許俊鋒，飛

(華能北方公司包頭第三熱電廠，內(nèi)蒙古 包頭 014000)

以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，全面貫徹落實(shí)黨的十九大和十九屆二中、三中、四中、五中全會(huì)精神，堅(jiān)持走以生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展為導(dǎo)向的高質(zhì)量發(fā)展新路子，嚴(yán)格落實(shí)能耗“雙碳”政策，推行更先進(jìn)節(jié)能降耗標(biāo)準(zhǔn)與燃煤機(jī)組靈活性并重，煤電由主力電源逐步向“支撐型”“調(diào)節(jié)型”電源轉(zhuǎn)變，為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)提供重要支撐，推動(dòng)保障電力安全、新能源消納、系統(tǒng)穩(wěn)定的適應(yīng)新政策的煤機(jī)，燃煤機(jī)組靈活性改造勢(shì)在必行，深度調(diào)峰，靈活性改造具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 新時(shí)代燃煤機(jī)組靈活性改造的意義

1.1 新時(shí)代燃煤機(jī)組靈活性改造政策背景

習(xí)近平總書記向世界宣布“我國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”，展示了我國(guó)堅(jiān)持綠色低碳發(fā)展、積極應(yīng)對(duì)氣候變化的堅(jiān)定決心和大國(guó)擔(dān)當(dāng)。我國(guó)低碳轉(zhuǎn)型進(jìn)入新的加速期。“雙碳”目標(biāo)下，能源系統(tǒng)將發(fā)生深刻轉(zhuǎn)型變革，未來(lái)將構(gòu)建以新能源為主體的“清潔低碳、安全高效”的新型電力系統(tǒng)。

“雙碳”目標(biāo)的提出，更是給中國(guó)能源轉(zhuǎn)型制訂了時(shí)間表，傳統(tǒng)火電企業(yè)面臨著越來(lái)越大的生存壓力?；痣娖髽I(yè)一方面做優(yōu)增量，大力發(fā)展新能源，拓展民生工程，向綜合能源服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型，另一方面深挖節(jié)能改造潛力、靈活性改造提上日程。“十四五”政策規(guī)定，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確保完成靈活性改造為預(yù)期性目標(biāo)，需結(jié)合市場(chǎng)機(jī)制、電價(jià)政策等保障措施力爭(zhēng)完成。

1.2 新時(shí)代發(fā)電能源結(jié)構(gòu)

2015年10月，習(xí)近平總書記在黨的十八屆五中全會(huì)上提出了創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念。在新發(fā)展理念指引下，我國(guó)電力行業(yè)在“十三五”期間發(fā)生了深刻變化，火電裝機(jī)容量不斷增加的同時(shí)也伴隨著裝機(jī)比例的不斷下降，光伏、風(fēng)機(jī)、核電、水電等新能源與火電的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系不斷加深。2015年—2020年，我國(guó)火電裝機(jī)占比由65.56%降至56.58%，清潔能源消費(fèi)占比由18%上升至24.3%。

大幅提高非化石電力比例，將顯著增大電力系統(tǒng)供給和消費(fèi)的不確定性，影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。目前，我國(guó)電力發(fā)展仍然存在新能源消納困難、靈活調(diào)節(jié)電源不足、跨區(qū)輸電配套電源建設(shè)滯后、局部地區(qū)季節(jié)性電力供需偏緊、大電網(wǎng)安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)復(fù)雜、社會(huì)用能效率總體偏低等發(fā)展不平衡、不充分的問(wèn)題。

1.3 新時(shí)代燃煤機(jī)組靈活性改造的意義

推動(dòng)保障電力安全、新能源消納、系統(tǒng)穩(wěn)定的適應(yīng)新政策的煤機(jī)，燃煤機(jī)組靈活性改造勢(shì)在必行，深度調(diào)峰，靈活性改造具有現(xiàn)實(shí)意義。

大型燃煤機(jī)組將遇到日益增長(zhǎng)的調(diào)峰任務(wù)的要求；未來(lái)燃料價(jià)格和燃料限制，將促使現(xiàn)時(shí)設(shè)計(jì)作為基本負(fù)荷運(yùn)行的燃煤機(jī)組，有調(diào)峰任務(wù)的要求；發(fā)電行業(yè)無(wú)法從能量?jī)?chǔ)藏、負(fù)荷管理或者其他負(fù)荷形式的變化上，來(lái)設(shè)法消除對(duì)燃煤機(jī)組作為調(diào)峰的要求。所以，對(duì)于燃煤機(jī)組比例較大的國(guó)家，燃煤機(jī)組參與調(diào)峰是不可避免的。

由于風(fēng)電、光伏發(fā)電具有隨機(jī)性、間歇性較強(qiáng)的特點(diǎn)，其大規(guī)模并網(wǎng)給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了負(fù)面影響。為提高可再生能源的消納能力，承擔(dān)著全國(guó)70%以上發(fā)電電量的火電機(jī)組須承擔(dān)電網(wǎng)的調(diào)峰任務(wù)。受電廠煤質(zhì)、設(shè)備等的影響，目前我國(guó)火電機(jī)組純凝工況調(diào)峰能力普遍只有40%～50%，供熱工況下調(diào)峰能力更是低至30%左右。根據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)，2016年我國(guó)棄風(fēng)總電量為497億 kW·h，直接經(jīng)濟(jì)損失200多億元人民幣。因此，在我國(guó)抽水蓄能發(fā)電機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)組占比較小的現(xiàn)狀下，為響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，提高機(jī)組的適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)峰運(yùn)行需要，提高機(jī)組上網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和盈利能力，開展存量燃煤機(jī)組的靈活性改造，提高其深度調(diào)峰能力，顯得尤為必要。

2 新時(shí)代燃煤機(jī)組靈活性改造的現(xiàn)狀與問(wèn)題

2.1 電網(wǎng)調(diào)峰政策不明朗

對(duì)于燃煤機(jī)組，若實(shí)施靈活性改造參與深度調(diào)峰輔助服務(wù)，可根據(jù)調(diào)峰深度不同，獲取一定的補(bǔ)償收益，但目前調(diào)峰政策不明朗，調(diào)峰政策未落地，均處于政策試行階段。按投資收益計(jì)算，調(diào)峰政策不明朗，調(diào)峰政策未落地，收益則無(wú)法計(jì)算，直接影響各燃煤機(jī)組，各產(chǎn)業(yè)集團(tuán)投資，事實(shí)造成燃煤機(jī)組靈活性改造的滯后。

2.2 靈活性改造配套并網(wǎng)新能源政策未落地

兩部委及各省市均出臺(tái)了“煤電節(jié)能降耗及靈活性改造”或“推進(jìn)火電靈活性改造促進(jìn)市場(chǎng)化消納新能源”等政策，但靈活性改造配套并網(wǎng)新能源政策落地需要一定時(shí)間，對(duì)燃煤機(jī)組靈活性改造形成影響。

3 新時(shí)代燃煤機(jī)組靈活性改造方法及評(píng)價(jià)

3.1 新時(shí)代燃煤機(jī)組靈活性改造前試驗(yàn)摸底

為保障靈活性改造可靠性，可依據(jù)性，需要對(duì)現(xiàn)有機(jī)組(包頭第三熱電廠2×300 MW機(jī)組)進(jìn)行摸底測(cè)試試驗(yàn)。首先進(jìn)行深度調(diào)峰摸底測(cè)試試驗(yàn)，尋找機(jī)組當(dāng)前設(shè)備水平下的最低運(yùn)行負(fù)荷及制約低負(fù)荷運(yùn)行的相關(guān)因素，為后續(xù)技術(shù)改造方案提供基礎(chǔ)和支持；其次，根據(jù)摸底測(cè)試試驗(yàn)的結(jié)果，制定相應(yīng)的改造方案。對(duì)摸底試驗(yàn)中出現(xiàn)的相應(yīng)問(wèn)題，采用燃燒調(diào)整、運(yùn)行優(yōu)化等試驗(yàn)調(diào)整手段來(lái)解決，優(yōu)化低負(fù)荷運(yùn)行控制模式，最大限度發(fā)掘機(jī)組設(shè)備潛力，減少改造工程量。

結(jié)合燃煤機(jī)組設(shè)備和運(yùn)行狀況，結(jié)合燃煤機(jī)組的設(shè)備特點(diǎn)，對(duì)試驗(yàn)燃煤機(jī)組開展了低負(fù)荷穩(wěn)燃摸底與調(diào)整試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：鍋爐在25%額定負(fù)荷穩(wěn)燃試驗(yàn)期間，主要特征參數(shù)比較平穩(wěn)，表明鍋爐運(yùn)行較為穩(wěn)定，其間現(xiàn)場(chǎng)看火，爐內(nèi)火焰較為明亮，燃燒穩(wěn)定，火檢強(qiáng)度較為平穩(wěn)。在試驗(yàn)期間煤質(zhì)下，投運(yùn)AB磨煤機(jī)，試驗(yàn)燃煤機(jī)組鍋爐具有25%額定負(fù)荷的穩(wěn)燃能力。機(jī)組在25%額定負(fù)荷穩(wěn)燃試驗(yàn)期間，汽輪機(jī)高調(diào)門始終保持由順序閥運(yùn)行方式，前兩個(gè)高調(diào)門CV1和CV2開啟參與調(diào)節(jié)，CV3和CV4保持關(guān)閉，試驗(yàn)期間機(jī)組軸振瓦溫正常。各高、低壓加熱器運(yùn)行情況正常，加熱器性能在正常范圍。3號(hào)至除氧器正常疏水調(diào)門切手動(dòng)至全開，存在低負(fù)荷疏水不暢問(wèn)題。其余各高壓加熱器水位控制正常，正常疏水及危急疏水正常；低壓加熱器水位控制正常。試驗(yàn)燃煤機(jī)組汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行總體良好。

3.2 新時(shí)代燃煤機(jī)組靈活性改造方案

為適應(yīng)機(jī)組靈活性調(diào)峰運(yùn)行的需要，提升機(jī)組深度調(diào)峰運(yùn)行的能力，需要對(duì)試驗(yàn)燃煤機(jī)組分別在鍋爐、汽機(jī)和控制等方面開展如下工作：①鍋爐方面改造項(xiàng)目有：SCR脫硝靈活性改造、燃燒器穩(wěn)燃改造、雙燃料原煤倉(cāng)改造、磨煤機(jī)管道入口風(fēng)量測(cè)量裝置改造、爐膛火焰監(jiān)測(cè)改造、動(dòng)態(tài)分離器改造、送引風(fēng)機(jī)試驗(yàn)與改造可研及改造后燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)；②汽機(jī)方面改造項(xiàng)目有：深度調(diào)峰配氣及滑壓運(yùn)行優(yōu)化、冷端系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化、主要輔機(jī)運(yùn)行特性試驗(yàn)、葉片安全性校核或動(dòng)應(yīng)力試驗(yàn)、防水蝕噴涂、加熱器熱力系統(tǒng)疏水優(yōu)化；③控制方面改造項(xiàng)目有：寬負(fù)荷調(diào)峰自動(dòng)控制優(yōu)化技術(shù)、寬負(fù)荷調(diào)峰聯(lián)鎖保護(hù)優(yōu)化、凝結(jié)水節(jié)流輔助負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)、供熱、真空耦合輔助負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)、高低旁輔助負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)、寬負(fù)荷NOx指標(biāo)。

3.3 新時(shí)代燃煤機(jī)組靈活性改造評(píng)價(jià)

以上靈活性改造方案通過(guò)試驗(yàn)燃煤機(jī)組優(yōu)化試驗(yàn)及改造后，將進(jìn)一步提高機(jī)組運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性，依據(jù)可行性研究報(bào)告，對(duì)試驗(yàn)燃煤機(jī)組(以300 MW機(jī)組為例)單機(jī)靜態(tài)總投資約4 000萬(wàn)元。機(jī)組年運(yùn)行費(fèi)用約2 000萬(wàn)元(以內(nèi)蒙古包頭地區(qū)為例，包括檢修維護(hù)成本及保險(xiǎn)費(fèi))。年深度調(diào)峰補(bǔ)償收益可達(dá)1 300萬(wàn)元(以內(nèi)蒙古地區(qū)現(xiàn)行調(diào)峰政策為例計(jì)算)，改造后凈收益約800萬(wàn)元/年，綜合投資回收期6年?？梢娙济簷C(jī)組靈活性改造具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

為深入貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想，完整、準(zhǔn)確、全面貫徹新發(fā)展理念，處理好發(fā)展和減排、整體和局部、短期和中長(zhǎng)期的關(guān)系，新時(shí)代“雙碳”目標(biāo)下，加快能源轉(zhuǎn)型步伐，加快能源革命，響應(yīng)“十四五”規(guī)劃，推動(dòng)燃煤機(jī)組實(shí)施靈活性改造。通過(guò)實(shí)施上述燃煤機(jī)組靈活性改造，可以提高機(jī)組深度調(diào)峰能力，為電網(wǎng)消納風(fēng)電、太陽(yáng)能等新能源的負(fù)荷波動(dòng)釋放了調(diào)節(jié)空間，利于緩解棄風(fēng)、棄光問(wèn)題，提高新能源機(jī)組的利用率，將進(jìn)一步降低煤電機(jī)組能耗，提升靈活性和調(diào)節(jié)能力，提高清潔高效水平，促進(jìn)電力行業(yè)清潔低碳轉(zhuǎn)型，助力全國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)。