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煤电升级改造的最大短板怎么补?

来源:原创     发布时间: 2021/12/31 9:44:39

  推行节煤降耗改造、供热改造、灵活性改造,到2025年,全国火电平均供电煤耗降至300克标准煤/千瓦时以下——国家发改委不久前发布的《全国煤电机组改造升级实施方案》(下称《方案》)方向和目标明确。对照《方案》,现役煤电机组距离上述目标还有多远?

  据了解,因效率相对较低、煤耗居高难下,平均供电煤耗目前普遍高于330克/千瓦时,亚临界机组已成为上述“三改”联动面临的最大短板。截至2020年底,这部分机组仍占全国煤电总装机的1/3左右,改造数量之大,进一步加剧了提质增效的难度。找到确保安全、降耗减碳、经济可行的技术方案迫在眉睫。

  改造需全行业通力合作

  《方案》要求,对供电煤耗在300克/千瓦时以上的煤电机组,加快创造调节实施节能改造;鼓励现有燃煤发电机组替代供热,对具备供热条件的纯凝机组开展供热改造;存量煤电机组灵活性改造应改尽改,“十四五”期间完成2亿千瓦。

  在中国能源研究会特邀副理事长陈进行看来,对标“三改”联动,亚临界机组需求迫切、潜力巨大。“我国煤电装机容量接近11亿千瓦,总体处于世界先进水平,但离全面打造煤炭清洁高效利用的要求仍有一定差距。尤其是大约3.5亿千瓦的亚临界机组,参数低、汽轮机流通效率低,平均供电煤耗普遍高于330克/千瓦时。仅30万千瓦等级机组就有约880台,部分机组煤耗甚至达到350-360克/千瓦时,与当前在役燃煤机组供电煤耗低于310克标准煤/千瓦时的要求相去甚远。改造需要全行业通力合作、快马加鞭。”

  考验不止降煤耗一项。上海申能电力科技有限企业总经理冯伟忠表示,亚临界机组灵活性普遍欠佳,面临大规模节能改造和灵活性提升的双重挑战。“按照《方案》,如果不能改造到位,最终将被关停淘汰。我国亚临界机组总体比较新,即便最旧的机组,也比英国最新的燃煤机组‘年轻’,如果大容量进行关停,既不科学也不经济。无论从补齐煤电行业碳减排短板,还是机组自身发展角度看,大幅提效改造势在必行。”

  对此,《方案》提出,梳理排查具备改造条件的亚临界煤电机组,统筹衔接上下游设备供应能力和电力电量供需平衡,科学制定改造实施方案,有序推进高温亚临界综合升级改造。

  改造后可追赶超超临界机组水平

  事实上,亚临界机组改造已有诸多尝试,效果却不尽如意人。

  “比如,常规汽轮机通流改造应用最多,但节能收益有限,改造后还是达不到310克/千瓦时煤耗要求,也难以保持长期高效运行。跨代升级改造成准二次再热超(超)临界机组,投资大,几乎相当于重建,升温至566/566℃的方案,因性价比不高,几乎鲜有人问津。”中国能源研究会节能减排中心副秘书长王凡坦言。

  改造到底有何需求?冯伟忠认为,改造应兼顾大幅提效、灵活性提升、保效延寿及经济性等条件。“首先是提效幅度足够大,尽可能一步到位,避免未来因减碳要求提升而重复改造。同时,前瞻性考虑机组超低负荷调峰能力的改善、优良调频能力的保留,以支撑整个电力系统低碳化发展,实现结构性碳减排。改造后的机组还要保持长期高效运行,防止效率过快折损,与新建机组替代相比要有显著的性价比优势。不能像现在有些改造,既加重电厂负担,还会造成资金和资源浪费。”

  有没有符合条件的方案?据了解,由我国首创的“亚临界机组600℃升温改造技术”,已实现供电煤耗下降35克,可满足负荷在20%-100%之间灵活调节,并做到机组延寿和长期保效,已被国家列入“全国煤电机组改造升级实施方案”。据徐州华润电力有限企业节能专业主任马国营先容,利用这种技术对该厂32万千瓦亚临界机组实施改造,供电煤耗已由321.57克/千瓦时降至285克/千瓦时。“改造后的机组在额定工况下供电煤耗平均降低35克/千瓦时,相当于效率水平提高10%以上。这个水平超过所有现役超临界机组,达到较先进的超超临界机组水平。”

  改造需要“一机一策”有序推进

  “除了煤耗大幅降低,机组深度调峰性能得到质的提升,在没有投油助燃和保持超低排放条件下,最低稳定运行负荷能力还能达到19%,提前11年达到国家提出的2030年煤电机组实现20%-100%深度调峰目标。”马国营算了一笔账,“改造费用共计3.5亿元,以单位投资1100元/千瓦计算,静态投资回收期7年,此外还可获得电网节能调度及深度调峰收益。按照5500利用小时计算,年可节约标煤量5.53万吨,二氧化碳减排14.7万吨。”

  冯伟忠进一步称,徐州华润电厂的改造方案具备可行性和普适性,若能在现役亚临界机组大规模推广,保守按照供电煤耗降低30克/千瓦时,年利用小时数4500小时测算,每年将节约超过4700万吨标准煤,减排二氧化碳1.27亿吨以上。“亚临界机组整体提升20%的深度调峰性能,还可腾出7000万千瓦调峰容量,对应增加3.5亿千瓦新能源消纳能力。”

  “按照《方案》要求,仅灵活性改造一项,每千瓦投资就在500-1500元不等,经济性也是电厂关注的重点。建立适合市场化运行的商业模式,才能加快综合升级改造工作。”王凡建议,研究通过技术转让,提供技术包、App包、培训包等形式,按照改造机组的台数来收取转让费,或成立技术、设计和制造三方联合体,把机组改造纳入商业化运营。

  华润电力控股有限企业原总裁胡敏表示,我国亚临界机组数量多,改造需要“一机一策”。“过去是零散几台,现在面对全国大范围改造,怎么跟发电企业、设计院、监测单位沟通,究竟有多少机组具备改造潜力,五年内如何科学推进实施等,这些实际问题值得深入研究,与上下游企业、设备制造商、材料供应商等相关方协同推进。”