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大型固体电蓄热锅炉时代已到来~

2020-04-16 15:19:19

2月28日,世界首台大型26万千瓦固体电蓄热锅炉在华电丹东金山热电有限公司(简称金山热电)刚一投运,就将这三个“最”收入囊中。


“在发电侧安装大型固体电蓄热锅炉,在全面提高了电网系统调峰和新能源消纳能力的同时,又实现了清洁供暖,十分具有借鉴意义。”3月22日,国家能源局总工程师韩水在金山热电调研时,对该项目给予了充分的肯定,“下一步这一技术有望在‘三北’地区进行大规模推广。”


解决了冬季电网调峰难、风电上网难问题


长期以来,我国电力市场建设缓慢,电价和发用电计划由政府确定,虽然推动了电力供应的持续增长,但也导致传统电力粗放式发展、扩张式经营模式与清洁可再生能源的矛盾日益尖锐,严重限制了水电、风电和光伏发电的并网消纳和持续健康发展。


“在‘三北’地区,由于燃煤热电比例高,调峰电源建设条件差,冬季供暖期调峰困难,弃风问题尤为严重。”国家电网辽宁省电力有限公司调度控制中心系统运行处处长葛延峰告诉记者,“辽宁冬季低谷时段,出于保供热及保电网的安全需要,弃风现象非常严重,2016年,辽宁省弃风率已达到15%。”


为减小电网低谷调峰压力,提高东北电网消纳风电、核电能力,缓解冬季热、电之间的矛盾,2016年11月,国家能源局东北监管局连续出台了《东北电力辅助服务市场专项改革试点方案》《东北电力辅助服务市场运营规则(试行)》等系列文件,进一步激发火电机组参与深度调峰的积极性。


“这意味着,机组参与深度调峰的力度越大获得的补偿就越多。”吃过“深度调峰”亏的金山热电总经理魏宁最有发言权,“如果机组无法完成深度调峰要求,把负荷降下来,那么我们每发1千瓦时电不但得不到应有的收益,反而还要承担深度调峰机组的经济损失。2015~2016年供暖季我们就白白损失了将近千万元的收入。”


不过,这个难题,随着固体蓄热电锅炉的投运迅速得到了解决。


2016年11月,赫普热力发展有限公司携手青岛特锐德电气股份有限公司在“三北”地区投资建设固体电蓄热辅助调峰锅炉,金山热电成为他们的首块“试验田”。


金山热电固体电蓄热锅炉项目电源均采用66千伏电压等级,蓄热能力为26万千瓦,供热能力为7.2万千瓦,可增加供热面积约147万平方米。项目主要在供热期用电,于夜间负荷低谷时期运行,利用电能加热蓄热7小时(22时~5时),白天蓄热装置停止用电,仅靠蓄热可以满足白天供热需求,提高24小时连续供热能力。


“固体电蓄热辅助调峰锅炉是一种利用低谷电和弃风电采取固体储热方式为热网提供热源,同时为电网提供可靠稳定的调峰手段的新型设备。在预设的电网低谷和风力发电的弃风电时段,电蓄热锅炉投运进行电蓄能,电网低谷或风力发电弃风电时段结束时,电蓄热锅炉将高温热能输出到热网,在机组故障情况下还可以为热网提供备用安全保障。”赫普热力总裁徐波用简单易懂的语言为记者解释了固体电蓄热辅助调峰锅炉的工作原理,“简单来说就是在夜间用电量较少时用弃风电量给‘电锅炉’加热,需要供热时再把电锅炉储存的热能释放出来。如此将夜间的‘余电’转化为热能,即降低了供热能耗又利用了弃电,一举两得。”


“每当深夜深度调峰指令下达时就是我们纠结的时候。为了保证冬季采暖需求,机组负荷只能维持在高位线上运行,根本履行不了深度调峰任务,只能眼睁睁地看着白花花的银子从手上溜走,因为发得越多,罚得越厉害。”电蓄热锅炉未投运时,魏宁对于深度调峰可谓是十分头疼,“供热是民生工程,是发电企业重要的责任,我们只能牺牲经济效益。”


“原先,金山热电2台30万千瓦机组需达到46万千瓦才能保证供热负荷。现在,固体电蓄热锅炉项目投运后,金山热电在保证供热的同时上网电量趋近于零,每小时可减少上网电量26万千瓦,为清洁能源发电提供了有利条件。”金山热电生技部电气专工张少成告诉记者。


“截至3月20日,金山热电电蓄热锅炉累计用电量1952.5万千瓦时,全年预计用电量3亿千瓦时,相当于电网全年可多接纳新能源上网电量2.7亿千瓦时。”魏宁向记者展示着新鲜出炉的数据。


“世界首台、容量大、电压等级高,金山热电大型固体电蓄热锅炉的投运,标志着大型固体电蓄热锅炉时代已到来。”徐波坚定地说。


“在发电侧建设大功率固体电蓄热调峰炉,利用发电机组电能转换成热能补充到热网,可以实现燃煤火电机组在不降低出力的情况下,实现对电网的深度调峰,对于提高电力系统可再生能源消纳能力有十分重要的意义。”对于大功率固体电蓄热炉调峰的功效,特锐德公司总裁宋国峰非常自豪,“我们从技术层面到运营层面,把冬季电网调峰难、风电上网难这个难题给解决了。”


“2月28日~3月31日,丹东项目投运的一个月,辽宁电网弃风现象得到了有效缓解,弃风率非常低。”葛延峰表示。


据记者了解,截至目前,赫普热力与特锐德公司在“三北”地区投资建设的4台共计118万千瓦电蓄热锅炉全部投产运行,年消纳弃风电量可达到12.4亿千瓦时。


是实现北方清洁取暖的关键热源设备


当前,国家对治理环境污染、改善大气质量的要求越来越严,通过新建燃煤锅炉来解决供暖需求的传统供暖方式,受到越来越大的政策刚性约束和环境压力。


3月5日,十二届全国人大五次会议《政府工作报告》强调,加快改善生态环境特别是空气质量,是人民群众的迫切愿望,是可持续发展的内在要求。


“清洁供暖关系广大人民群众生活,是重大的民生工程、民心工程。”徐波告诉记者,“固体电蓄热锅炉作为我国实施‘以电代煤’清洁供暖工程的关键热源设备,无需消耗新的化石能源,直接将弃风电量转化成热能补充到热网,既提高了热网的安全性也提高了企业的供热能力。相比常规供热方式减少了烟尘、二氧化硫和氮氧化物等污染物的排放,不产生温室气体二氧化碳,有利于周边地区进一步治理散煤燃烧,实现清洁能源的高效利用,降低燃煤污染物排放量。”


“经测算,金山热电26万千瓦固体电蓄热锅炉投运后相当于拆除10吨小燃煤锅炉29台,一年可减少标煤消耗10万吨,减少二氧化碳排放26.21万吨,减少二氧化硫排放0.24万吨,减少粉尘排放7.15万吨,氮氧化物0.07万吨。”对于这一结果,魏宁非常满意。


“我们在东北地区共投资建设了118万千瓦电蓄热锅炉,这相当于每年折合减少标煤消耗20.7万吨,减排烟尘131吨,减排二氧化硫789吨,氮氧化物789吨,减排二氧化碳68.7万吨,进一步推进冬季清洁供暖,巩固大气环境治理,减少污染物排放。”徐波如是说。


前景广阔但仍需政策支持


“固体电蓄热调峰炉突破了电热转换及热储能过程中的超大功率技术瓶颈,而且建设成本低、周期短,在电网调峰中可发挥重要作用;未来随着电力市场化改革带来电价逐步下降,这种供暖方式有着广阔应用前景。”国家电网辽宁省电力有限公司高级工程师高凯十分看好固体电蓄热锅炉发展前景。


“在不影响机组运行的情况下,固体电蓄热调峰炉是快速实现深度调峰的一个有力手段。特别是在风光水核等清洁能源发电资源丰富的地区。”葛延峰认为。


“然而,我们也要清晰地看到,虽然固体电蓄热调峰炉能源转换效率高,建设时间短,调峰速度响应快,调峰作用杠杆比较大,可以达到三四倍的调峰杠杆作用,具有广阔的发展前景,但由于每年只能在供暖季发挥较大的功效,企业需要一个较长周期运行才能回收投资成本,非常不利于企业的健康可持续发展。”徐波建议,国家能够在政策上给予更大的、更连续的支持,尤其是在弃风更为严重的新疆、甘肃等地区能够尽快出台相关辅助服务市场等方面的政策。


“我相信,随着电力市场化进程的加速,固体电蓄热锅炉在能源互联网中将发挥更大的作用,用户跨区域购买到更为经济、划算的清洁能源将不再是问题。”宋国峰对固体电蓄能锅炉的未来有着更高的期许。


固体蓄热电锅炉


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