中國儲能網(wǎng)訊：日前，從國網(wǎng)西北電力調控分中心傳來喜訊，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技術實現(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)內主力調峰電源占比較大，網(wǎng)內基本無調峰矛盾。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)。”張振宇在接受《中國電力報》記者采訪時表示。
“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)內消納空間不足已經(jīng)成為影響新能源消納的關鍵因素，要在短時間內實現(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)、電源結構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)存在調峰缺口，無法滿足快速增長的新能源消納需求，網(wǎng)內棄風棄光情況嚴重。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，技術上，隨著國內火電機組靈活性改造技術的不斷革新，機組深度調峰改造成本將會越來降低，火電機組在調峰時的安全穩(wěn)定性就會大大提高，也為深調奠定堅實的技術基礎；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，機組參與深度調峰可以獲得電價補償。從整個發(fā)電角度來看，單機組深調煤耗雖然略有增加，但當多個機組進行深度調峰時，網(wǎng)內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，相繼開展了調峰能力核查、調峰市場建設等一系列調峰管理工作，特別是在2017年配合西北調峰輔助服務市場的建設，分部創(chuàng)新開展了全網(wǎng)直調火電機組靈活性改造，要求直調機組在2018年底前具備40%—100%額定容量的調峰能力，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)的能源結構，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。現(xiàn)在，發(fā)電結構和用電結構都發(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，必須要調峰，不調峰僅僅靠基數(shù)電量是無法養(yǎng)活這一大家子人的，可是怎么調峰、調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?！边@位在記者面前談深調初衷的人是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著領導班子成員一起接下了機組深度調峰的重擔，許下了一定要實現(xiàn)的重諾。
萬事開頭難。邢勝利告訴記者，深度調峰簡單來講就是電廠降出力、發(fā)電機組超過基本調峰范圍進行調峰的一種“更高級”的運行方式，而這種深度調峰，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)深調新技術的底氣我們有?！?邢勝利向記者分析道。
記者了解到，秦嶺電廠為深調做了大量前期工作，例如，利用大數(shù)據(jù)分析技術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)調系統(tǒng)邏輯的不斷優(yōu)化保證調峰的穩(wěn)定性及快速性；對鍋爐給水流量、風量、一次調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《深度調峰18萬千瓦負荷運行技術措施》和《深調事故預案》，組織各專業(yè)進行反復討論，修改完善技術措施。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峰第三方認證，之后將試驗申請書、安全承諾書、深調報告書等上報國網(wǎng)西北電力調控分中心和國網(wǎng)陜西電力公司，申請參與深度調峰。
“那天是周四下午兩點半，國網(wǎng)西北調控分中心對我們的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)深調實驗。”秦嶺電廠運行部負責人徐勇還清楚地記得當時的情景。“大家都很忐忑，空氣里彌漫著不可名狀的緊張氣氛，讓人感覺時間過得很慢，生怕會出意外。”
“試驗煤質下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審核，還成為首臺深調能力達到額定負荷27.27%，突破極限的66萬千瓦火電機組，創(chuàng)造了新的深度調峰記錄。
此記錄的誕生也意味著秦嶺電廠在搶占深調市場上邁出了最關鍵的一步，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%額定容量的深調能力，共計可釋放調峰空間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，西北直調機組通過有償深度調峰就獲利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。”這段話是國網(wǎng)西北分部調度中心寫在2017年年終工作總結中的一段話，讀來震撼，能深刻領會到西北電網(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)頻率控制內容納入《電力系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調管理技術規(guī)范》。
“目前我們在陜北還建立了虛擬電廠調度控制系統(tǒng)，目前正在實驗階段，我們的目標是實現(xiàn)智慧調度。”張振宇對西北電網(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。
