随(sui)着電力體(ti)制改革的(de)深入推進(jìn)，能源結構(gou)轉型步伐(fá)加快，特别(bie)是近幾年(nian)我國可再(zài)生能源發(fa)展取得了(le)顯著成績(jì)，水電、風電(diàn)和太陽能(neng)發電的裝(zhuang)機規模截(jié)至2016年末分(fèn)别達到3.2億(yì)千瓦、1.3億千(qiān)瓦和4300萬千(qian)瓦，均居世(shì)界第一位(wèi)，可再生能(néng)源總發電(dian)量也位居(ju)世界第一(yī)。但是，必須(xu)看到，在可(kě)再生能源(yuan)持續發展(zhǎn)的同時，一(yī)些地區棄(qì)風棄光等(děng)問題日益(yi)突出：2016年，我(wǒ)國平均棄(qi)風率17%，平均(jun1)棄光率20%左(zuo)右，消納已(yǐ)經成為制(zhì)約可再生(shēng)能源發展(zhǎn)的關鍵因(yin)素。

究(jiu)竟該如何(he)解決消納(na)問題?日前(qian)，由中國電(diàn)機工程學(xue)會熱電專(zhuan)業委員會(huì)主辦的2017全(quan)國燃(ran)煤電廠靈活性(xìng)改造及深(shēn)度調峰技(jì)術交流研(yan)讨會對這(zhè)個問題進(jin)行了深入(rù)探讨。

消納(nà)問題加快(kuai)改造進程(cheng)

 《巴黎協定(ding)》作為世界(jie)各國對于(yú)低碳綠色(se)發展的共(gong)同認知和(hé)責任契約(yuē)，我國一諾(nuo)千金，提出(chū)在2030年左右(you)使二氧化(hua)碳排放達(da)到峰值，并(bing)争取盡早(zǎo)實現;2020年非(fei)化石能源(yuán)占一次能(néng)源消費比(bi)例達到15%，2030年(nián)達到20%;2020年單(dān)位GDP二氧化(huà)碳排放量(liàng)較2015年分别(bié)下降18%。

按照承諾(nuò)，預計2020年、2030年(nian)我國一次(cì)能源消費(fèi)總量分别(bie)不超過50億(yì)噸标煤、60億(yi)噸标煤，其(qi)中非化石(shí)能源分别(bié)約7.5億噸标(biāo)煤、12億噸标(biāo)煤。初步估(gu)算，到2020年，我(wǒ)國風電裝(zhuāng)機将達到(dào)2.2億千瓦以(yi)上，“十三五(wu)”增加1億千(qian)瓦以上;太(tai)陽能發電(dian)裝機将達(dá)到1.1億千瓦(wǎ)以上，“十三(sān)五”增加6000萬(wàn)千瓦以上(shàng)。2020年以後，風(fēng)電和光伏(fú)裝機将進(jin)一步增加(jiā)。

 截至(zhi)2016年底，我國(guó)煤電(dian)裝機為9.43億千瓦(wǎ)，占發電裝(zhuang)機總量的(de)57%，受各方面(miàn)因素影響(xiǎng)和産業結(jié)構的調整(zheng)，風光資源(yuán)富集地區(qu)的風電和(hé)光伏的滲(shen)透率将進(jin)一步增加(jiā)，用電負荷(hé)峰谷差亦(yi)将增大，部(bù)分地區熱(rè)電聯産仍(reng)将持續增(zēng)加，由此可(ke)見實現《巴(ba)黎協定》的(de)承諾任重(zhong)而道遠。

 從歐洲(zhōu)發達國家(jia)在風能、太(tài)陽能、生物(wù)能源、二氧(yǎng)化碳的捕(bu)獲和儲存(cun)等增加新(xīn)能源占比(bi)和新能源(yuan)領域技術(shù)發展的經(jīng)驗史來看(kan)，通過開展(zhan)火電靈(ling)活性改造(zao)可以(yi)吸納更多(duō)的新能源(yuán)。2016年，歐洲可(ke)再生能源(yuán)發電量占(zhan)總發電量(liàng)的比重達(da)到了30.2%，其中(zhōng)風電和太(tài)陽能發電(diàn)合計占比(bi)13.2%;丹麥1995年開(kāi)始推廣火(huǒ)電靈活性(xìng)，至2015年，風電(dian)占總用電(diàn)量的42%;2016年，德(de)國的風電(diàn)和太陽能(neng)發電量占(zhan)比達到20%以(yi)上。

 未(wei)來，新能源(yuan)有望成為(wéi)我國能源(yuan)發展的主(zhu)流，加快能(néng)源技術創(chuàng)新，挖掘燃(ran)煤機組調(diao)峰潛力，全(quán)面提高系(xì)統調峰和(hé)新能源消(xiāo)納能力勢(shì)必在行，而(ér)火電開展(zhǎn)靈活性改(gǎi)造亦是延(yan)展其生命(ming)周期的有(yǒu)效選擇。

改(gai)造需“一廠(chang)一策”制定(dìng)方案

 火電靈活(huo)性改造之(zhī)于火電領(lǐng)域是一場(chang)革命，更是(shi)對我國能(neng)源技術創(chuang)新的一場(chang)嚴峻考驗(yan)，如何“靈活(huo)”開展靈活(huo)性改造是(shì)必須要攻(gong)克的課題(tí)，也是中國(guo)電機工程(chéng)學會熱電(diàn)專業委員(yuan)會舉辦此(cǐ)次全國燃(rán)煤電廠靈(líng)活性改造(zao)及深度調(diào)峰技術交(jiāo)流研讨會(hui)的初衷。

“所(suo)謂靈活就(jiu)是機組具(jù)有更快的(de)變負荷速(su)率、更高的(de)負荷調節(jiē)精度及更(gèng)好的一次(ci)調頻性能(néng);所謂深度(dù)，就是機組(zu)具有更寬(kuan)的負荷調(diao)節範圍，負(fù)荷下限從(cóng)原來的45%下(xià)調至30%，甚至(zhì)更低。”東南(nán)大學能源(yuán)與環境學(xue)院博士生(shēng)導師呂劍(jian)虹這樣诠(quan)釋靈活與(yu)深度的實(shí)質。

“燃煤機(jī)組深度調(diào)峰面臨着(zhe)很多問題(tí)。”國家電投(tóu)上海發電(dian)設備成套(tao)設計研究(jiu)院博士呂(lü)為智在會(hui)上做了詳(xiang)細分析，“涉(shè)及到鍋爐(lu)、汽機、輔機(jī)、控制系統(tǒng)等多個方(fang)面，可謂牽(qian)一發而動(dong)全身，所以(yi)要以‘一廠(chang)一策’為原(yuan)則，針對機(ji)組自身的(de)運行特性(xìng)以及調峰(feng)目标幅度(dù)，靈活制定(dìng)靈活性改(gǎi)造技術路(lù)線，以期實(shi)現燃煤機(jī)組在低負(fu)荷下的安(ān)全穩定運(yun)行。”

 目(mù)前，國内外(wai)較為成熟(shu)的火電靈(ling)活性改造(zào)技術有機(ji)組本體優(you)化調整技(ji)術，等離子(zi)/微油助燃(rán)技術以及(jí)熱電聯産(chǎn)機組涉及(jí)到的熱電(diàn)解耦技術(shù)，其中熱電(diàn)解耦技術(shù)又包括抽(chōu)汽改造、固(gu)體蓄熱技(jì)術、熱泵技(jì)術、電鍋爐(lu)技術和電(dian)鍋爐+蓄熱(rè)罐技術等(deng)多種方式(shi)。

“要實現‘靈(líng)活’的靈活(huó)性改造并(bìng)不是一件(jian)容易的事(shi)兒。”國電科(kē)學技術研(yan)究院沈陽(yang)電力技術(shu)分院主任(rèn)工程師、高(gao)級工程師(shi)吳炬非常(chang)清楚這條(tiáo)改造之路(lu)的艱辛，“要(yào)響應政策(ce)導向，兼顧(gù)未來市場(chǎng)變化，根據(ju)企業自身(shen)特點，合理(lǐ)确定改造(zao)目标和技(ji)術方案，保(bǎo)證機組安(ān)全，還要控(kòng)制投資規(gui)模，注重解(jiě)決實際需(xū)求。”

 會(hui)上，哈爾濱(bin)鍋爐廠、東(dōng)方 鍋(guo)爐股份有(you)限公司、華(hua)能清潔能(néng)源研究院(yuàn)、華北電力(li)科學研究(jiu)院、西安熱(re)工研究院(yuan)等多家研(yán)究機構，國(guó)家重點實(shí)驗室的多(duo)位博士、高(gāo)級工程師(shī)對提升火(huǒ)電調峰能(neng)力關鍵系(xi)統、關鍵指(zhǐ)标做了深(shen)入的剖析(xi)。

“十三(sān)五”改造規(guī)模将超2億(yi)千瓦

 今年12月6日(ri)和12月6日，國(guó)家發展改(gai)革委、國家(jia)能源局先(xiān)後印發《關(guan)于下達火(huǒ)電靈活性(xing)改造試點(dian)項目的通(tōng)知》以及《關(guān)于印發<可(ke)再生能源(yuan)調峰機組(zu)優先發電(dian)試行辦法(fǎ)>的通知》，公(gōng)布了22個試(shì)點項目約(yuē)18吉瓦裝機(jī)容量的火(huo)電機組，一(yi)場煤電機(jī)組靈活性(xing)改造、煤電(dian)機組調峰(fēng)能力提升(sheng)工程攻堅(jian)戰就此一(yi)炮打響，截(jié)至目前，我(wo)國火電靈(ling)活性改造(zao)取得了長(zhang)足的進展(zhan)和可喜的(de)進步。

 國電電力(lì)莊河發電(dian)公司作為(wei)全國首批(pī)煤電機組(zǔ)靈活性改(gai)造示範項(xiàng)目，在今年(nián)的全國燃(rán)煤電廠靈(líng)活性改造(zào)及深度調(diao)峰技術交(jiāo)流研讨會(huì)上異常奪(duó)目。近年來(lai)，東北地區(qū)電力市場(chang)供需矛盾(dun)突出，特别(bié)是遼甯省(shěng)供熱機組(zu)在區域裝(zhuāng)機容量占(zhàn)比高達70%以(yǐ)上，導緻供(gong)暖期電網(wǎng)調峰能力(lì)嚴重不足(zú)，而莊河發(fā)電卻能因(yin)地制宜，以(yǐ)開展機組(zu)靈活性改(gǎi)造作為企(qi)業提質增(zēng)效、解困突(tū)圍的主要(yao)手段，積極(ji)主動參與(yǔ)深度調峰(feng)，取得了顯(xiǎn)著效益。

“2017年(nián)初我們即(jí)實現了18萬(wan)千瓦(30%額定(ding)容量)長時(shí)間安全穩(wen)定運行的(de)曆史性突(tu)破，春節期(qī)間2号機組(zǔ)18萬千瓦連(lián)續安全穩(wěn)定運行77小(xiǎo)時，成為全(quán)國首台實(shí)現供暖期(qi)調峰負荷(he)率達到30%的(de)60萬千瓦純(chún)凝機組。”該(gāi)公司生技(ji)部副主任(rèn)、高級工程(chéng)師王豐的(de)自豪之情(qing)溢于言表(biǎo)。

 同樣(yàng)作為靈活(huó)性改造首(shǒu)批試點項(xiang)目的華能(neng)國際丹東(dōng)電廠30萬千(qian)瓦亞臨界(jiè)機組在AGC控(kong)制方式下(xia)，最低負荷(hé)直接控制(zhì)到25%，成為目(mù)前遼甯省(sheng)電力公司(sī)區域内調(diao)峰深度最(zuì)大的電廠(chang)。

“12月6日，我們(men)召開了‘機(jī)組靈活性(xing)改造(熱電(diàn)解耦)項目(mù)及抽汽擴(kuo)能項目現(xiàn)場聯絡會(huì)’，确定了改(gǎi)造技術路(lù)線。”丹東電(diàn)廠運行部(bù)副主任、高(gāo)級工程師(shi)宮作夫向(xiang)記者介紹(shào)道，“我們的(de)目标就是(shì)深挖機組(zǔ)深度調峰(fēng)期間的節(jie)能方法，優(you)化設備運(yùn)行方式調(diào)整，确保深(shen)度調峰期(qī)間盡量提(ti)高機組經(jīng)濟性”。

 記者了解(jie)到，除國電(diàn)電力莊河(he)發電、華能(néng)國際丹東(dong)電廠外，華(huá)能營口電(dian)廠60萬千瓦(wǎ)超臨界機(jī)組也已完(wan)成靈活性(xìng)和深度調(diào)峰改造，在(zai)AGC控制方式(shì)下，最低負(fù)荷可以控(kòng)制到30%(18萬千(qian)瓦,幹态)。

“‘十(shí)三五’期間(jiān)，随着可再(zai)生能源發(fā)電全額保(bǎo)障性收購(gou)制度的實(shi)行，我國火(huo)電靈活性(xìng)改造工作(zuo)将同步鋪(pù)開，熱電機(jī)組和常規(guī)煤電靈活(huó)性改造規(gui)模分别達(dá)到1.33億千瓦(wǎ)和8600萬千瓦(wa)左右，并開(kāi)展針對性(xing)的改造難(nan)度評估，為(wéi)火電靈活(huo)性改造工(gōng)作的順利(lì)開展提供(gong)支撐。”中國(guó)電機工程(cheng)學會熱電(diàn)專業委員(yuan)會秘書長(zhang)王新雷向(xiang)記者透露(lu)。

目前(qian)，中國稀缺(que)的不是發(fā)電能力，而(er)是調峰能(néng)力，過去要(yào)求火電安(an)全、穩定、高(gao)效、清潔，現(xian)在我們還(hai)需要彈性(xìng)、靈活性來(lai)調節和吸(xi)納高比例(lì)的可再生(shēng)能源，這不(bu)僅是火電(dian)定位的變(biàn)化，也是火(huo)電尋求生(shēng)存的一條(tiáo)必由之路(lu)。