火電廠機組深度調峰研究摘要：隨著我國經濟、能源和環保形勢的發展，新能源的大規模投運造成電網電能過剩及調峰矛盾日益突出。為解決這些問題，國家出臺了鼓勵火電廠開展靈活性改造的若干政策，各地方政府根據各自區域的實際情況也出臺了火電機組深度調峰階梯電價政策。文章以我廠2號機組深度調峰探索為例，對火電機組靈活性試驗過程和結果進行了分析。

關鍵字：火電廠；深度調峰；試驗

引言

電力是我國能源行業的重要組成部分，電能消耗及其質量是經濟社會發展和國民生活質量提高的重要標志。經過多年的發展，我國已經成為世界上第一大電力生產國。截至2018年底，全國全口徑發電裝機容量達19.0億千瓦，其中，水電、核電、風電等可再生能源在電力總裝機比重上升到近40%，火電占比逐步下降至60%，且差距仍在進一步縮小。山西作為傳統能源大省，火電裝機占比一度非常高，近幾年隨著新能源發電的興起，火電機組的生存空間進一步壓縮，機組利用小時數及負荷率逐年下降，且山西火電機組大部分為供熱機組，如何滿足冬季供熱期機組供熱能力及調峰能力成為棘手的問題。

1、政策解讀

近幾年，為鼓勵火電機組開展靈活性改造，國家發改委和國家能源局聯合下發的《關于提升電力系統調節能力的指導意見》（發改能源〔2018〕364號）、《關于印發可再生能源調峰機組優先發電試行辦法的通知》（發改運行〔2016〕1558號），文件要求“熱電聯產機組最小技術出力達到40%～50%額定容量”，山西省能監辦出臺了《關于調整山西電網有償調峰補償標準有關事項的通知》（晉監能市場〔2017〕155號）等配套文件，要求在網機組實現深度調峰、提高機組運行靈活性。

據2017年山西省能監辦下發的155號文，非供熱期，機組實際出力在40%-50%額定負荷區間時，每MWH補償200元，在30%-40%額定負荷區間時，每MWH補償300元，在30%額定負荷以下區間時，每MWH補償500元。供熱期，機組實際出力在核定負荷下限至核定負荷下限下5%額定負荷區間時，每MWH補償300元，在核定負荷下限下5%額定負荷至核定負荷下限下10%額定負荷區間時，每MWH補償500元，在核定負荷下限下10%額定負荷以下區間時，每MWH補償700元。

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

2、環境因素

國電榆次熱電有限公司作為山西省晉中市榆次區最大熱源點，共建設有2×330MW供熱聯產機組，兩臺機組設計供熱采暖面積為1023萬平米，投產以來，隨著晉中市城市集中供熱擴網工程發展，城市集中供汽面積逐年增加，我公司于2012年10月對1號機組進行了高背壓供熱改造，改造后機組的供熱能力有所提高，供熱面積達到1400萬平米。但是，2017年隨著晉中市為改善環境空氣質量，減少重污染天氣，全面實施冬季清潔取暖工程，關閉了大批小型燃煤鍋爐，城市集中供熱擴網工程發展及周邊工業供汽需求大幅增加（2018-2019供熱季供熱面積已增加至1800萬平米），已接近供熱能力上限，基于周邊環境及自身原因，提升機組供熱能力，解決熱電機組深度調峰能力的技術難題迫在眉睫。為此，2018年，公司2號機組進行了靈活性改造，旨在進一步發掘調峰及供熱能力。

3、研究過程

3.1試驗前準備階段

（1）進行設備改造。2018年6月至7月公司進行了2號機組的靈活性改造，圍繞著低壓缸“切缸”運行、低負荷鍋爐穩燃、低負荷環保設施設備連續運行開展技改工作。具體改造項目包括輔助抽真空系統改造、機組監測系統改造、熱工儀表及控制系統改造、燃燒器改造、脫硝系統催化劑更換、空預器蓄熱包更換、低壓缸蝶閥改造等項目。

（2）設備檢查。試驗前對鍋爐各油槍進行檢查試驗，確保能正常投運，檢查爐底排渣系統各檢查口關閉嚴密，以保證試驗的安全性。

（3）制定試驗方案及措施。試驗中安排專人現場監護、試驗進行前對操作人員做好安全交底，針對試驗中可能出現的問題做好事故預想并制定措施。試驗主要隱患有：

應對措施有：

1）、出現火焰忽明忽暗、負壓大幅度擺動、氧量上升等燃燒不穩情況時，及時投油助燃，并立即終止試驗。

2）、加強汽包上下壁溫度的監視，若出現爐水循環異常，受熱面出現大面積超溫等趨勢，應立即停止試驗，并及時恢復部分負荷。

3）、降負荷過程中，密切監視排煙溫度的變化情況，通過調整過、再熱器煙氣擋板開度調整脫硝入口煙溫，煙溫過低，脫硝系統效率降低或氨逃逸率升高時，應及時停止試驗，防止發生環保參數超標事件。

4）、加強前蒸汽溫度的監視調整，嚴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，應開啟汽輪機疏水，并暫停降負荷，杜絕汽輪機水沖擊事故的發生。

5）、試驗應緩慢進行，汽輪機低壓缸末級、次末級葉片溫度明顯上漲時，應停止關閉低壓蝶閥，通過繼續降低汽機背壓的方式，控制低壓缸不過熱。若發生低壓缸過熱現象，應立即逐步開啟低壓蝶閥，控制溫度。

6）、加強各參數監視，汽輪機主機參數及各監視段壓力應作為重點監視對象，發現異常，及時分析原因，關注汽包水位的變化情況，注意給水泵再循環門開度的變化。

7）、注意汽封壓力的變化。負荷過低時，汽輪機自密封能力可能受限，應提前暖好輔汽，汽封壓力低于規定值時，及時投入。

3.2試驗過程

分兩次進行了37.8%及30%負荷試驗。

7月24日，2號機組進行了30%深度調峰試驗，試驗圓滿成功，機組不投油穩燃負荷最低降至95MW左右。機組負荷99MW時，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℃，制粉系統總給煤量46噸左右，A、B、C三層燃燒器運行，一次風壓保持6kpa左右，機組切為基本方式。給水泵再循環門未開啟，凝泵退出備用，各參數均正常。

4、研究成果及應用

2018年12月20日至24日，國網電科院對2號機組進行了靈活性改造后機組最小出力驗收試驗、一次調頻驗收試驗、AGC性能驗收試驗及ACE性能試驗，試驗確認在供熱期間能滿足深度調峰需求，且機組排放達標，滿足供熱、一次調頻、AGC性能、ACE性能等要求，取得了由國網山西電科院出具的驗收技術報告。2019年01月28日，山西省能源局下發文件《晉能源電力發（2019）93》號文，我公司2號機被列為2019年可再生能源調峰機組，獲4241小時基礎電量。

2號機組采用靈活性切除低壓缸改造技術，可在滿足供熱需求的情況下，最大限度的提高機組的調峰能力。2號機組改造后，利用1號機組高背壓供熱條件，充分回收1號汽輪機排汽中的乏汽余熱，作為熱網系統的基本熱源，利用2號機組抽汽作為熱網加熱器主要汽源。2號機組實施靈活性改造后處于超低背壓運行，達到提升全廠供熱能力和深度調峰的目的，同時提高機組運行經濟性。

5、結束語

火電機組通過靈活性改造，可大幅度提升機組的調峰能力及冬季供熱能力，提高電網新能源消納能力。同時，靈活性改造后獲得一定收益有助于解決火電企業虧損問題。此外，面對電力體制改革，近期發改委大力推進電力現貨市場改革，現貨開通后，風火深度調峰市場與現貨市場聯合優化、一體出清