火电厂机组深度调峰研究

火电厂机组深度调峰研究

王鑫

（国电榆次热电有限公司，山西晋中030600）

摘要：随着我国经济、能源和环保形势的发展，新能源的大规模投运造成电网电能过剩及调峰矛盾日益突出。为解决这些问题，国家出台了鼓励火电厂开展灵活性改造的若干政策，各地方政府根据各自区域的实际情况也出台了火电机组深度调峰阶梯电价政策。文章以我厂2号机组深度调峰探索为例，对火电机组灵活性试验过程和结果进行了分析。

关键字：火电厂；深度调峰；试验

引言

电力是我国能源行业的重要组成部分，电能消耗及其质量是经济社会发展和国民生活质量提高的重要标志。经过多年的发展，我国已经成为世界上第一大电力生产国。截至2018年底，全国全口径发电装机容量达19.0亿千瓦，其中，水电、核电、风电等可再生能源在电力总装机比重上升到近40%，火电占比逐步下降至60%，且差距仍在进一步缩小。山西作为传统能源大省，火电装机占比一度非常高，近几年随着新能源发电的兴起，火电机组的生存空间进一步压缩，机组利用小时数及负荷率逐年下降，且山西火电机组大部分为供热机组，如何满足冬季供热期机组供热能力及调峰能力成为棘手的问题。

1、政策解读

近几年，为鼓励火电机组开展灵活性改造，国家发改委和国家能源局联合下发的《关于提升电力系统调节能力的指导意见》（发改能源〔2018〕364号）、《关于印发可再生能源调峰机组优先发电试行办法的通知》（发改运行〔2016〕1558号），文件要求“热电联产机组最小技术出力达到40%～50%额定容量”，山西省能监办出台了《关于调整山西电网有偿调峰补偿标准有关事项的通知》（晋监能市场〔2017〕155号）等配套文件，要求在网机组实现深度调峰、提高机组运行灵活性。

据2017年山西省能监办下发的155号文，非供热期，机组实际出力在40%-50%额定负荷区间时，每MWH补偿200元，在30%-40%额定负荷区间时，每MWH补偿300元，在30%额定负荷以下区间时，每MWH补偿500元。供热期，机组实际出力在核定负荷下限至核定负荷下限下5%额定负荷区间时，每MWH补偿300元，在核定负荷下限下5%额定负荷至核定负荷下限下10%额定负荷区间时，每MWH补偿500元，在核定负荷下限下10%额定负荷以下区间时，每MWH补偿700元。

2018年3月，山西省能源局下发《山西省可再生能源调峰机组管理办法》（征求意见稿），明确了被列为可再生能源机组的条件、收益及考核。文件指出，被列为可再生能源调峰机组除获得浮动收益外，还将获得山西省上一年度火电平均利用小时基础电量。同时，文件还要求列为可再生能源调峰机组的条件为纯凝工况运行机组出力需降至额定30%以下，供热工况运行机组降至40%以下。

2、环境因素

国电榆次热电有限公司作为山西省晋中市榆次区最大热源点，共建设有2×330MW供热联产机组，两台机组设计供热采暖面积为1023万平米，投产以来，随着晋中市城市集中供热扩网工程发展，城市集中供汽面积逐年增加，我公司于2012年10月对1号机组进行了高背压供热改造，改造后机组的供热能力有所提高，供热面积达到1400万平米。但是，2017年随着晋中市为改善环境空气质量，减少重污染天气，全面实施冬季清洁取暖工程，关闭了大批小型燃煤锅炉，城市集中供热扩网工程发展及周边工业供汽需求大幅增加（2018-2019供热季供热面积已增加至1800万平米），已接近供热能力上限，基于周边环境及自身原因，提升机组供热能力，解决热电机组深度调峰能力的技术难题迫在眉睫。为此，2018年，公司2号机组进行了灵活性改造，旨在进一步发掘调峰及供热能力。

3、研究过程

3.1试验前准备阶段

（1）进行设备改造。2018年6月至7月公司进行了2号机组的灵活性改造，围绕着低压缸“切缸”运行、低负荷锅炉稳燃、低负荷环保设施设备连续运行开展技改工作。具体改造项目包括辅助抽真空系统改造、机组监测系统改造、热工仪表及控制系统改造、燃烧器改造、脱硝系统催化剂更换、空预器蓄热包更换、低压缸蝶阀改造等项目。

（2）设备检查。试验前对锅炉各油枪进行检查试验，确保能正常投运，检查炉底排渣系统各检查口关闭严密，以保证试验的安全性。

（3）制定试验方案及措施。试验中安排专人现场监护、试验进行前对操作人员做好安全交底，针对试验中可能出现的问题做好事故预想并制定措施。试验主要隐患有：

应对措施有：

1）、出现火焰忽明忽暗、负压大幅度摆动、氧量上升等燃烧不稳情况时，及时投油助燃，并立即终止试验。

2）、加强汽包上下壁温度的监视，若出现炉水循环异常，受热面出现大面积超温等趋势，应立即停止试验，并及时恢复部分负荷。

3）、降负荷过程中，密切监视排烟温度的变化情况，通过调整过、再热器烟气挡板开度调整脱硝入口烟温，烟温过低，脱硝系统效率降低或氨逃逸率升高时，应及时停止试验，防止发生环保参数超标事件。

4）、加强前蒸汽温度的监视调整，严格控制主再热汽温偏差，控制偏差不大于17℃，蒸汽温度低于520℃时，应开启汽轮机疏水，并暂停降负荷，杜绝汽轮机水冲击事故的发生。

5）、试验应缓慢进行，汽轮机低压缸末级、次末级叶片温度明显上涨时，应停止关闭低压蝶阀，通过继续降低汽机背压的方式，控制低压缸不过热。若发生低压缸过热现象，应立即逐步开启低压蝶阀，控制温度。

6）、加强各参数监视，汽轮机主机参数及各监视段压力应作为重点监视对象，发现异常，及时分析原因，关注汽包水位的变化情况，注意给水泵再循环门开度的变化。

7）、注意汽封压力的变化。负荷过低时，汽轮机自密封能力可能受限，应提前暖好辅汽，汽封压力低于规定值时，及时投入。

3.2试验过程

分两次进行了37.8%及30%负荷试验。

7月24日，2号机组进行了30%深度调峰试验，试验圆满成功，机组不投油稳燃负荷最低降至95MW左右。机组负荷99MW时，主汽压主9.1MP蒸汽流量340t/h，给水流量331t/h，主再热蒸汽温度527℃，制粉系统总给煤量46吨左右，A、B、C三层燃烧器运行，一次风压保持6kpa左右，机组切为基本方式。给水泵再循环门未开启，凝泵退出备用，各参数均正常。

4、研究成果及应用

2018年12月20日至24日，国网电科院对2号机组进行了灵活性改造后机组最小出力验收试验、一次调频验收试验、AGC性能验收试验及ACE性能试验，试验确认在供热期间能满足深度调峰需求，且机组排放达标，满足供热、一次调频、AGC性能、ACE性能等要求，取得了由国网山西电科院出具的验收技术报告。2019年01月28日，山西省能源局下发文件《晋能源电力发（2019）93》号文，我公司2号机被列为2019年可再生能源调峰机组，获4241小时基础电量。

2号机组采用灵活性切除低压缸改造技术，可在满足供热需求的情况下，最大限度的提高机组的调峰能力。2号机组改造后，利用1号机组高背压供热条件，充分回收1号汽轮机排汽中的乏汽余热，作为热网系统的基本热源，利用2号机组抽汽作为热网加热器主要汽源。2号机组实施灵活性改造后处于超低背压运行，达到提升全厂供热能力和深度调峰的目的，同时提高机组运行经济性。

5、结束语

火电机组通过灵活性改造，可大幅度提升机组的调峰能力及冬季供热能力，提高电网新能源消纳能力。同时，灵活性改造后获得一定收益有助于解决火电企业亏损问题。此外，面对电力体制改革，近期发改委大力推进电力现货市场改革，现货开通后，风火深度调峰市场与现货市场联合优化、一体出清。这样，深度调峰机组会优先安排启动。

参考文献：

[1]《关于提升电力系统调节能力的指导意见》（发改能源〔2018〕364号）.

[2]《关于印发可再生能源调峰机组优先发电试行办法的通知》（发改运行〔2016〕1558号）.

[3]《关于调整山西电网有偿调峰补偿标准有关事项的通知》（晋监能市场〔2017〕155号）.