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火电机组深度调峰技术前景可期

作者:崔静 胡婷婷 来源:国家电网报 发布时间:2021-11-23 浏览:

中国储能网讯:在能源结构转型升级的背景下,新能源发电占比逐年增加。传统火电机组不仅要降低出力,给新能源电源腾出空间,还要在新能源出力不足的时候及时补充。这就要求火电机组在50%额定负荷以下范围仍能安全稳定运行。因此,需要开展燃煤机组深度调峰性能评估及优化关键技术的研究和实践。

11月15日,冀北电力科学研究院收到京能集团岱海电厂传来的消息:4号机组通过自动负荷控制(AGC)深度调峰至15%额定负荷后,运行平稳,各项指标均符合华北网调要求。岱海电厂称赞了冀北电科院在深度调峰工作中提供的技术支撑。

冀北电科院是国内最早开展火电灵活性提升工作的研究机构之一。2018年,冀北电科院配合国网华北分部和岱海电厂在国内首次实现AGC方式下的20%深度调峰,验证了基于国内典型亚临界机组实现深度调峰和涉网性能的可行性。今年,冀北电科院电源专业在岱海电厂4号机组成功试验15%额定负荷深度调峰,积累了丰富经验,逐步掌握了一整套助力燃煤火电机组实现深度调峰运行的性能评估及优化技术。

完成15%额定负荷调峰试验

“大部分火电企业在役设备的设计性能并没有考虑到30%额定负荷下长时间稳定运行的工况,15%额定负荷更是极端工况,可以说是控制方式的颠覆性变革。”11月18日,回顾岱海电厂4号机组15%额定负荷调峰试验时,冀北电科院科技部副主任左川说出了试验的难点。

为了解决这一难题,冀北电科院技术人员先要对机组进行全面的“体检”——重点关注三大主机(锅炉、汽机、发电机系统)和热控系统,找到低负荷运行中的各类影响安全稳定的问题,再通过设备改造和优化调整等一系列综合治理技术逐一解决。

9月18日,岱海电厂4号机组正在进行15%~50%额定负荷深度调峰的最后一项测试——自动电压控制试验。在岱海电厂二期集控室里,技术人员关注着屏幕上各项关键参数的变化情况。

由于15%的调峰边界条件过于苛刻,冀北电科院做了大量前期工作,制订了详细的预案。参与此项工作的各专业每周做三次技术交底,多次进行涉网性能评估、运行特性分析、运行场景模拟实验,力求调峰的操作过程匹配机组运行的物理过程,达到全程自动控制。

当天,15%~50%额定负荷深度调峰系列试验全部完成。岱海电厂4号机组率先“探底”成功,成为全国首个具有深度调峰至15%额定负荷能力的亚临界燃煤机组。

10月19日,“燃煤机组深度调峰性能评估及优化关键技术与应用”课题获得了2021年度中国电力科学技术奖二等奖。

助力燃煤机组高效运行

11月15日,岱海电厂中央控制室内,技术人员正在监测锅炉燃烧性能。监控屏幕上显示着原煤燃烧的各项性能指标。

保证锅炉燃烧稳定性是深度调峰技术的难点之一。原煤在电站锅炉实现可控稳定燃烧,加热水变成高温高压的蒸汽,去推动汽轮机做功和发电。

“负荷降到20%及以下,如何设计并优化磨煤机运行方式、保证煤粉燃烧稳定均匀不灭火、确保脱硫脱硝等环保系统正常运行,是摆在锅炉专业技术人员面前的一道道关卡。”冀北电科院锅炉技术研究所所长程亮介绍。

2018年岱海电厂实现20%深度调峰之后,冀北电科院锅炉专业的技术人员在现有设备的基础上,开展了20%额定负荷工况下燃烧数值模拟研究和分析,确定了最佳磨煤机组合燃烧方式,提出燃烧设备改造方案并实施,确保锅炉在20%额定负荷下燃烧、给水等所有系统的稳定性和可靠性,尽可能提高机组效率,降低发电煤耗。

火电机组具有高温高压特性,集材料、设计、制造、控制、热力系统于一身,系统繁杂且相互影响。这么复杂的系统如何才能步调一致?这就需要分散控制系统(DCS)来实现。DCS可以实现对数万个设备的精确控制,不仅能协调各系统安全运行,还能根据电网的需求发挥升降负荷、调节电压、稳定频率等作用。

DCS最重要的两个工作就是AGC和一次调频。冀北电科院热控技术研究所副所长刘磊介绍:“我们对深度调峰条件下机组的特性进行研究,建立此工况下的对象模型,结合数据挖掘以及分析算法和工具,设计了全新的深度调峰控制方案。”该研究所总结多年的技术经验,通过反复实践和研究,首次实现了在20%以下额定负荷工况AGC方式调度和极端工况一次调频功能,同时为火电厂辅助盈利模式提供了有益的尝试。

扩大深度调峰“朋友圈”

10月27日,冀北电科院技术团队赴国家能源集团三河发电有限责任公司开展技术交流。团队围绕常态化锅炉稳燃方式、深度调峰涉网性能等方面开展了技术分享。

2018年以来,冀北电科院积极推广火电机组深度调峰技术,根据不同机组设计性能,创新性提出“一厂一策、一机一策”的方案,为电厂提供机组订制化改造和灵活性深调方案。该院技术团队多次受邀到各大发电企业详细讲解火电机组调频调峰性能提升应对策略、火电机组深度调峰能力提升关键技术等,推广火电机组深度调峰工作的核心技术。

2018年至今,冀北电科院电源专业在国家能源集团、京能集团、国投集团、华润电力、陕西榆能等企业的21台机组上成功实施灵活性改造和深度调峰性能提升试验,装机总容量达1476万千瓦,累计促进新能源电量消纳38.56亿千瓦时,相当于减少碳排放338万吨。据测算,此举增加火电机组负荷低谷调峰能力共约410万千瓦。

冀北电科院还积极参与冀北电力辅助服务市场建设,为有关政策、规范、标准制订提供支撑和建议,协助冀北电网并网火电机组开展深度调峰市场收益测算与评估。年初至今,冀北电科院共为华北区域的40台火电机组进行锅炉整体性能分析和认证试验,覆盖30万到上百万千瓦等级的亚临界及超(超)临界机组等各型机组,助力火电企业由电量供应主体向灵活可调电源供应主体的转变。

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关键字:火电机组调峰

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