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實施火電機(jī)組改造 促進(jìn)清潔能源消納

國家電網(wǎng)報發(fā)布時間:2021-08-31 09:39:02  作者:本報記者 張愛萍 通訊員 羅銘 吳南

  

  8月23日,遼寧電力科學(xué)研究院5名技術(shù)人員前往華能營口熱電有限公司提供技術(shù)服務(wù),確保機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行。自2019年開始,營口熱電廠連續(xù)3年實施提升供熱機(jī)組電出力調(diào)節(jié)能力的蒸汽系統(tǒng)流程改造示范工程。該工程是由國網(wǎng)遼寧省電力有限公司牽頭、遼寧電科院負(fù)責(zé)實施的國家重點研發(fā)技術(shù)項目“常規(guī)/供熱機(jī)組調(diào)節(jié)能力提升與電熱綜合協(xié)調(diào)調(diào)度技術(shù)”項目的重要組成部分。

  遼寧電力調(diào)度控制中心主任高凱介紹,項目應(yīng)用后,能提升火電機(jī)組參與調(diào)峰的能力,從而提升電網(wǎng)調(diào)峰能力,促進(jìn)清潔能源消納。

  承擔(dān)國家重點項目攻關(guān)

  營口熱電廠的機(jī)組供熱負(fù)荷高,冬季供暖期面臨很大的電負(fù)荷調(diào)節(jié)壓力。在示范工程實施前,該電廠的機(jī)組供熱期最小電出力為74%。營口熱電廠生產(chǎn)技術(shù)部汽機(jī)主管徐世明介紹,營口熱電廠供熱負(fù)荷高,如果按保證機(jī)組對外供熱量來確定發(fā)電量,則機(jī)組發(fā)電負(fù)荷高,參與調(diào)峰能力較差。

  2018~2019年,遼寧電科院組織項目團(tuán)隊先后完成營口熱電廠2號機(jī)組、1號機(jī)組改造,提高了機(jī)組的電出力調(diào)節(jié)能力。2號機(jī)組改造后最小電出力由74%降低至41.5%,增加了32.5%的額定容量調(diào)峰能力。

  近年來,東北及內(nèi)蒙古東部地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)容量迅速增長,同時,供熱機(jī)組熱負(fù)荷高,且缺乏成熟的靈活性改造方案,發(fā)電出力調(diào)節(jié)能力不足。

  為此,2017年7月,來自電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電機(jī)發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)、高校和科研機(jī)構(gòu)的354名人員組成項目團(tuán)隊,分赴多家熱電廠勘查設(shè)備,圍繞5個課題開展攻關(guān)。遼寧電科院負(fù)責(zé)電-熱設(shè)備靈活性改造的最優(yōu)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)和廠級綜合能量管理、火電機(jī)組調(diào)節(jié)能力提升與電熱協(xié)調(diào)調(diào)度技術(shù)工程示范工作。

  研究成果在示范應(yīng)用中取得良好效果。其中,常規(guī)火電機(jī)組在50%額定容量的最小技術(shù)出力基礎(chǔ)上,增加額定容量的15%以上的調(diào)峰能力;供熱機(jī)組增加額定容量的20%以上的調(diào)峰能力,形成兼顧安全性、經(jīng)濟(jì)性的系列解決方案。

  解決關(guān)鍵技術(shù)問題

  “多供熱模式下的柔性控制技術(shù)能夠依據(jù)約束條件變化,實現(xiàn)各供熱模式間的平穩(wěn)切換?!?月20日,遼寧電科院供熱機(jī)組調(diào)節(jié)能力提升與電熱綜合協(xié)調(diào)調(diào)度技術(shù)項目汽輪機(jī)小組負(fù)責(zé)人黃潤澤談及項目創(chuàng)新開展的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

  2020年5月至2021年5月,多供熱模式柔性控制技術(shù)在內(nèi)蒙古烏蘭察布市的京能集團(tuán)京寧熱電廠1號、2號機(jī)組深調(diào)改造項目中應(yīng)用。

  供熱機(jī)組存在多種供熱方式,電負(fù)荷大幅度變化要求供熱機(jī)組能夠在多種供熱模式間切換?!斑@時,控制系統(tǒng)需要在對象結(jié)構(gòu)、控制手段發(fā)生變化的情況下,保證電-熱負(fù)荷響應(yīng)的連續(xù)性和重要參數(shù)的穩(wěn)定性?!秉S潤澤說。

  2018年8月,項目團(tuán)隊提出了整體技術(shù)路線:通過研究火電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行與快速調(diào)峰技術(shù)和供熱機(jī)組保熱調(diào)電的蒸汽流程改造技術(shù),提升電源側(cè)靈活性;通過研究電-熱源靈活性改造的最優(yōu)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)和電-熱能綜合調(diào)度技術(shù),實現(xiàn)靈活性的優(yōu)化配置和調(diào)度……這些研究成果推動了火電機(jī)組熱電產(chǎn)業(yè)升級,為提高電網(wǎng)調(diào)度靈活性打下基礎(chǔ)。

  依托項目研發(fā)的提升供熱機(jī)組電出力調(diào)節(jié)能力的蒸汽系統(tǒng)流程改造技術(shù)已應(yīng)用于110臺火電機(jī)組,累計增加電調(diào)峰能力330萬千瓦,累計消納新能源發(fā)電29.45億千瓦時,相當(dāng)于減少燃煤消耗226.7萬噸,減排二氧化碳594萬噸、粉塵4.3萬噸、二氧化硫1.96萬噸、氮氧化物3.62萬噸。

  擴(kuò)展項目研究范圍

  8月5日,遼寧電科院技術(shù)人員前往莊河發(fā)電廠回訪關(guān)于火電機(jī)組最小技術(shù)出力降低與調(diào)峰能力提升示范工程的應(yīng)用情況。技術(shù)人員通過技術(shù)革新使機(jī)組最小技術(shù)出力由24萬千瓦下降至18萬千瓦,年平均可多消納風(fēng)電0.75億千瓦時。

  “‘常規(guī)/供熱機(jī)組調(diào)節(jié)能力提升與電熱綜合協(xié)調(diào)調(diào)度技術(shù)’項目的研究對象,不僅有供熱火電機(jī)組,還有常規(guī)的火電機(jī)組。”項目遼寧電科院鍋爐技術(shù)組負(fù)責(zé)人叢日成介紹,“項目主要是針對常規(guī)火電機(jī)組低負(fù)荷下安全穩(wěn)定性能下降導(dǎo)致的調(diào)峰能力不足開展研究?!?/p>

  項目團(tuán)隊提出了鍋爐燃燒穩(wěn)定性定量表征方法及火電機(jī)組工況自適應(yīng)控制術(shù),并通過示范工程具體實施。

  2020年,項目團(tuán)隊相繼完成莊河發(fā)電廠1號機(jī)組和白城發(fā)電廠2號機(jī)組在鍋爐、汽機(jī)、環(huán)保、金屬和自控5個方面的改造,實現(xiàn)了機(jī)組最小技術(shù)出力降至30%額定負(fù)荷的目標(biāo)。

  以莊河發(fā)電廠為例,在充分挖掘機(jī)組自身低負(fù)荷調(diào)峰潛力的基礎(chǔ)上,項目團(tuán)隊通過設(shè)備、系統(tǒng)改造,提升低負(fù)荷的運(yùn)行能力,研發(fā)基于燃燒穩(wěn)定性指標(biāo)的精細(xì)化運(yùn)行調(diào)整技術(shù)及煤粉濃淡分離、煙氣回流等燃燒系統(tǒng)改造技術(shù),提高機(jī)組低負(fù)荷穩(wěn)燃能力,使機(jī)組最小出力進(jìn)一步降低。

  其中,莊河發(fā)電廠60萬千瓦的1號機(jī)組按照增加額定容量的10%的調(diào)峰能力計算,每年可增加約8190萬千瓦時風(fēng)電電量接納能力。

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