27.27%，這個彌足珍貴的數(shù)字背后，是西北電網(wǎng)、秦嶺電廠付出的鮮為人知的努力和探索，是一道集眾人之智，籌眾人之力，精心烹飪的名為“消納”的能源大餐，品嘗其中的酸甜苦辣，是一曲不經(jīng)歷風(fēng)雨怎能見彩虹的新時代奮斗之歌。
酸：一項(xiàng)幾乎不可能完成的任務(wù)
孟子曰：“天將降大任于斯人也，必先苦其心志，勞其筋骨，餓其體膚，空乏其身，行拂亂其所為也，所以動心忍性，增益其所不能。”
這是古人激勵后人勇于面對困境，敢于自我挑戰(zhàn)迎難而上的千古佳句，而這句話對于國網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心主任張振宇而言亦有著別樣的意義。
“2011年前，西北電網(wǎng)新能源裝機(jī)規(guī)模較小，火電機(jī)組和水電機(jī)組作為網(wǎng)內(nèi)主力調(diào)峰電源占比較大，網(wǎng)內(nèi)基本無調(diào)峰矛盾。2011年起，隨著西北網(wǎng)架的進(jìn)一步加強(qiáng)，西北地區(qū)并網(wǎng)的風(fēng)電和光伏迎來了爆發(fā)式增長，截至2018年3月底，西北電網(wǎng)新能源裝機(jī)規(guī)模達(dá)到8089萬千瓦，占比超過總裝機(jī)的 1/3，現(xiàn)在西北電網(wǎng)是國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)新能源裝機(jī)占比最大的地區(qū)。”張振宇在接受《中國電力報》記者采訪時表示。
“不是所有的大都是好事，最大的占比就意味著新能源消納的重心落在了西北電網(wǎng)的肩上，而西北電網(wǎng)本身又面臨著‘僧多肉少’的局面，受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，最大負(fù)荷用電量增速不高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于新能源裝機(jī)增速，電網(wǎng)用電空間難以匹配消納需求，特別是網(wǎng)內(nèi)消納空間不足已經(jīng)成為影響新能源消納的關(guān)鍵因素，要在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)西北新能源消納的‘雙升雙降’，幾乎是一個不可能完成的任務(wù)。”
記者了解到，風(fēng)電、光伏目前是西北電網(wǎng)的第二、第三大電源，大規(guī)模集中并網(wǎng)的新能源受電網(wǎng)、電源結(jié)構(gòu)和新能源運(yùn)行特性的影響，使新能源消納面臨電網(wǎng)用電空間“裝不下”、輸電通道“送不完”，安全運(yùn)行“裕度低”、新能源出力變化“摸不準(zhǔn)”等重重困難。此外，受新能源隨機(jī)性波動性強(qiáng)，網(wǎng)內(nèi)供熱機(jī)組規(guī)模逐漸增大、黃河中上游大型水電綜合利用等影響，西北電網(wǎng)存在調(diào)峰缺口，無法滿足快速增長的新能源消納需求，網(wǎng)內(nèi)棄風(fēng)棄光情況嚴(yán)重。按照我國的能源發(fā)展戰(zhàn)略，在可預(yù)見的將來，西北地區(qū)新能源的裝機(jī)容量還將快速增長，2020 年西北地區(qū)新能源裝機(jī)規(guī)模將突破10000萬千瓦，系統(tǒng)調(diào)峰壓力只增不減。
有很多人困惑，為什么消納新能源需要火電調(diào)峰來“買單”?張振宇坦言，這是因?yàn)樾履茉措娏Φ牟怀掷m(xù)性會威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，所以常規(guī)的火力發(fā)電要擔(dān)負(fù)起電網(wǎng)調(diào)峰的任務(wù)，這其中包含兩個層面的意義：從單一電廠角度來看，技術(shù)上，隨著國內(nèi)火電機(jī)組靈活性改造技術(shù)的不斷革新，機(jī)組深度調(diào)峰改造成本將會越來降低，火電機(jī)組在調(diào)峰時的安全穩(wěn)定性就會大大提高，也為深調(diào)奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ);經(jīng)濟(jì)上，電煤價格節(jié)節(jié)攀升，火電企業(yè)的利潤空間進(jìn)一步被壓縮，機(jī)組參與深度調(diào)峰可以獲得電價補(bǔ)償。從整個發(fā)電角度來看，單機(jī)組深調(diào)煤耗雖然略有增加，但當(dāng)多個機(jī)組進(jìn)行深度調(diào)峰時，網(wǎng)內(nèi)機(jī)組的運(yùn)行方式可得到極大優(yōu)化，啟停機(jī)組的成本大大降低，一次能源的利用率有效提高，這是火電企業(yè)在當(dāng)下應(yīng)該具備的大局觀。
既然選擇了遠(yuǎn)方，就無懼風(fēng)雨兼程。從2012年起，國網(wǎng)西北分部即積極主動，綜合施策，相繼開展了調(diào)峰能力核查、調(diào)峰市場建設(shè)等一系列調(diào)峰管理工作，特別是在2017年配合西北調(diào)峰輔助服務(wù)市場的建設(shè)，分部創(chuàng)新開展了全網(wǎng)直調(diào)火電機(jī)組靈活性改造，要求直調(diào)機(jī)組在2018年底前具備40%—100%額定容量的調(diào)峰能力，而在這期間，敢于第一個吃螃蟹的，就是秦嶺電廠。
苦與甜：摸石頭過河破紀(jì)錄
秦地羅敷女，采桑綠水邊。《陌上?！纷鳛闈h樂府民歌的名篇，歌頌了采桑女羅敷的美貌和操守，而在險峻華山腳下的秦嶺電廠也秉承了羅敷女的顏值和高尚的品德。
對于如今西北電網(wǎng)的能源結(jié)構(gòu)，秦嶺電廠副總經(jīng)理邢勝利打了一個形象的比喻，他說，電網(wǎng)就是一張辦公桌，過去火電占據(jù)了很大的一塊地盤，頂多和水電分季節(jié)輪流壓陣，而現(xiàn)在風(fēng)電、光伏也需要在這張辦公桌上辦公，且機(jī)動性強(qiáng)，隨時都有走的可能，火電就要做那個托底的“安全墊”，要保證電網(wǎng)的安全。
“幾年前我們不愁發(fā)電，陜西省近一半的發(fā)電量都來自我們?，F(xiàn)在，發(fā)電結(jié)構(gòu)和用電結(jié)構(gòu)都發(fā)生了翻天覆地的變化，我們想發(fā)電，可靠過去的本事發(fā)電已經(jīng)行不通了，必須要調(diào)峰，不調(diào)峰僅僅靠基數(shù)電量是無法養(yǎng)活這一大家子人的，可是怎么調(diào)峰、調(diào)峰到什么程度這是個很嚴(yán)峻的問題，勢必要面對很多未知的困難，可問題就是用來解決的，我們必須干，還要干好。”這位在記者面前談深調(diào)初衷的人是2017年12月才接任秦嶺電廠總經(jīng)理、黨委副書記的馬國斌，有著三分俠氣，一點(diǎn)素心，如果單看廠齡，他是位不折不扣的“新人”，可就是這位新人帶領(lǐng)著領(lǐng)導(dǎo)班子成員一起接下了機(jī)組深度調(diào)峰的重?fù)?dān)，許下了一定要實(shí)現(xiàn)的重諾。
萬事開頭難。邢勝利告訴記者，深度調(diào)峰簡單來講就是電廠降出力、發(fā)電機(jī)組超過基本調(diào)峰范圍進(jìn)行調(diào)峰的一種“更高級”的運(yùn)行方式，而這種深度調(diào)峰，首先要攻克的就是鍋爐燃燒穩(wěn)定性、環(huán)保和輔機(jī)系統(tǒng)安全性等因素的制約，秦嶺電廠的機(jī)組如果要做深調(diào)機(jī)組就要明白自己的優(yōu)劣勢。
“我們的機(jī)組是純凝間接空冷機(jī)組，凝汽器真空易受環(huán)境溫度影響，夏季機(jī)組出力波動很大，很難準(zhǔn)確了解機(jī)組每日出力，這是我們的弱勢。但是我們已實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷脫硝、7號機(jī)組的AGC性能在國網(wǎng)西北分中心直調(diào)機(jī)組里排名第一，這些是我們的優(yōu)勢，取長補(bǔ)短，挑戰(zhàn)深調(diào)新技術(shù)的底氣我們有。” 邢勝利向記者分析道。
記者了解到，秦嶺電廠為深調(diào)做了大量前期工作，例如，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)準(zhǔn)確預(yù)測出了不同時間段機(jī)組的最大出力，并且將時間精確到了小時;通過對機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)邏輯的不斷優(yōu)化保證調(diào)峰的穩(wěn)定性及快速性;對鍋爐給水流量、風(fēng)量、一次調(diào)頻等控制和保護(hù)邏輯進(jìn)行修改和完善，并增加斷煤自動投油的邏輯，以保證機(jī)組安全;制定《深度調(diào)峰18萬千瓦負(fù)荷運(yùn)行技術(shù)措施》和《深調(diào)事故預(yù)案》，組織各專業(yè)進(jìn)行反復(fù)討論，修改完善技術(shù)措施。將措施下發(fā)各值進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論，并組織各值班員在仿真機(jī)上進(jìn)行演練，確保每位值班員在機(jī)組深調(diào)期間對每項(xiàng)操作能夠做到心中有數(shù)，保證發(fā)生異常情況臨危不亂等等多項(xiàng)縝密的工作，可以說全專業(yè)聯(lián)動，全員齊努力來確保深調(diào)工作可以成為現(xiàn)實(shí)。
萬事俱備，只欠東風(fēng)。秦嶺電廠在2017年末選擇了7號機(jī)組作為實(shí)驗(yàn)機(jī)組，并對鍋爐進(jìn)行了最低不投油負(fù)荷穩(wěn)燃試驗(yàn)和性能試驗(yàn)，通過了西安熱工院深度調(diào)峰第三方認(rèn)證，之后將試驗(yàn)申請書、安全承諾書、深調(diào)報告書等上報國網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心和國網(wǎng)陜西電力公司，申請參與深度調(diào)峰。
“那天是周四下午兩點(diǎn)半，國網(wǎng)西北調(diào)控分中心對我們的7號機(jī)組實(shí)施了負(fù)荷低至18萬千瓦不投油穩(wěn)燃AGC閉環(huán)深調(diào)實(shí)驗(yàn)。”秦嶺電廠運(yùn)行部負(fù)責(zé)人徐勇還清楚地記得當(dāng)時的情景。“大家都很忐忑，空氣里彌漫著不可名狀的緊張氣氛，讓人感覺時間過得很慢，生怕會出意外。”
“試驗(yàn)煤質(zhì)下18萬千瓦負(fù)荷，投運(yùn)A、F磨，7號鍋爐SCR入口煙溫分別為318.攝氏度和320.3攝氏度，投運(yùn)層燃燒器噴口溫度分別為1204攝氏度和1257攝氏度，著火溫度、火檢信號和爐膛負(fù)壓波動正常，7號鍋爐在不投油助燃的條件下，具備18萬千瓦負(fù)荷深度調(diào)峰能力。”
近2個小時的試驗(yàn)，終于等到了天籟般的回應(yīng)，整個實(shí)驗(yàn)室傳來響徹云霄的歡呼，7號機(jī)組不僅通過了深調(diào)審核，還成為首臺深調(diào)能力達(dá)到額定負(fù)荷27.27%，突破極限的66萬千瓦火電機(jī)組，創(chuàng)造了新的深度調(diào)峰記錄。
此記錄的誕生也意味著秦嶺電廠在搶占深調(diào)市場上邁出了最關(guān)鍵的一步，而這一步承載了太多的希望。
秦嶺電廠副總工程師兼營銷部主管魏三革給記者算了一筆賬，機(jī)組參與深度調(diào)峰運(yùn)行后，每小時帶來凈經(jīng)濟(jì)效益4.5萬元的電價補(bǔ)償，每天深調(diào)10個小時將補(bǔ)償45萬元，這讓他們這些跑“糧票”的人也更加有勁頭了，覺得再辛苦再累也值。
據(jù)了解，截至目前，西北直調(diào)火電廠已有80%的機(jī)組開展了靈活性改造，52%的機(jī)組實(shí)現(xiàn)了40%額定容量的深調(diào)能力，共計(jì)可釋放調(diào)峰空間143萬千瓦，預(yù)計(jì)年度可增發(fā)新能源電量約41億千瓦時，而僅2017年1年，西北直調(diào)機(jī)組通過有償深度調(diào)峰就獲利4238萬元。
辣：天道酬勤 胸有丘壑
對于西北電網(wǎng)而言，電網(wǎng)用電空間少，輸電通道輸送能力弱，安全運(yùn)行水平低，新能源發(fā)電無規(guī)律，這是共同存在于新能源消納道路上的“絆腳石”。要想實(shí)現(xiàn)新能源消納水平的有效提升，必須同時克服這四個困難，而這，在全國范圍內(nèi)都沒有先例。
“沒有先例可循，自己就是先例;沒有前人指路，就自己趟出一條路。”這段話是國網(wǎng)西北分部調(diào)度中心寫在2017年年終工作總結(jié)中的一段話，讀來震撼，能深刻領(lǐng)會到西北電網(wǎng)人不破樓蘭終不還的豪情壯志。
“新能源消納，不僅僅需要火電深度調(diào)峰，阻礙消納的頑疾需要用‘猛藥’，要多管齊下。”張振宇在電網(wǎng)調(diào)度工作20余年，對目前西北電網(wǎng)存在的問題有著深刻的了解和自己獨(dú)到的見解。
“我們從運(yùn)用科學(xué)手段、挖掘電網(wǎng)消納空間潛力、拓寬新能源外送通道、保證電網(wǎng)安全等多個方面來促進(jìn)新能源消納。比如通過分析新能源資源特性，優(yōu)化電網(wǎng)設(shè)備檢修和年度交易計(jì)劃，掌握新能源實(shí)際發(fā)電能力，規(guī)范新能源受阻電量統(tǒng)計(jì)方法;建立新能源消納量化分析模型，對電網(wǎng)新能源承載力進(jìn)行分析測算，為提升新能源消納水平提供指導(dǎo)和措施建議;打開區(qū)外消納市場、降低跨省壁壘，深挖網(wǎng)內(nèi)消納空間等等，這些工作實(shí)施后展現(xiàn)的效果告訴我們一切皆有可能。”
采訪中記者了解到，西北電網(wǎng)在全國電網(wǎng)系統(tǒng)有多個“首”：
其一，建成全國首個計(jì)及高占比新能源特高壓直流送端電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)。這個控制系統(tǒng)被稱為電網(wǎng)調(diào)節(jié)“智慧大腦”，可以實(shí)現(xiàn)電壓全過程管控及大電網(wǎng)多無功資源和多電壓等級的協(xié)調(diào)控制，提升了新疆與西北電聯(lián)網(wǎng)通道輸送能力90萬千瓦。
其二，創(chuàng)新性搭建了西北電網(wǎng)新能源切機(jī)互聯(lián)協(xié)控平臺，控制的新能源場站數(shù)及容量均居國網(wǎng)“之最”。
其三，創(chuàng)新性搭建了完整的西北電網(wǎng)涵蓋新能源的高頻切機(jī)體系以及高頻切機(jī)監(jiān)視與預(yù)警系統(tǒng)，首次提出將新能源納入高頻切機(jī)防線。
其四，首次在世界范圍內(nèi)完成電網(wǎng)實(shí)際頻率擾動下新能源快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)性試驗(yàn)。
其五，首次在國內(nèi)提出光伏、風(fēng)電分段參與大電網(wǎng)快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)性指標(biāo)。
其六，首次在國內(nèi)開展新能源快速頻率響應(yīng)功能建模及穩(wěn)定仿真分析工作。
其七，首次將新能源參與電網(wǎng)頻率控制內(nèi)容納入《電力系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理技術(shù)規(guī)范》。
“目前我們在陜北還建立了虛擬電廠調(diào)度控制系統(tǒng)，目前正在實(shí)驗(yàn)階段，我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)智慧調(diào)度。”張振宇對西北電網(wǎng)的未來充滿信心。
披星戴月沐風(fēng)雨未曾迷茫，欺山趕海踏雪徑也未彷徨。2017年，西北電網(wǎng)新能源年發(fā)電量突破千億，同比增長36.4%;棄電量、棄電率均同比降低，扭轉(zhuǎn)了新能源消納的不利局面，開啟了西北電網(wǎng)新能源消納發(fā)展的新紀(jì)元。
本文作者：張媛媛，馮義軍
