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5. 国内外提升火电机组灵活性的举措
近年来,法国电力集团、意大利ENEL集团等欧洲知名区域能源运营商针对可再生能源发电的竞争,纷纷将原先火电厂进行储热改造,转型成具有高灵活性的热电联产和深度调峰电厂。德国装备制造协会专门列出了火电机组灵活性专项改造清单,从燃烧系统、锅炉蒸汽制备到烟气净化处理等方面都出台了具体规定,把火电机组从追求高效率的超超临界技术转变为关注机组灵活性,特别是机组的深度调峰和快速启停能力。
2016年初,国家能源局委托电力规划设计总院牵头筹建提升中国火电灵活性协作平台,研究制定我国火电机组灵活性升级改造技术路线等,协助国家能源局开展国内火电灵活性改造示范试点工作。在2016年6月和7月,国家能源局综合司分别下达了两批火电机组灵活性改造试点项目的通知,确定丹东电厂等22个项目为提升火电机组的灵活性改造试点项目,共涉及44台机组,约1818万kW。
《规划》则要求“十三五”期间,实现热电机组灵活性改造1.33亿kW,纯凝机组改造8650万kW,增加调峰能力4600万kW。这意味着我国已经对提升火电机组灵活性展开了全面研究并布置了相关实施措施。
丹麦消纳新能源与改善火电机组灵活性实例
1. 丹麦的新能源消纳现状
丹麦作为一个风能利用大国,也是欧洲电力供应安全性最高的国家之一,其火电机组是世界上最灵活的发电机组之一,经验值得借鉴。2015年,丹麦全国弃风量接近于零,风能的利用约占全国总能耗的42%,见表2,丹麦近年来以风力发电为主,可再生能源发电量快速增长。丹麦能源署明确表示,到2020年,其占比要高达50%,并且在2050年左右,丹麦将基本摆脱对化石燃料的依赖,以新能源为主来支撑能源行业。随着波动性可再生能源发电比例的不断提高,丹麦常规发电机组的运行模式从承担基本负荷逐渐转向中间和峰值负荷,预期中国也会出现类似的发展趋势。
表2 丹麦近年的电源结构
2. 丹麦改善火电机组灵活性的主要措施
丹麦改善火电机组灵活性的主要措施主要表现在三个方面:
(1) 丹麦建设了具有高集成度和高输送效率的输电网线路,目前丹麦由集中式的热电联产大机组转向发展分布式的热电联产小机组,其单机容量小就地供热,本身操作灵活,又利用集成度高的输电网线路能够高效地将风电输送至各处,其线路甚至能跨区域跨国家铺设,对风能的消纳起到了重要作用,间接地加强了热电联产机组的调峰能力,有效提升了火电机组整体的运行灵活性。
(2) 政府调整了电力市场的交易结构和模式,出台激励政策来加强对参与调峰发电厂运营成本的重视,并安装了绩效监控系统,让火电企业能够优化日常的运行管理。此外,提倡企业利用最低的边际成本来购买电能,从而推进火电提升灵活性,而火电灵活性的提升又体现在日前和实时市场的交易量中,电力市场以及企业根据交易量的变化进行反馈调节,使整个能量供需系统达到了优化平衡的目的。
(3) 政府主导对既有火电厂的技术改造投资:对已经建成的火电机组,在严格的技术经济评价之后进行灵活性改造,利用已有热存储容量实现机组供热和发电的脱钩,采用全蒸汽机组旁路和燃料的掺烧、混烧等技术等,改造更加注重提高效率和降低维护成本;根据当地的实际地理情况和需求水平适当地新建抽水蓄能电站、燃气电站和小型火电站等调峰电源和分布式储能设施。
结束语
基于我国的能源形势,为了建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系,我国将大力发展新能源发电。电力行业开展火电机组灵活性技术路径的研究,挖掘燃煤机组调峰潜力,是破解当前新能源消纳困境与减少弃风和弃光现象亟待推进的战略举措。
目前国内火电机组灵活性改进措施主要围绕锅炉及其辅机系统的低负荷稳燃优化、热电机组利用储热装置实现热电解耦以及相关调峰运行方案的制定;电力市场则持续推进创新辅助服务机制,鼓励电、热生产企业和用户联合投资建设蓄热器,合理补偿调峰服务方的收益,提高企业调峰积极性,促进电力市场的良性竞争。
火电机组灵活性技术开发,重点可从电厂热力系统的角度,利用已有设施进行技术改造,深挖调峰潜力;继续推进区域调峰电源以及相关储能系统的配套建设;对电网侧和用户侧而言,要完善输电技术、需求响应措施和峰谷电价机制等举措,综合优化热电联产与电能替代供热方案。
作者:龚胜,石奇光,冒玉晨,孙浩祖
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