甘肅省電力投資集團(tuán)近日公布的一季度“成績(jī)單”顯示，常樂(lè)電廠1、2號(hào)煤電機(jī)組完成發(fā)電量28億千瓦時(shí)，其作為祁韶直流唯一配套調(diào)峰電源，有效填補(bǔ)了該輸電工程的調(diào)峰缺口，帶動(dòng)風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目向華中地區(qū)外送電量57.7億千瓦時(shí)。煤電深度調(diào)峰作用顯現(xiàn)，讓河西走廊的“風(fēng)光”照亮更多家庭。
可再生能源發(fā)電易波動(dòng)、難儲(chǔ)存，裝機(jī)規(guī)模越大，對(duì)靈活調(diào)峰電源的需求越大。特別是在“雙碳”目標(biāo)下，煤電機(jī)組成為新能源電力消納的保障，但要實(shí)現(xiàn)“尖峰頂?shù)蒙稀⒌凸葔旱孟?rdquo;的目標(biāo)，深度調(diào)峰勢(shì)在必行。記者了解到，受供電煤耗增加等因素影響，完成調(diào)峰重任也非易事。如何做好深度調(diào)峰助力“雙碳”，已成為眾多煤電機(jī)組面臨的現(xiàn)實(shí)難題。
煤電助力降碳的核心舉措
“新能源發(fā)電的短板是‘不可控’。隨著越來(lái)越高比例的間歇性電源接入電網(wǎng)，電力系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)電源容量的需求陡增，煤電機(jī)組因此承擔(dān)起調(diào)峰任務(wù)，也就是通過(guò)改變出力工況來(lái)適應(yīng)負(fù)荷變化。”清華大學(xué)能源與動(dòng)力工程系教授毛健雄解釋?zhuān)瑱C(jī)組調(diào)峰能力取決于鍋爐對(duì)低負(fù)荷的適應(yīng)能力，未來(lái)持續(xù)低負(fù)荷運(yùn)行漸成常態(tài)，深度調(diào)峰是煤電助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的最主要舉措。
實(shí)踐證明，煤電調(diào)峰為降碳打下了基礎(chǔ)。國(guó)網(wǎng)東北分部調(diào)度控制中心計(jì)劃處處長(zhǎng)張曉天告訴記者，東北電網(wǎng)已完成靈活性改造火電機(jī)組裝機(jī)容量4612萬(wàn)千瓦，約占火電總裝機(jī)容量的45%。通過(guò)改造，增加深調(diào)能力1657萬(wàn)千瓦，成為確保電網(wǎng)安全供電、促進(jìn)新能源消納的“主力軍”。“從2014年10月啟動(dòng)到去年底，新能源及核電受益電量達(dá)1450億千瓦時(shí)，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤超過(guò)4600萬(wàn)噸，降低二氧化碳排放超過(guò)1.1億噸。”
按照國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局去年底發(fā)布的《全國(guó)煤電機(jī)組改造升級(jí)實(shí)施方案》，現(xiàn)役機(jī)組靈活性改造要實(shí)現(xiàn)應(yīng)改盡改，純凝工況調(diào)峰最小發(fā)電出力要達(dá)到35%額定負(fù)荷。據(jù)此，更多電廠加速行動(dòng)。
上海申能電力科技有限公司總經(jīng)理馮偉忠舉例稱(chēng)，我國(guó)首創(chuàng)的“亞臨界機(jī)組600℃升溫改造技術(shù)”，可滿足機(jī)組負(fù)荷在20%-100%之間靈活調(diào)節(jié)的需求，已在徐州華潤(rùn)電廠#3機(jī)組實(shí)施改造并通過(guò)驗(yàn)證。“在沒(méi)有投油助燃且保持超低排放條件下，機(jī)組最低穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)荷能力從改造前的55%降到19%，深度調(diào)峰能力得到質(zhì)的提升。該方案具備可行性和普適性，若能在現(xiàn)役亞臨界機(jī)組大規(guī)模推廣，有望整體提升20%的深度調(diào)峰性能，騰出7000萬(wàn)千瓦調(diào)峰容量，相應(yīng)增加3.5億千瓦新能源消納能力。”
要深度調(diào)峰，也要安全環(huán)保運(yùn)行
深調(diào)雖好，操作不易。“深度調(diào)峰常被比作‘在鋼絲上跳舞’，實(shí)際運(yùn)行狀況往往與設(shè)計(jì)工況差別較大，機(jī)組安全性受到影響，長(zhǎng)此以往將加快壽命損耗。”一位不愿具名的電廠人士坦言，“從生產(chǎn)本身來(lái)說(shuō)，我們并不愿意參與深度調(diào)峰，但為了適應(yīng)變化又不得不做。”
如其所言，深度調(diào)峰意味著電廠降低出力，發(fā)電機(jī)組低于基本調(diào)峰范圍。燃煤鍋爐一般是按燃料性質(zhì)及額定負(fù)荷設(shè)計(jì)，必須確保穩(wěn)定著火和燃燒。頻繁啟動(dòng)及大范圍負(fù)荷變動(dòng)，無(wú)形中會(huì)加劇安全風(fēng)險(xiǎn)。能不能克服這一問(wèn)題？記者了解到，目前已有成功案例。
在陜煤集團(tuán)信陽(yáng)電廠，機(jī)組調(diào)峰深度一路從40%、35%降至27%常態(tài)化調(diào)峰運(yùn)行。今年3月，3號(hào)機(jī)組負(fù)荷率降低至9%，維持運(yùn)行6.5小時(shí)，創(chuàng)下同類(lèi)型機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行的最低紀(jì)錄。“煤電深調(diào)負(fù)荷不是越低越好，而是要依據(jù)機(jī)組實(shí)際情況。特別是調(diào)到40%以下后，很多參數(shù)處于臨界狀態(tài)，一旦出現(xiàn)波動(dòng)，輕則導(dǎo)致機(jī)組非停、重則直接損壞設(shè)備。相比常規(guī)運(yùn)行，深度調(diào)峰首先是對(duì)人員操作水平提出了更高要求。”該廠生產(chǎn)負(fù)責(zé)人陳某稱(chēng)，通過(guò)提前組織專(zhuān)業(yè)人員對(duì)重點(diǎn)操作開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)分析，制定專(zhuān)項(xiàng)措施和預(yù)案，各級(jí)管理人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，運(yùn)行人員規(guī)范操作、精細(xì)調(diào)整，最終，各項(xiàng)參數(shù)控制平穩(wěn)，環(huán)保排放合格。
技術(shù)層面的問(wèn)題更要因“機(jī)”制宜。陳星舉例，燃煤鍋爐需保持穩(wěn)定燃燒，但低負(fù)荷易導(dǎo)致穩(wěn)燃能力轉(zhuǎn)差，帶來(lái)一系列制約。“我們與廠家反復(fù)溝通，根據(jù)鍋爐特性逐步調(diào)整試驗(yàn)，針對(duì)機(jī)組協(xié)調(diào)、輔機(jī)自動(dòng)等開(kāi)展多項(xiàng)熱工邏輯優(yōu)化。比如，針對(duì)嚴(yán)重影響穩(wěn)燃的制粉系統(tǒng)斷堵煤?jiǎn)栴}，我們不僅改造了原煤倉(cāng)落煤管，盡可能保證其通暢，還在調(diào)峰期間摻燒優(yōu)質(zhì)煙煤，提高了燃燒穩(wěn)定性。同時(shí)，投資400多萬(wàn)元對(duì)燃燒器進(jìn)行等離子改造，大幅降低助燃成本。”
效益拉動(dòng)“讓我調(diào)峰”轉(zhuǎn)為“我要調(diào)峰”
在確保安全的基礎(chǔ)上，經(jīng)濟(jì)性是進(jìn)一步追求。“1-3月，信陽(yáng)電廠參與調(diào)峰獲得了輔助服務(wù)補(bǔ)償約3800萬(wàn)元，結(jié)合河南省網(wǎng)新能源裝機(jī)容量情況，預(yù)計(jì)全年調(diào)峰收益將在7000萬(wàn)元以上。”陳某表示，效益是影響電廠深度調(diào)峰行動(dòng)的另一關(guān)鍵因素。
“沒(méi)有經(jīng)濟(jì)性肯定不愿干。”這也是記者在采訪中聽(tīng)到不少電廠的反饋。毛健雄證實(shí)，為鼓勵(lì)更多機(jī)組積極改造，不少地區(qū)已對(duì)參與調(diào)峰的機(jī)組給予電價(jià)補(bǔ)償。但目前，補(bǔ)償費(fèi)用遠(yuǎn)不足以彌補(bǔ)深度調(diào)峰帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，甚至出現(xiàn)了電廠調(diào)峰時(shí)間越長(zhǎng)，虧損越大的情況。“應(yīng)盡量減少發(fā)電企業(yè)因承擔(dān)維護(hù)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所付出的成本。建議相關(guān)部門(mén)進(jìn)一步核算調(diào)峰補(bǔ)償費(fèi)用，適當(dāng)提高補(bǔ)償電價(jià)，并考慮不同容量和機(jī)組類(lèi)型深度調(diào)峰的補(bǔ)償差異。”
在這方面，東北電網(wǎng)走在了前列。“為緩解電網(wǎng)調(diào)峰矛盾，早在2014年我們便啟動(dòng)了東北電網(wǎng)輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)，并根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行需要、輔助服務(wù)市場(chǎng)主體訴求，逐年修改完善規(guī)則。”張曉天介紹，按照清潔能源接納“全額不全價(jià)”“調(diào)峰資源價(jià)值最大化”的理念，以現(xiàn)有“火電機(jī)組最小運(yùn)行方式核定制度”為基礎(chǔ)，東北電網(wǎng)建立了調(diào)峰輔助服務(wù)日前報(bào)價(jià)、日內(nèi)出清機(jī)制，鼓勵(lì)火電企業(yè)進(jìn)行深度調(diào)峰，而且要從“讓我調(diào)峰”向“我要調(diào)峰”轉(zhuǎn)變。
同時(shí)，“階梯式”分?jǐn)倷C(jī)制可鼓勵(lì)火電廠加大調(diào)峰力度，即能力越弱掏錢(qián)越多、能力越強(qiáng)得錢(qián)越多。將機(jī)組發(fā)電能力作為交易標(biāo)的，發(fā)電企業(yè)還可按市場(chǎng)機(jī)制報(bào)價(jià)，以市場(chǎng)手段引導(dǎo)企業(yè)采取措施主動(dòng)降低受阻容量，提升機(jī)組頂峰能力。“在有效激勵(lì)下，預(yù)計(jì)到2025年新增靈活性改造裝機(jī)容量661萬(wàn)千瓦以上，改造容量累計(jì)達(dá)到5272萬(wàn)千瓦。”張曉天表示。
可再生能源發(fā)電易波動(dòng)、難儲(chǔ)存，裝機(jī)規(guī)模越大，對(duì)靈活調(diào)峰電源的需求越大。特別是在“雙碳”目標(biāo)下，煤電機(jī)組成為新能源電力消納的保障，但要實(shí)現(xiàn)“尖峰頂?shù)蒙稀⒌凸葔旱孟?rdquo;的目標(biāo)，深度調(diào)峰勢(shì)在必行。記者了解到，受供電煤耗增加等因素影響，完成調(diào)峰重任也非易事。如何做好深度調(diào)峰助力“雙碳”，已成為眾多煤電機(jī)組面臨的現(xiàn)實(shí)難題。
煤電助力降碳的核心舉措
“新能源發(fā)電的短板是‘不可控’。隨著越來(lái)越高比例的間歇性電源接入電網(wǎng)，電力系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)電源容量的需求陡增，煤電機(jī)組因此承擔(dān)起調(diào)峰任務(wù)，也就是通過(guò)改變出力工況來(lái)適應(yīng)負(fù)荷變化。”清華大學(xué)能源與動(dòng)力工程系教授毛健雄解釋?zhuān)瑱C(jī)組調(diào)峰能力取決于鍋爐對(duì)低負(fù)荷的適應(yīng)能力，未來(lái)持續(xù)低負(fù)荷運(yùn)行漸成常態(tài)，深度調(diào)峰是煤電助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的最主要舉措。
實(shí)踐證明，煤電調(diào)峰為降碳打下了基礎(chǔ)。國(guó)網(wǎng)東北分部調(diào)度控制中心計(jì)劃處處長(zhǎng)張曉天告訴記者，東北電網(wǎng)已完成靈活性改造火電機(jī)組裝機(jī)容量4612萬(wàn)千瓦，約占火電總裝機(jī)容量的45%。通過(guò)改造，增加深調(diào)能力1657萬(wàn)千瓦，成為確保電網(wǎng)安全供電、促進(jìn)新能源消納的“主力軍”。“從2014年10月啟動(dòng)到去年底，新能源及核電受益電量達(dá)1450億千瓦時(shí)，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤超過(guò)4600萬(wàn)噸，降低二氧化碳排放超過(guò)1.1億噸。”
按照國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局去年底發(fā)布的《全國(guó)煤電機(jī)組改造升級(jí)實(shí)施方案》，現(xiàn)役機(jī)組靈活性改造要實(shí)現(xiàn)應(yīng)改盡改，純凝工況調(diào)峰最小發(fā)電出力要達(dá)到35%額定負(fù)荷。據(jù)此，更多電廠加速行動(dòng)。
上海申能電力科技有限公司總經(jīng)理馮偉忠舉例稱(chēng)，我國(guó)首創(chuàng)的“亞臨界機(jī)組600℃升溫改造技術(shù)”，可滿足機(jī)組負(fù)荷在20%-100%之間靈活調(diào)節(jié)的需求，已在徐州華潤(rùn)電廠#3機(jī)組實(shí)施改造并通過(guò)驗(yàn)證。“在沒(méi)有投油助燃且保持超低排放條件下，機(jī)組最低穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)荷能力從改造前的55%降到19%，深度調(diào)峰能力得到質(zhì)的提升。該方案具備可行性和普適性，若能在現(xiàn)役亞臨界機(jī)組大規(guī)模推廣，有望整體提升20%的深度調(diào)峰性能，騰出7000萬(wàn)千瓦調(diào)峰容量，相應(yīng)增加3.5億千瓦新能源消納能力。”
要深度調(diào)峰，也要安全環(huán)保運(yùn)行
深調(diào)雖好，操作不易。“深度調(diào)峰常被比作‘在鋼絲上跳舞’，實(shí)際運(yùn)行狀況往往與設(shè)計(jì)工況差別較大，機(jī)組安全性受到影響，長(zhǎng)此以往將加快壽命損耗。”一位不愿具名的電廠人士坦言，“從生產(chǎn)本身來(lái)說(shuō)，我們并不愿意參與深度調(diào)峰，但為了適應(yīng)變化又不得不做。”
如其所言，深度調(diào)峰意味著電廠降低出力，發(fā)電機(jī)組低于基本調(diào)峰范圍。燃煤鍋爐一般是按燃料性質(zhì)及額定負(fù)荷設(shè)計(jì)，必須確保穩(wěn)定著火和燃燒。頻繁啟動(dòng)及大范圍負(fù)荷變動(dòng)，無(wú)形中會(huì)加劇安全風(fēng)險(xiǎn)。能不能克服這一問(wèn)題？記者了解到，目前已有成功案例。
在陜煤集團(tuán)信陽(yáng)電廠，機(jī)組調(diào)峰深度一路從40%、35%降至27%常態(tài)化調(diào)峰運(yùn)行。今年3月，3號(hào)機(jī)組負(fù)荷率降低至9%，維持運(yùn)行6.5小時(shí)，創(chuàng)下同類(lèi)型機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行的最低紀(jì)錄。“煤電深調(diào)負(fù)荷不是越低越好，而是要依據(jù)機(jī)組實(shí)際情況。特別是調(diào)到40%以下后，很多參數(shù)處于臨界狀態(tài)，一旦出現(xiàn)波動(dòng)，輕則導(dǎo)致機(jī)組非停、重則直接損壞設(shè)備。相比常規(guī)運(yùn)行，深度調(diào)峰首先是對(duì)人員操作水平提出了更高要求。”該廠生產(chǎn)負(fù)責(zé)人陳某稱(chēng)，通過(guò)提前組織專(zhuān)業(yè)人員對(duì)重點(diǎn)操作開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)分析，制定專(zhuān)項(xiàng)措施和預(yù)案，各級(jí)管理人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，運(yùn)行人員規(guī)范操作、精細(xì)調(diào)整，最終，各項(xiàng)參數(shù)控制平穩(wěn)，環(huán)保排放合格。
技術(shù)層面的問(wèn)題更要因“機(jī)”制宜。陳星舉例，燃煤鍋爐需保持穩(wěn)定燃燒，但低負(fù)荷易導(dǎo)致穩(wěn)燃能力轉(zhuǎn)差，帶來(lái)一系列制約。“我們與廠家反復(fù)溝通，根據(jù)鍋爐特性逐步調(diào)整試驗(yàn)，針對(duì)機(jī)組協(xié)調(diào)、輔機(jī)自動(dòng)等開(kāi)展多項(xiàng)熱工邏輯優(yōu)化。比如，針對(duì)嚴(yán)重影響穩(wěn)燃的制粉系統(tǒng)斷堵煤?jiǎn)栴}，我們不僅改造了原煤倉(cāng)落煤管，盡可能保證其通暢，還在調(diào)峰期間摻燒優(yōu)質(zhì)煙煤，提高了燃燒穩(wěn)定性。同時(shí)，投資400多萬(wàn)元對(duì)燃燒器進(jìn)行等離子改造，大幅降低助燃成本。”
效益拉動(dòng)“讓我調(diào)峰”轉(zhuǎn)為“我要調(diào)峰”
在確保安全的基礎(chǔ)上，經(jīng)濟(jì)性是進(jìn)一步追求。“1-3月，信陽(yáng)電廠參與調(diào)峰獲得了輔助服務(wù)補(bǔ)償約3800萬(wàn)元，結(jié)合河南省網(wǎng)新能源裝機(jī)容量情況，預(yù)計(jì)全年調(diào)峰收益將在7000萬(wàn)元以上。”陳某表示，效益是影響電廠深度調(diào)峰行動(dòng)的另一關(guān)鍵因素。
“沒(méi)有經(jīng)濟(jì)性肯定不愿干。”這也是記者在采訪中聽(tīng)到不少電廠的反饋。毛健雄證實(shí)，為鼓勵(lì)更多機(jī)組積極改造，不少地區(qū)已對(duì)參與調(diào)峰的機(jī)組給予電價(jià)補(bǔ)償。但目前，補(bǔ)償費(fèi)用遠(yuǎn)不足以彌補(bǔ)深度調(diào)峰帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，甚至出現(xiàn)了電廠調(diào)峰時(shí)間越長(zhǎng)，虧損越大的情況。“應(yīng)盡量減少發(fā)電企業(yè)因承擔(dān)維護(hù)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所付出的成本。建議相關(guān)部門(mén)進(jìn)一步核算調(diào)峰補(bǔ)償費(fèi)用，適當(dāng)提高補(bǔ)償電價(jià)，并考慮不同容量和機(jī)組類(lèi)型深度調(diào)峰的補(bǔ)償差異。”
在這方面，東北電網(wǎng)走在了前列。“為緩解電網(wǎng)調(diào)峰矛盾，早在2014年我們便啟動(dòng)了東北電網(wǎng)輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)，并根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行需要、輔助服務(wù)市場(chǎng)主體訴求，逐年修改完善規(guī)則。”張曉天介紹，按照清潔能源接納“全額不全價(jià)”“調(diào)峰資源價(jià)值最大化”的理念，以現(xiàn)有“火電機(jī)組最小運(yùn)行方式核定制度”為基礎(chǔ)，東北電網(wǎng)建立了調(diào)峰輔助服務(wù)日前報(bào)價(jià)、日內(nèi)出清機(jī)制，鼓勵(lì)火電企業(yè)進(jìn)行深度調(diào)峰，而且要從“讓我調(diào)峰”向“我要調(diào)峰”轉(zhuǎn)變。
同時(shí)，“階梯式”分?jǐn)倷C(jī)制可鼓勵(lì)火電廠加大調(diào)峰力度，即能力越弱掏錢(qián)越多、能力越強(qiáng)得錢(qián)越多。將機(jī)組發(fā)電能力作為交易標(biāo)的，發(fā)電企業(yè)還可按市場(chǎng)機(jī)制報(bào)價(jià)，以市場(chǎng)手段引導(dǎo)企業(yè)采取措施主動(dòng)降低受阻容量，提升機(jī)組頂峰能力。“在有效激勵(lì)下，預(yù)計(jì)到2025年新增靈活性改造裝機(jī)容量661萬(wàn)千瓦以上，改造容量累計(jì)達(dá)到5272萬(wàn)千瓦。”張曉天表示。
