節(jiē)能方法，優化設(shè)備運行方式調(diào)整，确保深度(dù)調峰期間盡量提(tí)高機組(zǔ)經濟性”。
記(jì)者(zhě)了解到，除(chú)國電電力莊河(hé)發電、華能國際丹東電廠外，華(huá)能營(yíng)口(kǒu)電(diàn)廠60萬千瓦超臨界機(jī)組也已完成靈活性和(hé)深(shēn)度調峰改造，在agc控制方式下，最低負(fù)荷可以控制到30%(18萬千瓦,幹态)。
“‘十(shí)三五’期間，随着可再(zài)生能(néng)源(yuán)發電全額保障性(xìng)收購(gòu)制度的實(shí)行，我國火電靈(líng)活性(xìng)改造工(gōng)作(zuò)将同步鋪(pù)開(kāi)，熱電機組和常規(guī)煤電(diàn)靈活(huó)性改造(zào)規(guī)模分别達(dá)到1.33億(yì)千瓦(wǎ)和(hé)8600萬(wàn)千瓦(wǎ)左右(yòu)，并開展針(zhēn)對(duì)性(xìng)的改造難(nán)度評估(gū)，為(wéi)火電(diàn)靈活(huó)性改(gǎi)造工(gōng)作的(de)順利(lì)開展提供支(zhī)撐。”中國(guó)電機工程學會(huì)熱電(diàn)專業(yè)委員會秘書(shū)長(zhǎng)王新(xīn)雷向記者(zhě)透露(lù)。
目(mù)前(qián)，中國稀缺(quē)的不(bú)是發電能(néng)力，而是調(diào)峰能(néng)力，過去要(yào)求火(huǒ)電安(ān)全、穩定、高(gāo)效、清潔，現在我(wǒ)們還需(xū)要彈性(xìng)、靈活性來(lái)調節(jiē)和吸(xī)納高(gāo)比例(lì)的可再生(shēng)能源，這不僅(jǐn)是火電(diàn)定位的變化，也(yě)是火電(diàn)尋求生(shēng)存的一(yī)條必由(yóu)之路。
