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西北电网新能源27.27%深度调峰仅仅是开始

来源:中国电力新闻网  撰稿人:  发布时间:2018年05月29日 浏览:
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  日前,从国网西北电力调控分中心传来喜讯,华能陕西秦岭发电有限公司(以下简称秦岭电厂)7号机组在正式运行中深度调峰至18万千瓦达3个小时,且各项指标均显示正常,这是我国首台深调能力达到27.27%额定负荷的66万千瓦常规空冷纯凝机组,标志着我国火电深调技术实现新突破。

  27.27%,这个弥足珍贵的数字背后,是西北电网、秦岭电厂付出的鲜为人知的努力和探索,是一道集众人之智,筹众人之力,精心烹饪的名为“消纳”的能源大餐,品尝其中的酸甜苦辣,是一曲不经历风雨怎能见彩虹的新时代奋斗之歌。

  酸:一项几乎不可能完成的任务

  孟子曰:“天将降大任于斯人也,必先苦其心志,劳其筋骨,饿其体肤,空乏其身,行拂乱其所为也,所以动心忍性,增益其所不能。”

  这是古人激励后人勇于面对困境,敢于自我挑战迎难而上的千古佳句,而这句话对于国网西北电力调控分中心主任张振宇而言亦有着别样的意义。

  “2011年前,西北电网新能源装机规模较小,火电机组和水电机组作为网内主力调峰电源占比较大,网内基本无调峰矛盾。2011年起,随着西北网架的进一步加强,西北地区并网的风电和光伏迎来了爆发式增长,截至2018年3月底,西北电网新能源装机规模达到8089万千瓦,占比超过总装机的 1/3,现在西北电网是国家电网公司系统新能源装机占比最大的地区。”张振宇在接受《中国电力报》记者采访时表示。

  “不是所有的大都是好事,最大的占比就意味着新能源消纳的重心落在了西北电网的肩上,而西北电网本身又面临着‘僧多肉少’的局面,受经济发展的影响,最大负荷用电量增速不高,远远低于新能源装机增速,电网用电空间难以匹配消纳需求,特别是网内消纳空间不足已经成为影响新能源消纳的关键因素,要在短时间内实现西北新能源消纳的‘双升双降’,几乎是一个不可能完成的任务。”

  记者了解到,风电、光伏目前是西北电网的第二、第三大电源,大规模集中并网的新能源受电网、电源结构和新能源运行特性的影响,使新能源消纳面临电网用电空间“装不下”、输电通道“送不完”,安全运行“裕度低”、新能源出力变化“摸不准”等重重困难。此外,受新能源随机性波动性强,网内供热机组规模逐渐增大、黄河中上游大型水电综合利用等影响,西北电网存在调峰缺口,无法满足快速增长的新能源消纳需求,网内弃风弃光情况严重。按照我国的能源发展战略,在可预见的将来,西北地区新能源的装机容量还将快速增长,2020 年西北地区新能源装机规模将突破10000万千瓦,系统调峰压力只增不减。

  有很多人困惑,为什么消纳新能源需要火电调峰来“买单”?张振宇坦言,这是因为新能源电力的不持续性会威胁到电网的安全稳定,所以常规的火力发电要担负起电网调峰的任务,这其中包含两个层面的意义:从单一电厂角度来看,技术上,随着国内火电机组灵活性改造技术的不断革新,机组深度调峰改造成本将会越来降低,火电机组在调峰时的安全稳定性就会大大提高,也为深调奠定坚实的技术基础;经济上,电煤价格节节攀升,火电企业的利润空间进一步被压缩,机组参与深度调峰可以获得电价补偿。从整个发电角度来看,单机组深调煤耗虽然略有增加,但当多个机组进行深度调峰时,网内机组的运行方式可得到极大优化,启停机组的成本大大降低,一次能源的利用率有效提高,这是火电企业在当下应该具备的大局观。

  既然选择了远方,就无惧风雨兼程。从2012年起,国网西北分部即积极主动,综合施策,相继开展了调峰能力核查、调峰市场建设等一系列调峰管理工作,特别是在2017年配合西北调峰辅助服务市场的建设,分部创新开展了全网直调火电机组灵活性改造,要求直调机组在2018年底前具备40%—100%额定容量的调峰能力,而在这期间,敢于第一个吃螃蟹的,就是秦岭电厂。

  苦与甜:摸石头过河破纪录

  秦地罗敷女,采桑绿水边。《陌上桑》作为汉乐府民歌的名篇,歌颂了采桑女罗敷的美貌和操守,而在险峻华山脚下的秦岭电厂也秉承了罗敷女的颜值和高尚的品德。

  对于如今西北电网的能源结构,秦岭电厂副总经理邢胜利打了一个形象的比喻,他说,电网就是一张办公桌,过去火电占据了很大的一块地盘,顶多和水电分季节轮流压阵,而现在风电、光伏也需要在这张办公桌上办公,且机动性强,随时都有走的可能,火电就要做那个托底的“安全垫”,要保证电网的安全。

  “几年前我们不愁发电,陕西省近一半的发电量都来自我们。现在,发电结构和用电结构都发生了翻天覆地的变化,我们想发电,可靠过去的本事发电已经行不通了,必须要调峰,不调峰仅仅靠基数电量是无法养活这一大家子人的,可是怎么调峰、调峰到什么程度这是个很严峻的问题,势必要面对很多未知的困难,可问题就是用来解决的,我们必须干,还要干好。”这位在记者面前谈深调初衷的人是2017年12月才接任秦岭电厂总经理、党委副书记的马国斌,有着三分侠气,一点素心,如果单看厂龄,他是位不折不扣的“新人”,可就是这位新人带领着领导班子成员一起接下了机组深度调峰的重担,许下了一定要实现的重诺。

  万事开头难。邢胜利告诉记者,深度调峰简单来讲就是电厂降出力、发电机组超过基本调峰范围进行调峰的一种“更高级”的运行方式,而这种深度调峰,首先要攻克的就是锅炉燃烧稳定性、环保和辅机系统安全性等因素的制约,秦岭电厂的机组如果要做深调机组就要明白自己的优劣势。

  “我们的机组是纯凝间接空冷机组,凝汽器真空易受环境温度影响,夏季机组出力波动很大,很难准确了解机组每日出力,这是我们的弱势。但是我们已实现全负荷脱硝、7号机组的AGC性能在国网西北分中心直调机组里排名第一,这些是我们的优势,取长补短,挑战深调新技术的底气我们有。” 邢胜利向记者分析道。

  记者了解到,秦岭电厂为深调做了大量前期工作,例如,利用大数据分析技术准确预测出了不同时间段机组的最大出力,并且将时间精确到了小时;通过对机组协调系统逻辑的不断优化保证调峰的稳定性及快速性;对锅炉给水流量、风量、一次调频等控制和保护逻辑进行修改和完善,并增加断煤自动投油的逻辑,以保证机组安全;制定《深度调峰18万千瓦负荷运行技术措施》和《深调事故预案》,组织各专业进行反复讨论,修改完善技术措施。将措施下发各值进行学习和讨论,并组织各值班员在仿真机上进行演练,确保每位值班员在机组深调期间对每项操作能够做到心中有数,保证发生异常情况临危不乱等等多项缜密的工作,可以说全专业联动,全员齐努力来确保深调工作可以成为现实。

  万事俱备,只欠东风。秦岭电厂在2017年末选择了7号机组作为实验机组,并对锅炉进行了最低不投油负荷稳燃试验和性能试验,通过了西安热工院深度调峰第三方认证,之后将试验申请书、安全承诺书、深调报告书等上报国网西北电力调控分中心和国网陕西电力公司,申请参与深度调峰。

  “那天是周四下午两点半,国网西北调控分中心对我们的7号机组实施了负荷低至18万千瓦不投油稳燃AGC闭环深调实验。”秦岭电厂运行部负责人徐勇还清楚地记得当时的情景。“大家都很忐忑,空气里弥漫着不可名状的紧张气氛,让人感觉时间过得很慢,生怕会出意外。”

  “试验煤质下18万千瓦负荷,投运A、F磨,7号锅炉SCR入口烟温分别为318.摄氏度和320.3摄氏度,投运层燃烧器喷口温度分别为1204摄氏度和1257摄氏度,着火温度、火检信号和炉膛负压波动正常,7号锅炉在不投油助燃的条件下,具备18万千瓦负荷深度调峰能力。”

  近2个小时的试验,终于等到了天籁般的回应,整个实验室传来响彻云霄的欢呼,7号机组不仅通过了深调审核,还成为首台深调能力达到额定负荷27.27%,突破极限的66万千瓦火电机组,创造了新的深度调峰记录。

  此记录的诞生也意味着秦岭电厂在抢占深调市场上迈出了最关键的一步,而这一步承载了太多的希望。

  秦岭电厂副总工程师兼营销部主管魏三革给记者算了一笔账,机组参与深度调峰运行后,每小时带来净经济效益4.5万元的电价补偿,每天深调10个小时将补偿45万元,这让他们这些跑“粮票”的人也更加有劲头了,觉得再辛苦再累也值。

  据了解,截至目前,西北直调火电厂已有80%的机组开展了灵活性改造,52%的机组实现了40%额定容量的深调能力,共计可释放调峰空间143万千瓦,预计年度可增发新能源电量约41亿千瓦时,而仅2017年1年,西北直调机组通过有偿深度调峰就获利4238万元。

  辣:天道酬勤 胸有丘壑

  对于西北电网而言,电网用电空间少,输电通道输送能力弱,安全运行水平低,新能源发电无规律,这是共同存在于新能源消纳道路上的“绊脚石”。要想实现新能源消纳水平的有效提升,必须同时克服这四个困难,而这,在全国范围内都没有先例。

  “没有先例可循,自己就是先例;没有前人指路,就自己趟出一条路。”这段话是国网西北分部调度中心写在2017年年终工作总结中的一段话,读来震撼,能深刻领会到西北电网人不破楼兰终不还的豪情壮志。

  “新能源消纳,不仅仅需要火电深度调峰,阻碍消纳的顽疾需要用‘猛药’,要多管齐下。”张振宇在电网调度工作20余年,对目前西北电网存在的问题有着深刻的了解和自己独到的见解。

  “我们从运用科学手段、挖掘电网消纳空间潜力、拓宽新能源外送通道、保证电网安全等多个方面来促进新能源消纳。比如通过分析新能源资源特性,优化电网设备检修和年度交易计划,掌握新能源实际发电能力,规范新能源受阻电量统计方法;建立新能源消纳量化分析模型,对电网新能源承载力进行分析测算,为提升新能源消纳水平提供指导和措施建议;打开区外消纳市场、降低跨省壁垒,深挖网内消纳空间等等,这些工作实施后展现的效果告诉我们一切皆有可能。”

  采访中记者了解到,西北电网在全国电网系统有多个“首”:

  其一,建成全国首个计及高占比新能源特高压直流送端电网自动电压控制系统。这个控制系统被称为电网调节“智慧大脑”,可以实现电压全过程管控及大电网多无功资源和多电压等级的协调控制,提升了新疆与西北电联网通道输送能力90万千瓦。

  其二,创新性搭建了西北电网新能源切机互联协控平台,控制的新能源场站数及容量均居国网“之最”。

  其三,创新性搭建了完整的西北电网涵盖新能源的高频切机体系以及高频切机监视与预警系统,首次提出将新能源纳入高频切机防线。

  其四,首次在世界范围内完成电网实际频率扰动下新能源快速频率响应系统性试验。

  其五,首次在国内提出光伏、风电分段参与大电网快速频率响应系统性指标。

  其六,首次在国内开展新能源快速频率响应功能建模及稳定仿真分析工作。

  其七,首次将新能源参与电网频率控制内容纳入《电力系统网源协调管理技术规范》。

  “目前我们在陕北还建立了虚拟电厂调度控制系统,目前正在实验阶段,我们的目标是实现智慧调度。”张振宇对西北电网的未来充满信心。

  披星戴月沐风雨未曾迷茫,欺山赶海踏雪径也未彷徨。2017年,西北电网新能源年发电量突破千亿,同比增长36.4%;弃电量、弃电率均同比降低,扭转了新能源消纳的不利局面,开启了西北电网新能源消纳发展的新纪元。

责任编辑:上游
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