中國儲能網(wǎng)訊：日前，從國網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心傳來喜訊，華能陜西秦嶺發(fā)電有限公司（以下簡稱秦嶺電廠）7號機組在正式運行中深度調(diào)峰至18萬千瓦達3個小時，且各項指標均顯示正常，這是我國首臺深調(diào)能力達到27.27%額定負荷的66萬千瓦常規(guī)空冷純凝機組，標志著我國火電深調(diào)技術(shù)實現(xiàn)新突破。
27.27%，這個彌足珍貴的數(shù)字背后，是西北電網(wǎng)、秦嶺電廠付出的鮮為人知的努力和探索，是一道集眾人之智，籌眾人之力，精心烹飪的名為“消納”的能源大餐，品嘗其中的酸甜苦辣，是一曲不經(jīng)歷風雨怎能見彩虹的新時代奮斗之歌。
酸：一項幾乎不可能完成的任務
孟子曰：“天將降大任于斯人也，必先苦其心志，勞其筋骨，餓其體膚，空乏其身，行拂亂其所為也，所以動心忍性，增益其所不能?！?
這是古人激勵后人勇于面對困境，敢于自我挑戰(zhàn)迎難而上的千古佳句，而這句話對于國網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心主任張振宇而言亦有著別樣的意義。
“2011年前，西北電網(wǎng)新能源裝機規(guī)模較小，火電機組和水電機組作為網(wǎng)內(nèi)主力調(diào)峰電源占比較大，網(wǎng)內(nèi)基本無調(diào)峰矛盾。2011年起，隨著西北網(wǎng)架的進一步加強，西北地區(qū)并網(wǎng)的風電和光伏迎來了爆發(fā)式增長，截至2018年3月底，西北電網(wǎng)新能源裝機規(guī)模達到8089萬千瓦，占比超過總裝機的 1/3，現(xiàn)在西北電網(wǎng)是國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)新能源裝機占比最大的地區(qū)?！睆堈裼钤诮邮堋吨袊娏蟆酚浾卟稍L時表示。
“不是所有的大都是好事，最大的占比就意味著新能源消納的重心落在了西北電網(wǎng)的肩上，而西北電網(wǎng)本身又面臨著‘僧多肉少’的局面，受經(jīng)濟發(fā)展的影響，最大負荷用電量增速不高，遠遠低于新能源裝機增速，電網(wǎng)用電空間難以匹配消納需求，特別是網(wǎng)內(nèi)消納空間不足已經(jīng)成為影響新能源消納的關(guān)鍵因素，要在短時間內(nèi)實現(xiàn)西北新能源消納的‘雙升雙降’，幾乎是一個不可能完成的任務?！?
記者了解到，風電、光伏目前是西北電網(wǎng)的第二、第三大電源，大規(guī)模集中并網(wǎng)的新能源受電網(wǎng)、電源結(jié)構(gòu)和新能源運行特性的影響，使新能源消納面臨電網(wǎng)用電空間“裝不下”、輸電通道“送不完”，安全運行“裕度低”、新能源出力變化“摸不準”等重重困難。此外，受新能源隨機性波動性強，網(wǎng)內(nèi)供熱機組規(guī)模逐漸增大、黃河中上游大型水電綜合利用等影響，西北電網(wǎng)存在調(diào)峰缺口，無法滿足快速增長的新能源消納需求，網(wǎng)內(nèi)棄風棄光情況嚴重。按照我國的能源發(fā)展戰(zhàn)略，在可預見的將來，西北地區(qū)新能源的裝機容量還將快速增長，2020 年西北地區(qū)新能源裝機規(guī)模將突破10000萬千瓦，系統(tǒng)調(diào)峰壓力只增不減。
有很多人困惑，為什么消納新能源需要火電調(diào)峰來“買單”？張振宇坦言，這是因為新能源電力的不持續(xù)性會威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，所以常規(guī)的火力發(fā)電要擔負起電網(wǎng)調(diào)峰的任務，這其中包含兩個層面的意義：從單一電廠角度來看，技術(shù)上，隨著國內(nèi)火電機組靈活性改造技術(shù)的不斷革新，機組深度調(diào)峰改造成本將會越來降低，火電機組在調(diào)峰時的安全穩(wěn)定性就會大大提高，也為深調(diào)奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)；經(jīng)濟上，電煤價格節(jié)節(jié)攀升，火電企業(yè)的利潤空間進一步被壓縮，機組參與深度調(diào)峰可以獲得電價補償。從整個發(fā)電角度來看，單機組深調(diào)煤耗雖然略有增加，但當多個機組進行深度調(diào)峰時，網(wǎng)內(nèi)機組的運行方式可得到極大優(yōu)化，啟停機組的成本大大降低，一次能源的利用率有效提高，這是火電企業(yè)在當下應該具備的大局觀。
既然選擇了遠方，就無懼風雨兼程。從2012年起，國網(wǎng)西北分部即積極主動，綜合施策，相繼開展了調(diào)峰能力核查、調(diào)峰市場建設等一系列調(diào)峰管理工作，特別是在2017年配合西北調(diào)峰輔助服務市場的建設，分部創(chuàng)新開展了全網(wǎng)直調(diào)火電機組靈活性改造，要求直調(diào)機組在2018年底前具備40%—100%額定容量的調(diào)峰能力，而在這期間，敢于第一個吃螃蟹的，就是秦嶺電廠。
苦與甜：摸石頭過河破紀錄
秦地羅敷女，采桑綠水邊?！赌吧仙！纷鳛闈h樂府民歌的名篇，歌頌了采桑女羅敷的美貌和操守，而在險峻華山腳下的秦嶺電廠也秉承了羅敷女的顏值和高尚的品德。
對于如今西北電網(wǎng)的能源結(jié)構(gòu)，秦嶺電廠副總經(jīng)理邢勝利打了一個形象的比喻，他說，電網(wǎng)就是一張辦公桌，過去火電占據(jù)了很大的一塊地盤，頂多和水電分季節(jié)輪流壓陣，而現(xiàn)在風電、光伏也需要在這張辦公桌上辦公，且機動性強，隨時都有走的可能，火電就要做那個托底的“安全墊”，要保證電網(wǎng)的安全。
“幾年前我們不愁發(fā)電，陜西省近一半的發(fā)電量都來自我們?，F(xiàn)在，發(fā)電結(jié)構(gòu)和用電結(jié)構(gòu)都發(fā)生了翻天覆地的變化，我們想發(fā)電，可靠過去的本事發(fā)電已經(jīng)行不通了，必須要調(diào)峰，不調(diào)峰僅僅靠基數(shù)電量是無法養(yǎng)活這一大家子人的，可是怎么調(diào)峰、調(diào)峰到什么程度這是個很嚴峻的問題，勢必要面對很多未知的困難，可問題就是用來解決的，我們必須干，還要干好。”這位在記者面前談深調(diào)初衷的人是2017年12月才接任秦嶺電廠總經(jīng)理、黨委副書記的馬國斌，有著三分俠氣，一點素心，如果單看廠齡，他是位不折不扣的“新人”，可就是這位新人帶領(lǐng)著領(lǐng)導班子成員一起接下了機組深度調(diào)峰的重擔，許下了一定要實現(xiàn)的重諾。
萬事開頭難。邢勝利告訴記者，深度調(diào)峰簡單來講就是電廠降出力、發(fā)電機組超過基本調(diào)峰范圍進行調(diào)峰的一種“更高級”的運行方式，而這種深度調(diào)峰，首先要攻克的就是鍋爐燃燒穩(wěn)定性、環(huán)保和輔機系統(tǒng)安全性等因素的制約，秦嶺電廠的機組如果要做深調(diào)機組就要明白自己的優(yōu)劣勢。
“我們的機組是純凝間接空冷機組，凝汽器真空易受環(huán)境溫度影響，夏季機組出力波動很大，很難準確了解機組每日出力，這是我們的弱勢。但是我們已實現(xiàn)全負荷脫硝、7號機組的AGC性能在國網(wǎng)西北分中心直調(diào)機組里排名第一，這些是我們的優(yōu)勢，取長補短，挑戰(zhàn)深調(diào)新技術(shù)的底氣我們有?！?邢勝利向記者分析道。
記者了解到，秦嶺電廠為深調(diào)做了大量前期工作，例如，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)準確預測出了不同時間段機組的最大出力，并且將時間精確到了小時；通過對機組協(xié)調(diào)系統(tǒng)邏輯的不斷優(yōu)化保證調(diào)峰的穩(wěn)定性及快速性；對鍋爐給水流量、風量、一次調(diào)頻等控制和保護邏輯進行修改和完善，并增加斷煤自動投油的邏輯，以保證機組安全；制定《深度調(diào)峰18萬千瓦負荷運行技術(shù)措施》和《深調(diào)事故預案》，組織各專業(yè)進行反復討論，修改完善技術(shù)措施。將措施下發(fā)各值進行學習和討論，并組織各值班員在仿真機上進行演練，確保每位值班員在機組深調(diào)期間對每項操作能夠做到心中有數(shù)，保證發(fā)生異常情況臨危不亂等等多項縝密的工作，可以說全專業(yè)聯(lián)動，全員齊努力來確保深調(diào)工作可以成為現(xiàn)實。
萬事俱備，只欠東風。秦嶺電廠在2017年末選擇了7號機組作為實驗機組，并對鍋爐進行了最低不投油負荷穩(wěn)燃試驗和性能試驗，通過了西安熱工院深度調(diào)峰第三方認證，之后將試驗申請書、安全承諾書、深調(diào)報告書等上報國網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心和國網(wǎng)陜西電力公司，申請參與深度調(diào)峰。
“那天是周四下午兩點半，國網(wǎng)西北調(diào)控分中心對我們的7號機組實施了負荷低至18萬千瓦不投油穩(wěn)燃AGC閉環(huán)深調(diào)實驗?！鼻貛X電廠運行部負責人徐勇還清楚地記得當時的情景?！按蠹叶己莒諝饫飶浡豢擅麪畹木o張氣氛，讓人感覺時間過得很慢，生怕會出意外。”
“試驗煤質(zhì)下18萬千瓦負荷，投運A、F磨，7號鍋爐SCR入口煙溫分別為318.攝氏度和320.3攝氏度，投運層燃燒器噴口溫度分別為1204攝氏度和1257攝氏度，著火溫度、火檢信號和爐膛負壓波動正常，7號鍋爐在不投油助燃的條件下，具備18萬千瓦負荷深度調(diào)峰能力。”
近2個小時的試驗，終于等到了天籟般的回應，整個實驗室傳來響徹云霄的歡呼，7號機組不僅通過了深調(diào)審核，還成為首臺深調(diào)能力達到額定負荷27.27%，突破極限的66萬千瓦火電機組，創(chuàng)造了新的深度調(diào)峰記錄。
此記錄的誕生也意味著秦嶺電廠在搶占深調(diào)市場上邁出了最關(guān)鍵的一步，而這一步承載了太多的希望。
秦嶺電廠副總工程師兼營銷部主管魏三革給記者算了一筆賬，機組參與深度調(diào)峰運行后，每小時帶來凈經(jīng)濟效益4.5萬元的電價補償，每天深調(diào)10個小時將補償45萬元，這讓他們這些跑“糧票”的人也更加有勁頭了，覺得再辛苦再累也值。
據(jù)了解，截至目前，西北直調(diào)火電廠已有80%的機組開展了靈活性改造，52%的機組實現(xiàn)了40%額定容量的深調(diào)能力，共計可釋放調(diào)峰空間143萬千瓦，預計年度可增發(fā)新能源電量約41億千瓦時，而僅2017年1年，西北直調(diào)機組通過有償深度調(diào)峰就獲利4238萬元。
辣：天道酬勤 胸有丘壑
對于西北電網(wǎng)而言，電網(wǎng)用電空間少，輸電通道輸送能力弱，安全運行水平低，新能源發(fā)電無規(guī)律，這是共同存在于新能源消納道路上的“絆腳石”。要想實現(xiàn)新能源消納水平的有效提升，必須同時克服這四個困難，而這，在全國范圍內(nèi)都沒有先例。
“沒有先例可循，自己就是先例；沒有前人指路，就自己趟出一條路?！边@段話是國網(wǎng)西北分部調(diào)度中心寫在2017年年終工作總結(jié)中的一段話，讀來震撼，能深刻領(lǐng)會到西北電網(wǎng)人不破樓蘭終不還的豪情壯志。
“新能源消納，不僅僅需要火電深度調(diào)峰，阻礙消納的頑疾需要用‘猛藥’，要多管齊下?！睆堈裼钤陔娋W(wǎng)調(diào)度工作20余年，對目前西北電網(wǎng)存在的問題有著深刻的了解和自己獨到的見解。
“我們從運用科學手段、挖掘電網(wǎng)消納空間潛力、拓寬新能源外送通道、保證電網(wǎng)安全等多個方面來促進新能源消納。比如通過分析新能源資源特性，優(yōu)化電網(wǎng)設備檢修和年度交易計劃，掌握新能源實際發(fā)電能力，規(guī)范新能源受阻電量統(tǒng)計方法；建立新能源消納量化分析模型，對電網(wǎng)新能源承載力進行分析測算，為提升新能源消納水平提供指導和措施建議；打開區(qū)外消納市場、降低跨省壁壘，深挖網(wǎng)內(nèi)消納空間等等，這些工作實施后展現(xiàn)的效果告訴我們一切皆有可能?！?
采訪中記者了解到，西北電網(wǎng)在全國電網(wǎng)系統(tǒng)有多個“首”：
其一，建成全國首個計及高占比新能源特高壓直流送端電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)。這個控制系統(tǒng)被稱為電網(wǎng)調(diào)節(jié)“智慧大腦”，可以實現(xiàn)電壓全過程管控及大電網(wǎng)多無功資源和多電壓等級的協(xié)調(diào)控制，提升了新疆與西北電聯(lián)網(wǎng)通道輸送能力90萬千瓦。
其二，創(chuàng)新性搭建了西北電網(wǎng)新能源切機互聯(lián)協(xié)控平臺，控制的新能源場站數(shù)及容量均居國網(wǎng)“之最”。
其三，創(chuàng)新性搭建了完整的西北電網(wǎng)涵蓋新能源的高頻切機體系以及高頻切機監(jiān)視與預警系統(tǒng)，首次提出將新能源納入高頻切機防線。
其四，首次在世界范圍內(nèi)完成電網(wǎng)實際頻率擾動下新能源快速頻率響應系統(tǒng)性試驗。
其五，首次在國內(nèi)提出光伏、風電分段參與大電網(wǎng)快速頻率響應系統(tǒng)性指標。
其六，首次在國內(nèi)開展新能源快速頻率響應功能建模及穩(wěn)定仿真分析工作。
其七，首次將新能源參與電網(wǎng)頻率控制內(nèi)容納入《電力系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理技術(shù)規(guī)范》。
“目前我們在陜北還建立了虛擬電廠調(diào)度控制系統(tǒng)，目前正在實驗階段，我們的目標是實現(xiàn)智慧調(diào)度?！睆堈裼顚ξ鞅彪娋W(wǎng)的未來充滿信心。
披星戴月沐風雨未曾迷茫，欺山趕海踏雪徑也未彷徨。2017年，西北電網(wǎng)新能源年發(fā)電量突破千億，同比增長36.4%；棄電量、棄電率均同比降低，扭轉(zhuǎn)了新能源消納的不利局面，開啟了西北電網(wǎng)新能源消納發(fā)展的新紀元。
