提升火电机组灵活性改造技术方案研究

提升火电机组灵活性改造技术方案研究

蒋永军

中国电建集团四川工程有限公司四川成都610000

摘要：通过对火电灵活性的提升可行性方案展开研究，能够使得相关部门充分掌握火电灵活性提升各类可行方案的运行机理、技术特性、投资与运行成本特性、适用条件、调峰能力增量、消纳可再生能源潜力等信息，为充分利用灵活性调峰资源、设计合理的激励机制奠定基础。

关键词：火电灵活性；提升；改造；方案

1、国内外火电机组灵活性的改造趋势

1.1我国能源结构特点与发展趋势

当前，我国在能源体系的发展方面，以及逐渐由传统的煤炭能源逐步转向低碳能源方面发展。随着发电业的战略转型与电源结构的调整优化工作，新能源在电力装机容量方面也在飞速发展中。由于调峰电源建设方面受到限制滞后，用电负荷的峰谷差在逐步增大，电网消纳新能源，电力的压力也在日益增加。火电机组通过灵活性的改造，运用燃气发电、抽水蓄能、以及其他新型的能源储备方式，都是能够实现电力系统调峰能力提高的有效方法。但是，由于受到建设条件，成本投入等各个方面的制约，燃气发电与抽水蓄能等储能方式在比例合计方面还没有超过5%，在未来一段时间内也很难得到提升。根据我国当前发展下的电力结构，主力电源燃煤机组通过灵活性改造，已经逐步成为目前形势下，有效提升电网调峰能力的主要选择。

1.2国外机组灵活性运行现状

当前，在其他一些发达国家中，对于太阳能、风能、生物能源等能源收集与储备方面的技术及经验较为丰富。随着波动性可再生能源的发电比例在不断地提升，发电机组的运行模式由承担基本的负荷，逐渐转为在中间与峰值负荷运行，负荷变化较为频繁。火电机组的运行目标从追求高效率低消耗转变为更加注重提升机组的灵活性，机组深度调峰及快读启动停止的能力，同时这也是我国未来没电机组运行的主要发展趋势。目前，我国在火电机组的深度调峰能力方面，相比其他发达国家还存在着一定的差距，但同时这也说明我国在火电机组灵活性改造的方面存在了很大的提升潜力。通过不断加强国内外间技术的交流与合作，选择科学合适的电厂进行改造性的实验。

2、火电灵活性提升研究方法

2.1对于火电机组灵活性提升改造

火电灵活性的提升改造在其他发达国家中已经普遍存在。相比我国在电源结构和运行模式方面的发展水平较低，与国外存在着一定的差异。从实践经验的角度来看，火电灵活性改造方面的差异较小，通过对我国在火电制热设备方面的技术与技术经济特点方面进行分析，完全足以作为火电灵活性提升后的模型。

2.2基于灵活性火电综合能源系统的优化

火电机组在实现灵活性的改造之后，相关决策部门所需要进行决策的工作量随之增多，对于决策部门来讲，存在更大的约束性，工作更为复杂。从事物本质上来看，这仍然是一个需要以机组组合与经济运行相互结合展开规划的问题。需要针对灵活性的资源以及相互之间的耦合关系，进行建模工作，使其能够形成一个较为完整的电热综合能源运行系统。随着规划理论的不断发展，各个种类的优化方式已经自电力系统中得到了一定的应用，并且取得了相应的价值。相关部门可以将整个规划性的问题作为一个混合整数线性规划的问题，以此来保证能够顺利解决。

2.3针对火电灵活性调峰资源最佳运行策略

通过建立相应的模型，能够有决策部门提供了一定的辅助工作，基于灵活性改造后的火电单元，以及内部各项调峰资源的技术经济特点，从而发展最佳的运行策略，才是能够进行问题解决的关键所在。通过对火电灵活性调峰方式的分析与探究，保证成本效益，通过电网为实例，展开仿真运算，从而整理并归纳出各类灵活运行火电调峰资源的最佳运行策略。

2.4建立相关运行激励机制

当前，在东北地区已经逐渐建立起了调峰辅助的服务市场，以此来不断激励市场中运行主体能够积极主动地参与进调峰工作中来。然而，就整体运行的效果来看，在弃风最严重的供热中期，热电几乎没有调峰的积极性，也没有灵活性提升改造的积极性。针对此情况，相关部分必须要进行调峰市场规则的重新整改与设计，以此来激励热电能够主动通过灵活性提升改造进行调峰。

3、火电灵活性提升的关键和难点

3.1注重火电灵活性调峰资源最佳运行策略

发展灵活性提升改造后火电灵活性调峰资源最佳运行策略是本项研究中的一个难点。因为若想实现最佳运行策略，不仅需要考虑灵活性调峰资源自身的特性，还需要考虑电网的弃风特性。众所周知，风电具有不确定的波动性，而弃风周期性、时序性等特性也具有不确定性。此外，在火电中很可能具有不同类别的调峰资源，例如电锅炉、热泵和蓄热，这些资源之间往往具有一定的耦合关系和优先级别。因此，在弃风不确定的波动性下，如何确定火电中不同类别的灵活性调峰资源的最佳运行策略，成为本研究的一个难点。

3.2基于弃风特性的火电灵活性改造

在进行火电灵活性的提升时，不仅涉及到运行方面的问题，还会涉及到投资问题。由于风电具有不确定的波动性，设备自身的利用程度也随之出现了不确定性。在调峰市场中，针对激励机制的设计工作必须要考虑到对市场主体的投资与运行成本方面问题，否则会造成过励和欠励。此外，国家政策也是调峰激励机制设计的一个外部因素，由于对可再生能源消纳和火电责任的政策在不断调整，因此，如何基于国家政策，设计调峰激励机制，也就成为本研究的一个难题。

3.3改造目标与改造效果

在国家供给侧结构改革的相关政策要求下，全国各个区域多个电厂都开展了针对深度调峰的准备工作。对此，企业需要采用最适合自身发展的改造思路，并结合机组运行的特点，所需进行调峰的目标，以及项目成本投资等综合因素，进行可行性方案与经济造价方面的探究与分析。在保证机组能够低负荷下安全稳定，在此基础上选用切实可行，性价比较高的改造方案，实现对各个方面的优化工作，从而实现机组深度调峰的目标。

通过提升机组深度调峰负荷的控制回路，以及机组协调控制性能，实现了对机组中各个控制系统的优化与改造，实现了风烟系统，给谁系统等在调峰过程中的自动开关。同时，实现了机组深度调峰能力、自动控制水平、低负荷经济效的总体提升，从而保证了机组能够在电网的深度调峰模式下得以安全稳定地运转，显著提高了机组在当前的发电形势下所具备的竞争实力。

4、结束语

通过对灵活性提升改造后火电灵活性调峰资源最佳运行策略的研究，能够使得有关部门掌握火电灵活性调峰资源的运行规律，安全经济高效地利用火电改造所具备的灵活性最大程度地消纳可再生能源，实现了机组深度调峰能力以及自动控制的水平，有效提升了机组自身的竞争实力。

参考文献：

[1]王锋，马国伟，柳磊.火电机组灵活性改造锅炉技术方案的分析[J].宁夏电力，2018（05）：61-64.

[2]苏鹏，王文君，杨光，于凤新，刘启军.提升火电机组灵活性改造技术方案研究[J].中国电力，2018，51（05）：87-94.