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火电灵活性改造的庄电实验

北极星电力网新闻中心  来源:能源杂志  作者:王高峰  2017/4/15 9:11:41  我要投稿  

北极星火力发电网讯:对火电进行灵活性改造,增加火电厂的深度调峰能力,正成为一种新常态。庄电公司的压谷调峰经验,可为相关企业提供借鉴。

3月2日,初春的辽东半岛乍暖还寒。一天前,我国北方地区大幅降温,东北部分地区的风力一度超过了八级。位于半岛东北部的国电电力庄河电力有限公司(下称庄电公司)大院内,各个部门的工作紧张有序,一如往常。

庄电公司的中控室内,宽大的屏幕上18万千瓦的运行负荷格外引人注目,要知道,这是一家仅仅投产了10年,2×60万千瓦装机规模的大火电厂,此时只有18万千瓦的单机运行负荷,实在出乎常人意料。

而这正是庄电公司的经营奥妙所在。在这里,几年来持续不断的技术改造,让这家电厂的灵活性大幅提升,目前该电厂所具备的深度调峰能力,在国内同类电厂中可谓首屈一指。当东北地区风电出力增加后,庄电公司就会实施深度调峰。根据国家能源局和东北能监局出台的鼓励火电厂灵活性改造和深度调峰的政策文件,庄电公司在电网需求降低时进行压谷调峰,将获得非常可观的调峰补偿收益。

发电“越少越赚钱”

2016年,庄电公司实现发电3929小时,发电量47.1亿千瓦时,全年实现利润1.1亿元人民币,在设备利用率和电量“双降”的情况下,获得此收益,来之不易。

庄电公司提供的财务数据显示,去年全年,该公司除正常电量收益之外,压谷调峰一项所获的补偿收益有1.58亿元之多。“这就意味着,如果公司不参与压谷调峰,去年的业绩是亏损的。”庄电公司总经理、党委副书记李泓解释说。

所谓“压谷调峰”,是指在电网需求负荷降低、或者其他电源供应充足的时候,火电企业利用自己的灵活性压低运行负荷,进而对电网进行调峰的过程。

由于新能源接入的增加,加上东北地区冬季取暖的热电机组难以降低负荷,调峰成了该地区的一大难题。为鼓励火电机组参与调峰,2014年以来,东北能监局连续出台和修订了三个《东北电力辅助服务市场运行规则》,对供热期和非供热期参与调峰的火电机组补偿政策进行了非常细化的规定。

按照该规则,参与调峰的火电机组在调峰期间,负荷率低于40%以下,少发一度电将获得0.4-1元不等的补偿收益,庄电公司最低负荷可压低至30%(即18万千瓦),此时少发一度电就可获得1块钱的补偿收益。“在调峰期间,若按18万千瓦运行一小时,庄电公司就能增加7.92万元的补偿收益。”李泓解释说,“这笔钱不是来自于政府财政,而是来自多发电公司对调峰公司的补偿。”

上述政策施行后的近三年来,庄河公司每年分别获得3920万、7913万和1.58亿元的该项收益。其中,2016年的收益占到所有参与调峰总收益的33.8%。

李泓还给《能源》记者算了这样一笔账:在现有调峰政策的鼓励下,庄电公司30%的低负荷运行时间段所获的收益,跟两台60万千瓦机组满发能够获得的利润相当。这还真是不算不知道,一算心直跳!

从这个角度而言,调峰期间,电厂不仅减少了燃料消耗,降低了排放,而且还给新能源接入提供了充足的空间,可谓一举多得。

火电调峰新常态

电力即发即用难以储存的特性,在越来越多不稳定的新能源接入之后,对电网的安全稳定运营提出了巨大挑战,因此,调峰电源的重要性愈加突出。目前,我国以抽水蓄能电站、燃气发电机组等为主要调峰电源,但随着新能源接入量的迅速增加,上述电源的调峰能力越来越“力不从心”。

而近几年来,全国经济进入新常态,全社会用电量增速大幅放缓,而火电机组的建设却未因此停歇,这造成了全国范围内火电装机大幅过剩,2016年,我国火电设备利用小时数仅为4165小时,创下52年来新低。

一边是电网亟需调峰电源,一边是火电机组的严重过剩,而火电调峰又具有一定的优势,对火电进行灵活性改造,增加火电机组的深度调峰能力自然就成了政策必然选项。

2015年11月,《关于有序放开发用电计划的实施意见》中明确指出,“提高调峰灵活性,为消纳可再生能源腾出调峰空间”,这预示着火电在能源供给中的角色将从基础性、常规性能源向调峰、备用能源转变。

2016年7月,国家能源局出台了《关于下达火电灵活性改造试点项目的通知》一文,并确定了第一批16个项目为灵活性改造的试点,庄电公司就是其中之一。

随着新能源接入量越来越大,电网削峰填谷变得越来越困难。截至2016年底,我国风电装机为1.5亿千瓦,光伏装机也达到了7000万千瓦以上,上述新能源电源间歇性地向电网输送电力,给电网的安全稳定运行带来了巨大负担。

“三北”地区是我国新能源装机最大的区域,随着并网容量的增加,电网面临的压力也会越大,加上这一地区经济增速放缓,全社会用电量不升反降,电网受到的冲击更甚。以辽宁电网为例,2016年该省调直调机组为3641万千瓦,其中火电2387万千瓦,占比65.8%,风电694万千瓦,占比19.07%,核电447万千瓦,占比12.29%,水电和光伏101万千瓦,占比2.8%。

上述数据显示,该省清洁能源占比持续增加,供热火电装机比不断提高,造成电网的调峰能力持续下降,这种情况下,作为大容量电源的火电调峰就显得尤为重要。据庄电公司运行部主任张国富介绍,当辽宁地区来风增加,风电运行负荷达到300千瓦以上时,庄电公司就会进行深度调峰。

2017年春节期间,由于工业企业放假停工,全社会用电量急剧减少,而东北地区为保证居民供暖,热电机组很难压低负荷,这种情况下,庄电公司连续进行了213小时的30%负荷的低谷运行,为电网调峰做出了巨大贡献。

另一方面,火电调峰还具有一个独特的优势,即压低和攀高都很灵活。新能源发电具有不稳定的特性,如果风力骤减,就会出现供电缺口,这时就需要火电机组快速攀升以保持电网稳定。“一小时之内,我们可以实现从18万千瓦发电负荷上升到最高负荷60万千瓦,当然也可以实现一个小时内降到最低负荷,”李泓称。

刀尖上跳舞

然而,火电机组的灵活性改造并非看上去那么简单,企业也绝非一朝一夕能够实现深度调峰。事实上,深度调峰的安全风险显而易见,用李泓自己的话说,这是在“刀尖上跳舞,在钢丝绳上耍大刀”。

目前,发电机组的性能越来越优越,容量越来越大,设备厂商设计发电机组的初衷是提高容量,增加发电量,而火电大机组压低负荷运行,实际上是与机组设计初衷相违背的,因此压谷调峰会存在很大的技术风险。

庄电公司最初的最低运行负荷为24万千瓦,后来压低到20万千瓦,而从20万千瓦压低到18万过程中,技术人员经历了很长时间的煎熬。运行部主任张国富介绍称,在这一次调试过程中,项目的所有参与者三天三夜都没有离开过工作岗位,调试的难度之大可见一斑。

“国内火电机组压低到额定负荷的30%,在国内没有先例,所有指标都压着红线在运行,技术人员承受的压力可想而知”,总经理李泓说。而在百公里外辽宁某电厂,为增加调峰能力,压低运行负荷,2016年就出现过在21万千瓦运行时,最终跳机的技术事故。

另一方面,灵活性改造更需要时间积累和技术的沉淀,据李泓介绍,庄电公司在国家政策出台之前,就一直对机组进行技术改造,机组的变频器、引风机、循环泵等部件,之前都进行过相关的改造和完善,有了一定的积累和技术储备,这才使政策出台之后,庄电公司在深度调峰能力上拔得头筹。

大容量的火电机组压谷调峰是典型的“大马拉小车”,长期压着指标的红线运行也会对设备带来一定的损害。据庄电公司锅炉高级主管姜建华介绍,长期低负荷运行,锅炉、汽轮机的磨损会有所增加,而度电煤耗也会有所上升。

“参与压谷调峰,尽管会有一些政策收益,但却也是迫不得已的无奈之举。”总经理李泓也道出了自己的苦衷。

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庄河发电火电灵活性改造:技术与经济齐飞

原标题:火电灵活性改造的庄电实验

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