引言

隨著國(guó)家碳達(dá)峰、碳中和"3060"目標(biāo)的提出,可再生能源發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中的占比不斷提高,傳統(tǒng)燃煤電廠將逐漸由發(fā)電供給側(cè)主力轉(zhuǎn)變?yōu)榫S持電網(wǎng)穩(wěn)定平衡的關(guān)鍵電源點(diǎn),"壓艙石"作用凸顯。在當(dāng)前的電力生產(chǎn)中,風(fēng)光條件良好的情況下,日間新能源發(fā)電大幅攀升,成為當(dāng)下國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的新常態(tài),而不斷提高新能源利用率,降低棄風(fēng)棄光率,最大程度解決新能源消納問題,也是電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)需要不斷探索的方向。

由于目前新能源的大力推廣和發(fā)展,電網(wǎng)清潔能源比例不斷加大,但光伏和風(fēng)電有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性,風(fēng)電長(zhǎng)期存在與電網(wǎng)負(fù)荷反調(diào)的情況,給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了極大的考驗(yàn),對(duì)火電廠調(diào)峰的需求也越來越大。各地區(qū)對(duì)于火電廠的深度調(diào)峰補(bǔ)償規(guī)則有較大差異,各火電廠參與深度調(diào)峰是否能獲得實(shí)際效益也需要一個(gè)明確的測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)。下面以某地區(qū)某電廠350MW機(jī)組為例開展深度調(diào)峰綜合經(jīng)濟(jì)性分析,為參與深調(diào)市場(chǎng)提供依據(jù)。

1設(shè)備概述

該350MW機(jī)組為超臨界純凝機(jī)組,采用東方鍋爐廠生產(chǎn)的超臨界前后墻對(duì)沖直流鍋爐,型號(hào)為DG1100/25.4-I3,設(shè)計(jì)煤種為石柱縣高硫煙煤,摻配巫山中硫無煙煤:采用哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的CLN350-24.2/566/566型、超臨界、反動(dòng)式、軸流式、一次中間再熱、凝汽式電站汽輪機(jī):采用哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的0FsN-350-2型三相、二極、隱極式轉(zhuǎn)子同步汽輪發(fā)電機(jī)。

2深度調(diào)峰補(bǔ)償影響成本分析

2.1某深度調(diào)峰補(bǔ)償規(guī)則

某地區(qū)目前深度調(diào)峰市場(chǎng)按照華中監(jiān)能市場(chǎng)(2019)111號(hào)文《重慶電網(wǎng)輔助服務(wù)(調(diào)峰)交易規(guī)則》執(zhí)行,賣方暫為在運(yùn)燃煤火電機(jī)組,買方為在運(yùn)機(jī)組及向某電網(wǎng)送電的網(wǎng)外發(fā)電企業(yè),交易時(shí)段暫為00:00一08:00,23:00一24:00。根據(jù)《華中區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助

服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》要求和某電網(wǎng)機(jī)組實(shí)際情況,燃煤火電機(jī)組基本調(diào)峰標(biāo)準(zhǔn)為其額定容量的50%。

當(dāng)前市場(chǎng)啟動(dòng)條件包括三種情況:一是在日前或日內(nèi)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)和計(jì)算負(fù)荷備用,當(dāng)預(yù)計(jì)某電網(wǎng)負(fù)荷備用小于裕度值,需要將一臺(tái)及以上并網(wǎng)機(jī)組降至有償調(diào)峰基準(zhǔn)值以下時(shí):二是有網(wǎng)內(nèi)棄水電廠需要購(gòu)買輔助服務(wù)時(shí):三是網(wǎng)外清潔能源消納困難,需要購(gòu)買某調(diào)峰輔助服務(wù)時(shí),開展深度調(diào)峰交易。機(jī)組在有償調(diào)峰基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,采用下調(diào)容量比率形式分擋報(bào)價(jià)。燃煤機(jī)組以5%容量作為一個(gè)報(bào)價(jià)檔位,由第一擋至第五擋按照價(jià)格遞增的原則逐段申報(bào),最大下調(diào)功率自行確定市場(chǎng)初期對(duì)每擋申報(bào)價(jià)格設(shè)置價(jià)格上限。其中補(bǔ)償規(guī)則如表1所示。

2.2某深度調(diào)峰補(bǔ)償收益測(cè)算

以350MW機(jī)組為例,負(fù)荷降至175MW以下時(shí)可獲得深調(diào)補(bǔ)償,其每小時(shí)補(bǔ)償金額為(175-深調(diào)負(fù)荷)×深調(diào)報(bào)價(jià),除以當(dāng)期發(fā)電量,可以計(jì)算出深度調(diào)峰補(bǔ)償引起的單位電量成本(簡(jiǎn)稱"度電成本")下降金額。如降負(fù)荷至157.5MW,每小時(shí)將最高可獲得補(bǔ)償(175-157.5)×200=3500元,可降低度電成本0.0222元:降負(fù)荷至140MW時(shí),每小時(shí)最高可獲得補(bǔ)償(175-140)×300=10500元,可降低度電成本0.075元。其余節(jié)點(diǎn)負(fù)荷測(cè)算如表2所示。

3深度調(diào)峰煤耗影響成本分析

3.1深度調(diào)峰影響煤耗測(cè)算

某電廠350MW機(jī)組開展了深度調(diào)峰專項(xiàng)試驗(yàn),按照GB/T8117.2一2008《汽輪機(jī)熱力性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程第2部分:方法B各種類型和容量的汽輪機(jī)寬準(zhǔn)確度試驗(yàn)》和GB/T10184一2015《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定和要求,展開了深度調(diào)峰經(jīng)濟(jì)性測(cè)試,結(jié)果如表3所示。

表3試驗(yàn)結(jié)果表明,隨負(fù)荷的變化,深調(diào)煤耗的升高受汽機(jī)熱耗、廠用電率影響顯著,受鍋爐效率影響不顯著。機(jī)組負(fù)荷在140~175MW時(shí),負(fù)荷率每降低1%,煤耗升高約1.52g/(kw·h):負(fù)荷在105~140MW時(shí),負(fù)荷率每降低1%,煤耗升高約2.27g/(kw·h)。

3.2深度調(diào)峰煤耗影響成本測(cè)算

根據(jù)公式(1)(2)可以得出350MW機(jī)組深度調(diào)峰煤耗影響成本測(cè)算表,如表4所示。

4深度調(diào)峰煤價(jià)影響成本分析

為保證深調(diào)期間鍋爐燃燒安全,需采購(gòu)部分高揮發(fā)分的優(yōu)質(zhì)煤種,會(huì)使燃料成本增加,故考慮燃料成本增加因素進(jìn)行經(jīng)濟(jì)測(cè)算。

當(dāng)前煤炭市場(chǎng)下,燃煤入廠揮發(fā)分指標(biāo)由18%提高至30%,其他指標(biāo)不變的情況下,入廠標(biāo)單上漲0.0165元/kcal,折115.5元/t。

根據(jù)公式(3)(4)得出350MW機(jī)組深度調(diào)峰煤價(jià)影響成本測(cè)算表,如表5所示。

5深度調(diào)峰綜合經(jīng)濟(jì)性測(cè)算

根據(jù)上述各項(xiàng)導(dǎo)致成本增加或下降的因素綜合測(cè)算經(jīng)濟(jì)性,如表6所示。

表6測(cè)算結(jié)果表明,該地區(qū)該350MW機(jī)組在參與第一擋深調(diào)時(shí)度電收益為負(fù),即會(huì)出現(xiàn)虧損:在深調(diào)至140MW時(shí)有明顯收益,且深調(diào)深度越大,收益越大。

6深度調(diào)峰應(yīng)對(duì)措施

深度調(diào)峰不僅嚴(yán)重影響發(fā)電成本,在機(jī)組有償調(diào)峰基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,還需采取措施保證機(jī)組安全運(yùn)行,避免發(fā)生機(jī)組非停事件,影響電網(wǎng)調(diào)度和經(jīng)濟(jì)效益。為此,文中提出以下應(yīng)對(duì)措施:

(1)電網(wǎng)調(diào)峰預(yù)測(cè),制定健全的混配煤摻燒措施,采取單斗高熱值、混配降熱值等上煤方式,保證機(jī)組發(fā)電尖峰帶負(fù)荷能力。一次調(diào)頻優(yōu)化提高機(jī)組的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力,保證主要控制參數(shù)穩(wěn)定。

(2)優(yōu)化吹灰方式,負(fù)荷滿足條件時(shí)每天全面吹灰一次,保證爐膛各受熱面換熱效率。機(jī)組進(jìn)入深調(diào)時(shí),只針對(duì)高溫再熱器附近對(duì)應(yīng)吹灰器進(jìn)行吹灰,保證再熱器換熱,同時(shí)達(dá)到提高SCR入口煙溫的目的。脫硝SCR吹灰及低溫省煤器吹灰在蒸汽壓力滿足時(shí)必須進(jìn)行。氨逃逸率過高時(shí),空氣預(yù)熱器應(yīng)連續(xù)進(jìn)行吹灰,防止空氣預(yù)熱器換熱面發(fā)生硫酸氫銨板結(jié)現(xiàn)象。

(3)優(yōu)化配風(fēng)方式,一次風(fēng)跟蹤煤量滑壓運(yùn)行,使制粉系統(tǒng)出口粉濃度提高,滿足調(diào)峰穩(wěn)燃需要。二次風(fēng)門開度控制優(yōu)化,使二次風(fēng)跟蹤負(fù)荷調(diào)整更加平穩(wěn)。調(diào)整油槍的上下輔助風(fēng)風(fēng)門,油槍投入時(shí)自動(dòng)開,停運(yùn)時(shí)自動(dòng)關(guān),盡量減少冷風(fēng)進(jìn)入爐膛。

(4)優(yōu)化控制系統(tǒng),機(jī)組盡量處于干態(tài)運(yùn)行,優(yōu)化干態(tài)、干濕切換、濕態(tài)三個(gè)階段的程控順序和控制策略,實(shí)現(xiàn)鍋爐干/濕態(tài)程控切換,優(yōu)化轉(zhuǎn)態(tài)后協(xié)調(diào)系統(tǒng)。汽泵一鍵切/并泵轉(zhuǎn)換自動(dòng)調(diào)整,小機(jī)汽源控制優(yōu)化,給水主路投入給水旁路運(yùn)行,保證汽泵給水控制安全、穩(wěn)定。電泵保持良好的備用狀態(tài)。

(5)制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化調(diào)整,助燃燃燒器,結(jié)合鍋爐燃燒室溫度、脫硝SCR入口煙溫、噴氨量、火檢的能量等數(shù)據(jù)分析,確定低負(fù)荷磨煤機(jī)、油槍、等離子系統(tǒng)的運(yùn)行方式。至少保證三層燃燒器運(yùn)行,嚴(yán)禁斷層運(yùn)行,做好斷煤事故預(yù)想,可將備用制粉系統(tǒng)處于暖磨狀態(tài),達(dá)到隨時(shí)可啟的條件。盡可能選用上層制粉系統(tǒng)運(yùn)行,對(duì)維持主汽、再熱溫度有利,保證爐膛整體高熱量,對(duì)穩(wěn)定燃燒有利。鍋爐等離子、油槍程控自動(dòng),深度調(diào)峰期間保證油壓,當(dāng)煤火檢能量值低時(shí),延時(shí)自動(dòng)投入對(duì)應(yīng)油槍、等離子穩(wěn)燃?？刂芐CR入口NoC值、脫硝入口溫度,以保證脫硝系統(tǒng)連續(xù)安全運(yùn)行。

(6)低負(fù)荷區(qū)間,在煙氣氧量、過(再)熱汽減溫水流量、水冷壁出口溫度、各重要調(diào)/截門反饋等方面可靠監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),摸索煙氣擋板最優(yōu)開度,完成擋板自動(dòng)控制邏輯。中間點(diǎn)溫度控制邏輯優(yōu)化(防止水冷壁超溫)。

(7)優(yōu)化汽輪機(jī)調(diào)門控制方式,密切監(jiān)視汽輪機(jī)汽缸溫度、絕對(duì)膨脹、脹差及軸承振動(dòng)、軸溫、發(fā)電機(jī)噪聲等參數(shù)變化,若有異常,及時(shí)停止滑降出力操作,必要時(shí)請(qǐng)示調(diào)度恢復(fù)原運(yùn)行方式,如參數(shù)達(dá)到規(guī)定限值應(yīng)立即申請(qǐng)停機(jī),避免設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。

（8)與深度調(diào)峰目標(biāo)負(fù)荷相差5MW時(shí),暫停減負(fù)荷,讓鍋爐蓄能得到充分釋放后再繼續(xù)減負(fù)荷至目標(biāo)負(fù)荷,避免因?yàn)殄仩t熱慣性未得到充分釋放造成過調(diào)現(xiàn)象,擾動(dòng)燃燒及給水發(fā)生劇烈變化,機(jī)組出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作等問題。

（9)化學(xué)精處理人員加強(qiáng)對(duì)機(jī)組汽水品質(zhì)監(jiān)督,熱力系統(tǒng)參數(shù)大幅度變化可能引起汽水品質(zhì)變差,做好失效樹脂的及時(shí)再生,保證隨時(shí)有備用樹脂可置換。

（10)低負(fù)荷時(shí)段要加強(qiáng)對(duì)各加熱器水位的監(jiān)視及分析調(diào)整,特別是高加、除氧器水位的監(jiān)視,如因抽汽壓力低,高加疏水應(yīng)及時(shí)回收至凝汽器中。

7結(jié)語(yǔ)

從安全性考慮,機(jī)組調(diào)峰深度越大,穩(wěn)定性越差,運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)越大;從經(jīng)濟(jì)性來看,調(diào)峰深度越大,收益越大,這是符合市場(chǎng)規(guī)律的。但各個(gè)地區(qū)的調(diào)峰需求相差較大,某地區(qū)目前調(diào)峰市場(chǎng)需求停留在第二擋,具體是否參與深調(diào)還是要根據(jù)安全性和經(jīng)濟(jì)性綜合判定。