新型電力系統下燃煤電廠靈活性改造與電網協調思考及展望

　　中國將嚴控煤電項目，大力發展可再生能源電力，根據我國電力發展規劃，2030年可再生的風電和太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上，將成為我國最主要電源。但可再生能源也有“不可控"的短板：裝機發電能力嚴重受限于晝夜日照、季節變化、天氣陰晴、風力大小等自然氣象條件。據報道，2019年在全國非化石能源發電量占比僅為32.6%的情況下，風電和光電普遍面臨并網難、消納難、調度難等問題。因此，未來幾十年，從煤電為主過渡到以新能源為主體的新型電力系統期間，作為我國電力穩定生產、供應和靈活性調節的“壓艙石"，燃煤火電不可能退出電力生產。因此，如何使煤電生產更高效、清潔、低碳、靈活，成為電力部門當前要研究和著手解決的迫切課題。

　　在此背景下，今年5月，南方電網公司在廣州發布《南方電網公司建設新型電力系統行動方案（2021-2030年）》，提出預計2030年前基本建成新型電力系統，在實現碳達峰、碳中和目標過程中，確保新能源高效消納和電力可靠供應。

　　火電是南方電網可靠的調峰電源

　　隨著以風電、光伏為主的波動性可再生能源裝機容量的日益增長，電力系統靈活運行能力變得更加重要，而電力系統靈活性主要用于衡量電力系統在相關的時間尺度內，以可靠且具有成本效益的方式管理供需波動性和不確定性的能力，這也就意味著電力系統的靈活運行能力是未來電力系統轉型的核心?？紤]到我國能源資源稟賦特點，國內煤電機組必須繼續存在，發揮壓艙石的作用。即便到2060年，電網可能仍需要煤電作為調節電源，以滿足電網的安全需要。電化學儲能目前能量密度低、投資高，鋰在元素周期表中的位置決定了電池儲能技術短期內很難突破，而核聚變儲能因難度大也不容易短期突破，所以在電池或可控核聚變儲能取得突破性進展之前，火電有長期作為壓艙石存在的必要。因此對于南方電網來講，要大力開展燃煤電廠靈活性改造，提供更多優質的靈活性調峰電源，當新能源大量接入時，可有效解決新能源間歇性強、波動大、預測難等隨機性和不穩定性問題，在確保電量供應的同時可滿足出力可靠性的要求?；痣娙匀皇悄戏诫娋W宜的調峰電源，保障南方電網安全、穩定、高效運行。

　　火電靈活性改造與南方電網運行協調處理對策

　　我國各個煤電機組的設計制造存在很大的差別。各發電機組的鍋爐、汽機和發電機三大主機對原生產廠家的設計和制造要求是不相同的，三大主機所設計的安全運行的技術參數不同，負荷調節范圍也不一樣，當電網進行調峰時，均有各自不同的合理調峰深度。煤電機組深度調峰對發電企業經濟效益有較大的影響，將導致發電煤耗上升。因此對不同類型機組深度調峰的下限要進行技術經濟對比分析，選擇經濟上能夠接受、合理的調峰下限，并不是鍋爐負荷越低越好。在進行深度調峰改造時，要因地制宜，針對每臺鍋爐特性、煤質情況提出相應的技術路線，而不是千篇一律，追求統一的技術路線。鍋爐深度調峰技術改造，要進行安全性評估工作，尤其是不可預測的安全隱患，務必做好風險預控措施。要增加監測點，保證靈活性改造后機組的安全穩定運行，切不可盲目進行改造。因此火電廠靈活性改造要結合燃煤電廠實際，與電網公司進行充分溝通，根據電網負荷情況、當地新能源容量等特點，選擇深度調峰的具體幅度。

　　構建新能源為主體的新型電力系統下電網安全性思考

　　隨著新能源大量接入，尤其是燃煤電廠將來大量進行深度調峰，從安全性角度考慮，電網企業和發電企業，要強化底線思維和紅線意識，要建立健全改造前評估優化和風險預控、改造過程中管控、改造后安全運行與技術監督的全過程保障機制。火電機組深度調峰面臨很多看不見的風險，需要針對不同設備，進行大量艱苦的探索。煤電機組深度調峰需要頂層設計，制定相關標準，使整個電力行業健康發展，為國家的社會經濟生活提供堅強可靠的保障。面對復雜的深度調峰運行環境，電網企業和發電企業要大力應用人工智能，特別是深度學習技術，在軟測量、故障診斷、自動控制等領域，要更多體現新技術的應用，保證電網安全運行。突出防范和化解改造后機組快速啟停、快速爬升、快速變負荷過程中和長期低負荷運行所帶來的安全風險，嚴防發生涉網的重大不安全事件。

　　思考與展望

　　在“雙碳"戰略目標下，我國電力的發展方向是“構建以新能源為主體的新型電力系統"。燃煤電廠是的調峰電源，對于保障電網安全、穩定運行具有壓艙石的作用。電網企業與發電企業要深入溝通、密切合作，加強科技自立自強。相信在不久的將來，通過技術攻關，一定能夠實現新能源為主體的新型電力系統下煤電企業與電網企業的協同高質量發展，為國家的社會經濟生活提供堅強可靠的保障，為雙碳目標實現提供電力科技工作者的智慧和力量。

　?。ㄗ髡呃畹虏?為南網科技公司工程師）