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深度调峰

“3060”双碳目标的宏大愿景下,构建以新能源为主体的新型电力系统这一具体的电力转型方向进一步明确,以风电和太阳能发电为代表的新能源将逐步成为我国的主体电源。但由于风电和太阳能发电是间歇性的不稳定电源,其电量保证需要有具有调节能力的火电给予支持和保障,这一新形势对于现有煤电形成了前所未有的巨大挑战,这意味着碳排放最高的煤电,不但要转型发展成为低碳电源,而且必须从电量保证型的主体电源转变为调节型电源。面对这一转型目标,现有的存量煤电机组应该如何进行转型改造?笔者认为,应该抓住深度调峰个技术方向,通过技术创新,加强国际合作,拿出抓铁有痕、踏石留印的劲头,明确时间表、路线图、施工图,持之以恒,不断推进。

  

深度调峰

 

根据相关规划,到2030年,可再生的风电和太阳能发电的总装机容量将达到12亿千瓦以上,从装机容量上看,将成为我国最主要的电源。根据预测,2050年的非化石能源发电量的比重提高至90%,风电与太阳能发电的装机容量占比还要提高。但是,由于风电和太阳能发电的短板是不可控,装机的发电能力严重受限于天气、季节、风力等自然气象条件的限制。据报道,2019年在全国非化石能源发电量占比仅为32.6%情况下,风电和光电就已经普遍面临并网难、消纳难、调度难等问题。在今后风光电源更加高速发展的新形势下,越来越高比例的间歇性电源介入电网的情况下,电力系统对调节电源容量的需求更是非常巨大。因此,大力发展安全可靠,并具有深度灵活调节特性的电源势在必行,这也是煤电今后必须而且应该有能力承担的历史性责任。

 

燃煤火电机组的调峰能力,取决于锅炉对低负荷的适应能力,所谓调峰能力,就是机组最大和最小稳燃负荷之比。所谓深度调峰,就是煤电机组的锅炉最低稳燃能力能够达到的比例,一般认为,具有20%的超低负荷下的调峰能力,使调峰深度能够达到80%, 就是深度调峰。因此,深度调峰改造的重点应该是采用创新技术,解决煤粉炉如何在20%的负荷下达到稳定着火和燃烧。深度调峰改造技术的关键和难度是解决锅炉20%的超低负荷下的安全性和稳定着火与燃烧性能,同时,还应该在20%负荷下能够实现污染物超低排放。煤电今后作为调节性电源,其运行特点应该首先保证风电和太阳能发电电力的消纳和调节,因此,今后煤电机组的运行将会是长时间处于中低负荷或深度调峰的运行状态, 因此,锅炉的改造应该同时考虑机组在中低负荷及深度调峰时如何能够保持尽可能高的效率和尽可能低的供电煤耗。在此基础上,如何保证锅炉机组在中低负荷和深度调峰时仍然能够实现超低排放,这也是煤电机组深度调峰改造时必须考虑解决和达到的目标。

 

根据我国煤电机组电厂深度调峰改造的经验,对深度调峰技术改造应该达到的目标要求,提出以下的建议:

    

1. 对于纯凝机组的深度调峰能力要求:

1)深度调峰负荷范围:100-20%

2)机组不投用辅助能量(油/等离子等)助燃的条件下,能够确保锅炉稳定燃烧, 并能在满足超低排放的要求下,其最低运行稳燃负荷达到20%

3)机组从50%负荷调整至最低负荷用时不超过1.5小时,从最低负荷调整至50%负荷用时不超过1小时(参考《江苏电网统调发电机组深度调峰技术规范》)。

 

2. 对于热电比小于15%的抽凝式供热机组,应该将热电解耦并满足上述深度调峰要求;

 

3. 深度调峰的考核试验,不得采用开启机组旁路等严重耗能的方式实现上述负荷调节目标;

 

4. 对于机组更优秀的灵活性指标还应评价启动时间,锅炉冷态启动,从点火到汽轮机进汽冲转及发电机并网的总耗时不超过 6小时。

   

我国煤电实现深度调峰需要政策推动,为了使煤电转型能够可持续发展,必须对深度调峰的改造和运行进行政策推动,才能促进煤电深度调峰改造。

   

1. 火电机组作为我国的主要调峰电源,应该从政策上能够得到合理且具激励性的调峰辅助 服务补偿。风光电等可再生能源并网容量的迅速增长, 我国现在亟需具有深度调峰能力的电源,由于深度调峰电源不足,因此导致系统调峰问题突出,调峰困难已成为限制风光电等可再生能源电力并网的主要原因之一。火电机组作为我国的主要调峰电源,应该从政策上能够得到合理且具激励性的调峰辅助服务补偿,以有力推动燃煤电厂积极进行深度调峰改造,充分挖掘火电机组调峰潜力,这对缓解我国当前调峰压力消纳更多可再生能源电力,促进我国电力结构转型具有重要意义。

 

2. 建议相关部门根据实际情况进一步核算调峰补偿费用,适当提高补偿电价。为鼓励火电机组进行深度调峰改造,以便更多机组能够参与深度调峰,不少地区对参与调峰的机组给予一定电价补偿。但在多数补偿测算中,由于降低机组出力和利用小时数对每度电的成本分摊费用增加产生较大的影响,而调峰补偿费用远不足以弥补深度调峰给企业带来的经济损失,因此,希望相关部门能够进一步核算调峰补偿费用,适当提高补偿电价。

 

3.建议补偿阶梯电价中给出负荷率低于30%时调峰的可行补偿电价范围,据了解,当调峰补偿电价下限低于30%负荷率的每度电成本值时,电厂深度调峰亏损较大,而且调峰时间越长亏损越大。考虑不同容量和机组类型深度调峰的补偿差异,建议补偿阶梯电价中应给出负荷率为30%以下时可行的补偿电价范围,适当提高补偿电价,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。


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