随着電力體制改革的深入推進(jìn)，能(néng)源結構轉型步伐(fá)加快(kuài)，特别是近幾年我國可再(zài)生能源發展取得了(le)顯著(zhe)成績，水電、風電和太陽能(néng)發電的裝機規模截至2016年末分(fèn)别達到(dào)3.2億千瓦、1.3億千瓦和4300萬千(qiān)瓦，均居世界第一位，可再生能源總發電量也位居世界第一。但是，必須看到，在可再生能(néng)源(yuán)持續發展的同時，一些地區棄風棄光等問題日益(yì)突出：2016年，我國平均棄風率17%，平均棄光(guāng)率20%左右，消納已經成為制約可再生能源發展的關(guān)鍵因素。

究竟(jìng)該如何解決消(xiāo)納問題?日前，由中國電機工程學會熱電專業委(wěi)員會主辦的2017全國燃(rán)煤電廠靈活性改造及深度調峰技術交(jiāo)流研讨會對這個問題進行了深入探讨。

消納問題加快改造進程(chéng)

 《巴黎協定》作為(wéi)世界各國對于低碳綠色發展的共(gòng)同認(rèn)知和(hé)責任契(qì)約，我國一諾(nuò)千(qiān)金，提出在2030年左右使二氧化碳排放達(dá)到峰值，并(bìng)争取盡早實現;2020年非化石能源占一(yī)次能源消費比例達到15%，2030年達到20%;2020年單位GDP二(èr)氧化碳排放量較2015年分别下(xià)降18%。

按照承諾(nuò)，預計2020年、2030年(nián)我國一(yī)次能源消費(fèi)總量分别不超過50億噸标煤、60億噸标煤，其(qí)中非化石能源分(fèn)别約7.5億噸标煤、12億噸标(biāo)煤。初步估(gū)算，到2020年，我(wǒ)國風電裝機将達(dá)到2.2億千瓦以上，“十三五”增加1億千(qiān)瓦以上;太陽能(néng)發電裝機将達到1.1億千瓦以上，“十三五”增加6000萬千瓦(wǎ)以上(shàng)。2020年以後，風電和光伏裝機将進(jìn)一步增加(jiā)。

 截至2016年底，我國煤電裝機為9.43億千瓦，占發(fā)電裝機總(zǒng)量的57%，受各方面因素影響(xiǎng)和産業結(jié)構的調整，風光資源富集地區的風電和光伏的滲透(tòu)率将進一步增加，用電負荷峰谷差亦将增大，部(bù)分地區熱電聯産仍将持(chí)續增加，由此可(kě)見實現《巴(bā)黎協定》的(de)承(chéng)諾任重而道(dào)遠。

 從歐洲發達國家在風能、太陽能、生物能源、二氧化碳(tàn)的(de)捕獲和儲存等增加新(xīn)能(néng)源占比和新能源領域技術發展的經驗史來看，通過開展火電靈活性改造可以(yǐ)吸納更多的新能源。2016年，歐洲可再生能源(yuán)發電量(liàng)占總(zǒng)發電量(liàng)的比重達到了30.2%，其中風電和太陽能發電(diàn)合計占比13.2%;丹麥1995年(nián)開始推廣火電靈(líng)活性，至2015年，風電(diàn)占總用(yòng)電(diàn)量的42%;2016年，德國的風電(diàn)和太陽(yáng)能發電量占比達到20%以上。

 未來，新(xīn)能源有望成為我國能源發展的主流，加(jiā)快能源技術創新，挖掘燃煤機組調(diào)峰潛力，全面提高系統調(diào)峰和(hé)新能源消納能力勢(shì)必在行，而火電開(kāi)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(yú)火電領(lǐng)域是一場革命，更(gèng)是(shì)對我國能源技術創新的一場嚴峻考驗，如何(hé)“靈活(huó)”開展靈活性改造是必須要攻克的課題，也是中國(guó)電機工程學會熱電(diàn)專業委員會舉辦(bàn)此(cǐ)次全國燃煤電(diàn)廠靈(líng)活性改造及深度調峰技術交流研讨會的初衷。

“所(suǒ)謂靈活就是機組具有更快的變負荷速(sù)率、更高的負荷調(diào)節精度及更好的一次調頻性能;所謂深度，就是機組(zǔ)具有更寬的負荷(hé)調節範圍，負荷下限從(cóng)原來的(de)45%下調(diào)至30%，甚至更低。”東南大學能源與環境學院博士生導師呂劍虹這樣诠釋靈活與(yǔ)深度的實(shí)質。

“燃煤機組深度調峰面(miàn)臨着很多問題。”國家電投上海發電(diàn)設備(bèi)成套設(shè)計研究院博士呂為智(zhì)在會(huì)上做(zuò)了詳細(xì)分析，“涉及到鍋爐、汽機、輔機、控制系統等多個方面，可(kě)謂牽一發而動全身，所以要以‘一廠(chǎng)一策’為原則，針(zhēn)對(duì)機組自身的運行特性以及調峰目标幅度，靈活制定靈活性改造技術(shù)路(lù)線(xiàn)，以期實現燃煤機組在低負(fù)荷下的安全穩定運行。”

 目前，國(guó)内外(wài)較為成熟的火電靈活性改造技術有機組本(běn)體優化調整技術，等離子/微油助燃技術以及(jí)熱電聯産機組涉及到的熱電解耦(ǒu)技術，其中熱電解耦(ǒu)技術又包括抽汽改造、固(gù)體蓄熱技(jì)術、熱泵技術、電鍋爐技(jì)術和電鍋爐+蓄熱罐技術等多種方式(shì)。

“要實現‘靈活’的靈(líng)活(huó)性改造并(bìng)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(tiáo)改造之路的艱辛(xīn)，“要響應政策導向，兼顧(gù)未來市場變化，根據(jù)企業自身(shēn)特點，合理确定改造目标和技術方案，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(bīn)鍋爐廠、東方 鍋(guō)爐股份有限公司(sī)、華能清潔能源研(yán)究院、華北電力科學研究院、西安熱(rè)工研究(jiū)院等多家研究(jiū)機構，國家重點實(shí)驗室的多位博士、高級工程師(shī)對(duì)提升火電調峰能力關鍵系統、關(guān)鍵指标做了深入的(de)剖析。

“十三(sān)五”改造規模(mó)将超2億千瓦(wǎ)

 今年6月28日和7月14日(rì)，國家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局先(xiān)後印發《關于下達火電靈活性(xìng)改造試點(diǎn)項目的通知》以及《關(guān)于印發<可再生(shēng)能源(yuán)調峰機組優先發電試行辦法(fǎ)>的通知》，公(gōng)布了22個(gè)試點項目約18吉瓦裝機容量的火(huǒ)電(diàn)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就此一炮打響，截至目前，我國火電靈活性改造取(qǔ)得(dé)了長(zhǎng)足的進展和可喜的進步。

 國電電力莊河發電公司作為全國首批煤電機組(zǔ)靈活性改造示範項目，在今(jīn)年的全國燃煤電廠靈活性改造及深度調峰技術交流(liú)研讨會(huì)上異常奪(duó)目。近(jìn)年來，東北地區電力市場供需矛盾突出，特别是遼甯省供熱機(jī)組在區域裝機容量占比高達70%以(yǐ)上(shàng)，導緻供暖期電網(wǎng)調峰能力嚴重不足(zú)，而莊河發電卻能因地制宜，以開展機組靈活性改造作為企業提質增效、解困突圍的主要(yào)手段，積極(jí)主(zhǔ)動參與深度調峰，取得(dé)了顯著效益。

“2017年(nián)初我們即(jí)實現了18萬千瓦(30%額定容量)長時(shí)間安全穩定運行的曆史性突破，春(chūn)節期間2号機組(zǔ)18萬千瓦連續安全穩定運行77小(xiǎo)時，成為(wéi)全國首台實現(xiàn)供(gòng)暖期(qī)調峰負荷率達到30%的60萬千瓦純(chún)凝機組。”該公司(sī)生(shēng)技部副主任、高級(jí)工程師王豐的自(zì)豪之情(qíng)溢于言表(biǎo)。

 同(tóng)樣作為靈活性改造首批試點(diǎn)項目的華能(néng)國際丹東電廠30萬千瓦(wǎ)亞臨界機組在AGC控制方式下，最低負荷(hé)直(zhí)接控制到25%，成為目(mù)前遼甯省電力公司區域内調峰深度(dù)最大的電廠。

“4月14日，我們(men)召開了‘機(jī)組靈活性改造(熱電(diàn)解耦(ǒu))項目及抽汽擴能項(xiàng)目現場聯絡會’，确定了改(gǎi)造技術路線。”丹東電廠運(yùn)行部副主任、高級工程師宮作夫向記者介紹道，“我們的目标就是深挖機組(zǔ)深度調峰期間的節能方法，優化設備運行方式調(diào)整，确保深度調(diào)峰期間盡量提高(gāo)機組經濟性”。

 記者了解到，除國電電(diàn)力莊河發電、華能國際丹東電廠外，華(huá)能營口電廠60萬千瓦(wǎ)超臨界機(jī)組也已完成靈活性和深度調峰改造，在(zài)AGC控(kòng)制方式下，最低負荷可以(yǐ)控(kòng)制到30%(18萬千瓦,幹态)。

“‘十三五’期間(jiān)，随着可再生能源發電全額保障性收購制度的實行，我國火電靈活性(xìng)改造工作将同步鋪開，熱電機組和(hé)常規煤電(diàn)靈活性改造規模分别達到1.33億千瓦和8600萬千瓦左右(yòu)，并開展針對性的改造難度評估，為火電靈活性改造工作的(de)順(shùn)利開展提供(gòng)支撐。”中國(guó)電機工程學會(huì)熱電專業委員(yuán)會秘書長王新雷向記者透露。

目前，中國稀缺(quē)的不是發電能力，而是調峰能力(lì)，過去要求火電安全、穩定、高(gāo)效、清潔(jié)，現在我們還(hái)需要彈性(xìng)、靈活性(xìng)來調節和吸納高(gāo)比例的可再生能源，這不僅是火電(diàn)定位的(de)變化，也是(shì)火電尋(xún)求(qiú)生存的一條必由之路。