特约主编寄语
2022-08-13
随着我国电力行业的快速发展,风电、光电、水电及核电等新型清洁能源得到了快速发展。2020年装机容量占比中,煤电装机容量首次跌破50%。在新型电力系统规划下,我国发电目前处于由传统能源向新型清洁能源的转型阶段。
我国提出要“构建以新能源为主体的新型电力系统”,按“3060双碳”目标要求,我国主体电源要从化石能源发电转化为新能源发电,因此近年来新型能源的装机容量及并网负荷不断提升。而新型能源发电具有随机性、间歇性及不稳定性的特点,导致电网因新能源并网负荷不断提升而对其难以消纳的困境。作为电网基础调节能源,煤电承担着调节负荷的重要角色。2021年国家发展改革委、国家能源局联合发文要求开展全国煤电机组改造升级(1519号文),文中指出:现役机组灵活性改造应改尽改;纯凝工况调峰能力的一般要求为最小发电出力达到35%额定负荷;采暖热电机组在供热期运行时要通过热电解耦,力争实现单日6 h最小发电出力达到40%额定负荷的调峰能力。因此燃煤电厂面临新一轮灵活性改造的重大历史任务。
为推动燃煤电厂深度调峰技术领域的深入、快速发展,展现该领域的先进技术热点与难点,共享学术科研成果,及时展示深度调峰技术的最新科研成果和研发趋势,《广东电力》编辑部组织了“新型电力系统规划下燃煤电厂深度调峰及快速调频技术”专刊,旨在共同研讨相关领域的新理论、新技术、新应用,共同促进我国燃煤电厂灵活性改造技术的发展。我们荣幸地受邀担任此次专刊的特约主编,本次征稿共计征得50余篇文章,经过严格审核,最终收录20篇,内容涵盖了以下5个主要方面。
1 技术路线
华北电力大学刘彦丰、南方电网电力科技公司李德波等提出:可通过数值模拟与工程试验相结合,对锅炉机组开展灵活性改造;燃煤电厂污泥掺烧可实现污泥减容及提升发电经济性,也是新型电力系统规划下燃煤电厂重要发展方向。华北电力大学王金星等指出,对于燃煤机组,采用自身改造技术可实现节能降耗,耦合各种储能可提高灵活性,结合碳捕集可实现零碳排放,采用生物质发电可在降低碳排放的同时减少对环境的污染。中国华能能源研究院周国鹏、中国华能清洁能源技术研究院李铮等总结提炼了数字化驱动区域虚拟电厂、煤电转型“火电+”耦合发电与区域能源站、“风光发电+微电网+电动汽车+储能”“燃气发电冷热电三联供+蓄冷蓄热”“风光发电+燃气发电+储能+蓄冷蓄热”、光伏建筑一体化6种典型源网荷储一体化能源服务发展模式。
2 升级改造技术
西安交通大学邓磊、华能长江环保科技公司王一坤等通过锅炉热力计算和建立经济分析模型,分析了生物质直接耦合发电项目的技术经济性,建议从降低生物质燃料价格、降低投资成本和争取补贴政策等方面提高经济性。华北电力大学叶学民、国网浙江电力科学研究院童家麟等提出用净烟气取代环境空气的干排渣优化冷却方式,发现燃烧器区域烟气温度、煤粉燃尽率、炉膛出口NOx体积分数均有所改善,可显著提高锅炉低负荷运行性能。南方电网电力科技公司曾庭华、广东能源集团科学技术研究院吴志超等通过试验,验证了一种新型高效脱硫吸收剂可快速提高FGD系统的脱硫效率,抑制SO2排放量在快速升负荷运行的超标现象,提高电厂燃煤采购灵活性。华润江苏检修有限公司徐州分公司张树利认为,切除低压缸运行与电热锅炉技术可实现不同程度的解耦,改造燃烧器可从本质上提升锅炉稳定性,零号高压加热器、高位燃烧器、烟气再循环等措施有助于改善锅炉水动力特性等。
3 智能优化技术
华中科技大学娄春、新疆新能集团乌鲁木齐电力建设调试所李兆宇等采用粒子群优化算法,提出一种基于低分辨率红外光谱分析的燃烧气氛温度及组分体积分数的检测方法。华北电力大学赵文升等提出一种支持向量回归模型,结合聚类算法的初压优化模型来优化各负荷下主蒸汽压力。中国矿业大学周怀春、国能(肇庆)热电公司王国栋等给出了总煤量和NOx生成量综合参数与运行参数动态分量之间的相关系数计算值,分析了运行参数对燃烧经济性和污染物生成的影响,并给出运行优化调整建议。东南大学吕剑虹、国家能源集团新能源技术研究院刘千等介绍了超临界机组低负荷运行的控制特点,给出常规负荷阶段锅炉主控、给水主控,以及机组滑压曲线优化等精细化协调优化手段。内蒙古京泰发电公司张殿朝等研究了基于粒子群算法兼顾提高锅炉热效率与降低NOx排放量的多目标燃烧优化方案。
4 安全运行技术
西安交通大学谭厚章等对水冷壁壁面附近不同高度处H2S进行测量,发现沿炉膛竖直方向由下至上,切圆直径逐渐变大,是导致分离燃尽风SOFA风层高度水冷壁出现高温腐蚀的重要原因。华中科技大学张成、国家能源集团泰州发电公司黄书益等采用机理建模与数据分析耦合的方法,建立了锅炉智能吹灰决策模型并开发了智能吹灰系统。华北电力大学刘彦丰、南方电网电力科技公司李德波等基于数值模拟方法,探究了采用OPCC型旋流燃烧器的某660 MW燃煤电厂发生燃烧器喷口大面积烧毁的原因。大唐西北电力试验研究院张超通过建立二维有限元模型,分析了水冷壁连接结构的奇异性和热边界参数对热应力和温度的影响。华南理工大学马晓茜、广州中电荔新热电公司李春建等通过数值模拟,考察了连排水蒸发管喷嘴压力、数量,工作蒸汽流量、进口温度对连排水雾化液滴蒸发率、蒸发产物粒径分布以及颗粒贴壁概率的影响。
5 热工控制技术
华北电力大学王金星、燕山大学许宏鹏、河北省燃煤电站污染防治技术创新中心郭璞维等对一次调频技术的研究现状及其应用特点进行系统评述,总结和展望未来燃煤发电机组一次调频技术的发展方向。华北电力科学研究院邢智炜等针对火电机组空气预热器停运、空冷机组背压快速升高、高压加热器解列等恶劣事故工况,通过触发RB动作,有针对性地进行了方案设计。广东电网公司电力科学研究院李军等发明出一种工程最速比例-积分控制器,显著提高反馈控制性能,适应目前新型绿色能源快速发展的客观需要。
本次专题重点收集了技术路线、升级改造技术、智能优化技术、安全运行技术、热工控制技术方面的一些最新成果,期望对我国新型电力系统规划下燃煤电厂深度调峰及快速调频技术提供有益的参考。非常感谢各位专家学者对本次专刊的大力支持,感谢《广东电力》编辑部为本专刊顺利出版所付出的辛勤劳动和认真细致的工作。