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火電機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù)前景可期
日期:2021-12-03   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_miaowanying 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的背景下,新能源發(fā)電占比逐年增加。傳統(tǒng)火電機(jī)組不僅要降低出力,給新能源電源騰出空間,還要在新能源出力不足的時候及時補(bǔ)充。這就要求火電機(jī)組在50%額定負(fù)荷以下范圍仍能安全穩(wěn)定運行。因此,需要開展燃煤機(jī)組深度調(diào)峰性能評估及優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)的研究和實踐。

11月15日,冀北電力科學(xué)研究院收到京能集團(tuán)岱海電廠傳來的消息:4號機(jī)組通過自動負(fù)荷控制(AGC)深度調(diào)峰至15%額定負(fù)荷后,運行平穩(wěn),各項指標(biāo)均符合華北網(wǎng)調(diào)要求。岱海電廠稱贊了冀北電科院在深度調(diào)峰工作中提供的技術(shù)支撐。

冀北電科院是國內(nèi)最早開展火電靈活性提升工作的研究機(jī)構(gòu)之一。2018年,冀北電科院配合國網(wǎng)華北分部和岱海電廠在國內(nèi)首次實現(xiàn)AGC方式下的20%深度調(diào)峰,驗證了基于國內(nèi)典型亞臨界機(jī)組實現(xiàn)深度調(diào)峰和涉網(wǎng)性能的可行性。今年,冀北電科院電源專業(yè)在岱海電廠4號機(jī)組成功試驗15%額定負(fù)荷深度調(diào)峰,積累了豐富經(jīng)驗,逐步掌握了一整套助力燃煤火電機(jī)組實現(xiàn)深度調(diào)峰運行的性能評估及優(yōu)化技術(shù)。

完成15%額定負(fù)荷調(diào)峰試驗

“大部分火電企業(yè)在役設(shè)備的設(shè)計性能并沒有考慮到30%額定負(fù)荷下長時間穩(wěn)定運行的工況,15%額定負(fù)荷更是極端工況,可以說是控制方式的顛覆性變革。”11月18日,回顧岱海電廠4號機(jī)組15%額定負(fù)荷調(diào)峰試驗時,冀北電科院科技部副主任左川說出了試驗的難點。

為了解決這一難題,冀北電科院技術(shù)人員先要對機(jī)組進(jìn)行全面的“體檢”——重點關(guān)注三大主機(jī)(鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng))和熱控系統(tǒng),找到低負(fù)荷運行中的各類影響安全穩(wěn)定的問題,再通過設(shè)備改造和優(yōu)化調(diào)整等一系列綜合治理技術(shù)逐一解決。

9月18日,岱海電廠4號機(jī)組正在進(jìn)行15%~50%額定負(fù)荷深度調(diào)峰的最后一項測試——自動電壓控制試驗。在岱海電廠二期集控室里,技術(shù)人員關(guān)注著屏幕上各項關(guān)鍵參數(shù)的變化情況。

由于15%的調(diào)峰邊界條件過于苛刻,冀北電科院做了大量前期工作,制訂了詳細(xì)的預(yù)案。參與此項工作的各專業(yè)每周做三次技術(shù)交底,多次進(jìn)行涉網(wǎng)性能評估、運行特性分析、運行場景模擬實驗,力求調(diào)峰的操作過程匹配機(jī)組運行的物理過程,達(dá)到全程自動控制。

當(dāng)天,15%~50%額定負(fù)荷深度調(diào)峰系列試驗全部完成。岱海電廠4號機(jī)組率先“探底”成功,成為全國首個具有深度調(diào)峰至15%額定負(fù)荷能力的亞臨界燃煤機(jī)組。

10月19日,“燃煤機(jī)組深度調(diào)峰性能評估及優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”課題獲得了2021年度中國電力科學(xué)技術(shù)獎二等獎。

助力燃煤機(jī)組高效運行

11月15日,岱海電廠中央控制室內(nèi),技術(shù)人員正在監(jiān)測鍋爐燃燒性能。監(jiān)控屏幕上顯示著原煤燃燒的各項性能指標(biāo)。

保證鍋爐燃燒穩(wěn)定性是深度調(diào)峰技術(shù)的難點之一。原煤在電站鍋爐實現(xiàn)可控穩(wěn)定燃燒,加熱水變成高溫高壓的蒸汽,去推動汽輪機(jī)做功和發(fā)電。

“負(fù)荷降到20%及以下,如何設(shè)計并優(yōu)化磨煤機(jī)運行方式、保證煤粉燃燒穩(wěn)定均勻不滅火、確保脫硫脫硝等環(huán)保系統(tǒng)正常運行,是擺在鍋爐專業(yè)技術(shù)人員面前的一道道關(guān)卡。”冀北電科院鍋爐技術(shù)研究所所長程亮介紹。

2018年岱海電廠實現(xiàn)20%深度調(diào)峰之后,冀北電科院鍋爐專業(yè)的技術(shù)人員在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上,開展了20%額定負(fù)荷工況下燃燒數(shù)值模擬研究和分析,確定了最佳磨煤機(jī)組合燃燒方式,提出燃燒設(shè)備改造方案并實施,確保鍋爐在20%額定負(fù)荷下燃燒、給水等所有系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,盡可能提高機(jī)組效率,降低發(fā)電煤耗。

火電機(jī)組具有高溫高壓特性,集材料、設(shè)計、制造、控制、熱力系統(tǒng)于一身,系統(tǒng)繁雜且相互影響。這么復(fù)雜的系統(tǒng)如何才能步調(diào)一致?這就需要分散控制系統(tǒng)(DCS)來實現(xiàn)。DCS可以實現(xiàn)對數(shù)萬個設(shè)備的精確控制,不僅能協(xié)調(diào)各系統(tǒng)安全運行,還能根據(jù)電網(wǎng)的需求發(fā)揮升降負(fù)荷、調(diào)節(jié)電壓、穩(wěn)定頻率等作用。

DCS最重要的兩個工作就是AGC和一次調(diào)頻。冀北電科院熱控技術(shù)研究所副所長劉磊介紹:“我們對深度調(diào)峰條件下機(jī)組的特性進(jìn)行研究,建立此工況下的對象模型,結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘以及分析算法和工具,設(shè)計了全新的深度調(diào)峰控制方案。”該研究所總結(jié)多年的技術(shù)經(jīng)驗,通過反復(fù)實踐和研究,首次實現(xiàn)了在20%以下額定負(fù)荷工況AGC方式調(diào)度和極端工況一次調(diào)頻功能,同時為火電廠輔助盈利模式提供了有益的嘗試。

擴(kuò)大深度調(diào)峰“朋友圈”

10月27日,冀北電科院技術(shù)團(tuán)隊赴國家能源集團(tuán)三河發(fā)電有限責(zé)任公司開展技術(shù)交流。團(tuán)隊圍繞常態(tài)化鍋爐穩(wěn)燃方式、深度調(diào)峰涉網(wǎng)性能等方面開展了技術(shù)分享。

2018年以來,冀北電科院積極推廣火電機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù),根據(jù)不同機(jī)組設(shè)計性能,創(chuàng)新性提出“一廠一策、一機(jī)一策”的方案,為電廠提供機(jī)組訂制化改造和靈活性深調(diào)方案。該院技術(shù)團(tuán)隊多次受邀到各大發(fā)電企業(yè)詳細(xì)講解火電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰性能提升應(yīng)對策略、火電機(jī)組深度調(diào)峰能力提升關(guān)鍵技術(shù)等,推廣火電機(jī)組深度調(diào)峰工作的核心技術(shù)。

2018年至今,冀北電科院電源專業(yè)在國家能源集團(tuán)、京能集團(tuán)、國投集團(tuán)、華潤電力、陜西榆能等企業(yè)的21臺機(jī)組上成功實施靈活性改造和深度調(diào)峰性能提升試驗,裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)1476萬千瓦,累計促進(jìn)新能源電量消納38.56億千瓦時,相當(dāng)于減少碳排放338萬噸。據(jù)測算,此舉增加火電機(jī)組負(fù)荷低谷調(diào)峰能力共約410萬千瓦。

冀北電科院還積極參與冀北電力輔助服務(wù)市場建設(shè),為有關(guān)政策、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)制訂提供支撐和建議,協(xié)助冀北電網(wǎng)并網(wǎng)火電機(jī)組開展深度調(diào)峰市場收益測算與評估。年初至今,冀北電科院共為華北區(qū)域的40臺火電機(jī)組進(jìn)行鍋爐整體性能分析和認(rèn)證試驗,覆蓋30萬到上百萬千瓦等級的亞臨界及超(超)臨界機(jī)組等各型機(jī)組,助力火電企業(yè)由電量供應(yīng)主體向靈活可調(diào)電源供應(yīng)主體的轉(zhuǎn)變。

原標(biāo)題:火電機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù)前景可期
 
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來源:國家電網(wǎng)報
 
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