随着(zhe)電力體制改(gǎi)革的深入推(tui)進，能源結構(gòu)轉型步伐加(jiā)快，特别是近(jìn)幾年我國可(ke)再生能源發(fa)展取得了顯(xian)著成績，水電(dian)、風電和太陽(yang)能發電的裝(zhuāng)機規模截至(zhi)2016年末分别達(dá)到3.2億千瓦、1.3億(yì)千瓦和4300萬千(qiān)瓦，均居世界(jie)第一位，可再(zai)生能源總發(fā)電量也位居(jū)世界第一。但(dan)是，必須看到(dao)，在可再生能(neng)源持續發展(zhǎn)的同時，一些(xie)地區棄風棄(qi)光等問題日(rì)益突出：2016年，我(wo)國平均棄風(feng)率17%，平均棄光(guang)率20%左右，消納(nà)已經成為制(zhì)約可再生能(néng)源發展的關(guān)鍵因素。

究(jiū)竟該如何解(jie)決消納問題(ti)?日前，由中國(guó)電機工程學(xue)會熱電專業(ye)委員會主辦(bàn)的2017全國燃煤(méi)電廠靈(líng)活性改造及(ji)深度調峰技(jì)術交流研讨(tao)會對這個問(wèn)題進行了深(shen)入探讨。

消納問題(ti)加快改造進(jìn)程

 《巴(ba)黎協定》作為(wei)世界各國對(duì)于低碳綠色(se)發展的共同(tóng)認知和責任(rèn)契約，我國一(yī)諾千金，提出(chū)在2030年左右使(shi)二氧化碳排(pái)放達到峰值(zhi)，并争取盡早(zao)實現;2020年非化(hua)石能源占一(yī)次能源消費(fèi)比例達到15%，2030年(nián)達到20%;2020年單位(wei)GDP二氧化碳排(pái)放量較2015年分(fèn)别下降18%。

按(àn)照承諾，預計(jì)2020年、2030年我國一(yī)次能源消費(fèi)總量分别不(bú)超過50億噸标(biao)煤、60億噸标煤(méi)，其中非化石(shí)能源分别約(yue)7.5億噸标煤、12億(yì)噸标煤。初步(bu)估算，到2020年，我(wo)國風電裝機(ji)将達到2.2億千(qiān)瓦以上，“十三(sān)五”增加1億千(qian)瓦以上;太陽(yang)能發電裝機(jī)将達到1.1億千(qiān)瓦以上，“十三(san)五”增加6000萬千(qian)瓦以上。2020年以(yǐ)後，風電和光(guāng)伏裝機将進(jìn)一步增加。

 截至2016年底，我(wo)國煤電裝機(jī)為9.43億千(qian)瓦，占發電裝(zhuang)機總量的57%，受(shou)各方面因素(sù)影響和産業(ye)結構的調整(zhěng)，風光資源富(fù)集地區的風(fēng)電和光伏的(de)滲透率将進(jìn)一步增加，用(yong)電負荷峰谷(gu)差亦将增大(dà)，部分地區熱(rè)電聯産仍将(jiang)持續增加，由(yóu)此可見實現(xian)《巴黎協定》的(de)承諾任重而(ér)道遠。

 從歐(ōu)洲發達國家(jiā)在風能、太陽(yang)能、生物能源(yuan)、二氧化碳的(de)捕獲和儲存(cún)等增加新能(neng)源占比和新(xīn)能源領域技(jì)術發展的經(jīng)驗史來看，通(tōng)過開展火電靈活(huó)性改造可以吸納更(gèng)多的新能源(yuan)。2016年，歐洲可再(zài)生能源發電(diàn)量占總發電(dian)量的比重達(da)到了30.2%，其中風(feng)電和太陽能(néng)發電合計占(zhan)比13.2%;丹麥1995年開(kāi)始推廣火電(diàn)靈活性，至2015年(nian)，風電占總用(yong)電量的42%;2016年，德(de)國的風電和(he)太陽能發電(diàn)量占比達到(dao)20%以上。

 未來(lai)，新能源有望(wang)成為我國能(neng)源發展的主(zhu)流，加快能源(yuán)技術創新，挖(wā)掘燃煤機組(zu)調峰潛力，全(quán)面提高系統(tong)調峰和新能(neng)源消納能力(lì)勢必在行，而(er)火電開展靈(ling)活性改造亦(yì)是延展其生(shēng)命周期的有(you)效選擇。

改造需“一(yī)廠一策”制定(dìng)方案

 火電(diàn)靈活性改造(zao)之于火電領(lǐng)域是一場革(ge)命，更是對我(wo)國能源技術(shu)創新的一場(chǎng)嚴峻考驗，如(ru)何“靈活”開展(zhan)靈活性改造(zao)是必須要攻(gōng)克的課題，也(ye)是中國電機(ji)工程學會熱(re)電專業委員(yuán)會舉辦此次(ci)全國燃煤電(diàn)廠靈活性改(gai)造及深度調(diào)峰技術交流(liú)研讨會的初(chū)衷。

“所謂靈活就(jiù)是機組具有(yǒu)更快的變負(fù)荷速率、更高(gao)的負荷調節(jiē)精度及更好(hao)的一次調頻(pin)性能;所謂深(shen)度，就是機組(zu)具有更寬的(de)負荷調節範(fan)圍，負荷下限(xian)從原來的45%下(xià)調至30%，甚至更(gèng)低。”東南大學(xue)能源與環境(jing)學院博士生(shēng)導師呂劍虹(hong)這樣诠釋靈(líng)活與深度的(de)實質。

“燃煤機組(zu)深度調峰面(mian)臨着很多問(wen)題。”國家電投(tóu)上海發電設(she)備成套設計(ji)研究院博士(shi)呂為智在會(huì)上做了詳細(xì)分析，“涉及到(dào)鍋爐、汽機、輔(fu)機、控制系統(tong)等多個方面(miàn)，可謂牽一發(fā)而動全身，所(suǒ)以要以‘一廠(chang)一策’為原則(ze)，針對機組自(zì)身的運行特(te)性以及調峰(feng)目标幅度，靈(líng)活制定靈活(huo)性改造技術(shu)路線，以期實(shí)現燃煤機組(zǔ)在低負荷下(xià)的安全穩定(ding)運行。”

 目前(qián)，國内外較為(wei)成熟的火電(diàn)靈活性改造(zào)技術有機組(zǔ)本體優化調(diao)整技術，等離(li)子/微油助燃(rán)技術以及熱(rè)電聯産機組(zǔ)涉及到的熱(rè)電解耦技術(shù)，其中熱電解(jie)耦技術又包(bāo)括抽汽改造(zao)、固體蓄熱技(ji)術、熱泵技術(shu)、電鍋爐技術(shu)和電鍋爐+蓄(xù)熱罐技術等(deng)多種方式。

“要實(shi)現‘靈活’的靈(ling)活性改造并(bìng)不是一件容(rong)易的事兒。”國(guó)電科學技術(shu)研究院沈陽(yang)電力技術分(fèn)院主任工程(cheng)師、高級工程(cheng)師吳炬非常(chang)清楚這條改(gai)造之路的艱(jiān)辛，“要響應政(zheng)策導向，兼顧(gu)未來市場變(biàn)化，根據企業(yè)自身特點，合(hé)理确定改造(zao)目标和技術(shù)方案，保證機(jī)組安全，還要(yào)控制投資規(guī)模，注重解決(jue)實際需求。”

 會上，哈爾濱(bin)鍋爐廠、東方(fāng) 鍋爐股(gǔ)份有限公司(si)、華能清潔能(néng)源研究院、華(huá)北電力科學(xué)研究院、西安(an)熱工研究院(yuàn)等多家研究(jiū)機構，國家重(zhòng)點實驗室的(de)多位博士、高(gao)級工程師對(duì)提升火電調(diao)峰能力關鍵(jian)系統、關鍵指(zhi)标做了深入(ru)的剖析。

“十(shi)三五”改造規(guī)模将超2億千(qian)瓦

 今年12月(yuè)6日和12月6日，國(guo)家發展改革(gé)委、國家能源(yuan)局先後印發(fa)《關于下達火(huo)電靈活性改(gai)造試點項目(mu)的通知》以及(ji)《關于印發<可(ke)再生能源調(diào)峰機組優先(xian)發電試行辦(bàn)法>的通知》，公(gong)布了22個試點(diǎn)項目約18吉瓦(wǎ)裝機容量的(de)火電機組，一(yi)場煤電機組(zǔ)靈活性改造(zào)、煤電機組調(diao)峰能力提升(sheng)工程攻堅戰(zhan)就此一炮打(dǎ)響，截至目前(qián)，我國火電靈(ling)活性改造取(qǔ)得了長足的(de)進展和可喜(xi)的進步。

 國(guó)電電力莊河(he)發電公司作(zuo)為全國首批(pī)煤電機組靈(líng)活性改造示(shi)範項目，在今(jin)年的全國燃(rán)煤電廠靈活(huo)性改造及深(shēn)度調峰技術(shù)交流研讨會(hui)上異常奪目(mu)。近年來，東北(běi)地區電力市(shi)場供需矛盾(dùn)突出，特别是(shì)遼甯省供熱(re)機組在區域(yu)裝機容量占(zhàn)比高達70%以上(shang)，導緻供暖期(qi)電網調峰能(neng)力嚴重不足(zu)，而莊河發電(dian)卻能因地制(zhì)宜，以開展機(ji)組靈活性改(gǎi)造作為企業(ye)提質增效、解(jie)困突圍的主(zhǔ)要手段，積極(jí)主動參與深(shēn)度調峰，取得(de)了顯著效益(yì)。

“2017年(nian)初我們即實(shi)現了18萬千瓦(wǎ)(30%額定容量)長(zhǎng)時間安全穩(wěn)定運行的曆(lì)史性突破，春(chūn)節期間2号機(ji)組18萬千瓦連(lian)續安全穩定(ding)運行77小時，成(chéng)為全國首台(tai)實現供暖期(qi)調峰負荷率(lǜ)達到30%的60萬千(qian)瓦純凝機組(zu)。”該公司生技(jì)部副主任、高(gao)級工程師王(wáng)豐的自豪之(zhi)情溢于言表(biao)。

 同樣作為(wéi)靈活性改造(zao)首批試點項(xiang)目的華能國(guo)際丹東電廠(chǎng)30萬千瓦亞臨(lín)界機組在AGC控(kong)制方式下，最(zuì)低負荷直接(jie)控制到25%，成為(wéi)目前遼甯省(sheng)電力公司區(qū)域内調峰深(shēn)度最大的電(diàn)廠。

“12月6日，我們召(zhào)開了‘機組靈(líng)活性改造(熱(re)電解耦)項目(mù)及抽汽擴能(néng)項目現場聯(lián)絡會’，确定了(le)改造技術路(lù)線。”丹東電廠(chǎng)運行部副主(zhǔ)任、高級工程(cheng)師宮作夫向(xiàng)記者介紹道(dao)，“我們的目标(biao)就是深挖機(jī)組深度調峰(fēng)期間的節能(néng)方法，優化設(she)備運行方式(shi)調整，确保深(shēn)度調峰期間(jian)盡量提高機(ji)組經濟性”。

 記者了解到(dào)，除國電電力(li)莊河發電、華(huá)能國際丹東(dōng)電廠外，華能(neng)營口電廠60萬(wàn)千瓦超臨界(jiè)機組也已完(wán)成靈活性和(hé)深度調峰改(gai)造，在AGC控制方(fāng)式下，最低負(fu)荷可以控制(zhì)到30%(18萬千瓦,幹(gan)态)。

“‘十三五’期間(jiān)，随着可再生(shēng)能源發電全(quan)額保障性收(shōu)購制度的實(shi)行，我國火電(dian)靈活性改造(zào)工作将同步(bù)鋪開，熱電機(ji)組和常規煤(méi)電靈活性改(gǎi)造規模分别(bie)達到1.33億千瓦(wa)和8600萬千瓦左(zuǒ)右，并開展針(zhēn)對性的改造(zao)難度評估，為(wei)火電靈活性(xing)改造工作的(de)順利開展提(ti)供支撐。”中國(guó)電機工程學(xue)會熱電專業(yè)委員會秘書(shū)長王新雷向(xiang)記者透露。

目前，中國稀(xī)缺的不是發(fā)電能力，而是(shi)調峰能力，過(guò)去要求火電(diàn)安全、穩定、高(gāo)效、清潔，現在(zai)我們還需要(yào)彈性、靈活性(xìng)來調節和吸(xī)納高比例的(de)可再生能源(yuán)，這不僅是火(huo)電定位的變(biàn)化，也是火電(diàn)尋求生存的(de)一條必由之(zhi)路。