15%！煤电机组深度调峰的极限
——岱海发电实现机组深度调峰至15%额定负荷侧记
// 题记 //
在“双碳”目标下，党中央提出构建以新能源为主体的新型电力系统具体要求，电力需求快速增长、调峰电源的最大调节能力与新能源波动不匹配是当前电力系统面临的主要挑战。
今年前三季度，煤炭价格急剧上涨，煤电企业亏损面明显扩大，8月以来大型发电集团煤电板块整体亏损。减亏增效、转型升级、多能互补等新词、热词被频频提及。传统煤电在新形势下怎样创新发展，已经成了困扰整个行业的一大课题……
北京以北的深度
10月21日，京能集团党委书记、董事长姜帆一行踏上了赴内蒙古火电企业调研的高铁列车，一路疾驰。车厢里、道路旁、站台上，频繁出现的“北京冬奥会”字样，也成了调研组路上绕不开的主要话题——在即将到来的北京冬奥会上，京能集团肩负着能源保供的重任。
最近一段时间，关于“传统煤电能否紧跟‘双碳’目标步伐？集团存量煤电如何发展？今冬明春的保电供热工作落实如何？”等问题一直萦绕在姜帆书记的心头……
位于北京西北320公里处的内蒙古京能岱海电厂，四台燃煤发电机组正在按照电网调度指令高速运转着，现场一片轰鸣。
“现在机组深度调峰能力怎么样？能达到多少？”一进集控室，看到机组的实时负荷，姜帆书记就关切地问。“一至三号机可以下调至额定负荷的20%，四号机已经可以下调至15%了，这在全国还是第一家”，岱海发电党委书记、董事长范昕在现场汇报道。“辅助调峰收益与去年同期相比增长了近3倍，位列华北电网第一名！”
“深度调峰带来效益，对于我们集团整个火电企业实现‘安全可靠、灵活调峰’的目标有非常重要的借鉴意义，一定要推广下去！”姜帆书记的指示，使调研组现场算起了经济账：“仅就岱海发电四号机组而言，按近两年机组降低至20%额定负荷运行时长计算，若从20%额定负荷降低到15%额定负荷，可增加新能源入网约170万千瓦时、节约标煤约630吨、减排二氧化碳约1800吨，为助力电网消纳清洁能源和地方实现“能耗双控”目标提供了强有力的保障。”
据不完全统计，目前我国共有约1000多个燃煤电厂、近3000台燃煤机组，一旦机组深度调峰全面推广，对节能、减排、降碳的意义可想而知。
经济账背后的算法
“经济账”的背后是绿色这笔“大帐”。早在2017年，岱海发电公司就着手对四台机组实施节能减排综合升级改造。同时，因为看到了绿色这笔“大帐”，四台机组的“灵活性改造”也同步进行，改造后，“大账”凸显，“经济账”划算。
2020年新冠疫情发生后，为了尽可能对冲发电量减少对企业效益的影响，在机组原有深度调峰能力的基础上，岱海发电公司积极参与电网调峰辅助服务市场：用电低谷时，将机组出力降到最低，努力为电网消纳风电、光伏等新能源提供空间，同时保证在网机组数量，确保电网安全；用电高峰时，尽快增加机组出力，快速响应电网需求。参与电网调峰时间从2019年的298个小时猛增到2020年的1131个小时，调峰收入从820万直接翻番达到了1753万元。特别是，2021年初的前两个月，仅仅依靠参与电网的调峰辅助服务，岱海发电就实现收益超过2000万元——两个月的收益几乎达到了前两年收益的总和！
在三号机组实现华北电网首家AGC闭环深度调峰至20%额定负荷的机组后，经济效益显而易见。此时，岱海发电公司调峰能力已经达到了世界先进水平。
“要以岱海发电三号机组作为标杆，最终实现全网所有火电机组都具备20%深调峰能力。” 华北能源监管局在2021年召开的厂网联席会议上充分肯定了岱海发电对华北电网新能源消纳的贡献。
深度调峰的极限
“继续往下调！”通过对当前政策、改造成本和实际效果的分析、测算后，岱海发电又瞄准了深度调峰至15%额定负荷的目标。
从20%额定负荷下调至15%额定负荷，看似下调幅度不大，但事实上，所有指标都压着红线在运行，深度调峰的安全风险显而易见。用员工自己的话说：“这就是在‘刀尖上跳舞’，如果能成功就可以说是探到了‘马里亚纳海沟’的底了。”
探底“马里亚纳海沟”最难的也许就是超强高压和永恒的黑暗，而煤电机组想要下探至15%额定负荷的“谷底”，主要面临的困难恰好也是两个：一是安全，如何保证燃烧稳定，不使锅炉灭火、机组跳闸；二是环保，如何保证氮氧化物达到超低排放标准，不发生环保超标事件。可以想象，尽管已经有了深调至20%额定负荷的成熟经验，但参战技术人员在面对眼前的未知时，承受的压力非同寻常。
为此，岱海发电公司立即召集精兵强将，成立了由政治素质过硬、技术水平过硬、工作作风过硬的党员骨干组成的攻坚组。查阅资料、请教专家、联系设备厂家、进行模拟实验、开展头脑风暴……各项工作有条不紊地推进着。不久之后，信心满满的攻坚组开始了第一次试验。
“水位，汽包水位波动太大了，快停下！”
“火焰偏转、燃烧不稳，负荷降不下去……一做试验，各种问题都出来了”，回忆起当时的场景，锅炉专工“老卢”历历在目，心里还颇有不甘。
试验进行不下去，一时间又找不到解决的办法，这可把攻坚组的队员们急坏了。没有“好”办法，那就用“笨”办法。
有的运行员工在发电岗位干了十几年，头一次钻进了磨煤机的煤粉分离器，就为了搞清楚怎样才能把煤粉细度调整得更精细；有的检修员工趁着机组检修，成天往炉膛里钻，不论上班休假，现场看的是燃烧器，餐厅吃饭聊的是燃烧器，连晚上做的梦都是燃烧器；有的专业技术员工追根溯源，干脆重新学了一遍大学课程《锅炉原理》，就为了从理论上找到突破点……“想当第一不容易”，一向寡言少语的“老卢”直白地说道。
一句“不容易”看似轻描淡写，可背后又是多少昼夜的汗水积攒而来。反复的思考、不断的琢磨、相互的碰撞、一次次的实践之后，终于，由量变产生了质变。
2021年9月18日，岱海发电二期集控室里人头攒动，十几双眼睛直勾勾地盯着屏幕前各项关键参数的变化情况——此刻，四号机组正在进行着15%-50%额定负荷深度调峰的最后一项测试：自动电压控制（AVC）试验。
“啥事儿没有，又能多挣钱了”，发电运行部部长、支部书记展宗波现场随口的一句玩笑立即打破了之前的沉寂。伴随着长久不息的掌声，15%-50%额定负荷深度调峰系列试验全部完成。四号机组率先“探底”成功，成为华北电网首家具有深度调峰至15%额定负荷能力的亚临界燃煤机组。
与此同时，国务院正式印发了《2030年前碳达峰行动方案的通知》。方案提出，加快建设新型电力系统。要求：“大力提升电力系统综合调节能力，加快灵活调节电源建设”。在接到通知时，岱海发电公司更加坚定了前进的方向……
