随(sui)着電力(lì)體制改(gai)革的深(shēn)入推進(jìn)，能源結(jié)構轉型(xíng)步伐加(jia)快，特别(bié)是近幾(ji)年我國(guo)可再生(shēng)能源發(fā)展取得(de)了顯著(zhe)成績，水(shuǐ)電、風電(diàn)和太陽(yáng)能發電(diàn)的裝機(ji)規模截(jie)至2016年末(mo)分别達(dá)到3.2億千(qian)瓦、1.3億千(qiān)瓦和4300萬(wan)千瓦，均(jun)居世界(jiè)第一位(wei)，可再生(shēng)能源總(zǒng)發電量(liàng)也位居(ju)世界第(di)一。但是(shì)，必須看(kan)到，在可(kě)再生能(neng)源持續(xu)發展的(de)同時，一(yī)些地區(qū)棄風棄(qì)光等問(wèn)題日益(yì)突出：2016年(nián)，我國平(ping)均棄風(fēng)率17%，平均(jun1)棄光率(lü)20%左右，消(xiao)納已經(jing)成為制(zhi)約可再(zai)生能源(yuán)發展的(de)關鍵因(yin)素。

究竟(jìng)該如何(hé)解決消(xiao)納問題(tí)?日前，由(you)中國電(dian)機工程(chéng)學會熱(rè)電專業(ye)委員會(huì)主辦的(de)2017全國燃煤電(diàn)廠靈活性(xìng)改造及(jí)深度調(diào)峰技術(shù)交流研(yán)讨會對(duì)這個問(wen)題進行(háng)了深入(ru)探讨。

消納(nà)問題加(jia)快改造(zào)進程

 《巴黎(li)協定》作(zuo)為世界(jiè)各國對(duì)于低碳(tàn)綠色發(fa)展的共(gong)同認知(zhī)和責任(rèn)契約，我(wǒ)國一諾(nuò)千金，提(tí)出在2030年(nián)左右使(shi)二氧化(huà)碳排放(fang)達到峰(feng)值，并争(zheng)取盡早(zao)實現;2020年(nian)非化石(shí)能源占(zhan)一次能(neng)源消費(fèi)比例達(dá)到15%，2030年達(dá)到20%;2020年單(dān)位GDP二氧(yǎng)化碳排(pái)放量較(jiao)2015年分别(bié)下降18%。

按(àn)照承諾(nuo)，預計2020年(nian)、2030年我國(guó)一次能(néng)源消費(fèi)總量分(fen)别不超(chāo)過50億噸(dūn)标煤、60億(yi)噸标煤(mei)，其中非(fei)化石能(néng)源分别(bie)約7.5億噸(dun)标煤、12億(yi)噸标煤(méi)。初步估(gu)算，到2020年(nián)，我國風(fēng)電裝機(jī)将達到(dao)2.2億千瓦(wa)以上，“十(shí)三五”增(zēng)加1億千(qiān)瓦以上(shàng);太陽能(neng)發電裝(zhuang)機将達(dá)到1.1億千(qian)瓦以上(shàng)，“十三五(wu)”增加6000萬(wan)千瓦以(yi)上。2020年以(yǐ)後，風電(dian)和光伏(fu)裝機将(jiāng)進一步(bù)增加。

 截(jié)至2016年底(di)，我國煤電裝(zhuāng)機為9.43億千(qiān)瓦，占發(fā)電裝機(ji)總量的(de)57%，受各方(fang)面因素(sù)影響和(he)産業結(jie)構的調(diao)整，風光(guāng)資源富(fu)集地區(qu)的風電(dian)和光伏(fu)的滲透(tou)率将進(jìn)一步增(zēng)加，用電(diàn)負荷峰(feng)谷差亦(yi)将增大(da)，部分地(dì)區熱電(diàn)聯産仍(réng)将持續(xù)增加，由(yóu)此可見(jian)實現《巴(bā)黎協定(ding)》的承諾(nuò)任重而(er)道遠。

 從(cóng)歐洲發(fa)達國家(jia)在風能(néng)、太陽能(néng)、生物能(neng)源、二氧(yǎng)化碳的(de)捕獲和(he)儲存等(deng)增加新(xīn)能源占(zhan)比和新(xīn)能源領(lǐng)域技術(shù)發展的(de)經驗史(shǐ)來看，通(tōng)過開展(zhǎn)火電(diàn)靈活性(xing)改造可以(yǐ)吸納更(gèng)多的新(xīn)能源。2016年(nián)，歐洲可(ke)再生能(neng)源發電(diàn)量占總(zong)發電量(liàng)的比重(zhong)達到了(le)30.2%，其中風(fēng)電和太(tài)陽能發(fa)電合計(ji)占比13.2%;丹(dān)麥1995年開(kāi)始推廣(guang)火電靈(líng)活性，至(zhì)2015年，風電(diàn)占總用(yòng)電量的(de)42%;2016年，德國(guo)的風電(dian)和太陽(yáng)能發電(dian)量占比(bǐ)達到20%以(yi)上。

 未來(lái)，新能源(yuán)有望成(cheng)為我國(guó)能源發(fa)展的主(zhǔ)流，加快(kuài)能源技(ji)術創新(xīn)，挖掘燃(ran)煤機組(zu)調峰潛(qián)力，全面(miàn)提高系(xi)統調峰(fēng)和新能(néng)源消納(na)能力勢(shì)必在行(hang)，而火電(dian)開展靈(ling)活性改(gǎi)造亦是(shì)延展其(qí)生命周(zhōu)期的有(yǒu)效選擇(ze)。

改(gǎi)造需“一(yi)廠一策(ce)”制定方(fang)案

 火電(diàn)靈活性(xìng)改造之(zhī)于火電(diàn)領域是(shi)一場革(gé)命，更是(shì)對我國(guo)能源技(ji)術創新(xīn)的一場(chǎng)嚴峻考(kǎo)驗，如何(he)“靈活”開(kāi)展靈活(huo)性改造(zào)是必須(xū)要攻克(ke)的課題(ti)，也是中(zhong)國電機(ji)工程學(xué)會熱電(diàn)專業委(wěi)員會舉(jǔ)辦此次(ci)全國燃(rán)煤電廠(chǎng)靈活性(xing)改造及(ji)深度調(diào)峰技術(shu)交流研(yán)讨會的(de)初衷。

“所謂靈(líng)活就是(shì)機組具(ju)有更快(kuai)的變負(fu)荷速率(lǜ)、更高的(de)負荷調(diào)節精度(du)及更好(hao)的一次(ci)調頻性(xìng)能;所謂(wèi)深度，就(jiù)是機組(zu)具有更(geng)寬的負(fù)荷調節(jie)範圍，負(fù)荷下限(xian)從原來(lái)的45%下調(diào)至30%，甚至(zhi)更低。”東(dōng)南大學(xué)能源與(yu)環境學(xue)院博士(shi)生導師(shi)呂劍虹(hong)這樣诠(quán)釋靈活(huó)與深度(du)的實質(zhi)。

“燃煤(mei)機組深(shen)度調峰(feng)面臨着(zhe)很多問(wen)題。”國家(jiā)電投上(shàng)海發電(dian)設備成(cheng)套設計(ji)研究院(yuàn)博士呂(lǚ)為智在(zai)會上做(zuo)了詳細(xi)分析，“涉(shè)及到鍋(guo)爐、汽機(jī)、輔機、控(kòng)制系統(tǒng)等多個(gè)方面，可(kě)謂牽一(yī)發而動(dong)全身，所(suǒ)以要以(yi)‘一廠一(yī)策’為原(yuán)則，針對(duì)機組自(zì)身的運(yùn)行特性(xing)以及調(diào)峰目标(biao)幅度，靈(líng)活制定(ding)靈活性(xìng)改造技(jì)術路線(xiàn)，以期實(shí)現燃煤(méi)機組在(zài)低負荷(he)下的安(ān)全穩定(dìng)運行。”

 目(mu)前，國内(nei)外較為(wei)成熟的(de)火電靈(ling)活性改(gǎi)造技術(shù)有機組(zu)本體優(yōu)化調整(zhěng)技術，等(deng)離子/微(wei)油助燃(rán)技術以(yi)及熱電(dian)聯産機(ji)組涉及(jí)到的熱(rè)電解耦(ou)技術，其(qi)中熱電(diàn)解耦技(jì)術又包(bāo)括抽汽(qì)改造、固(gù)體蓄熱(re)技術、熱(re)泵技術(shu)、電鍋爐(lu)技術和(hé)電鍋爐(lu)+蓄熱罐(guan)技術等(deng)多種方(fang)式。

“要(yào)實現‘靈(líng)活’的靈(ling)活性改(gai)造并不(bú)是一件(jiàn)容易的(de)事兒。”國(guó)電科學(xué)技術研(yán)究院沈(shěn)陽電力(li)技術分(fen)院主任(ren)工程師(shi)、高級工(gong)程師吳(wú)炬非常(chang)清楚這(zhè)條改造(zào)之路的(de)艱辛，“要(yao)響應政(zhèng)策導向(xiang)，兼顧未(wei)來市場(chang)變化，根(gēn)據企業(yè)自身特(te)點，合理(li)确定改(gai)造目标(biao)和技術(shu)方案，保(bǎo)證機組(zǔ)安全，還(hai)要控制(zhì)投資規(guī)模，注重(zhong)解決實(shi)際需求(qiú)。”

 會上，哈(hā)爾濱鍋(guō)爐廠、東(dōng)方 鍋爐股(gǔ)份有限(xiàn)公司、華(huá)能清潔(jie)能源研(yán)究院、華(huá)北電力(lì)科學研(yan)究院、西(xī)安熱工(gōng)研究院(yuan)等多家(jia)研究機(ji)構，國家(jiā)重點實(shi)驗室的(de)多位博(bó)士、高級(jí)工程師(shī)對提升(shēng)火電調(diao)峰能力(li)關鍵系(xi)統、關鍵(jiàn)指标做(zuò)了深入(ru)的剖析(xī)。

“十三五(wu)”改造規(gui)模将超(chao)2億千瓦(wa)

 今年12月(yue)6日和12月(yuè)6日，國家(jiā)發展改(gai)革委、國(guo)家能源(yuan)局先後(hòu)印發《關(guān)于下達(da)火電靈(líng)活性改(gǎi)造試點(dian)項目的(de)通知》以(yǐ)及《關于(yú)印發<可(ke)再生能(néng)源調峰(feng)機組優(yōu)先發電(dian)試行辦(ban)法>的通(tōng)知》，公布(bù)了22個試(shì)點項目(mu)約18吉瓦(wǎ)裝機容(rong)量的火(huo)電機組(zu)，一場煤(mei)電機組(zǔ)靈活性(xìng)改造、煤(méi)電機組(zu)調峰能(néng)力提升(sheng)工程攻(gong)堅戰就(jiu)此一炮(pao)打響，截(jie)至目前(qián)，我國火(huo)電靈活(huo)性改造(zào)取得了(le)長足的(de)進展和(he)可喜的(de)進步。

 國(guo)電電力(lì)莊河發(fā)電公司(sī)作為全(quán)國首批(pi)煤電機(jī)組靈活(huo)性改造(zào)示範項(xiàng)目，在今(jin)年的全(quán)國燃煤(méi)電廠靈(ling)活性改(gǎi)造及深(shēn)度調峰(feng)技術交(jiao)流研讨(tǎo)會上異(yi)常奪目(mù)。近年來(lái)，東北地(dì)區電力(lì)市場供(gòng)需矛盾(dùn)突出，特(te)别是遼(liao)甯省供(gòng)熱機組(zǔ)在區域(yù)裝機容(róng)量占比(bi)高達70%以(yi)上，導緻(zhì)供暖期(qī)電網調(diao)峰能力(lì)嚴重不(bu)足，而莊(zhuang)河發電(diàn)卻能因(yin)地制宜(yi)，以開展(zhǎn)機組靈(ling)活性改(gǎi)造作為(wéi)企業提(ti)質增效(xiào)、解困突(tū)圍的主(zhu)要手段(duan)，積極主(zhu)動參與(yǔ)深度調(diao)峰，取得(de)了顯著(zhe)效益。

“2017年初我(wǒ)們即實(shí)現了18萬(wan)千瓦(30%額(é)定容量(liang))長時間(jiān)安全穩(wěn)定運行(háng)的曆史(shǐ)性突破(po)，春節期(qi)間2号機(jī)組18萬千(qian)瓦連續(xù)安全穩(wěn)定運行(háng)77小時，成(cheng)為全國(guo)首台實(shí)現供暖(nuan)期調峰(feng)負荷率(lü)達到30%的(de)60萬千瓦(wa)純凝機(ji)組。”該公(gōng)司生技(ji)部副主(zhǔ)任、高級(jí)工程師(shi)王豐的(de)自豪之(zhī)情溢于(yú)言表。

 同(tóng)樣作為(wéi)靈活性(xing)改造首(shou)批試點(diǎn)項目的(de)華能國(guo)際丹東(dong)電廠30萬(wàn)千瓦亞(yà)臨界機(ji)組在AGC控(kong)制方式(shì)下，最低(di)負荷直(zhi)接控制(zhi)到25%，成為(wei)目前遼(liao)甯省電(diàn)力公司(sī)區域内(nèi)調峰深(shēn)度最大(da)的電廠(chang)。

“12月6日(ri)，我們召(zhao)開了‘機(jī)組靈活(huó)性改造(zao)(熱電解(jie)耦)項目(mù)及抽汽(qi)擴能項(xiang)目現場(chǎng)聯絡會(hui)’，确定了(le)改造技(ji)術路線(xiàn)。”丹東電(dian)廠運行(háng)部副主(zhǔ)任、高級(ji)工程師(shi)宮作夫(fū)向記者(zhě)介紹道(dao)，“我們的(de)目标就(jiù)是深挖(wa)機組深(shen)度調峰(fēng)期間的(de)節能方(fang)法，優化(hua)設備運(yun)行方式(shi)調整，确(que)保深度(dù)調峰期(qī)間盡量(liang)提高機(jī)組經濟(ji)性”。

 記者(zhe)了解到(dào)，除國電(dian)電力莊(zhuāng)河發電(dian)、華能國(guo)際丹東(dong)電廠外(wai)，華能營(yíng)口電廠(chǎng)60萬千瓦(wǎ)超臨界(jiè)機組也(ye)已完成(chéng)靈活性(xing)和深度(dù)調峰改(gǎi)造，在AGC控(kong)制方式(shì)下，最低(dī)負荷可(kě)以控制(zhi)到30%(18萬千(qiān)瓦,幹态(tài))。

“‘十三(sān)五’期間(jiān)，随着可(kě)再生能(néng)源發電(diàn)全額保(bao)障性收(shōu)購制度(du)的實行(hang)，我國火(huo)電靈活(huó)性改造(zao)工作将(jiāng)同步鋪(pu)開，熱電(dian)機組和(hé)常規煤(méi)電靈活(huó)性改造(zao)規模分(fèn)别達到(dào)1.33億千瓦(wa)和8600萬千(qiān)瓦左右(you)，并開展(zhan)針對性(xìng)的改造(zào)難度評(píng)估，為火(huo)電靈活(huó)性改造(zào)工作的(de)順利開(kai)展提供(gòng)支撐。”中(zhōng)國電機(ji)工程學(xue)會熱電(dian)專業委(wěi)員會秘(mi)書長王(wáng)新雷向(xiàng)記者透(tou)露。

目前(qián)，中國稀(xī)缺的不(bú)是發電(dian)能力，而(er)是調峰(fēng)能力，過(guo)去要求(qiú)火電安(an)全、穩定(ding)、高效、清(qing)潔，現在(zai)我們還(hai)需要彈(dan)性、靈活(huó)性來調(diào)節和吸(xī)納高比(bi)例的可(kě)再生能(néng)源，這不(bú)僅是火(huǒ)電定位(wei)的變化(hua)，也是火(huǒ)電尋求(qiú)生存的(de)一條必(bi)由之路(lù)。