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煤电深度调峰助降碳一臂之力

日期:2022-05-02    来源:中国能源报  作者:朱妍

国际电力网

2022
05/02
09:31
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关键词: 煤电机组 新能源电力消纳 碳中和

甘肃省电力投资集团近日公布的一季度“成绩单”显示,常乐电厂1、2号煤电机组完成发电量28亿千瓦时,其作为祁韶直流唯一配套调峰电源,有效填补了该输电工程的调峰缺口,带动风电、光伏发电项目向华中地区外送电量57.7亿千瓦时。煤电深度调峰作用显现,让河西走廊的“风光”照亮更多家庭。

可再生能源发电易波动、难储存,装机规模越大,对灵活调峰电源的需求越大。特别是在“双碳”目标下,煤电机组成为新能源电力消纳的保障,但要实现“尖峰顶得上、低谷压得下”的目标,深度调峰势在必行。记者了解到,受供电煤耗增加等因素影响,完成调峰重任也非易事。如何做好深度调峰助力“双碳”,已成为众多煤电机组面临的现实难题。

煤电助力降碳的核心举措

“新能源发电的短板是‘不可控’。随着越来越高比例的间歇性电源接入电网,电力系统对调节电源容量的需求陡增,煤电机组因此承担起调峰任务,也就是通过改变出力工况来适应负荷变化。”清华大学能源与动力工程系教授毛健雄解释,机组调峰能力取决于锅炉对低负荷的适应能力,未来持续低负荷运行渐成常态,深度调峰是煤电助力实现“双碳”目标的最主要举措。

实践证明,煤电调峰为降碳打下了基础。国网东北分部调度控制中心计划处处长张晓天告诉记者,东北电网已完成灵活性改造火电机组装机容量4612万千瓦,约占火电总装机容量的45%。通过改造,增加深调能力1657万千瓦,成为确保电网安全供电、促进新能源消纳的“主力军”。“从2014年10月启动到去年底,新能源及核电受益电量达1450亿千瓦时,相当于节约标煤超过4600万吨,降低二氧化碳排放超过1.1亿吨。”

按照国家发改委、国家能源局去年底发布的《全国煤电机组改造升级实施方案》,现役机组灵活性改造要实现应改尽改,纯凝工况调峰最小发电出力要达到35%额定负荷。据此,更多电厂加速行动。

上海申能电力科技有限公司总经理冯伟忠举例称,我国首创的“亚临界机组600℃升温改造技术”,可满足机组负荷在20%-100%之间灵活调节的需求,已在徐州华润电厂#3机组实施改造并通过验证。“在没有投油助燃且保持超低排放条件下,机组最低稳定运行负荷能力从改造前的55%降到19%,深度调峰能力得到质的提升。该方案具备可行性和普适性,若能在现役亚临界机组大规模推广,有望整体提升20%的深度调峰性能,腾出7000万千瓦调峰容量,相应增加3.5亿千瓦新能源消纳能力。”

要深度调峰,也要安全环保运行

深调虽好,操作不易。“深度调峰常被比作‘在钢丝上跳舞’,实际运行状况往往与设计工况差别较大,机组安全性受到影响,长此以往将加快寿命损耗。”一位不愿具名的电厂人士坦言,“从生产本身来说,我们并不愿意参与深度调峰,但为了适应变化又不得不做。”

如其所言,深度调峰意味着电厂降低出力,发电机组低于基本调峰范围。燃煤锅炉一般是按燃料性质及额定负荷设计,必须确保稳定着火和燃烧。频繁启动及大范围负荷变动,无形中会加剧安全风险。能不能克服这一问题?记者了解到,目前已有成功案例。

在陕煤集团信阳电厂,机组调峰深度一路从40%、35%降至27%常态化调峰运行。今年3月,3号机组负荷率降低至9%,维持运行6.5小时,创下同类型机组调峰运行的最低纪录。“煤电深调负荷不是越低越好,而是要依据机组实际情况。特别是调到40%以下后,很多参数处于临界状态,一旦出现波动,轻则导致机组非停、重则直接损坏设备。相比常规运行,深度调峰首先是对人员操作水平提出了更高要求。”该厂生产负责人陈某称,通过提前组织专业人员对重点操作开展风险分析,制定专项措施和预案,各级管理人员现场指导,运行人员规范操作、精细调整,最终,各项参数控制平稳,环保排放合格。

技术层面的问题更要因“机”制宜。陈星举例,燃煤锅炉需保持稳定燃烧,但低负荷易导致稳燃能力转差,带来一系列制约。“我们与厂家反复沟通,根据锅炉特性逐步调整试验,针对机组协调、辅机自动等开展多项热工逻辑优化。比如,针对严重影响稳燃的制粉系统断堵煤问题,我们不仅改造了原煤仓落煤管,尽可能保证其通畅,还在调峰期间掺烧优质烟煤,提高了燃烧稳定性。同时,投资400多万元对燃烧器进行等离子改造,大幅降低助燃成本。”

效益拉动“让我调峰”转为“我要调峰”

在确保安全的基础上,经济性是进一步追求。“1-3月,信阳电厂参与调峰获得了辅助服务补偿约3800万元,结合河南省网新能源装机容量情况,预计全年调峰收益将在7000万元以上。”陈某表示,效益是影响电厂深度调峰行动的另一关键因素。

“没有经济性肯定不愿干。”这也是记者在采访中听到不少电厂的反馈。毛健雄证实,为鼓励更多机组积极改造,不少地区已对参与调峰的机组给予电价补偿。但目前,补偿费用远不足以弥补深度调峰带来的经济损失,甚至出现了电厂调峰时间越长,亏损越大的情况。“应尽量减少发电企业因承担维护电网安全、稳定和经济运行所付出的成本。建议相关部门进一步核算调峰补偿费用,适当提高补偿电价,并考虑不同容量和机组类型深度调峰的补偿差异。”

在这方面,东北电网走在了前列。“为缓解电网调峰矛盾,早在2014年我们便启动了东北电网辅助服务市场建设,并根据电网实际运行需要、辅助服务市场主体诉求,逐年修改完善规则。”张晓天介绍,按照清洁能源接纳“全额不全价”“调峰资源价值最大化”的理念,以现有“火电机组最小运行方式核定制度”为基础,东北电网建立了调峰辅助服务日前报价、日内出清机制,鼓励火电企业进行深度调峰,而且要从“让我调峰”向“我要调峰”转变。

同时,“阶梯式”分摊机制可鼓励火电厂加大调峰力度,即能力越弱掏钱越多、能力越强得钱越多。将机组发电能力作为交易标的,发电企业还可按市场机制报价,以市场手段引导企业采取措施主动降低受阻容量,提升机组顶峰能力。“在有效激励下,预计到2025年新增灵活性改造装机容量661万千瓦以上,改造容量累计达到5272万千瓦。”张晓天表示。

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