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煤炭清潔高效利用是能源革命的重要一環(huán)。 2010年以前,我國電力結(jié)構(gòu)主要是煤電、水電二元結(jié)構(gòu),煤電長期占比很高。隨著能源革命的深入推進(jìn)和環(huán)境保護(hù)力度的不斷加大,加之新能源的發(fā)展,煤電的發(fā)電量逐步下降,2021年,我國煤電裝機(jī)容量占比49%,貢獻(xiàn)了65%的電量,依然在所有的發(fā)電品種中排名第一。事實(shí)上,燃煤電廠的節(jié)能減排改造從未停止。從2006年到2020年,我國煤電行業(yè)為電力行業(yè)貢獻(xiàn)了36%的二氧化碳減排量,累計(jì)減少二氧化碳排放達(dá)到66.7億噸。“雙碳”目標(biāo)下,我國進(jìn)一步提出要將煤電機(jī)組的節(jié)能降耗改造、供熱改造、靈活性改造“三改”聯(lián)動(dòng)起來。煤電行業(yè)要想既能發(fā)揮兜底保障作用,還能不斷提升清潔高效發(fā)展水平,“三改聯(lián)動(dòng)”是關(guān)鍵一步。
三項(xiàng)改造 統(tǒng)籌聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)煤電機(jī)組能效進(jìn)一步提升
“三改聯(lián)動(dòng)”中的“三改”指的是針對(duì)煤電機(jī)組進(jìn)行的三種技術(shù)改造,分別是節(jié)能降耗改造、供熱改造和靈活性改造。節(jié)能降耗改造是為了讓煤電機(jī)組少“吃”煤、多發(fā)電,每發(fā)1度電所用的煤不能超過300克;供熱改造是為了讓煤電機(jī)組在發(fā)電的同時(shí),還能為工業(yè)企業(yè)和周邊居民提供熱能;靈活性改造是為了讓煤電機(jī)組能隨時(shí)隨地控制自己的發(fā)電量,需要多發(fā)就多發(fā),需要少發(fā)就少發(fā)。這三項(xiàng)改造如果用得好,就能相互配合,實(shí)現(xiàn)煤電機(jī)組能效的進(jìn)一步提升;如果用得不好,就會(huì)相互制約,降低煤電機(jī)組的能效。 “煤電行業(yè)的各項(xiàng)技術(shù)改造工作一直沒有停步。‘十四五’期間,我省布局了大容量、高參數(shù)機(jī)組的建設(shè),進(jìn)行節(jié)能改造,每年可以節(jié)約標(biāo)煤64萬噸。”山西省電力行業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長任高認(rèn)為,在眾多的技術(shù)改造中,聚焦這三項(xiàng)改造的主要原因就是為了降低煤炭的使用和碳排放。 晉能控股電力集團(tuán)山西國錦煤電有限公司董事長王孝全說:“‘三改聯(lián)動(dòng)’工作我們一直在做,節(jié)能降耗改造、供熱改造、靈活性改造,三者是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的,我們在改造的過程中必須統(tǒng)籌計(jì)劃好。既要能滿足機(jī)組節(jié)能降耗,還要能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的供熱,更關(guān)鍵的一點(diǎn)是要為新能源騰出空間,保證電網(wǎng)的安全可靠。” 煤電機(jī)組三項(xiàng)改造、統(tǒng)籌聯(lián)動(dòng),不僅要求煤電行業(yè)處理好改造與生產(chǎn)的關(guān)系,更要求煤電行業(yè)處理好能源安全與節(jié)能降碳、傳統(tǒng)能源與新能源等重大關(guān)系。“三改聯(lián)動(dòng)”不僅是煤電企業(yè)進(jìn)一步節(jié)能減排的有效手段,更是煤電企業(yè)在現(xiàn)代能源體系中找準(zhǔn)新定位、謀求新發(fā)展的必由之路。
供電靈活 供熱穩(wěn)定“三改聯(lián)動(dòng)”助煤電企業(yè)找到矛盾平衡點(diǎn)
位于晉中市的山西瑞光熱電有限責(zé)任公司是一家熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè),供熱面積覆蓋太原、晉中兩市共約2400萬平方米,此外每年還可以提供電能33億千瓦時(shí)。在瑞光,每一臺(tái)煤電機(jī)組都要同時(shí)承擔(dān)供熱和供電兩項(xiàng)任務(wù),而隨著新能源在電力系統(tǒng)中的占比越來越高,這些機(jī)組又多了一項(xiàng)新任務(wù)——配合新能源進(jìn)行發(fā)電。正是這項(xiàng)新任務(wù),讓機(jī)組在供熱和供電之間產(chǎn)生了新的矛盾。 燃煤鍋爐好比燒一鍋開水,蒸汽的動(dòng)能用來發(fā)電、熱能用來供熱,而現(xiàn)在供電要靈活、供熱要穩(wěn)定,如果僅僅為了保障供熱,那就要浪費(fèi)大量的蒸汽動(dòng)能,讓機(jī)組的能耗不降反升。針對(duì)這個(gè)矛盾,瑞光通過靈活性改造,找到了供電與供熱的平衡點(diǎn),對(duì)蒸汽流向進(jìn)行控制,解決了供電與供熱的矛盾。但在改造過程中,像這樣的問題還有許多,“三改聯(lián)動(dòng)”如何實(shí)現(xiàn)“聯(lián)動(dòng)”,考驗(yàn)著每一個(gè)煤電企業(yè)。 原來的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱量和發(fā)電量是有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的,叫作熱電耦合。這種模式下,需要多少熱,就配套發(fā)多少電,是一種高效穩(wěn)定的配合關(guān)系。“但是由于新能源的介入,煤電機(jī)組必須隨機(jī)改變它的發(fā)電量,這樣就把供電和供熱之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系打破了。”任高解釋產(chǎn)生供電和供熱矛盾的原因。 在改造過程中,機(jī)組的靈活性運(yùn)行能力和能耗又是一個(gè)矛盾。發(fā)電機(jī)組在最佳工況時(shí)最節(jié)能,偏離了這個(gè)工況,它的能耗就會(huì)提高,但是靈活性必須要進(jìn)行負(fù)荷的變動(dòng),這樣就導(dǎo)致了能耗的增加。 通過“三改聯(lián)動(dòng)”,重新界定機(jī)組的高效工作區(qū),這些矛盾就能迎刃而解,除了技術(shù)層面的矛盾,企業(yè)在實(shí)際操作的過程中還有一些技術(shù)層面之外的問題。“有一部分電廠由于地理位置的限制,比如離城市比較遠(yuǎn),不具備供熱條件,或者離工業(yè)園區(qū)較近,要統(tǒng)籌考慮各園區(qū)的發(fā)展。”任高認(rèn)為,“一廠一策,一機(jī)一策,各廠可以根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行一項(xiàng)、兩項(xiàng)或三項(xiàng)的改造。對(duì)于每一臺(tái)機(jī)組的靈活性改造,應(yīng)該是應(yīng)改盡改。”
靈活調(diào)節(jié) 節(jié)能降耗保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定低碳運(yùn)行
煤電與新能源,一個(gè)穩(wěn)定而不夠清潔、一個(gè)清潔而不夠穩(wěn)定。如果將電網(wǎng)比作一座天平,一端是用電需求,另一端則是各種新能源的砝碼。新能源供電充足,煤電少出力,新能源供電短缺,煤電多做功,這就對(duì)煤電機(jī)組能上能下的靈活性提出了更高改造要求。 煤電的靈活性改造主要是為服務(wù)新能源消納而進(jìn)行的。“目前山西新能源的裝機(jī)占比是31.2%,到2025年,達(dá)到50%。由于新能源的波動(dòng)性,隨時(shí)可能造成電網(wǎng)的供需失衡,所以在電網(wǎng)中間必須有另外等量的可調(diào)節(jié)的電源,來保證電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定。目前的技術(shù)條件下,煤電是最經(jīng)濟(jì)、最可靠的調(diào)節(jié)電源。”任高的觀點(diǎn)是,必須挖掘煤電的調(diào)峰能力來滿足消納新能源的要求。 現(xiàn)階段,煤電已經(jīng)成為深度調(diào)峰、助力新能源消納的“主力軍”之一,靈活性改造和節(jié)能改造是煤電企業(yè)的兩道“必答題”。 在節(jié)能降耗改造方面,山西國錦煤電有限公司通過“三改聯(lián)動(dòng)”,為不同“汽品”的蒸汽找到了最佳利用途徑。該公司技術(shù)員任俊宇介紹:“從鍋爐出來的高品質(zhì)蒸汽優(yōu)先用來發(fā)電,中品質(zhì)蒸汽為交城園區(qū)十余家用戶提供工業(yè)用汽,低品質(zhì)蒸汽為太原和交城集中供熱。這樣就把蒸汽中的能量充分利用起來,提高了熱效率。”目前,該公司機(jī)組每發(fā)1度電,就可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤120克,不僅實(shí)現(xiàn)了大幅度節(jié)能降耗,還滿足了周邊用戶的供熱、供汽需求,靈活性也獲得了提升。 通過“三改聯(lián)動(dòng)”,不僅實(shí)現(xiàn)了煤電企業(yè)的節(jié)煤降碳,也為全社會(huì)的節(jié)能減排作出了很大貢獻(xiàn)。在“三改聯(lián)動(dòng)”中,充分調(diào)動(dòng)煤電企業(yè)的改造積極性,山西還有哪些提升的空間?中國宏觀經(jīng)濟(jì)智庫聯(lián)盟專家武東升的觀點(diǎn)是,山西應(yīng)統(tǒng)籌運(yùn)用相關(guān)政策和資金,對(duì)技術(shù)研發(fā)和示范項(xiàng)目建設(shè)適當(dāng)給予資金支持;鼓勵(lì)社會(huì)資本等各類投資主體參與改造;引導(dǎo)金融機(jī)構(gòu)加大對(duì)改造項(xiàng)目信貸優(yōu)惠力度。此外,還要積極探索建立與煤電轉(zhuǎn)型相適應(yīng)的電力市場機(jī)制。
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