8月23日，遼寧電力科學研究院5名技術人員前往華能營口熱電有限公司提供技術服務，確保機組平穩運行。自2019年開始，營口熱電廠連續3年實施提升供熱機組電出力調節能力的蒸汽系統流程改造示范工程。該工程是由國網遼寧省電力有限公司牽頭、遼寧電科院負責實施的國家重點研發技術項目“常規/供熱機組調節能力提升與電熱綜合協調調度技術”項目的重要組成部分。
遼寧電力調度控制中心主任高凱介紹，項目應用后，能提升火電機組參與調峰的能力，從而提升電網調峰能力，促進清潔能源消納。
承擔國家重點項目攻關
營口熱電廠的機組供熱負荷高，冬季供暖期面臨很大的電負荷調節壓力。在示范工程實施前，該電廠的機組供熱期最小電出力為74%。營口熱電廠生產技術部汽機主管徐世明介紹，營口熱電廠供熱負荷高，如果按保證機組對外供熱量來確定發電量，則機組發電負荷高，參與調峰能力較差。
2018～2019年，遼寧電科院組織項目團隊先后完成營口熱電廠2號機組、1號機組改造，提高了機組的電出力調節能力。2號機組改造后最小電出力由74%降低至41.5%，增加了32.5%的額定容量調峰能力。
近年來，東北及內蒙古東部地區風電裝機容量迅速增長，同時，供熱機組熱負荷高，且缺乏成熟的靈活性改造方案，發電出力調節能力不足。
為此，2017年7月，來自電網企業、發電機發電設備制造企業、高校和科研機構的354名人員組成項目團隊，分赴多家熱電廠勘查設備，圍繞5個課題開展攻關。遼寧電科院負責電-熱設備靈活性改造的最優規劃設計技術和廠級綜合能量管理、火電機組調節能力提升與電熱協調調度技術工程示范工作。
研究成果在示范應用中取得良好效果。其中，常規火電機組在50%額定容量的最小技術出力基礎上，增加額定容量的15%以上的調峰能力；供熱機組增加額定容量的20%以上的調峰能力，形成兼顧安全性、經濟性的系列解決方案。
解決關鍵技術問題
“多供熱模式下的柔性控制技術能夠依據約束條件變化，實現各供熱模式間的平穩切換。”8月20日，遼寧電科院供熱機組調節能力提升與電熱綜合協調調度技術項目汽輪機小組負責人黃潤澤談及項目創新開展的關鍵技術攻關。
2020年5月至2021年5月，多供熱模式柔性控制技術在內蒙古烏蘭察布市的京能集團京寧熱電廠1號、2號機組深調改造項目中應用。
供熱機組存在多種供熱方式，電負荷大幅度變化要求供熱機組能夠在多種供熱模式間切換。“這時，控制系統需要在對象結構、控制手段發生變化的情況下，保證電-熱負荷響應的連續性和重要參數的穩定性。”黃潤澤說。
2018年8月，項目團隊提出了整體技術路線：通過研究火電機組低負荷運行與快速調峰技術和供熱機組保熱調電的蒸汽流程改造技術，提升電源側靈活性；通過研究電-熱源靈活性改造的最優規劃設計技術和電-熱能綜合調度技術，實現靈活性的優化配置和調度……這些研究成果推動了火電機組熱電產業升級，為提高電網調度靈活性打下基礎。
依托項目研發的提升供熱機組電出力調節能力的蒸汽系統流程改造技術已應用于110臺火電機組，累計增加電調峰能力330萬千瓦，累計消納新能源發電29.45億千瓦時，相當于減少燃煤消耗226.7萬噸，減排二氧化碳594萬噸、粉塵4.3萬噸、二氧化硫1.96萬噸、氮氧化物3.62萬噸。
擴展項目研究范圍
8月5日，遼寧電科院技術人員前往莊河發電廠回訪關于火電機組最小技術出力降低與調峰能力提升示范工程的應用情況。技術人員通過技術革新使機組最小技術出力由24萬千瓦下降至18萬千瓦，年平均可多消納風電0.75億千瓦時。
“‘常規/供熱機組調節能力提升與電熱綜合協調調度技術’項目的研究對象，不僅有供熱火電機組，還有常規的火電機組。”項目遼寧電科院鍋爐技術組負責人叢日成介紹，“項目主要是針對常規火電機組低負荷下安全穩定性能下降導致的調峰能力不足開展研究。”
項目團隊提出了鍋爐燃燒穩定性定量表征方法及火電機組工況自適應控制術，并通過示范工程具體實施。
2020年，項目團隊相繼完成莊河發電廠1號機組和白城發電廠2號機組在鍋爐、汽機、環保、金屬和自控5個方面的改造，實現了機組最小技術出力降至30%額定負荷的目標。
以莊河發電廠為例，在充分挖掘機組自身低負荷調峰潛力的基礎上，項目團隊通過設備、系統改造，提升低負荷的運行能力，研發基于燃燒穩定性指標的精細化運行調整技術及煤粉濃淡分離、煙氣回流等燃燒系統改造技術，提高機組低負荷穩燃能力，使機組最小出力進一步降低。
其中，莊河發電廠60萬千瓦的1號機組按照增加額定容量的10%的調峰能力計算，每年可增加約8190萬千瓦時風電電量接納能力。
作者：本報記者 張愛萍 通訊員 羅銘 吳南
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