火电机组调峰能力探讨

宁乃全

摘要：近年来，在用电需求增速放缓、新能源发电迅猛发展的背景下，电网装机容量不断增长，导致电网高峰和低谷负荷之间的差异有时可达一倍以上，给电网调度带来巨大挑战。在国家节能调度原则指导下，火力发电厂作为电网调峰的主要力量，承担着巨大的调峰压力。火电企业要想提升自身的市场竞争力，就必须面对机组深度调峰以及相应的负荷率带来的经济性、安全性以及环境保护等方面的技术难题，所以对火电机组进行灵活改造，既是目前电源供给侧改革的一种有效方式，又是提升企业生命周期的必然选择。

关键词：深度调峰；火电机组；安全运行；调峰能力；调峰技术

一、火力发电机组调峰技术概述

火电机组调峰是指在用电高峰时，投入正常运行以外的发电机组以满足需求。这些发电机组称为调峰机组，因为它们用于调节用电的高峰。调峰机组的要求是启动和停止方便快捷，并网时的同步调整容易。一般调峰机组有燃气轮机机组和抽水蓄能机组等等。火电调峰是指为保持火电机组平稳运行，不给输电网络造成过大负荷与损伤同时保持用户用电的稳定而采取的对工业生产企业和居民用电高峰时间相互错开的用电手段，在居民用电高峰阶段生产企业尤其是高耗电企业停止电力使用。火电机组启停调峰交易是指火电机组通过停机备用将低谷时段电力空间出让给风电、核电，在高峰时段重新启动以适应负荷增长的需求，缓解电网调峰矛盾，促进清洁能源消纳的交易。在东北、福建、江苏、河南等省区已建立火电启停调峰交易机制。传统的辅助服务设计中均仅考虑改变发电侧发电功率以适应用户负荷的不断变化，如果能建立可中断负荷调峰交易，使得电力用户能够对市场中急剧上升的用电高峰做出响应（即削减负荷），将有利于电力系统的安全运行。上述建立了火电机组启停调峰交易的省区大多数也都同时建立了可中断负荷调峰交易。

二、火力发电机组调峰能力主要影响因素

1、煤质特性因素

对于火电厂而言，在火电机制深度调峰时，其最小负荷通常由锅炉的最低稳定燃烧负荷来确定。但是，在实际运行中，锅炉的最低稳定燃烧负荷通常取决煤质特性。在我国目前的能源供应中，基本上都是以低质煤炭为能源动力。另外，由于近年来的经济环境比较复杂，煤炭价格波动比较大，因此在实际的发电过程中，火力发电厂的煤质特性波动问题也比较明显。从最低稳定燃烧负荷的角度来看，在实际使用中还需要对煤质特性进行进一步的控制。

2、水循环的安全性因素

当电力系统中的火电机组实际进行调峰的过程中，锅炉将进入飞符低负荷运行模式。但锅炉在处于低负荷运行状态下，炉内的火焰充满度也会逐步降低，从而造成了低负荷状态下锅炉的炉膛加热不均匀。而且，在锅炉的炉膛加热不均匀的情况下，水冷壁当中的各个循环管路的水流量分配也会不均匀。这就使得水循环的流速出现了偏差，进而出现了水循环倒流、水循环停滞等问题。

3、制粉系统因素

在火力发电厂建设规划中，制粉系统作为电力系统中一项非常重要的部分，主要功能是向锅炉输送煤粉。在实际生产期间，制粉系统将直接影响发电机制的运行，由于煤质特性改变，有可能会产生诸如漏煤之类的问题。在制粉系统长时间运行过程中，煤粉对输送管道进行长期的冲刷，使输送管道的管壁逐渐变薄。煤粉输送管道安装内衬后，因缝隙而产生的漏煤现象也时有发生。漏煤问题的出现不但使磨机电耗增大，而且对整个火电机组运行期间的安全性与经济性产生不利影响。

4、操作人员因素

在实际的生产活动中，操作人员的技术水平也将对调峰产生直接的影响。在运行期间，操作人员必须始终保持思维清晰，并要求严格遵守相关规定进行操作。为了能够确保火电机组在调峰期间的安全性，必须要制定出一套切实可行的运行管理方案，保证调峰的过程中各设备的正常运转。操作人员要有充足的预案，针对炉膛灭火事故做好准备工作，避免因炉膛灭火事故突然发生引起慌乱进而事故扩大。采用分层点火方式，集中供二次风，防止扩散，优化运行氧量。磨煤机与燃烧器投运过程中应该尽量保持均匀、对称。而且，在实际的调峰过程中，还必须对整个机组的调峰进行网调沟通，避免调峰期间出现不良后果，以此来提高调峰工作的合理性。因为网调是电力系统运行中的一个关键环节，是整个电力系统的核心，应用还有待于进一步的改进，保证工作人员在合理的调度过程中各项操作的科学性和规范性，实现两者的无缝对接。

三、火力发电机组深度调峰技术应用策略

1、实现火电机组功率的快速调节

要想达到火电机组的快速调节的目的，就需要强化对生产活动整个过程控制，让各个管理人员之间能够进行有效的沟通和交流，让他们能够通过全面测试结果来对火电机组加以调节。基于此，可以在测试过程中，相互配合，并通过深层评估，构建调控框架，加强后续实验的效果。同时，通过协调验证的方式，强化火电机组与调控机制的联动效果，使其发挥有效的保护功能，在保证模块的非线性和大模块的前提下，解决两者间的强耦合性，促进现有的火电机组实现负荷的调节。

2、完善火电机组的生产体系

为了确保火电机组的并网工作稳定性，需要通过功率调节，利用深度调峰技术，将调配控制、 DEB控制和协同控制相结合，简化现有的生产流程，确保技术人员能够更加重视调频、调峰等方面的工作，促进常规燃料控制和参数调整操作的顺利执行，从而使火电机组的生产活动能够在短期内得到有效的执行。对电力企业职工来说，能够获取调峰信息、调频数据，并且能够把握生产数据，调整目前的给煤速率，从而最大限度地提高发电效率，然后确定主流火电机组，通过对煤炭粉磨进行处理，确定煤炭粒径的范围，从而达到对风量有效控制，并对具体的煤量进行掌控。此外，还可以通过进风的调节来解决火电机组在设计上的盲目性，从而实现高质高效的电力生产活动，同时还可以进行辅助的调峰工作和并网调频操作，从而进一步完善火电机组的生产体系，为后面的智能化建设提供支持。

3、强化火电机组的调控能力

为了实现深度调峰技术，并且与火电机组的调频工作相互兼容，需要加强火电机组的自控能力，让技术人员能够对火电机组进行更加精确的操作，从而降低火电机组后期的运行成本，简化深调峰技术的选型工作，为接下来的运行打下坚实的基础，提高参数调试的便利性。可以让技术人员进行全面完整的评估操作，在深度调峰的情况下可以简化工艺流程，并采用全过程控制的方法来预估火电机组的运行情况，从而清楚的掌控火电机组的存储器容量、输出点数、接入设备的特征，从而增强对功率的控制。

结束语

在新经济环境背景下，电力系统的调峰矛盾将会越来越突出。当前火力发电机组调峰能力不能满足电网的运行需求，因此必须进一步强化火电机组的调峰能力，确保火电机组用电的安全性。为了提升火电机组的调频能力，增强火电机组整体调峰能力，应该在满足电力资源供求需求的前提下，采用光伏并网、风电等方式，通过提升火电机组功率快速调节能力，利用深度调峰技术对其进行定位，从而使现有的火电机组管理体制更加完善化、全面化，同时也可以辅助固态储热设备的正常运转。

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