火電廠機(jī)組深度調(diào)峰研究

火電廠機(jī)組深度調(diào)峰研究摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)保形勢(shì)的發(fā)展，新能源的大規(guī)模投運(yùn)造成電網(wǎng)電能過(guò)剩及調(diào)峰矛盾日益突出。為解決這些問(wèn)題，國(guó)家出臺(tái)了鼓勵(lì)火電廠開(kāi)展靈活性改造的若干政策，各地方政府根據(jù)各自區(qū)域的實(shí)際情況也出臺(tái)了火電機(jī)組深度調(diào)峰階梯電價(jià)政策。文章以我廠2號(hào)機(jī)組深度調(diào)峰探索為例，對(duì)火電機(jī)組靈活性試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵字：火電廠；深度調(diào)峰；試驗(yàn)

引言

電力是我國(guó)能源行業(yè)的重要組成部分，電能消耗及其質(zhì)量是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)民生活質(zhì)量提高的重要標(biāo)志。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)成為世界上第一大電力生產(chǎn)國(guó)。截至2018年底，全國(guó)全口徑發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)19.0億千瓦，其中，水電、核電、風(fēng)電等可再生能源在電力總裝機(jī)比重上升到近40%，火電占比逐步下降至60%，且差距仍在進(jìn)一步縮小。山西作為傳統(tǒng)能源大省，火電裝機(jī)占比一度非常高，近幾年隨著新能源發(fā)電的興起，火電機(jī)組的生存空間進(jìn)一步壓縮，機(jī)組利用小時(shí)數(shù)及負(fù)荷率逐年下降，且山西火電機(jī)組大部分為供熱機(jī)組，如何滿足冬季供熱期機(jī)組供熱能力及調(diào)峰能力成為棘手的問(wèn)題。

1、政策解讀

近幾年，為鼓勵(lì)火電機(jī)組開(kāi)展靈活性改造，國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局聯(lián)合下發(fā)的《關(guān)于提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的指導(dǎo)意見(jiàn)》（發(fā)改能源〔2018〕364號(hào)）、《關(guān)于印發(fā)可再生能源調(diào)峰機(jī)組優(yōu)先發(fā)電試行辦法的通知》（發(fā)改運(yùn)行〔2016〕1558號(hào)），文件要求“熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組最小技術(shù)出力達(dá)到40%～50%額定容量”，山西省能監(jiān)辦出臺(tái)了《關(guān)于調(diào)整山西電網(wǎng)有償調(diào)峰補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)事項(xiàng)的通知》（晉監(jiān)能市場(chǎng)〔2017〕155號(hào)）等配套文件，要求在網(wǎng)機(jī)組實(shí)現(xiàn)深度調(diào)峰、提高機(jī)組運(yùn)行靈活性。

據(jù)2017年山西省能監(jiān)辦下發(fā)的155號(hào)文，非供熱期，機(jī)組實(shí)際出力在40%-50%額定負(fù)荷區(qū)間時(shí)，每MWH補(bǔ)償200元，在30%-40%額定負(fù)荷區(qū)間時(shí)，每MWH補(bǔ)償300元，在30%額定負(fù)荷以下區(qū)間時(shí)，每MWH補(bǔ)償500元。供熱期，機(jī)組實(shí)際出力在核定負(fù)荷下限至核定負(fù)荷下限下5%額定負(fù)荷區(qū)間時(shí)，每MWH補(bǔ)償300元，在核定負(fù)荷下限下5%額定負(fù)荷至核定負(fù)荷下限下10%額定負(fù)荷區(qū)間時(shí)，每MWH補(bǔ)償500元，在核定負(fù)荷下限下10%額定負(fù)荷以下區(qū)間時(shí)，每MWH補(bǔ)償700元。

2018年3月，山西省能源局下發(fā)《山西省可再生能源調(diào)峰機(jī)組管理辦法》（征求意見(jiàn)稿），明確了被列為可再生能源機(jī)組的條件、收益及考核。文件指出，被列為可再生能源調(diào)峰機(jī)組除獲得浮動(dòng)收益外，還將獲得山西省上一年度火電平均利用小時(shí)基礎(chǔ)電量。同時(shí)，文件還要求列為可再生能源調(diào)峰機(jī)組的條件為純凝工況運(yùn)行機(jī)組出力需降至額定30%以下，供熱工況運(yùn)行機(jī)組降至40%以下。

2、環(huán)境因素

國(guó)電榆次熱電有限公司作為山西省晉中市榆次區(qū)最大熱源點(diǎn)，共建設(shè)有2×330MW供熱聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，兩臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)供熱采暖面積為1023萬(wàn)平米，投產(chǎn)以來(lái)，隨著晉中市城市集中供熱擴(kuò)網(wǎng)工程發(fā)展，城市集中供汽面積逐年增加，我公司于2012年10月對(duì)1號(hào)機(jī)組進(jìn)行了高背壓供熱改造，改造后機(jī)組的供熱能力有所提高，供熱面積達(dá)到1400萬(wàn)平米。但是，2017年隨著晉中市為改善環(huán)境空氣質(zhì)量，減少重污染天氣，全面實(shí)施冬季清潔取暖工程，關(guān)閉了大批小型燃煤鍋爐，城市集中供熱擴(kuò)網(wǎng)工程發(fā)展及周邊工業(yè)供汽需求大幅增加（2018-2019供熱季供熱面積已增加至1800萬(wàn)平米），已接近供熱能力上限，基于周邊環(huán)境及自身原因，提升機(jī)組供熱能力，解決熱電機(jī)組深度調(diào)峰能力的技術(shù)難題迫在眉睫。為此，2018年，公司2號(hào)機(jī)組進(jìn)行了靈活性改造，旨在進(jìn)一步發(fā)掘調(diào)峰及供熱能力。

3、研究過(guò)程

3.1試驗(yàn)前準(zhǔn)備階段

（1）進(jìn)行設(shè)備改造。2018年6月至7月公司進(jìn)行了2號(hào)機(jī)組的靈活性改造，圍繞著低壓缸“切缸”運(yùn)行、低負(fù)荷鍋爐穩(wěn)燃、低負(fù)荷環(huán)保設(shè)施設(shè)備連續(xù)運(yùn)行開(kāi)展技改工作。具體改造項(xiàng)目包括輔助抽真空系統(tǒng)改造、機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造、熱工儀表及控制系統(tǒng)改造、燃燒器改造、脫硝系統(tǒng)催化劑更換、空預(yù)器蓄熱包更換、低壓缸蝶閥改造等項(xiàng)目。

（2）設(shè)備檢查。試驗(yàn)前對(duì)鍋爐各油槍進(jìn)行檢查試驗(yàn)，確保能正常投運(yùn)，檢查爐底排渣系統(tǒng)各檢查口關(guān)閉嚴(yán)密，以保證試驗(yàn)的安全性。

（3）制定試驗(yàn)方案及措施。試驗(yàn)中安排專人現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)、試驗(yàn)進(jìn)行前對(duì)操作人員做好安全交底，針對(duì)試驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題做好事故預(yù)想并制定措施。試驗(yàn)主要隱患有：

應(yīng)對(duì)措施有：

1）、出現(xiàn)火焰忽明忽暗、負(fù)壓大幅度擺動(dòng)、氧量上升等燃燒不穩(wěn)情況時(shí)，及時(shí)投油助燃，并立即終止試驗(yàn)。

2）、加強(qiáng)汽包上下壁溫度的監(jiān)視，若出現(xiàn)爐水循環(huán)異常，受熱面出現(xiàn)大面積超溫等趨勢(shì)，應(yīng)立即停止試驗(yàn)，并及時(shí)恢復(fù)部分負(fù)荷。

3）、降負(fù)荷過(guò)程中，密切監(jiān)視排煙溫度的變化情況，通過(guò)調(diào)整過(guò)、再熱器煙氣擋板開(kāi)度調(diào)整脫硝入口煙溫，煙溫過(guò)低，脫硝系統(tǒng)效率降低或氨逃逸率升高時(shí)，應(yīng)及時(shí)停止試驗(yàn)，防止發(fā)生環(huán)保參數(shù)超標(biāo)事件。

4）、加強(qiáng)前蒸汽溫度的監(jiān)視調(diào)整，嚴(yán)格控制主再熱汽溫偏差，控制偏差不大于17℃，蒸汽溫度低于520℃時(shí)，應(yīng)開(kāi)啟汽輪機(jī)疏水，并暫停降負(fù)荷，杜絕汽輪機(jī)水沖擊事故的發(fā)生。

5）、試驗(yàn)應(yīng)緩慢進(jìn)行，汽輪機(jī)低壓缸末級(jí)、次末級(jí)葉片溫度明顯上漲時(shí)，應(yīng)停止關(guān)閉低壓蝶閥，通過(guò)繼續(xù)降低汽機(jī)背壓的方式，控制低壓缸不過(guò)熱。若發(fā)生低壓缸過(guò)熱現(xiàn)象，應(yīng)立即逐步開(kāi)啟低壓蝶閥，控制溫度。

6）、加強(qiáng)各參數(shù)監(jiān)視，汽輪機(jī)主機(jī)參數(shù)及各監(jiān)視段壓力應(yīng)作為重點(diǎn)監(jiān)視對(duì)象，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)分析原因，關(guān)注汽包水位的變化情況，注意給水泵再循環(huán)門開(kāi)度的變化。

7）、注意汽封壓力的變化。負(fù)荷過(guò)低時(shí)，汽輪機(jī)自密封能力可能受限，應(yīng)提前暖好輔汽，汽封壓力低于規(guī)定值時(shí)，及時(shí)投入。

3.2試驗(yàn)過(guò)程

分兩次進(jìn)行了37.8%及30%負(fù)荷試驗(yàn)。

7月24日，2號(hào)機(jī)組進(jìn)行了30%深度調(diào)峰試驗(yàn)，試驗(yàn)圓滿成功，機(jī)組不投油穩(wěn)燃負(fù)荷最低降至95MW左右。機(jī)組負(fù)荷99MW時(shí)，主汽壓主9.1MP蒸汽流量340t/h，給水流量331t/h，主再熱蒸汽溫度527℃，制粉系統(tǒng)總給煤量46噸左右，A、B、C三層燃燒器運(yùn)行，一次風(fēng)壓保持6kpa左右，機(jī)組切為基本方式。給水泵再循環(huán)門未開(kāi)啟，凝泵退出備用，各參數(shù)均正常。

4、研究成果及應(yīng)用

2018年12月20日至24日，國(guó)網(wǎng)電科院對(duì)2號(hào)機(jī)組進(jìn)行了靈活性改造后機(jī)組最小出力驗(yàn)收試驗(yàn)、一次調(diào)頻驗(yàn)收試驗(yàn)、AGC性能驗(yàn)收試驗(yàn)及ACE性能試驗(yàn)，試驗(yàn)確認(rèn)在供熱期間能滿足深度調(diào)峰需求，且機(jī)組排放達(dá)標(biāo)，滿足供熱、一次調(diào)頻、AGC性能、ACE性能等要求，取得了由國(guó)網(wǎng)山西電科院出具的驗(yàn)收技術(shù)報(bào)告。2019年01月28日，山西省能源局下發(fā)文件《晉能源電力發(fā)（2019）93》號(hào)文，我公司2號(hào)機(jī)被列為2019年可再生能源調(diào)峰機(jī)組，獲4241小時(shí)基礎(chǔ)電量。

2號(hào)機(jī)組采用靈活性切除低壓缸改造技術(shù)，可在滿足供熱需求的情況下，最大限度的提高機(jī)組的調(diào)峰能力。2號(hào)機(jī)組改造后，利用1號(hào)機(jī)組高背壓供熱條件，充分回收1號(hào)汽輪機(jī)排汽中的乏汽余熱，作為熱網(wǎng)系統(tǒng)的基本熱源，利用2號(hào)機(jī)組抽汽作為熱網(wǎng)加熱器主要汽源。2號(hào)機(jī)組實(shí)施靈活性改造后處于超低背壓運(yùn)行，達(dá)到提升全廠供熱能力和深度調(diào)峰的目的，同時(shí)提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

5、結(jié)束語(yǔ)

火電機(jī)組通過(guò)靈活性改造，可大幅度提升機(jī)組的調(diào)峰能力及冬季供熱能力，提高電網(wǎng)新能源消納能力。同時(shí)，靈活性改造后獲得一定收益有助于解決火電企業(yè)虧損問(wèn)題。此外，面對(duì)電力體制改革，近期發(fā)改委大力推進(jìn)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)改革，現(xiàn)貨開(kāi)通后，風(fēng)火深度調(diào)峰市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)聯(lián)合優(yōu)化、一體出清