PDF《火电机组灵活性运行技术综述与展望》

1 火电机组灵活性运行制约因素 1.1 调峰能力不足 调峰能力不足是制约火电灵活性运行的关键 因素.目前,我国纯凝机组的实际调峰能力一般为 额定容量的 50%左右,典型抽凝机组在供热期的调 峰能力仅为额定容量的 20%左右.截至

2015 年底, 东北地区火电装机容量为

8 572 万kW,春节期间 的调峰缺口已经突破

600 万kW. 降低机组最小技术出力、增加调峰能力,是缓 解现状的有效途径.目前行业内确定的目标是:使第5期牟春华 等 火电机组灵活性运行技术综述与展望

3 http://www.rlfd.com.cn 热电机组增加 20%额定容量的调峰能力,最小技术 出力达到 40%~50%额定容量;

纯凝机组增加 15%~20%额定容量的调峰能力, 最小技术出力达到 30%~35%额定容量[20] . 部分具备改造条件的电厂预 期可以达到国际先进水平,实现机组不投油稳燃时 纯凝工况最小技术出力达到 20%~25%. 1.2 负荷响应速度迟缓 负荷响应速度迟缓是制约火电机组灵活性运 行的潜在因素,但目前相关的认识以及研究尚不深 入.对火电机组而言,其能量产生和转换过程较为 复杂,系统换热设备具有很强的热惰性,造成指令 与响应之间存在较大的时间延迟.目前电网对自动 发电控制(AGC)机组调节速度的考核指标为 1.0%~2.0% Pe/min (额定容量/分钟) , 期望通过技术 改造达到 2.5%~3.0% Pe/min. 1.3 偏离设计工况 我国现役火电机组在设计阶段基本均未考虑 深度调峰工况,导致运行过程中调峰能力比较差. 此外,深度调峰和快速升降负荷时的运行工况严重 偏离设计工况,深度调峰常态化以后,大量设备运 行在非正常工况,对机组安全性、环保性及经济性 的影响不可忽视,需要投入更多的研究工作.

2 国外火电机组灵活性运行现状 欧洲一些发达国家在风能、 太阳能、 生物能源、 二氧化碳的捕获和储存等新能源领域技术的研究 及应用经验较为丰富.2016 年,欧洲可再生能源发 电量占比已达到 30.2%,其中风电和光电合计占比 13.2%.因此,其火电机组灵活性运行技术推广更 早,应用也更成熟. 丹麦是世界上风电占比最高的国家,且弃风率 极低.2015 年丹麦风电发电量占全国用电量的 42.1%, 弃风率约为 0.2%[21] , 并计划在

2020 年使风 电消费达到 50%.丹麦之所以能够实现风电的高比 例消纳,主要有以下原因: 1)较为完善的电力体制结构与跨国输电网 与丹麦接壤的瑞典和挪威具有丰富的、调节性能良 好的水电资源,而整个欧洲大陆有大量的火电机 组.通过跨国电网,丹麦将周围国家的发电机组作 为备用电源. 2)整体装机容量较小 截至

2015 年,丹麦总 装机容量仅为

1 400 万kW,风电装机容量约为

500 万kW,但周围国家接入丹麦的总电力容量超 过570 万kW,这保证了风电出力较低时国内的电 力供应. 国外众多研究表明,建立储能系统是提高火电 机组运行灵活性的一个重要手段,主要包括热能储 存(蓄水罐、电锅炉) 、燃料电池、电化学储能(储氢)和机械储能(空气压缩、飞轮储能)等[22-29] . 燃气轮机和蒸汽轮机联合发电机组的灵活性要远 远高于常规火电机组[30-31],利用燃气轮机烟气驱动 蒸汽轮机,蒸汽轮机系统同时实现供电和供热,当 电网负荷变化时,通过调节燃气轮机和蒸汽轮机的 发电比例实现负荷跟踪. 此外,对于火电机组,在燃烧系统方面可以通 过优化电厂磨煤机和燃烧器的协同配合、优化燃烧 器降低最小燃烧功率、加装煤粉仓等技术措施提高 机组灵活性,在汽轮机系统方面可以通过高压缸旁 路、主蒸汽旁路、高压再热器旁路等技术措施提高 机组灵活性.