談?wù)勑滦蝿?shì)下火電靈活性改造

結(jié)合電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力提升工程，充分發(fā)揮火電靈活性改造在提高系統(tǒng)調(diào)峰能力和促進(jìn)新能源消納方面的重要作用，從而提升機(jī)組靈活性，得以及時(shí)響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)控，將有利于推進(jìn)我國(guó)高效智能電力系統(tǒng)建設(shè)。

談?wù)勑滦蝿?shì)下火電靈活性改造

李德意 張 齊/文

長(zhǎng)期以來，我國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)緩慢，電價(jià)和發(fā)用電計(jì)劃由政府確定，雖然推動(dòng)了電力供應(yīng)的持續(xù)增長(zhǎng)，但也導(dǎo)致傳統(tǒng)電力粗放式發(fā)展道路、擴(kuò)張式經(jīng)營(yíng)模式與清潔可再生能源的矛盾日益尖銳，嚴(yán)重限制了水電、風(fēng)電和太陽能光伏發(fā)電的并網(wǎng)消納和持續(xù)健康發(fā)展。我國(guó)雖已擁有全球最大風(fēng)電、光伏裝機(jī)容量，但每年棄水、棄風(fēng)、棄光限電量達(dá)到數(shù)百億千瓦時(shí)。國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，受上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)調(diào)整影響，今年上半年光伏發(fā)電迎來小高潮。截至今年6月底，西北電網(wǎng)風(fēng)電及光伏發(fā)電裝機(jī)容量合計(jì)已達(dá)5937萬千瓦，占全網(wǎng)總裝機(jī)容量的29.7%。據(jù)悉，國(guó)家能源局已初步考慮，在“十三五”電力規(guī)劃中將2020年風(fēng)電裝機(jī)目標(biāo)確定為2.5億千瓦，相當(dāng)于在2015年基礎(chǔ)上翻一番。光伏裝機(jī)目標(biāo)則更為宏大，到2020年計(jì)劃實(shí)現(xiàn)總裝機(jī)1.5億千瓦的目標(biāo)，這是截至2015年中國(guó)既有光伏裝機(jī)總量的3倍?？梢姡笆濉逼陂g中國(guó)風(fēng)電、光伏、水電、核電將迎來更大的發(fā)展機(jī)遇，將成為“十三五”電力規(guī)劃的亮點(diǎn)。為滿足可再生能源的快速發(fā)展需要，提高可再生能源消納能力，根據(jù)國(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要：建設(shè)高效智能電力系統(tǒng)，將實(shí)施提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力專項(xiàng)工程，提升火電運(yùn)行靈活性成為重點(diǎn)工作之一。

為加快能源技術(shù)創(chuàng)新，挖掘燃煤機(jī)組調(diào)峰潛力，提升我國(guó)火電運(yùn)行靈活性，全面提高系統(tǒng)調(diào)峰和新能源消納能力，綜合考慮項(xiàng)目業(yè)主、所在地區(qū)、機(jī)組類型、機(jī)組容量等因素，國(guó)家能源局今年6月28日下發(fā)了《國(guó)家能源局綜合司關(guān)于下達(dá)火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目的通知》，共計(jì)16家提升火電靈活性試點(diǎn)項(xiàng)目。今年7月28日，在第一批16個(gè)靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，國(guó)家能源局綜合司下發(fā)《關(guān)于下達(dá)第二批火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目的通知》，確定長(zhǎng)春熱電廠等6個(gè)項(xiàng)目為第二批提升火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目。

2015年，全國(guó)6000千瓦及以上火電設(shè)備平均利用小時(shí)4329小時(shí)，預(yù)計(jì)在“十三五”期間將繼續(xù)大幅下降。近期國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了多項(xiàng)重大改革舉措的文件，對(duì)我國(guó)電力體制和價(jià)格機(jī)制改革進(jìn)行全面部署。未來隨著競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)的建立，火電運(yùn)行方式將逐步由計(jì)劃上網(wǎng)過渡到競(jìng)價(jià)上網(wǎng)模式，同時(shí)可能推進(jìn)建設(shè)多種輔助服務(wù)市場(chǎng)。目前，我國(guó)火電仍實(shí)行標(biāo)桿電價(jià)上網(wǎng)體制，火電靈活性調(diào)峰等成本相關(guān)政策有可能于今年年底前出臺(tái)。根據(jù)近期陸續(xù)出臺(tái)的相關(guān)政策，下一步將逐步放開競(jìng)爭(zhēng)性環(huán)節(jié)價(jià)格，加快構(gòu)建有效競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)和市場(chǎng)體系，形成由市場(chǎng)決定能源價(jià)格的機(jī)制。針對(duì)東北風(fēng)電、核電快速發(fā)展的實(shí)際，新辦法改變了只在火電機(jī)組內(nèi)部進(jìn)行補(bǔ)償和分?jǐn)偟哪Ｊ?，將風(fēng)電、核電作為重要市場(chǎng)主體納入調(diào)峰機(jī)制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)火、核火之間的互補(bǔ)互濟(jì)。

事實(shí)上，火電的靈活性改造與我國(guó)新能源發(fā)展不無關(guān)系。與新能源相比，煤電具有較好的調(diào)峰性能。當(dāng)煤電的規(guī)模被控制在一定范圍內(nèi)時(shí)，煤電和新能源之間可形成協(xié)作關(guān)系，但當(dāng)煤電規(guī)模超過一定閾值時(shí)，兩者之間就會(huì)發(fā)展成為競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。原因在于，當(dāng)新能源在電網(wǎng)中的比例逐漸擴(kuò)大時(shí)，對(duì)調(diào)峰電源的需求也逐漸升高，而對(duì)于以煤炭為主要一次能源的國(guó)家而言，高調(diào)節(jié)性的煤電廠就成為最為現(xiàn)實(shí)的可行選擇，而這也是國(guó)家近期推進(jìn)煤電靈活性改造的主要原因之一。開展示范試點(diǎn)工作的過程中，電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院、西安熱工研究院、華電電力科學(xué)研究院、國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院、上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院、上海電氣、哈汽、煙臺(tái)龍?jiān)础⑷A北電力大學(xué)、吉林省電力科學(xué)研究院等單位聯(lián)合項(xiàng)目試點(diǎn)單位，積極啟動(dòng)科研及實(shí)施改造的具體方案，鼓勵(lì)示范試點(diǎn)電廠積累提高增減負(fù)荷速度、縮短煤電啟停時(shí)間等相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

提高火電靈活性，包括改善機(jī)組調(diào)峰能力、爬坡速度、啟停時(shí)間等多個(gè)方面。目前，我國(guó)純凝機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中的調(diào)峰能力一般為額定容量的50%左右，典型的抽凝機(jī)組在供熱期的調(diào)峰能力僅為額定容量的20%。通過靈活性改造，預(yù)期將使熱電機(jī)組增加20%額定容量的調(diào)峰能力，最小技術(shù)出力達(dá)到40%-50%額定容量；純凝機(jī)組增加15%-20%額定容量的調(diào)峰能力，最小技術(shù)出力達(dá)到30%-35%額定容量。通過加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外技術(shù)交流和合作，部分具備改造條件的電廠預(yù)期達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，機(jī)組不投油穩(wěn)燃時(shí)純凝工況最小技術(shù)出力達(dá)到20%-25%。

目前主流技術(shù)中，不停爐超低負(fù)荷調(diào)峰技術(shù)可實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組不停爐超低負(fù)荷（20%額定負(fù)荷）調(diào)峰，實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速爬坡達(dá)到所需負(fù)荷，減少鍋爐啟停時(shí)間。針對(duì)燃煤機(jī)組彈性運(yùn)行控制、增加儲(chǔ)熱裝置實(shí)現(xiàn)“熱電解耦”，在調(diào)峰困難時(shí)段通過儲(chǔ)熱裝置熱量供熱，降低供熱強(qiáng)迫出力；在調(diào)峰有余量的時(shí)段，儲(chǔ)存富裕熱量。對(duì)熱電/純凝機(jī)組本體進(jìn)行深度改造，降低鍋爐最小出力以及機(jī)組最小技術(shù)出力，優(yōu)化燃燒器以及給水流量的控制策略，優(yōu)化磨煤機(jī)控制策略。通過為間接燃燒系統(tǒng)加裝儲(chǔ)煤設(shè)備，調(diào)整連接方式，降低燃燒系統(tǒng)慣性。為解決電網(wǎng)峰谷差日趨增大而機(jī)組調(diào)峰能力不足的問題，深度開發(fā)鍋爐調(diào)峰潛力，在確保鍋爐爐效及環(huán)保設(shè)備全程安全、高效投運(yùn)的前提下，可實(shí)現(xiàn)機(jī)組不停爐20%額定負(fù)荷調(diào)峰，同時(shí)，富氧不停爐超低負(fù)荷調(diào)峰系統(tǒng)可全程實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控，調(diào)控及時(shí)、迅速，可根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際需求，快速完成機(jī)組啟停及升負(fù)荷過程，大幅縮短機(jī)組單次啟停時(shí)間及爬坡時(shí)間。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會(huì)對(duì)電能的需求不斷增長(zhǎng)，電網(wǎng)容量不斷擴(kuò)大，用電結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，各大電網(wǎng)的峰谷差日趨增大，電網(wǎng)目前的調(diào)峰能力和調(diào)峰需求之間的矛盾愈發(fā)尖銳，低谷時(shí)缺乏調(diào)峰手段的問題將更為突出。電力市場(chǎng)化改革的深入以及波動(dòng)性可再生能源的增多，將使煤電機(jī)組逐步由提供電力、電量的主體性電源，向提供可靠電力、調(diào)峰調(diào)頻能力的基礎(chǔ)性電源轉(zhuǎn)變。結(jié)合電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力提升工程，充分發(fā)揮火電靈活性改造在提高系統(tǒng)調(diào)峰能力和促進(jìn)新能源消納方面的重要作用，從而提升機(jī)組靈活性，得以及時(shí)響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)控，將有利于推進(jìn)我國(guó)高效智能電力系統(tǒng)建設(shè)。

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