随着電力體制(zhì)改革的深入推進(jin)，能源結構轉型步(bu)伐加快，特别是近(jin)幾年我國可再生(shēng)能源發展取得了(le)顯著成績，水電、風(feng)電和太陽能發電(diàn)的裝機規模截至(zhi)2016年末分别達到3.2億(yi)千瓦、1.3億千瓦和4300萬(wan)千瓦，均居世界第(di)一位，可再生能源(yuán)總發電量也位居(jū)世界第一。但是，必(bì)須看到，在可再生(sheng)能源持續發展的(de)同時，一些地區棄(qi)風棄光等問題日(ri)益突出：2016年，我國平(ping)均棄風率17%，平均棄(qì)光率20%左右，消納已(yǐ)經成為制約可再(zai)生能源發展的關(guān)鍵因素。

究竟該如何(he)解決消納問題?日(ri)前，由中國電機工(gōng)程學會熱電專業(yè)委員會主辦的2017全(quan)國燃煤電(diàn)廠靈活性改(gǎi)造及深度調峰技(jì)術交流研讨會對(dui)這個問題進行了(le)深入探讨。

消納(na)問題加快改造進(jìn)程

 《巴黎協定》作(zuo)為世界各國對于(yu)低碳綠色發展的(de)共同認知和責任(ren)契約，我國一諾千(qiān)金，提出在2030年左右(you)使二氧化碳排放(fàng)達到峰值，并争取(qu)盡早實現;2020年非化(hua)石能源占一次能(néng)源消費比例達到(dao)15%，2030年達到20%;2020年單位GDP二(er)氧化碳排放量較(jiao)2015年分别下降18%。

按照承(chéng)諾，預計2020年、2030年我國(guó)一次能源消費總(zǒng)量分别不超過50億(yi)噸标煤、60億噸标煤(mei)，其中非化石能源(yuan)分别約7.5億噸标煤(méi)、12億噸标煤。初步估(gu)算，到2020年，我國風電(dian)裝機将達到2.2億千(qian)瓦以上，“十三五”增(zeng)加1億千瓦以上;太(tai)陽能發電裝機将(jiang)達到1.1億千瓦以上(shàng)，“十三五”增加6000萬千(qian)瓦以上。2020年以後，風(fēng)電和光伏裝機将(jiang)進一步增加。

 截至2016年(nian)底，我國煤(mei)電裝機為9.43億(yì)千瓦，占發電裝機(ji)總量的57%，受各方面(miàn)因素影響和産業(ye)結構的調整，風光(guang)資源富集地區的(de)風電和光伏的滲(shen)透率将進一步增(zēng)加，用電負荷峰谷(gǔ)差亦将增大，部分(fèn)地區熱電聯産仍(reng)将持續增加，由此(ci)可見實現《巴黎協(xie)定》的承諾任重而(ér)道遠。

 從歐洲發達國(guó)家在風能、太陽能(néng)、生物能源、二氧化(hua)碳的捕獲和儲存(cún)等增加新能源占(zhàn)比和新能源領域(yu)技術發展的經驗(yan)史來看，通過開展(zhan)火(huo)電靈活性改造可以吸納更多(duō)的新能源。2016年，歐洲(zhōu)可再生能源發電(diàn)量占總發電量的(de)比重達到了30.2%，其中(zhong)風電和太陽能發(fā)電合計占比13.2%;丹麥(mai)1995年開始推廣火電(diàn)靈活性，至2015年，風電(dian)占總用電量的42%;2016年(nián)，德國的風電和太(tai)陽能發電量占比(bi)達到20%以上。

 未來，新能(néng)源有望成為我國(guo)能源發展的主流(liú)，加快能源技術創(chuàng)新，挖掘燃煤機組(zu)調峰潛力，全面提(tí)高系統調峰和新(xin)能源消納能力勢(shì)必在行，而火電開(kai)展靈活性改造亦(yi)是延展其生命周(zhōu)期的有效選擇。

改造需“一廠一策(cè)”制定方案

 火電靈活(huo)性改造之于火電(dian)領域是一場革命(ming)，更是對我國能源(yuán)技術創新的一場(chǎng)嚴峻考驗，如何“靈(ling)活”開展靈活性改(gai)造是必須要攻克(ke)的課題，也是中國(guó)電機工程學會熱(re)電專業委員會舉(jǔ)辦此次全國燃煤(mei)電廠靈活性改造(zao)及深度調峰技術(shu)交流研讨會的初(chū)衷。

“所謂(wei)靈活就是機組具(ju)有更快的變負荷(hé)速率、更高的負荷(he)調節精度及更好(hao)的一次調頻性能(neng);所謂深度，就是機(jī)組具有更寬的負(fù)荷調節範圍，負荷(hé)下限從原來的45%下(xia)調至30%，甚至更低。”東(dong)南大學能源與環(huán)境學院博士生導(dǎo)師呂劍虹這樣诠(quán)釋靈活與深度的(de)實質。

“燃(ran)煤機組深度調峰(feng)面臨着很多問題(tí)。”國家電投上海發(fā)電設備成套設計(jì)研究院博士呂為(wei)智在會上做了詳(xiang)細分析，“涉及到鍋(guo)爐、汽機、輔機、控制(zhi)系統等多個方面(mian)，可謂牽一發而動(dong)全身，所以要以‘一(yi)廠一策’為原則，針(zhen)對機組自身的運(yùn)行特性以及調峰(feng)目标幅度，靈活制(zhì)定靈活性改造技(ji)術路線，以期實現(xiàn)燃煤機組在低負(fu)荷下的安全穩定(ding)運行。”

 目前，國内外較(jiào)為成熟的火電靈(líng)活性改造技術有(yǒu)機組本體優化調(diào)整技術，等離子/微(wēi)油助燃技術以及(jí)熱電聯産機組涉(she)及到的熱電解耦(ou)技術，其中熱電解(jie)耦技術又包括抽(chou)汽改造、固體蓄熱(rè)技術、熱泵技術、電(dian)鍋爐技術和電鍋(guō)爐+蓄熱罐技術等(deng)多種方式。

“要實現‘靈活’的(de)靈活性改造并不(bu)是一件容易的事(shì)兒。”國電科學技術(shù)研究院沈陽電力(lì)技術分院主任工(gōng)程師、高級工程師(shi)吳炬非常清楚這(zhè)條改造之路的艱(jiān)辛，“要響應政策導(dǎo)向，兼顧未來市場(chǎng)變化，根據企業自(zì)身特點，合理确定(ding)改造目标和技術(shu)方案，保證機組安(an)全，還要控制投資(zī)規模，注重解決實(shi)際需求。”

 會上，哈爾濱(bin)鍋爐廠、東方 鍋爐股份有限公(gong)司、華能清潔能源(yuan)研究院、華北電力(lì)科學研究院、西安(an)熱工研究院等多(duō)家研究機構，國家(jiā)重點實驗室的多(duo)位博士、高級工程(chéng)師對提升火電調(diao)峰能力關鍵系統(tǒng)、關鍵指标做了深(shen)入的剖析。

“十三五”改(gai)造規模将超2億千(qiān)瓦

 今年12月6日和12月6日(ri)，國家發展改革委(wěi)、國家能源局先後(hòu)印發《關于下達火(huǒ)電靈活性改造試(shi)點項目的通知》以(yǐ)及《關于印發<可再(zài)生能源調峰機組(zǔ)優先發電試行辦(ban)法>的通知》，公布了(le)22個試點項目約18吉(jí)瓦裝機容量的火(huǒ)電機組，一場煤電(diàn)機組靈活性改造(zao)、煤電機組調峰能(neng)力提升工程攻堅(jiān)戰就此一炮打響(xiang)，截至目前，我國火(huǒ)電靈活性改造取(qǔ)得了長足的進展(zhǎn)和可喜的進步。

 國電(diàn)電力莊河發電公(gōng)司作為全國首批(pi)煤電機組靈活性(xing)改造示範項目，在(zai)今年的全國燃煤(mei)電廠靈活性改造(zào)及深度調峰技術(shù)交流研讨會上異(yi)常奪目。近年來，東(dōng)北地區電力市場(chǎng)供需矛盾突出，特(te)别是遼甯省供熱(re)機組在區域裝機(ji)容量占比高達70%以(yi)上，導緻供暖期電(dian)網調峰能力嚴重(zhòng)不足，而莊河發電(dian)卻能因地制宜，以(yǐ)開展機組靈活性(xìng)改造作為企業提(ti)質增效、解困突圍(wéi)的主要手段，積極(ji)主動參與深度調(diao)峰，取得了顯著效(xiào)益。

“2017年初(chū)我們即實現了18萬(wan)千瓦(30%額定容量)長(zhang)時間安全穩定運(yun)行的曆史性突破(pò)，春節期間2号機組(zǔ)18萬千瓦連續安全(quan)穩定運行77小時，成(cheng)為全國首台實現(xian)供暖期調峰負荷(hé)率達到30%的60萬千瓦(wǎ)純凝機組。”該公司(si)生技部副主任、高(gao)級工程師王豐的(de)自豪之情溢于言(yán)表。

 同樣作為靈活性(xing)改造首批試點項(xiang)目的華能國際丹(dan)東電廠30萬千瓦亞(yà)臨界機組在AGC控制(zhì)方式下，最低負荷(he)直接控制到25%，成為(wei)目前遼甯省電力(lì)公司區域内調峰(fēng)深度最大的電廠(chǎng)。

“12月6日，我(wo)們召開了‘機組靈(ling)活性改造(熱電解(jiě)耦)項目及抽汽擴(kuo)能項目現場聯絡(luo)會’，确定了改造技(ji)術路線。”丹東電廠(chǎng)運行部副主任、高(gao)級工程師宮作夫(fu)向記者介紹道，“我(wǒ)們的目标就是深(shēn)挖機組深度調峰(feng)期間的節能方法(fa)，優化設備運行方(fang)式調整，确保深度(du)調峰期間盡量提(tí)高機組經濟性”。

 記者(zhe)了解到，除國電電(dian)力莊河發電、華能(neng)國際丹東電廠外(wài)，華能營口電廠60萬(wàn)千瓦超臨界機組(zu)也已完成靈活性(xìng)和深度調峰改造(zao)，在AGC控制方式下，最(zuì)低負荷可以控制(zhi)到30%(18萬千瓦,幹态)。

“‘十三五’期(qī)間，随着可再生能(néng)源發電全額保障(zhàng)性收購制度的實(shi)行，我國火電靈活(huó)性改造工作将同(tóng)步鋪開，熱電機組(zu)和常規煤電靈活(huó)性改造規模分别(bie)達到1.33億千瓦和8600萬(wan)千瓦左右，并開展(zhǎn)針對性的改造難(nan)度評估，為火電靈(líng)活性改造工作的(de)順利開展提供支(zhī)撐。”中國電機工程(chéng)學會熱電專業委(wěi)員會秘書長王新(xīn)雷向記者透露。

目前(qián)，中國稀缺的不是(shi)發電能力，而是調(diao)峰能力，過去要求(qiu)火電安全、穩定、高(gāo)效、清潔，現在我們(men)還需要彈性、靈活(huó)性來調節和吸納(nà)高比例的可再生(shēng)能源，這不僅是火(huo)電定位的變化，也(ye)是火電尋求生存(cun)的一條必由之路(lù)。