碳達峰、碳中和目標下煤電行業轉型發展案例

摘 要：在碳達峰、碳中和目標及構建以新能源為主體的新型電力系統的背景下，燃煤發電機組的轉型與發展至關重要。本文介紹了350MW燃煤機組汽輪機通流改造降碳、生物質耦合發電降碳、推廣綜合能源服務降碳及協調控制系統深度調峰控制策略優化消納新能源四方面內容，助力煤電行業轉型發展，為同類機組開展降碳行動提供借鑒。

關鍵詞：碳達峰、碳中和;燃煤發電;轉型發展

1汽輪機節能改造降碳

面臨低碳發展的新形勢，煤電企業電量供應角色逐步由傳統主體性電源向基礎保障性和多元供應性電源轉變，中低負荷運行將成為企業發電機組運行的新常態。

某電廠350MW超臨界機組近年來平均負荷均在60-70%之間，對發電機組能效產生了極大的影響，性能診斷試驗發現該廠汽輪機缸效率與設計值偏離較大，中、低負荷運行經濟性下降明顯，主要原因是汽輪機內效率低下、實際運行工況嚴重偏離機組經濟工況點。該廠擬針對工況負荷情況重新優化調整汽輪機設備與參數，包括更換汽輪機高效葉片、汽缸，優化進排汽型線、提高汽封性能等，以提高燃煤利用效率，降低運行煤耗。

根據汽輪機通流部分改造可研報告，全面通流預計投資1.17億元，改造完成后350MW機組發電煤耗將降低12.63g/kWh，年節省燃煤2.21萬噸萬噸，預計減排CO211.45萬噸/年。

2 生物質耦合發電降碳

煤電的低碳發展，應該是能夠在發出相同電量的情況下，大幅度減少煤炭的使用量，這靠蒸汽循環煤電系統本身通過提高效率和降低煤耗是達不到的，必須采用低碳燃料進行部分或全部燃料替換，也就是生物質燃料與煤耦合混燒，在可能條件下不斷增加生物質燃料混燒比，直至最后實現完全的生物質燃料替換。

某電廠開展煤電與可再生能源耦合協同發電技術的研究，協同解決區域廢棄物處置問題，進一步提升能源利用水平，2020年該電廠投資在廠內投資建設了分類可燃干垃圾熱解氣化耦合發電試驗研究項目，通過電廠高溫煙氣（600-800℃）加熱垃圾熱解回轉窯，垃圾熱解產生的熱量加熱鍋爐一、二次風與鍋爐給水，垃圾熱解產生的廢氣經活性炭+布袋除塵器凈化后，與垃圾儲料倉、卸料大廳及滲濾液積坑內的產生惡臭氣體一并引入鍋爐廢氣治理設施進行處理。產生的相關固廢進行危廢鑒別后按規定處置，為生物質耦合發電降碳探索新的途徑，降碳潛力巨大。

3 推廣綜合能源服務降碳

構建綜合能源系統是我國實現能源革命的重要內容，也是當前的學術及工程研究熱點。建設火力發電應該在保證穩定供應條件基礎之上，促進保障重要負荷中心支撐性電源。在能源配置上要發揮區域能源基地作用，通過復核調整管理用電，同時利用分布式電源反向供電，做到協調配合，及時搜集發電信息，進行削峰填谷。

某電廠投資411萬元，在廠區內停車棚、辦公樓、職工宿舍、水處理車間等8個建筑屋頂（占用屋頂面積10967m2，實用面積5554m2）建設1.117MWp分布式光伏發電項目。根據《廠區屋頂分布式光伏發電項目可研報告》，項目實施后年均發電量141萬kWh，可降低廠用電率0.04%，減少供電煤耗0.13g/kwh。初步估算每年節煤量456噸，減少CO2排放約837噸。

4 協調控制系統深度調峰控制策略優化消納新能源

“十四五”期間，電力供給側向清潔型轉變，增量用電將主要依靠新能源和可再生能源，煤電機組將逐步由電量型電源向調節型電源轉變，全面提高存量煤電機組電力系統調節能力成為當前重要的研究課題。

某電廠為適應新形勢發展需要，與西安熱工研究院有限公司展開合作，針對350MW超臨界機組深度調峰存在的問題進行了分析，對滑壓曲線、過熱度設定函數、燃料線性函數、給水線性函數與風量線性函數提出了深度調峰控制技術建議，通過實施取得了較好成果，為同類機組在寬負荷區間實現自動控制提供有益借鑒。

4.1滑壓曲線優化

優化機組滑壓曲線，總體目標為盡量減小滑壓斜率，提高汽泵工作安全性、提高機組變負荷能力。

4.2 過熱度設定函數優化

滑壓曲線優化后，為保證不同負荷段中間點溫度的穩定性，對過熱度設定函數進行了優化。

4.3 燃料線性函數優化

通過對不同負荷段、不同煤種燃料量歷史曲線進行分析歸納，對燃料線性函數進行了優化。

4.4 給水線性函數優化

通過對不同負荷段給水量歷史曲線進行分析歸納，對給水線性函數進行了優化。

4.5 風量線性函數優化

通過對不同負荷段氧量和風量歷史曲線進行分析歸納，對送風線性函數進行了優化。

4.6 實施效果

機組優化后控制曲線

1-主汽壓力（5～25MPa）;2-主汽壓力設定值（5～25MPa）;3-中間點溫度（300～450℃）;

4-中間點溫度設定值（300～450℃）;5-實際負荷（100～360MW）;6-負荷指令（100～360MW）;

7-總燃料量（0～120t/h）;8-給水流量（0～700 t/h）。

由圖1-1機組深度調峰升負荷曲線看出，優化后機組在深調變負荷階段燃料量、給水量變化平穩，負荷跟蹤精度極佳，主汽壓力、過熱度控制品質優良，整體控制效果良好。

作者簡介：智佳佳（1983- ），女，碩士，畢業于復旦大學，現任職于國家能源集團福建公司，主要從事能源戰略研究，市場分析，燃料管理工作。