甘肅省電力投資集團近日公布的一季度“成績單”顯示，常樂電廠1、2號煤電機組完成發(fā)電量28億千瓦時，其作為祁韶直流唯一配套調峰電源，有效填補了該輸電工程的調峰缺口，帶動風電、光伏發(fā)電項目向華中地區(qū)外送電量57.7億千瓦時。煤電深度調峰作用顯現，讓河西走廊的“風光”照亮更多家庭。
可再生能源發(fā)電易波動、難儲存，裝機規(guī)模越大，對靈活調峰電源的需求越大。特別是在“雙碳”目標下，煤電機組成為新能源電力消納的保障，但要實現“尖峰頂得上、低谷壓得下”的目標，深度調峰勢在必行。記者了解到，受供電煤耗增加等因素影響，完成調峰重任也非易事。如何做好深度調峰助力“雙碳”，已成為眾多煤電機組面臨的現實難題。
煤電助力降碳的核心舉措
“新能源發(fā)電的短板是‘不可控’。隨著越來越高比例的間歇性電源接入電網，電力系統(tǒng)對調節(jié)電源容量的需求陡增，煤電機組因此承擔起調峰任務，也就是通過改變出力工況來適應負荷變化。”清華大學能源與動力工程系教授毛健雄解釋，機組調峰能力取決于鍋爐對低負荷的適應能力，未來持續(xù)低負荷運行漸成常態(tài)，深度調峰是煤電助力實現“雙碳”目標的最主要舉措。
實踐證明，煤電調峰為降碳打下了基礎。國網東北分部調度控制中心計劃處處長張曉天告訴記者，東北電網已完成靈活性改造火電機組裝機容量4612萬千瓦，約占火電總裝機容量的45%。通過改造，增加深調能力1657萬千瓦，成為確保電網安全供電、促進新能源消納的“主力軍”。“從2014年10月啟動到去年底，新能源及核電受益電量達1450億千瓦時，相當于節(jié)約標煤超過4600萬噸，降低二氧化碳排放超過1.1億噸。”
按照國家發(fā)改委、國家能源局去年底發(fā)布的《全國煤電機組改造升級實施方案》，現役機組靈活性改造要實現應改盡改，純凝工況調峰最小發(fā)電出力要達到35%額定負荷。據此，更多電廠加速行動。
上海申能電力科技有限公司總經理馮偉忠舉例稱，我國首創(chuàng)的“亞臨界機組600℃升溫改造技術”，可滿足機組負荷在20%-100%之間靈活調節(jié)的需求，已在徐州華潤電廠#3機組實施改造并通過驗證。“在沒有投油助燃且保持超低排放條件下，機組最低穩(wěn)定運行負荷能力從改造前的55%降到19%，深度調峰能力得到質的提升。該方案具備可行性和普適性，若能在現役亞臨界機組大規(guī)模推廣，有望整體提升20%的深度調峰性能，騰出7000萬千瓦調峰容量，相應增加3.5億千瓦新能源消納能力。”
要深度調峰，也要安全環(huán)保運行
深調雖好，操作不易。“深度調峰常被比作‘在鋼絲上跳舞’，實際運行狀況往往與設計工況差別較大，機組安全性受到影響，長此以往將加快壽命損耗。”一位不愿具名的電廠人士坦言，“從生產本身來說，我們并不愿意參與深度調峰，但為了適應變化又不得不做。”
如其所言，深度調峰意味著電廠降低出力，發(fā)電機組低于基本調峰范圍。燃煤鍋爐一般是按燃料性質及額定負荷設計，必須確保穩(wěn)定著火和燃燒。頻繁啟動及大范圍負荷變動，無形中會加劇安全風險。能不能克服這一問題？記者了解到，目前已有成功案例。
在陜煤集團信陽電廠，機組調峰深度一路從40%、35%降至27%常態(tài)化調峰運行。今年3月，3號機組負荷率降低至9%，維持運行6.5小時，創(chuàng)下同類型機組調峰運行的最低紀錄。“煤電深調負荷不是越低越好，而是要依據機組實際情況。特別是調到40%以下后，很多參數處于臨界狀態(tài)，一旦出現波動，輕則導致機組非停、重則直接損壞設備。相比常規(guī)運行，深度調峰首先是對人員操作水平提出了更高要求。”該廠生產負責人陳某稱，通過提前組織專業(yè)人員對重點操作開展風險分析，制定專項措施和預案，各級管理人員現場指導，運行人員規(guī)范操作、精細調整，最終，各項參數控制平穩(wěn)，環(huán)保排放合格。
技術層面的問題更要因“機”制宜。陳星舉例，燃煤鍋爐需保持穩(wěn)定燃燒，但低負荷易導致穩(wěn)燃能力轉差，帶來一系列制約。“我們與廠家反復溝通，根據鍋爐特性逐步調整試驗，針對機組協調、輔機自動等開展多項熱工邏輯優(yōu)化。比如，針對嚴重影響穩(wěn)燃的制粉系統(tǒng)斷堵煤問題，我們不僅改造了原煤倉落煤管，盡可能保證其通暢，還在調峰期間摻燒優(yōu)質煙煤，提高了燃燒穩(wěn)定性。同時，投資400多萬元對燃燒器進行等離子改造，大幅降低助燃成本。”
效益拉動“讓我調峰”轉為“我要調峰”
在確保安全的基礎上，經濟性是進一步追求。“1-3月，信陽電廠參與調峰獲得了輔助服務補償約3800萬元，結合河南省網新能源裝機容量情況，預計全年調峰收益將在7000萬元以上。”陳某表示，效益是影響電廠深度調峰行動的另一關鍵因素。
“沒有經濟性肯定不愿干。”這也是記者在采訪中聽到不少電廠的反饋。毛健雄證實，為鼓勵更多機組積極改造，不少地區(qū)已對參與調峰的機組給予電價補償。但目前，補償費用遠不足以彌補深度調峰帶來的經濟損失，甚至出現了電廠調峰時間越長，虧損越大的情況。“應盡量減少發(fā)電企業(yè)因承擔維護電網安全、穩(wěn)定和經濟運行所付出的成本。建議相關部門進一步核算調峰補償費用，適當提高補償電價，并考慮不同容量和機組類型深度調峰的補償差異。”
在這方面，東北電網走在了前列。“為緩解電網調峰矛盾，早在2014年我們便啟動了東北電網輔助服務市場建設，并根據電網實際運行需要、輔助服務市場主體訴求，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”“調峰資源價值最大化”的理念，以現有“火電機組最小運行方式核定制度”為基礎，東北電網建立了調峰輔助服務日前報價、日內出清機制，鼓勵火電企業(yè)進行深度調峰，而且要從“讓我調峰”向“我要調峰”轉變。
同時，“階梯式”分攤機制可鼓勵火電廠加大調峰力度，即能力越弱掏錢越多、能力越強得錢越多。將機組發(fā)電能力作為交易標的，發(fā)電企業(yè)還可按市場機制報價，以市場手段引導企業(yè)采取措施主動降低受阻容量，提升機組頂峰能力。“在有效激勵下，預計到2025年新增靈活性改造裝機容量661萬千瓦以上，改造容量累計達到5272萬千瓦。”張曉天表示。
可再生能源發(fā)電易波動、難儲存，裝機規(guī)模越大，對靈活調峰電源的需求越大。特別是在“雙碳”目標下，煤電機組成為新能源電力消納的保障，但要實現“尖峰頂得上、低谷壓得下”的目標，深度調峰勢在必行。記者了解到，受供電煤耗增加等因素影響，完成調峰重任也非易事。如何做好深度調峰助力“雙碳”，已成為眾多煤電機組面臨的現實難題。
煤電助力降碳的核心舉措
“新能源發(fā)電的短板是‘不可控’。隨著越來越高比例的間歇性電源接入電網，電力系統(tǒng)對調節(jié)電源容量的需求陡增，煤電機組因此承擔起調峰任務，也就是通過改變出力工況來適應負荷變化。”清華大學能源與動力工程系教授毛健雄解釋，機組調峰能力取決于鍋爐對低負荷的適應能力，未來持續(xù)低負荷運行漸成常態(tài)，深度調峰是煤電助力實現“雙碳”目標的最主要舉措。
實踐證明，煤電調峰為降碳打下了基礎。國網東北分部調度控制中心計劃處處長張曉天告訴記者，東北電網已完成靈活性改造火電機組裝機容量4612萬千瓦，約占火電總裝機容量的45%。通過改造，增加深調能力1657萬千瓦，成為確保電網安全供電、促進新能源消納的“主力軍”。“從2014年10月啟動到去年底，新能源及核電受益電量達1450億千瓦時，相當于節(jié)約標煤超過4600萬噸，降低二氧化碳排放超過1.1億噸。”
按照國家發(fā)改委、國家能源局去年底發(fā)布的《全國煤電機組改造升級實施方案》，現役機組靈活性改造要實現應改盡改，純凝工況調峰最小發(fā)電出力要達到35%額定負荷。據此，更多電廠加速行動。
上海申能電力科技有限公司總經理馮偉忠舉例稱，我國首創(chuàng)的“亞臨界機組600℃升溫改造技術”，可滿足機組負荷在20%-100%之間靈活調節(jié)的需求，已在徐州華潤電廠#3機組實施改造并通過驗證。“在沒有投油助燃且保持超低排放條件下，機組最低穩(wěn)定運行負荷能力從改造前的55%降到19%，深度調峰能力得到質的提升。該方案具備可行性和普適性，若能在現役亞臨界機組大規(guī)模推廣，有望整體提升20%的深度調峰性能，騰出7000萬千瓦調峰容量，相應增加3.5億千瓦新能源消納能力。”
要深度調峰，也要安全環(huán)保運行
深調雖好，操作不易。“深度調峰常被比作‘在鋼絲上跳舞’，實際運行狀況往往與設計工況差別較大，機組安全性受到影響，長此以往將加快壽命損耗。”一位不愿具名的電廠人士坦言，“從生產本身來說，我們并不愿意參與深度調峰，但為了適應變化又不得不做。”
如其所言，深度調峰意味著電廠降低出力，發(fā)電機組低于基本調峰范圍。燃煤鍋爐一般是按燃料性質及額定負荷設計，必須確保穩(wěn)定著火和燃燒。頻繁啟動及大范圍負荷變動，無形中會加劇安全風險。能不能克服這一問題？記者了解到，目前已有成功案例。
在陜煤集團信陽電廠，機組調峰深度一路從40%、35%降至27%常態(tài)化調峰運行。今年3月，3號機組負荷率降低至9%，維持運行6.5小時，創(chuàng)下同類型機組調峰運行的最低紀錄。“煤電深調負荷不是越低越好，而是要依據機組實際情況。特別是調到40%以下后，很多參數處于臨界狀態(tài)，一旦出現波動，輕則導致機組非停、重則直接損壞設備。相比常規(guī)運行，深度調峰首先是對人員操作水平提出了更高要求。”該廠生產負責人陳某稱，通過提前組織專業(yè)人員對重點操作開展風險分析，制定專項措施和預案，各級管理人員現場指導，運行人員規(guī)范操作、精細調整，最終，各項參數控制平穩(wěn)，環(huán)保排放合格。
技術層面的問題更要因“機”制宜。陳星舉例，燃煤鍋爐需保持穩(wěn)定燃燒，但低負荷易導致穩(wěn)燃能力轉差，帶來一系列制約。“我們與廠家反復溝通，根據鍋爐特性逐步調整試驗，針對機組協調、輔機自動等開展多項熱工邏輯優(yōu)化。比如，針對嚴重影響穩(wěn)燃的制粉系統(tǒng)斷堵煤問題，我們不僅改造了原煤倉落煤管，盡可能保證其通暢，還在調峰期間摻燒優(yōu)質煙煤，提高了燃燒穩(wěn)定性。同時，投資400多萬元對燃燒器進行等離子改造，大幅降低助燃成本。”
效益拉動“讓我調峰”轉為“我要調峰”
在確保安全的基礎上，經濟性是進一步追求。“1-3月，信陽電廠參與調峰獲得了輔助服務補償約3800萬元，結合河南省網新能源裝機容量情況，預計全年調峰收益將在7000萬元以上。”陳某表示，效益是影響電廠深度調峰行動的另一關鍵因素。
“沒有經濟性肯定不愿干。”這也是記者在采訪中聽到不少電廠的反饋。毛健雄證實，為鼓勵更多機組積極改造，不少地區(qū)已對參與調峰的機組給予電價補償。但目前，補償費用遠不足以彌補深度調峰帶來的經濟損失，甚至出現了電廠調峰時間越長，虧損越大的情況。“應盡量減少發(fā)電企業(yè)因承擔維護電網安全、穩(wěn)定和經濟運行所付出的成本。建議相關部門進一步核算調峰補償費用，適當提高補償電價，并考慮不同容量和機組類型深度調峰的補償差異。”
在這方面，東北電網走在了前列。“為緩解電網調峰矛盾，早在2014年我們便啟動了東北電網輔助服務市場建設，并根據電網實際運行需要、輔助服務市場主體訴求，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”“調峰資源價值最大化”的理念，以現有“火電機組最小運行方式核定制度”為基礎，東北電網建立了調峰輔助服務日前報價、日內出清機制，鼓勵火電企業(yè)進行深度調峰，而且要從“讓我調峰”向“我要調峰”轉變。
同時，“階梯式”分攤機制可鼓勵火電廠加大調峰力度，即能力越弱掏錢越多、能力越強得錢越多。將機組發(fā)電能力作為交易標的，發(fā)電企業(yè)還可按市場機制報價，以市場手段引導企業(yè)采取措施主動降低受阻容量，提升機組頂峰能力。“在有效激勵下，預計到2025年新增靈活性改造裝機容量661萬千瓦以上，改造容量累計達到5272萬千瓦。”張曉天表示。
