究竟該如何解決消納問題?日前，由中國電機工程學會熱電專業(yè)委員會主辦的2017全國燃煤電廠靈活性改造及深度調峰技術交流研討會對這個問題進行了深入探討。
消納問題加快改造進程
《巴黎協(xié)定》作為世界各國對于低碳綠色發(fā)展的共同認知和責任契約，我國一諾千金，提出在2030年左右使二氧化碳排放達到峰值，并爭取盡早實現(xiàn);2020年非化石能源占一次能源消費比例達到15%，2030年達到20%;2020年單位GDP二氧化碳排放量較2015年分別下降18%。
按照承諾，預計2020年、2030年我國一次能源消費總量分別不超過50億噸標煤、60億噸標煤，其中非化石能源分別約7.5億噸標煤、12億噸標煤。初步估算，到2020年，我國風電裝機將達到2.2億千瓦以上，“十三五”增加1億千瓦以上;太陽能發(fā)電裝機將達到1.1億千瓦以上，“十三五”增加6000萬千瓦以上。2020年以后，風電和光伏裝機將進一步增加。
截至2016年底，我國煤電裝機為9.43億千瓦，占發(fā)電裝機總量的57%，受各方面因素影響和產業(yè)結構的調整，風光資源富集地區(qū)的風電和光伏的滲透率將進一步增加，用電負荷峰谷差亦將增大，部分地區(qū)熱電聯(lián)產仍將持續(xù)增加，由此可見實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的承諾任重而道遠。
從歐洲發(fā)達國家在風能、太陽能、生物能源、二氧化碳的捕獲和儲存等增加新能源占比和新能源領域技術發(fā)展的經驗史來看，通過開展火電靈活性改造可以吸納更多的新能源。2016年，歐洲可再生能源發(fā)電量占總發(fā)電量的比重達到了30.2%，其中風電和太陽能發(fā)電合計占比13.2%;丹麥1995年開始推廣火電靈活性，至2015年，風電占總用電量的42%;2016年，德國的風電和太陽能發(fā)電量占比達到20%以上。
未來，新能源有望成為我國能源發(fā)展的主流，加快能源技術創(chuàng)新，挖掘燃煤機組調峰潛力，全面提高系統(tǒng)調峰和新能源消納能力勢必在行，而火電開展靈活性改造亦是延展其生命周期的有效選擇。
改造需“一廠一策”制定方案
火電靈活性改造之于火電領域是一場革命，更是對我國能源技術創(chuàng)新的一場嚴峻考驗，如何“靈活”開展靈活性改造是必須要攻克的課題，也是中國電機工程學會熱電專業(yè)委員會舉辦此次全國燃煤電廠靈活性改造及深度調峰技術交流研討會的初衷。
“所謂靈活就是機組具有更快的變負荷速率、更高的負荷調節(jié)精度及更好的一次調頻性能;所謂深度，就是機組具有更寬的負荷調節(jié)范圍，負荷下限從原來的45%下調至30%，甚至更低。”東南大學能源與環(huán)境學院博士生導師呂劍虹這樣詮釋靈活與深度的實質。
“燃煤機組深度調峰面臨著很多問題。”國家電投上海發(fā)電設備成套設計研究院博士呂為智在會上做了詳細分析，“涉及到鍋爐、汽機、輔機、控制系統(tǒng)等多個方面，可謂牽一發(fā)而動全身，所以要以‘一廠一策’為原則，針對機組自身的運行特性以及調峰目標幅度，靈活制定靈活性改造技術路線，以期實現(xiàn)燃煤機組在低負荷下的安全穩(wěn)定運行。”
記者了解到，目前，國內外較為成熟的火電靈活性改造技術有機組本體優(yōu)化調整技術，等離子/微油助燃技術以及熱電聯(lián)產機組涉及到的熱電解耦技術，其中熱電解耦技術又包括抽汽改造、固體蓄熱技術、熱泵技術、電鍋爐技術和電鍋爐+蓄熱罐技術等多種方式。
“要實現(xiàn)‘靈活’的靈活性改造并不是一件容易的事兒。”國電科學技術研究院沈陽電力技術分院主任工程師、高級工程師吳炬非常清楚這條改造之路的艱辛，“要響應政策導向，兼顧未來市場變化，根據企業(yè)自身特點，合理確定改造目標和技術方案，保證機組安全，還要控制投資規(guī)模，注重解決實際需求。”
會上，哈爾濱鍋爐廠、東方鍋爐股份有限公司、華能清潔能源研究院、華北電力科學研究院、西安熱工研究院等多家研究機構，國家重點實驗室的多位博士、高級工程師對提升火電調峰能力關鍵系統(tǒng)、關鍵指標做了深入的剖析。
“十三五”改造規(guī)模將超2億千瓦
今年6月28日和7月14日，國家發(fā)展改革委、國家能源局先后印發(fā)《關于下達火電靈活性改造試點項目的通知》以及《關于印發(fā)<可再生能源調峰機組優(yōu)先發(fā)電試行辦法>的通知》，公布了22個試點項目約18吉瓦裝機容量的火電機組，一場煤電機組靈活性改造、煤電機組調峰能力提升工程攻堅戰(zhàn)就此一炮打響，截至目前，我國火電靈活性改造取得了長足的進展和可喜的進步。
國電電力莊河發(fā)電公司作為全國首批煤電機組靈活性改造示范項目，在今年的全國燃煤電廠靈活性改造及深度調峰技術交流研討會上異常奪目。近年來，東北地區(qū)電力市場供需矛盾突出，特別是遼寧省供熱機組在區(qū)域裝機容量占比高達70%以上，導致供暖期電網調峰能力嚴重不足，而莊河發(fā)電卻能因地制宜，以開展機組靈活性改造作為企業(yè)提質增效、解困突圍的主要手段，積極主動參與深度調峰，取得了顯著效益。
“2017年初我們即實現(xiàn)了18萬千瓦(30%額定容量)長時間安全穩(wěn)定運行的歷史性突破，春節(jié)期間2號機組18萬千瓦連續(xù)安全穩(wěn)定運行77小時，成為全國首臺實現(xiàn)供暖期調峰負荷率達到30%的60萬千瓦純凝機組。”該公司生技部副主任、高級工程師王豐的自豪之情溢于言表。
同樣作為靈活性改造首批試點項目的華能國際丹東電廠30萬千瓦亞臨界機組在AGC控制方式下，最低負荷直接控制到25%，成為目前遼寧省電力公司區(qū)域內調峰深度最大的電廠。
“4月14日，我們召開了‘機組靈活性改造(熱電解耦)項目及抽汽擴能項目現(xiàn)場聯(lián)絡會’，確定了改造技術路線。”丹東電廠運行部副主任、高級工程師宮作夫向記者介紹道，“我們的目標就是深挖機組深度調峰期間的節(jié)能方法，優(yōu)化設備運行方式調整，確保深度調峰期間盡量提高機組經濟性”。
記者了解到，除國電電力莊河發(fā)電、華能國際丹東電廠外，華能營口電廠60萬千瓦超臨界機組也已完成靈活性和深度調峰改造，在AGC控制方式下，最低負荷可以控制到30%(18萬千瓦,干態(tài))。
“‘十三五’期間，隨著可再生能源發(fā)電全額保障性收購制度的實行，我國火電靈活性改造工作將同步鋪開，熱電機組和常規(guī)煤電靈活性改造規(guī)模分別達到1.33億千瓦和8600萬千瓦左右，并開展針對性的改造難度評估，為火電靈活性改造工作的順利開展提供支撐。”中國電機工程學會熱電專業(yè)委員會秘書長王新雷向記者透露。
上述會上專家認為，目前，中國稀缺的不是發(fā)電能力，而是調峰能力，過去要求火電安全、穩(wěn)定、高效、清潔，現(xiàn)在我們還需要彈性、靈活性來調節(jié)和吸納高比例的可再生能源，這不僅是火電定位的變化，也是火電尋求生存的一條必由之路。
