第一届煤电机组深度调峰灵活性技术改造交流会

核心提示:中国电力科技网6月22日在山东省淄博市召开第一届“煤电机组深度调峰灵活性技术改造交流会”,21位专家交流煤电机组20~30%深度调峰,探寻新能源消纳机制,加快火电灵活性改造技术步伐


会议概况





  为推动火电企业深度调峰技术改造,解决燃煤机组改造运行燃眉之急,破调峰极限、并网难、调度难,中国电力科技网6月22日在山东省淄博市召开第一届“煤电机组深度调峰灵活性技术改造交流会”。21位专家交流煤电机组20~30%深度调峰,探寻新能源消纳机制,加快火电企业灵活性改造技术步伐。
 

01-魏毓璞-主办单位主题辞





  首先,中国电力科技网主任魏毓璞代表主办单位致主题辞:

  抓铁有痕、踏石留印,明确时间表、路线图、施工图;
 活改造、低碳发展,破调峰极限、并网难、调度难。

各位专家、与会嘉宾:

  第一届“煤电机组深度调峰灵活性技术改造交流会”,在会议主席倪维斗院士、毛健雄教授鼎力支持,特别是毛健雄教授具体指导,21位专家共同努力和与会嘉宾积极参与下,今天开幕了。

  山东存量煤电机组按30~40%最小技术出力水平进行改造、京津唐电网火电机组20%深度调峰改造、山西八成火电机组参与深度调峰、河南提升完善机组深度调峰和火电应急启停交易、内蒙古火电灵活性改造促新能源消纳试点……多地陆续加码煤电机组参与深度调峰节奏和力度,提升电力系统灵活性。

  “30·60”愿景宏大,“构建以新能源为主体的新型电力系统”转型方向进一步明确,煤电不但要转型发展成为低碳电源,而且必须从主体电源转变为调节电源。形势严峻,中国电力科技网跑步前进,仅一个月时间,组织发电集团及所属电厂、电网公司、科研院所、高等学校,设备厂家170位专家学者,共聚鲁中,就行业政策、宏观发展趋势、技术路线、试点经验交流答疑,同享煤电深度调峰技术改造重点、难点,技术交锋、干货满满、问题对策、深入剖析。

  昔日稷下学宫,百家争鸣,贤士云集,诸子驰说;
  今日淄博论道,深调技改,因势利导,任重道远!
 

02-冯义军-宣读会议主席倪维斗院士致辞



  《中国电力报》发电部主任冯义军代表中国工程院院士倪维斗宣读会议主席致辞:

各位代表,大家上午好!

  首先感谢中国电力科技网和魏毓璞主任组织的这次在淄博召开的第一届“煤电机组深度调峰灵活性技术改造交流会”。

  这次会议的召开,恰逢其时。我们知道,在“3060”双碳目标下中国电力的发展方向是“构建以新能源为主体的新型电力系统”,因此,中国煤电面临着空前巨大的挑战,也就是煤电如何能够转型做到“低碳发展”,以及煤电如何实现“深度调峰”。为此,煤电必须自觉主动适应新形势下角色的转变。今天的会议,是专门集中交流讨论煤电如何从主体型电源向调节型电源的转型,以适应双碳目标形势下大力发展可再生能源电力的形势要求。而调节型电源的一个重要能力就是能够“灵活调峰”和“深度调峰”,由于风光电源装机容量的快速发展,煤电机组的中低负荷运行或者深度调峰将成为常态,大型发电机组参与深度调峰也势在必行。因此,作为我国电力稳定生产“压舱石”的燃煤火电绝对不可能退出我国的电力生产,而是应该转型成为更灵活的调节型电源。因此,对于现役煤电机组的当务之急就是适应“深度调峰”的灵活性改造。特别是由于我国现役火电机组大多是按照带基本负荷设计的,不能完全适应深度调峰的运行要求。煤电转型成为调节型电源就必须具备具有深度调峰的能力,成为风电和太阳能电力消纳的保障。希望通过这次会议,能够交流我国在煤电深度调峰改造技术方面的成功经验,以推动煤电深度调峰改造的进程,加速我国煤电作为调节型电源的转变。

  非常抱歉,因为我工程院的日程与本次会议的日程有冲突,无法前来参加会议,在此,预祝会议取得圆满成功。  
 

03-毛健雄-在“3060双碳目标下煤电深度调峰的灵活性改造





  清华大学能源与动力工程系毛健雄教授发表“在‘3060’双碳目标下煤电深度调峰的灵活性改造”演讲。实现碳达峰、碳中和是我国向世界作出的庄严承诺,也是一场广泛而深刻的经济社会变革,绝不是轻轻松松就能实现的。此外,习总书记还提出要“构建以新能源为主体的新型电力系统”,这意味着我国的主体电源要从现在11亿千瓦装机容量的煤电转化为新能源电力,这是煤电所面临的空前挑战。转变成低碳电源,从主体电源转变为调节性电源,对此煤电应该“拿出抓铁有痕、踏石留印的劲头,明确时间表、路线图、施工图”,采用创新技术,通过深度调峰的灵活性改造,自觉和积极主动适应这一转型,以为我国整个电力系统走上低碳之路做出贡献。演讲对我国电源装机容量和发电量结构、煤电发展趋势、对煤电深度调峰能力改造目标要求的建议、政策推动和各地推出的行动计划作出详细阐述。
 

04-萧文华-因地制宜采取综合措施推进煤电机组深度调峰




  山东省经济和信息化委员会经济运行局正局级调研员萧文华发表“因地制宜采取综合措施推进煤电机组深度调峰”演讲。在电力生产、供应、使用(发供用)各个环节全方位采取综合措施解决风电和光电面临的并网难、消纳难、调度难问题,消纳好可再生能源所生产的电力。一是在建设风电和光电机组的同时要自建一定容量的贮能装置进行自我调峰;二是电网调度按风电和光电发电高峰安排可中断用电用户使用电力;三是制定政策鼓励可中断用电用户进行避峰用电;四是水电或煤电机组深度调峰。对不同地区因地制宜采取不同的调峰方式,有条件的地方首先要选择水电机组进行深度调峰,其次是煤电机组,即水电为主、煤电为辅的原则。建议制定煤电机组改造的电价补偿机制,加快推动老旧煤电机组进行适应深度调峰的技术改造。
 

05-蒋寻寒-深度调峰的技术发展、问题与发展方向





  中国大唐集团科学技术研究院有限公司首席专家蒋寻寒发表“深度调峰技术的发展、问题与方向”演讲。深度调峰运行中,机组的环保指标,超低排放要求不变必须达到规定要求。国内的火电机组,设计与设备选型中没有考虑深度调峰需要,而且经营压力巨大,设备检修不足,燃料品质较差而且多变,给深度调峰带来了很大的困难。由于国家的双碳战略,新能源发电比例迅速上升,火电机组调峰负担急剧增加。国内火电机组在深度调峰方面取得了长度的进步,但问题很多。受燃料品质,基建设计与设备选型限制,深度调峰能力先天不足,迫切需要强化对隐藏的风险的研究。火电机组深度调峰,问题复杂,时间紧,任务重,同时具有较大潜力。
  

06-李励-双碳目标下煤电机组20%深度调峰关键技术研发与应用





  上海申能电力科技有限公司锅炉室副主任李励发表“双碳目标下煤电机组20%深度调峰关键技术研发与应用”演讲。在双碳目标这一大背景下,未来我国和全球的电力结构将发生巨大改变,“风光”新能源快速发展,与之配套,煤电的20%深度调峰是大势所趋、势在必行。煤电机组要实现20%深度调峰,面临锅炉稳燃差、水动力不稳定、SCR入口烟温过低、空预器冷端堵塞腐蚀、机组煤耗大幅升高和热电解耦困难等诸多问题,困难很大。申能电力科技通过十多年来不断的技术研发、摸索和实践,已经研究出了包括广义回热系列技术、弹性回热技术、安全经济热电解耦技术等在内的深度调峰技术,并在包括外三电厂、徐州高温亚临界项目、平山二期两次再热项目等取得成功应用。上述深度调峰技术有两大主要特点:一是既可以和节能降耗技术(如高温亚临界技术)配套使用,也可以相对独立使用;二是相关技术路线实现了对所有类型煤电机组的全覆盖,但针对具体机组会提供定制化技术方案。

07-朱法华-双碳目标下中国火电行业及其减污降碳展望





  国家能源集团科学技术研究院有限公司副总经理、研究员级高级工程师朱法华发表“双碳目标下中国火电行业及其减污降碳展望”演讲。中国火电减污降碳的发展路径:以煤电全面清洁发展为支撑,改善生态环境质量;以节能与掺烧为引领,发挥煤电机组的兜底保供作用;以碳捕集与利用技术突破为重点,引领中国煤电发展。超低排放改造不仅仅是末端治理设施的改造,而是一项系统工程,实现连续稳定超低排放并不容易,需要进行系统的升级改造,需要企业大量的资金投入,需要成熟的技术研发,需要较长的改造周期。不能频繁加码扰乱企业正常生产,让企业无所适从。在环境效益不明显的同时增加企业负担,甚至可能逼迫企业造假。火电是用水大户,2007年国家就提出“以水定电”,节水及废水资源化是火电行业的重要方向,节水可以节能降碳。利用固体生物质燃料部分或全部代替煤炭,显著降低原有燃煤电厂的CO2排放量。
  

08-朱跃-深调背景下“流速场-NOx浓度场分布式实时监测及配氨智能控制技术





  华电电力科学研究院首席研究员、教授级高级工程师朱跃发表“深调背景下‘流速场-NOx浓度场’分布式实时监测及配氨智能控制技术”演讲。提出了一种多运行参数耦合的预测控制模块及多控制模块联动的还原剂喷射总量精确控制方法,可以实现SCR系统还原剂喷射总量的超前、精准控制,保证高精度的出口NOx浓度定值控制精度;提出了一种基于“NOx通量”空间分布的可以显著喷氨总量的智能化再分配,保证系统内良好的氨氮混合当量比;提出了预测模型及调控参数的学习与更新方法,实现了MISO预测控制模型及调控参数与SCR系统的最新运行特性实时良好匹配。
 

09-吕剑虹-火电机组灵活、稳定及高效运行的先进控制技术及应用





  东南大学能源与环境学院吕剑虹教授发表“火电机组灵活、稳定及高效运行的先进控制技术及应用”演讲。当前优化控制系统的三大目标:1.保证机组灵活和深调。2.保证机组稳定。3.保证机组高效运行。结合三大控制目标,分别介绍火电机组灵活和深调先进控制技术;火电机组节能减排先进控制技术;火电机组先进控制技术的实现方式等优化控制策略。
  

10-余小兵-大型火电机组宽负荷灵活、可靠供热技术及应用





  西安热工研究院有限公司西安西热节能技术有限公司供热技术研究所所长余小兵发表“大型火电机组宽负荷灵活、可靠供热技术及应用”演讲。电网调峰、调频频繁,日益提高的供热需求、调峰深度要求与供热可靠性之间的矛盾日益突出。主、辅机运行工况大幅波动,运行参数严重偏离设计工况,传统运行经验难以满足要求。宽负荷供热运行的成本管控及对标手段不足,生产管理模式落后。供热系统资金、技术投入不足与智能电厂建设方向之间的矛盾凸显。演讲针对以上问题提出解决方案。
 

11-冯义军-记者观察





  《中国电力报》发电部主任冯义军发表“记者观察”。
  

12-王鹏程-煤电机组深度调峰运行技术现状剖析与展望





  山西国际能源河坡发电有限责任公司CFB锅炉首席工程师王鹏程发表“煤电机组深度调峰运行技术现状剖析与展望”演讲。循环流化床锅炉机组有着稳燃和环保优势,适合深度调峰运行、大容量PC炉尽量做基础发电,通过电储能调频实现快速负荷响应,通过CFB压火启停、PC炉邻炉加热实现快速启停机。对深度调峰发展提出个人见解:纯热机工况深度调峰热效率低,对机组寿命有影响;大力发展储能,抽水蓄能、熔盐储能、混凝土、压缩空气等;资源合理整合,风、光、煤、水电智能一体调控。
 

13-姬锋军-燃煤机组深度调峰及灵活性供热技术





  山东电力工程咨询院有限公司机务环保部副主任兼汽机专业主任工程师姬锋军发表“燃煤机组深度调峰及灵活性供热技术”演讲。工业及采暖供热技术,技术原理:选择两个甚至多个供汽汽源,按照能量梯级利用、节流损失最小原则对外供汽。主要设备有压力匹配器和减温减压器。适用于抽汽参数和用汽参数不匹配的情况。改造量相对较小,压力匹配器比减温减压器的经济性好。但是多汽源切换涉及两个或两个以上汽源,各汽源之间随供汽量、机组负荷相互切换,对运行要求较高。热电解耦技术:低压缸切除技术、旁路蒸汽供热技术、蓄热水罐技术、电锅炉供热技术-电极锅炉、电锅炉供热技术-固体蓄热锅炉、熔盐蓄热供热技术。
   

14-邢胜利-660MW超临界机组深度调峰介绍





  大唐秦岭发电有限公司副总经理邢胜利发表“660MW超临界机组深度调峰介绍”演讲。介绍秦岭公司深度调峰,解决的技术难题和取得的效果,提出下一步的发展思路。秦岭电厂从2017年开始选择7号机组作为试验机组,对锅炉进行了最低不投油负荷稳燃试验和性能试验,循序渐进、逐步下调,不断积累经验。2018年4月6日完成27.27%额定负荷深调的论证和试验,2019年4月16日完成132MW额定负荷深度调峰的试验。通过对以往机组发生低负荷运行时的数据分析,机组通过操作调节和逻辑修改可以进行20%的深度调峰。
 

15-雷炳成-热电解耦与新型凝抽背供热技术





  华电电力科学研究院供热技术部首席专家、教授级高级工程师雷炳成发表“热电解耦与新型凝抽背供热技术”演讲。分析国内外热电联产发展背景,介绍华电电科院热电解耦供热技术和新型凝抽背供热技术的技术由来、技术路线、改造成功案例。
   

16-尤景刚-机组深度调峰灵活性改造试点项目在华能丹东电厂示范应用



  华能丹东电厂策划部汽机主管尤景刚发表“机组深度调峰灵活性改造试点项目在华能丹东电厂示范应用”演讲。介绍丹东电厂灵活性改造情况:(1)完成辅助调节性能试验与分析,AGC辅助调节系统控制逻辑设计及实现,辅助调节控制系统硬件开发,辅助调节控制系统软件开发,基于凝结水变负荷与深度滑压节能优化控制系统以及脱硝优化控制系统调试,控制及保护逻辑的梳理与优化。(2)完成深度调峰模式下汽轮机配汽方式优化、主要辅机运行特性测试和运行适应性分析工作,以提高机组深度调峰负荷运行的安全性和经济性。(3)完成单列、双列风机运行经济性比较分析、风机气流膜动情况分析、风机运行机械安全性分析、高负荷工况下风机性能及系统阻力情况分析。
 

17-石家魁-灵活调峰工况下的汽轮机调节阀组典型故障及其监测方法





  哈尔滨工业大学电力系统及其自动化学院石家魁博士发表“灵活调峰工况下的汽轮机调节阀组典型故障及其监测方法”演讲。在新能源电力系统中,火电机组负荷的快速精准控制对电网调度的意义最大,而负荷振荡和突变故障是两类典型影响负荷控制质量的问题。实际上,由于高调门流量特性曲线设计不合理会导致的机组出现多种故障,甚至包括引起机组设备出现硬件故障;现有DCS、SIS等监控系统无法检测出的故障,其运行状态综合监控就变得十分必要。因而,能够提前对负荷振荡、负荷突变等实际失控故障进行预判,或者在机组出现故障时能够及时判断故障根源、指导电厂实际消缺才是最有意义的。所以,需要研究汽轮机调节阀组运行状态综合监控技术,针对不同级别机组的调门软件和硬件故障特征,实现对汽轮机调节阀组运行状态在线监测。
   

18-赵兴春-深度调峰下锅炉本体及其辅助系统的设计思考





  西北电力设计院热机室主任工程师赵兴春发表“深度调峰下锅炉本体及其辅助系统的设计思考”演讲。介绍锅炉低负荷运行加强壁温监控,实时调整,给水侧烟气侧的优化调整。660MW机组15%THA、20%THA算例结论,动调送风机,单列运行、双列运行均在稳定区域,可以安全运行。动调一次风机,当2台磨运行时,风机可安全运行;当单台磨运行时,风机单\双列运行均在失速点附近,运行不很安全,建议在超低负荷时避免该组合出现。动调引风机,单列运行、双列运行均在稳定区域,可以安全运行;低温省煤器是否投运对超低负荷下引风机稳定性影响不大。低负荷风机单列运行失速安全性高于双列运行。另外,对超低负荷调峰机组,建议在设计阶段准确计算低负荷风量及压头,对低负荷点失速余量提出要求,并列入考核。
 

19-陶丽-燃煤机组灵活性关键技术交流





  上海发电设备成套设计研究院有限责任公司技术研发与服务事业部副总经理陶丽发表“燃煤机组灵活性关键技术交流”演讲。煤电机组逐步由提供电力、电量的主体性电源,向提供可靠电力、调峰调频能力的基础性电源转变。采用一机一策改造技术,方案制定需根据要求综合考虑快速启停、快速爬坡、燃料灵活性、供能灵活性等各种技术措施。关键技术:1、确保低压缸进汽流量大于最小进汽流量,保证汽轮机背压在规定范围内,适当开启低压缸喷水减温,当机组停机时,对末级叶片进行检查,确认末级叶片和次末级叶片的运行情况,如有必要,需设备厂家对末级叶片进行优化处理。2、当低加疏水不畅时建议适当开启加热器危机疏水阀,将疏水疏至凝汽器。3、关小凝汽器单侧循环水流道出水门,提高正常侧循环水流道的进、出水差压,使正常侧循环水流道的流动状态达到胶球清洗系统运行要求,如此交替对凝汽器两侧冷却水管进行清洗。4、优化汽泵再循环阀控制曲线,降低汽泵低负荷时的能耗,减缓给水再循环阀吹损速度。
   

20-张振华-低碳化形势下火电机组深度灵活调峰可行性技术及思考





  大唐智慧能源技术研究院汽机所所长张振华发表“低碳化形势下火电机组深度灵活调峰可行性技术及思考”演讲。火电深度灵活调峰常规要求的第一阶段:调峰灵活深度至>50-60%,属于常规一般性要求,机组总体运行在设计正常运行工况范围内,不需要改造。深度要求的第二阶段:调峰灵活深度至20-50%,20%已是常见要求,燃煤及燃机联合循环热电联产等供热型机组,需考虑热电解耦改造。30-40%需考虑锅炉、环保等适应性改造论证,30%以下还需进一步考虑汽机、发电机及电气、热控、机组辅助系统等适应性改造论证,重点是安全可靠性。超深度要求的第三阶段:调峰灵活深度至≤15-20%,15%以下必要性可行性需统筹论证,需应用超深度高灵活性热电解耦技术,超低负荷稳燃及机组安全稳定运行技术,少汽旋转备用运行、快速启停、两班制、调相机、应急备用等,超深度高比例燃料灵活性技术等。

21-宋国良-双碳目标下煤电机组深度灵活调峰技术及展望





  中国科学院工程热物理研究所研究员宋国良发表“双碳目标下煤电机组深度灵活调峰技术及展望”演讲。电力系统灵活性:是指电力系统为了保持电力供需动态平衡,经济地调用各类灵活性资源以应对电源、电网及负荷不确定性的能力。当不确定性因素造成系统电力供应小于需求时,系统可以“向上调节”增加出力,向上灵活性不足是导致电力短缺的重要原因。当不确定性因素造成系统电力供应大于需求时,系统可以“向下调节”减少出力,向下灵活性不足是造成弃风、弃光的重要原因。
   

22-杨豫森-火电灵活性及多联产减碳技术





  中国华能集团清洁能源研究院灵活性部门主任杨豫森发表“火电灵活性及多联产减碳技术”演讲。介绍一种火电厂抽汽射流蓄热水体系统和蓄热方法,属于射流换热及蓄热技术领域,所述系统包括火电机组锅炉、汽轮机、发电机及其附属设备,蓄热水体、抽汽管路,供汽管路和喷射装置,抽汽管路的进汽口和汽轮机的汽缸连通,抽汽管路的出汽口和喷射装置连通。从汽轮机抽出的蒸汽经过中心管、分配管,从射流喷嘴喷出至蓄热水罐中,对蓄热水罐中的介质进行加热,实现热交换,通过高效率的射流换热,实现快速抽汽加热与水体的换热过程。蓄热水罐中的热水用于电厂热力系统循环,满足锅炉供水的水温要求。
 

23-李德波-燃煤深度调峰锅炉岛系统数值模拟理论、技术与工程应用





  南方电网电力科技股份有限公司教授级高级工程师李德波发表“燃煤深度调峰锅炉岛系统数值模拟理论、技术与工程应用”演讲。就当下形势进行了总结和展望,数值模拟优化技术在进行深度调峰下电站锅炉岛系统炉内精细燃烧调整优化、超低排放下多种污染物脱除装置优化、脱硝系统导流板优化、超(超)临界锅炉高温腐蚀改造方案数值模拟等方面发挥越来越重要的作用;煤粉燃烧模型方面,要吸收国际上最新的数学模型,通过UDF加入到最新的ANSYS FLUENT商业软件中,提高电站锅炉领域数值模拟精度水平;提高工程数值模拟精度和计算效率,实现数值模拟技术与现场优化运行更好衔接,更好解决工程问题。
  

总结、答疑、报道、结语












  会议设置多场“代表提问,深度交流,专家答疑”环节,与会嘉宾同专家针对关心的实际问题展开热烈研讨,深度交流。本届会议引起全体与会嘉宾的高度重视和关注,对于“深度调峰”问题进行了深入的交流和热烈讨论,为我国煤电进行“深度调峰”改造提供了一次有益的交流平台。

  中国大唐集团科学技术研究院有限公司首席专家蒋寻寒、西北电力设计院有限公司赵兴春高工和南方电网电力科技股份有限公司李德波教授分别对会议作技术总结。

  中国电力科技网对本次会议进行全程实况录像,赠送国家能源局、各大发电集团主管部门;还将本次会议专家演讲PPT上传至中国电力科技网相关栏目和电力月刊,供广大电力科技工作者在线浏览、免费共享、传播先进技术和经验,为我国电力发展贡献绵薄之力。

  本次会议内容丰富,参会人员来自不同的单位、专业和岗位,各显身手,相互启发,气氛活跃,展示了国内深度调峰领域的深入思考、工作水平和专业人员的创新能力,有着良好的示范与引领作用。



中国电力科技网:www.eptchina.com;
联系人:周丽15010503361;耿迪18910897399。

 

  会议总结


 

第一届煤电机组深度调峰灵活性技术改造交流会技术总结
中国大唐集团科学技术研究院有限公司首席专家 蒋寻寒


  在“3060”双碳战略目标下,中国电力的发展方向是“构建以新能源为主体的新型电力系统”,因此传统煤电行业面临的巨大挑战,就是如何做到低碳发展、深度调峰。为此,新形势下,煤电必须主动转变角色。本次会议,就是集中讨论煤电如何从主体型电源转变为调节型电源,以适应形势要求。由于目前新能源容量占比已经达到较高的比例,且仍在迅速发展,而抽水蓄能、化学电储能、氢气储能等技术手段还无法大规模、大范围应用。在可以预见的将来,火电机组不可能退出电力生产,但将面临更重的调峰任务。通过中国电力科技网组织的这次会议,参会者广泛交流国内外深度调峰工作的成果与经验,将推进深度调峰的进程,加速煤电作为调节电源的转变。

  会议报告内容充实,答疑环节中的思维碰撞,给会议带来了更多的光彩。

1)国内煤电机组必须继续存在,发挥压舱石的作用。即便到2060年,电网可能仍需要少量煤电作为调节电源,以满足电网的安全需要。
2)为了适应国家双碳战略的需要,煤电机组进一步深度调峰是非常必要的。必须在已有的35%~40%负荷深度调峰的基础上,探索30%及以内负荷的调峰技术。
3)国内大量的煤电机组,主辅设备不适合进行频繁的深度调峰;在设计与设备选型、配置时,也没有考虑深度调峰的需要;很多电厂燃料多变且品质不好,因此,国内煤电机组的深度调峰,面临更多的问题、更大的挑战。
4)由于缺乏监测手段,火电机组深度调峰面临很多看不见的风险,需要针对不同设备,进行大量艰苦的探索。
5)进一步的深度调峰,需要大量的创新思维,需要深刻理解自身的设备、燃料等条件,同时,深度调峰往往意味着突破设备厂家的规定,应当在科学技术指引下大胆创新,不断发现、解决新问题。
6)煤电机组深度调峰是个复杂的系统工程,涉及多个专业,面临安全风险、设备寿命损耗、煤耗剧增等问题,而且情况各不相同,需要一厂一策、一机一策。需要深入的调查研究,了解同类机组的经验成果,以及自身的设备、燃料、环境、资金等条件,选择适合自己的技术路线与工作内容。
7)空冷机组、燃用劣质煤种的机组,调峰深度难度更大,需要根据自身的实际条件,合理设置深度调峰目标。
8)国内煤电机组深度调峰工作,近几年在灵活性改造、运行操作、自动调节、热电解耦等多个方向上获得了长足的进步,取得了大量创新成果。已经有少数机组在20~30%负荷深度调峰,并已安全运行2~3年。同时,还有大量老机组设备条件不理想,又缺乏灵活性改造资金,但电网需要发挥其调峰作用,因此需要研究这些机组的生存与发展路径,推动煤电行业的深度调峰工作。
9)煤电机组深度调峰需要顶层设计,制定相关标准,使整个电力行业健康发展,为国家的社会经济生活,提供坚强可靠的保障。
10)煤电深度调峰时,生产成本大幅度增加,迫切需要科学合理的政策予以支持。
11)需要重点研究深度调峰造成的关键设备、部件的寿命损耗,以及应对技术策略。对于一些老机组,综合升级改造不仅大幅度降低能耗,而且大幅度延长汽轮机寿命,在深度调峰运行中降低寿命损耗,有重要的意义。
12)深度调峰环境下,环保特别是脱硝设备的优化设计、优化运行、优化控制,有着非常重要的意义。改进测量的代表性、流场优化、智能控制,有经济有效的技术。
13)主汽温度、再热汽温等参数的静态调整,依赖锅炉设计与燃料特性,运行操作也有一定帮助;动态调整主要依靠提高自动调节品质。
14)面对复杂的深度调峰运行环境,人工智能,特别是深度学习技术,在软测量、故障诊断、自动控制等方面,有着广阔的应用前景。
15)开启汽轮机低压旁路可以用来进行极深度的调峰,应对电网的紧急情况,但损失太大,不应经常使用。
16)北方机组的供热以及热电解耦工作,根据情况不同,可选方案很多,有着极大的优化潜力。
17)新建项目设计与设备选型,需要系统考虑深度调峰的要求,投产后需要具备25%负荷的调峰能力。
18)新机组设计与现役机组深度调峰改造时,需要开发、应用宽负荷节能技术,尽可能降低深度调峰带来的能量损失。
19)国内近年来高校、科研院所、设备厂家、电厂的深度调峰研究非常活跃,创新成果不断涌现,需要经常、深入交流,相互促进。
20)需要借鉴欧洲、日本等发达国家的一些成果与经验,促进国内煤电深度调峰技术迅速提高。
21)需要不断总结煤电机组深度调峰的成果与经验,形成适合国情,有中国特色的深度调峰技术体系。
 

第一届煤电机组深度调峰灵活性技术改造交流会技术总结
南方电网电力科技股份有限公司教授级高级工程师 李德波


  4月30日,习近平总书记主持“中共中央政治局就新形势下加如何强我国生态文明建设集体学习”时指出:为实现碳达峰、碳中和“各级党委和政府要拿出抓铁有痕、踏石留印的劲头,明确时间表、路线图、施工图,推动经济社会发展建立在资源高效利用和绿色低碳发展的基础之上。”中央提出要“构建以新能源为主体的新型电力系统”,这意味着按照“3060”双碳目标要求,我国主体电源要从目前装机容量占比近一半的煤电转化为新能源电力,挑战空前,是实现创新发展、走上低碳之路的最好途径。

  在这个背景下,中国电力科技网组织的“第一届煤电机组深度调峰灵活性技术改造交流会”在山东淄博召开。政府部门、高等院校、科研院所、发电厂、设备厂家等领导和技术人员等170人参会,通过两天的交流讨论,参会者在燃煤电厂深度调峰灵活性技术改造政策和技术路线方面,有了进一步认识。

  下面我谈一下具体的技术总结。

  我国在役煤电机组设计阶段基本没有考虑深度调峰运行工况,当机组参与深度调峰低负荷运行时,对锅炉影响主要体现在:炉膛容积热负荷、截面热负荷、炉膛中心温度均大幅降低,煤粉气流着火稳定性差,锅炉容易熄火;超低负荷运行时给水流量低,分配的不均匀性可能导致给水的停滞和倒流;SCR脱硝系统入口烟气温度低,超低负荷下脱硝投入困难。

  对汽轮机影响体现在:机组的快速启停使得各部件冷热状态交替,这种部件内的大温差容易造成膨胀或者收缩不畅,对胀差和转子寿命产生不良影响。升负荷率5%时,由于升温率过快,高中压转子寿命面临极大挑战;由于蒸汽对不同部件以及相同部件的不同位置加热程度的差异,将导致汽缸和转子在径向和轴向产生较大温差(上下缸温差大、低负荷状态低压缸或排气缸变形),容易热变形,引发动静碰摩问题。

  热工方面,主要在给水自动控制、低负荷下并列运行辅机出力自动平衡控制,需要进一步优化。

  因此,需要对锅炉受热面寿命、锅炉膨胀、水汽循环安全性、燃烧稳定性、运行经济性、风机系统、磨煤机系统、空气预热器系统、环保排放特性、受热面污染、汽轮机低负荷下安全性等进行评估。

  在进行锅炉深度调峰技术路线选择时,还应着重考虑如下几点:

  (1)各煤电机组间设计制造存在差别。发电机组的锅炉、汽机和发电机三大主机对原生产厂家的设计和制造要求是不相同的,三大主机所设计的安全运行的技术参数不同,负荷调节范围也不一样,均有各自合理调峰深度。
  (2)煤电机组深度调峰对发电企业经济效益的影响。煤电机组深度调峰将带来发电煤耗上升,因此不同类型机组深度调峰的下限要进行技术经济对比分析,选择经济上能够接受、合理的调峰下限,并不是锅炉负荷越低越好。
  (3)在进行深度调峰改造时,要因地制宜,针对每台锅炉特性、煤质情况提出相应的技术路线,而不是千篇一律,追求统一的技术路线。
  (4)锅炉深度调峰技术改造,要进行安全性评估工作,尤其是不可预测的安全隐患,务必做好风险预控措施。增加监测点,保证灵活性改造后机组安全稳定运行,切不可盲目进行改造。
  针对上述技术难题,建议发电厂从如下几个方面开展工作:
  (1)深入分析现有燃煤机组深度调峰情况,通过优化试验了解机组情况,委托电科院等试验单位开展,为下一步开展技术改造提供基础数据。
  (2)燃煤电厂通过科研立项的方式,在深度调峰方面提炼几个重点科研攻关方向,采用产学研用的方式,解决电厂深度调峰改造关键技术难题。
  (3)进行可行性方案论证,研究机组深度调峰改造技术路线,并结合当地实际情况,确定最低的调峰幅度;可行性方案论证要充分,采取专家评审方式进行,深入分析,确保方案科学性、完整性、前瞻性。
  (4)深度调峰改造过程后,加强监测,确保机组安全、环保运行,切不可为了满足深度调峰,出现安全以及环保事故。要做好充分的风险预控及反事故措施。
  (5)燃煤电厂要与当地政府部门、电网公司进行沟通,在补贴政策方面,有实质性的优惠措施,确保深度调峰改造后实现机组安全、经济和环保运行。

  对于今后的会议,有如下意见:

  中国电力科技网应尽快策划启动第二届煤电机组深度调峰灵活性技术改造学术会议,应重点解决电厂实际改造过程中存在问题,改造技术路线、补贴政策等方面进行深入探讨,总结经验。

  最后,感谢中国电力科技网成功举办此次会议,感谢魏主任以及中国电力科技网严谨、务实。

第一届煤电机组深度调峰灵活性技术改造交流会技术总结
西北电力设计院热机室主任工程师 赵兴春


  在“30·60”双碳战略目标下,中国电力的发展方向是“构建以新能源为主体的新型电力系统”。因此中国面临的巨大挑战,就是煤电如何做到低碳发展、深度调峰,为此,新形势下,必须主动转变角色。中国电力科技网组织的这次会议,就是集中讨论煤电如何从主体型电源转变为调节型电源,以适应形势要求。

  由于目前新能源容量占比已经达到较高的比例,且仍在迅速发展,而抽水蓄能、化学电储能、氢气储能等技术手段还无法依靠,因此,在可以预见的将来,火电机组不可能退出电力生产,同时,还将面临更重的调峰任务。通过这次会议,参会者广泛交流国内外深度调峰工作的成果与经验,将推进深度调峰的进程,加速煤电作为调节电源的转变。

  会议报告内容充实,范围广泛,从政策环境、功能需求、检测保护、热电解耦思考、用户经验反馈等方面对调峰技术进行全面解读,答疑环节中的思维碰撞,给会议带来了更多的光彩。

  从政策上讲:为了适应国家双碳战略的需要,煤电机组进一步深度调峰非常必要,必须在已有的35%~40%负荷深度调峰的基础上,探索30%及以内负荷的调峰技术。

  从功能上讲:国内煤电机组必须继续存在,发挥压舱石的作用。即便到2060年,电网可能仍需要煤电作为调节电源,以满足安全需要。各类储能目前能量密度低,投资高,在电池或可控核聚变储能取得突破性进展之前,火电可能会长期存在。但由于锂在元素周期表中的位置决定了电池短期内很难突破,而核聚变的难度也不容易短期突破,所以火电有长期作为压舱石存在的必要。

  从目前状况看:

1)国内大量的煤电机组,主辅设备不适合进行频繁的深度调峰;在设计与设备选型、配置时,也没有考虑深度调峰的需要;很多电厂燃料多变且品质不好,因此,国内煤电机组的深度调峰,面临更多的问题、更大的挑战。
2)现有机组由于缺乏监测手段,火电机组深度调峰面临很多看不见的风险,需要针对不同的设备,进行大量艰苦的探索,会上我们的专家学者对监测方面提出了大量实用性很强的措施,我们可以进行参考借鉴。
3)进一步的深度调峰,需要大量的创新思维,需要深刻理解自身的设备、燃料等条件,同时,深度调峰往往意味着突破设备厂家的规定,应当在科学技术指引下大胆创新,不断发现、解决新问题。
4)煤电机组深度调峰是个复杂的系统工程,涉及多个专业,面临安全风险、设备寿命损耗、煤耗剧增等问题,而且各厂、各机组情况各不相同,需要一厂一策、一机一策。需要深入的调查研究,了解同类机组的经验成果,以及自身的设备、燃料、环境、资金等条件,选择适合自己的技术路线与工作内容。
5)空冷机组、燃用劣质煤种机组,调峰深度难度更大,需要根据自身的实际条件,合理设置深度调峰目标。
6)深度调峰环境下,环保特别是脱硝设备的优化设计、优化运行、优化控制,有着非常重要的意义。改进测量的代表性、流场优化、智能控制,是经济有效的技术。
7)主汽温度、再热汽温等参数的静态调整,依赖锅炉设计与燃料特性,运行操作也有一定帮助;动态调整主要依靠提高自动调节品质。
8)需要重点研究深度调峰造成的关键设备、部件的寿命损耗,以及应对技术策略。对于一些老机组,综合升级改造不仅大幅度降低能耗,而且大幅度延长汽轮机寿命,在深度调峰运行中降低寿命损耗,有重要的意义。
9)面对复杂的深度调峰运行环境,人工智能,特别是深度学习技术,在软测量、故障诊断、自动控制等方面,有着广阔的应用前景。
10)开启汽轮机低压旁路可以用来进行极深度的调峰,应对电网的紧急情况,但损失太大,不应经常使用。
11)北方机组的供热以及热电解耦工作,根据情况不同,可选方案很多,有着极大的优化潜力。
12)新建项目设计与设备选型,需要系统考虑深度调峰的要求,投产后需要具备深度调峰能力。
13)新机组设计与现役机组深度调峰改造时,需要开发、应用宽负荷节能技术,尽可能降低深度调峰带来的能量损失。
14)参与国外经验,在外部条件合适的情况下,火电多联产氢气、压缩空气、空分多联产氮气、氧气等也可以实现火电灵活性及减碳。

  从调峰用户反馈上看:

1)国内煤电机组深度调峰工作,近几年在灵活性改造、运行操作、自动调节、热电解耦等多个方向上获得了长足进步和大量创新成果。秦岭、河坡、丹东已深调数年,积累了丰富的经验,为后续深调机组提供了宝贵的借鉴机会。
2)在这些调峰经验中更进一步明确了事先设备摸底的重要性,具体措施应在实际摸底情况的基础上进行,实事求是,一厂一策、一机一策。
3)在这些调峰经验中,也体现出来调峰技术的灵活性,各家设备有各自特点,调峰不是一成不变的技术,应根据自身特点针对性制定。

  另外,本次会议的各家调峰均有约1亿元/年的收益,可见目前调峰技术具备社会经济基础。

  一些综合性工作建议:

1)煤电机组深度调峰需要顶层设计,制定相关标准,使整个电力行业健康发展,为国家的社会经济生活提供坚强可靠的保障。
2)煤电深度调峰时,生产成本大幅度增加,迫切需要科学合理的政策予以支持。
3)现有机组一机一策,实事求是,但还有大量老机组设备条件不理想,又缺乏灵活性改造资金,但电网需要发挥其调峰作用,因此需要研究这些机组的生存与发展路径,推动煤电行业的深度调峰工作。
4)国内近年来高校、科研院所、设备厂家、电厂的深度调峰研究非常活跃,创新成果不断涌现,需要经常、深入交流,相互促进。
5)需要借鉴欧洲、日本等发达国家的一些成果与经验,促进国内煤电深度调峰技术迅速提高。
6)需要不断总结煤电机组深度调峰的成果与经验,形成适合国情,有中国特色的深度调峰技术体系。

  本次会议内容丰富,参会人员来自不同的单位、专业和岗位,各显身手、相互启发、气氛活跃,展示了国内深度调峰领域的深入思考、工作水平和专业人员的创新能力,有着良好的示范与引领作用。


 

  《中国电力报》报道——



新能源大发展呼唤煤电护航
“双碳”目标下,煤电调峰政策和市场机制亟待完善
本报记者   冯义军



  “2021年1月7日晚,部分地区拉闸限电,22亿千瓦的发电装机未能保证11.89亿千瓦的用电负荷。煤电,中国真的离不开你!”在近日由中国电力科技网举办的第一届煤电机组深度调峰灵活性技术改造交流会上,国家能源集团科学技术研究院有限公司副总经理朱法华特别呼吁。

  据朱法华介绍,国家相关部门公开的信息显示,“十四五”期间,将加强新型电力系统的托底保供电源体系建设,防范化解电力安全保供风险等。“在这一‘托底保供电源体系’中,煤电是绝对的主力。”朱法华强调。

  在中国电力科技网CEO魏毓璞看来,在构建以新能源为主体的新型电力系统的伟大征程上,煤电作为我国的主要调峰电源,将为新能源持续发展起到保驾护航的重要作用。“双碳”目标下,煤电的“深度调峰”这一最优发展路径已经凸显。

  山东存量煤电机组按30~40%最小技术出力水平进行改造;京津唐电网煤电机组20%深度调峰改造;山西8成火电机组参与深度调峰;河南提升完善煤电机组深度调峰和煤电应急启停交易;内蒙古火电灵活性改造促新能源消纳试点……今年以来,多地陆续加码煤电机组参与深度调峰节奏和力度,提升电力系统灵活性。


“煤电近中期内不可或缺”

  “在未来几十年内,在从煤电为主体过渡到以新能源为主体的新型电力系统期间,作为我国电力稳定生产和供应‘压舱石’的煤电绝对不可能退出我国的电力生产,而是应该转型成为更灵活的调节性电源。”中国工程院院士、清华大学原副校长倪维斗在上述会议致辞时表示。

  在中国能源研究会理事陈宗法看来,煤电应该遵循市场规律和电力运行规律,以“清洁、高效、灵活、兜底”为方向,从“减存量、控增量”两方面入手,走“少新建、多改造、多延寿”的路子,主动减少无效供给。

  “煤电在煤炭转化、电热供应、系统调峰、消纳新能源等方面发挥着基础性作用,决定了煤电近中期内不可或缺;‘双碳’目标以及新能源为主体的新型电力系统,又决定了煤电远期将不可避免地被可再生能源替代。”陈宗法分析道。

  “‘十四五’期间,煤电承担调峰作用仍不可或缺,不宜轻言退出。”中国科学院工程热物理研究所研究员宋国良认为,煤电将从我国电力生产和供应的“压舱石”转变为我国电力系统灵活性资源中的“压舱石”。

  “明确煤电在电力系统灵活性资源中的‘压舱石’定位,通过市场机制解决利用小时数逐步下降带来的财务生存问题。为保障‘十四五’电力平衡和调峰平衡,应积极探索建立容量市场等机制,有效助推煤电由电量主体向容量主体过渡。”宋国良表示。

  朱法华还兼任国家环境保护大气物理模拟与污染控制重点实验室的主任,非常注重对能源消费、单位GDP排放的比较和研究。“一项GDP与能源消费量预测的研究成果表明,在2030年碳达峰时,我国的火电装机大约是14.5亿千瓦,其中煤电是12.5亿千瓦。在2060年碳中和时,火电装机大约是8亿千瓦,其中煤电是5.3亿千瓦。所以说,煤电,中国真的离不开你!”

  国家能源局发布的《2021年能源工作指导意见》中指出:“持续优化煤电布局和装机结构。督促落实属地责任,制定关停整合方案,按照关停拆除、升级改造、应急备用等方式,对重点地区30万千瓦及以上热电联产供热半径15公里范围内的落后燃煤小热电完成关停整合。因地制宜做好煤电布局和结构优化,稳妥有序推动输电通道配套煤电项目建设投产,从严控制东部地区、大气污染防治重点地区新增煤电装机规模,适度合理布局支撑性煤电。持续推动煤电节能减排改造。”



研究调峰辅助服务补偿政策

  在清华大学教授毛健雄看来,“深度调峰”是当前煤电贯彻“双碳”目标所采取的最主要举措。“煤电机组作为我国的主要调峰电源,在政策上应该得到合理且具激励性的调峰辅助服务补偿,以充分挖掘火电机组调峰潜力,这对缓解我国当前调峰压力,接纳更多新能源促进我国能源结构转型有着重要意义。”毛健雄表示。

  国家能源局发布的《2021年能源工作指导意见》中指出:“加强电力应急调峰能力建设。研究促进火电灵活性改造的政策措施和市场机制,加快推动对30万千瓦级和部分60万千瓦级燃煤机组灵活性改造。”

  为鼓励火电机组参与区域深度调峰,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,降低了机组容量和利用小时数对度电成本分摊费用增加较大的影响,一些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。

  “当调峰补偿电价下限低于电厂30%负荷率下的度电成本值时,电厂深度调峰亏损较大,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。”毛健雄对《中国电力报》记者分析道。

  宋国良在接受记者采访时建议:“加强规划政策引导,有序安排‘十四五’煤电灵活性改造项目。重点对35万千瓦及以下煤电机组进行灵活性改造,作为深度调峰的主力机组,甚至参与启停调峰。对于新能源消纳困难的‘三北’地区可考虑部分60万千瓦亚临界煤电机组进行灵活性改造参与深度调峰。”

  “对参加深度调峰的煤电机组要在发电运行小时上给予倾斜,增加其发电运行时间。同时,按深度调峰时间长短来进行补偿,其费用来源:一是不参加深度调峰的机组按一定的比例出资(由电费中支付);二是风电和光电机组也按比例出一部分;三是由电网全网承担一块,就像当年三峡基金一样。”山东省经济和信息化委员会经济运行局原副局长萧文华在会上表示。

  多位专家也表示,完善电力辅助服务补偿政策,优先挖掘存量灵活性资源潜力,保障煤电灵活性改造项目顺利实施。按照“谁受益、谁补偿”的原则,充分考虑不同区域、不同类别机组以及改造投入、运营成本等综合因素,加大有偿调峰补偿力度,激发煤电企业灵活性改造积极性。

  “加大煤电关停企业电量补偿与经济补偿政策,出台煤电退出企业人员就业培训、分流安置、社会保障办法,继续开展发电权交易。鼓励煤电联营、跨行业重组,构建煤电产业链、供应链。”陈宗法建议,在当前的市场化改革过渡期、能源清洁转型期、全球经济萎缩恢复期,国家应根据煤电新的战略定位,出台煤电新政,建立煤电新阶段发展的长效机制。


警惕“看不见的风险”


  煤电机组在未来持续低负荷运行或深度调峰将成为常态,大型发电机组参与深度调峰也势在必行。“随着新能源发电份额迅速增加,火电机组的调峰压力还将继续加大。由于缺乏监测手段,对于很多实际风险,运行人员尚未注意到。”大唐集团科学技术研究院首席专家蒋寻寒呼吁,要警惕煤电深度调峰“看不见的风险”。在蒋寻寒看来,2020年底,国内新能源发电装机占比已经达到24%,接近以往电网安全许可的极限。根据预测,2022年底,新能源发电装机占比将超过30%,安全压力更大。蒋寻寒还建议,国内应适当控制新能源大规模成片开发,强化分布式系统的开发,入低压电网。

  “煤电深度调峰当前仅处于起步阶段,需要进一步深入开展设计制造、检修维护、运行调度、试验检测等创新技术、设备管理、技术标准、产品规范、适配政策研究,加强行业规范化管理,以促进安全健康和科学发展。”大唐智慧能源技术研究院汽机所所长张振华在上述会议上强调。

  相关专家指出,此前国内的火电机组在设计与设备选型中没有考虑深度调峰的需要,而且经营压力巨大,设备检修不足,燃料品质较差而且多变,给深度调峰带来了很大的困难。

  “燃料生产管理相对主机落后20年,燃料系统运行维护多采用人海战术,外包工密集、安全风险高。火电机组的控制系统经过20年的发展不断升级,主机已基本升级到智能集控;但燃料系统少数DCS控制,工业化、智能化水平不高,依然需要投入大量人力。”华能山东发电有限公司首席专家张华东在研讨会上表示。

  结合国内机组的现状,基于技术和经济性的平衡,上海发电设备成套设计研究院清洁高效火电技术中心副主任兼总工程师陶丽表示:“建议不同参数容量的机组区别化对待:超(超)临界机组深度调峰负荷至25%—30%THA负荷运行;亚临界的机组至20%THA负荷;30万千瓦及以下亚临界机组可以考虑快速启停运行方式。”

  针对深度调峰改造对主辅设备安全带来的全面压力和挑战,宋国良建议:“优化煤电灵活性改造技术路线,确保机组安全经济运行。总结和借鉴国内外煤电灵活性改造经验,优化纯凝、供热机组灵活性改造技术路线,开展有关标准制定和修编工作,适当预留调峰安全裕度,确保机组安全运行。”

 

上海电气
电力月刊149期
第三届“热电联产远距离低能耗集中供热技术研讨会”
岱海发电亚临界机组“跨代”升级暨节能减排改造经验交流会


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