新能源结构下火电机组深度调峰技术浅谈

新能源结构下火电机组深度调峰技术浅谈

摘要：近年来，随着国家政策的大力扶持、以及新疆地区得天独厚的能源储备，新疆地区火电机组装机容量快速攀升。在此背景下，自治区研究酝酿出台电力辅

助市场规则，各发电企业纷纷尝试深度调峰下限。本文从实际案例中简述了深度

调峰技术，以及影响深度调峰技术的几个因素。

关键词：深度调峰；火电；脱销；低负荷

1 概述

近年来，新疆电网电源装机容量快速攀升，2016年新疆电网电源装机总规模

突破7692万千瓦，然而电网可调节电源容量为2531万千瓦。其中，承担调峰主

力的公用火电厂容量为2271万千瓦，公用水电容量260万千瓦。省调可调节电

源占比仅为32.91%。电网调峰容量少，维持电网稳定运行的压力巨大。

2 火电厂深度调峰试验情况

目前新疆电网在快速发展的同时，也日益凸显了一些问题。电源与电网发展

不协调、跨省消纳壁垒严重、市场和政策机制不健全等问题日益突出。电网公司

为进一步促进发掘火电厂调峰能力，于2017年初，新疆针对《新疆电力辅助服

务市场运营规则》进行了征求意见，文中初步计划，公用火电机组有偿调峰基准

点基本在45%～50%之间。在此背景下，华电新疆发电有限公司乌鲁木齐热电厂

近期开展了超低负荷稳燃试验，以探求深度调峰潜力。

2.1超低负荷试验情况

试验于2017年3月28日进行，以火焰检测信号稳定，不触发机组保护动作；脱硝入口温度280℃以上，维持脱硝设备正常工作；炉膛温度保持在850℃以上，保证炉内稳定燃烧，为三条判定机组稳燃低负荷的核心依据。

2号机组负荷从150MW降至100MW（30.3%额定负荷），机组运行各项参数平稳，炉膛火焰检测信号良好，实测脱硝入口温度305℃，实测炉膛温度1100℃。保持100MW负荷稳定运行3小时，此时出现锅炉排渣量大，为了避免排渣设备

过载引起设备故障，决定终止试验升负荷，同时机组消缺整顿。次日继续试验，

采用滑压运行方式缓慢降负荷，降至90MW负荷。此时机组各项运行参数平稳，

4号磨煤机1号角火焰检测信号出现闪动，但总体稳定，脱硝入口温度降至

295.5℃，NOx排放浓度65.9mg/m3，实测炉膛温度1050℃。

图1 实验中DCS画面

采用滑压运行的方式继续缓慢降负荷，负荷降至80MW时机组主蒸汽温度537.5℃，主蒸汽压力10.48MPa，4号磨1号角、3号角火焰检测信号出现闪动，

但总体稳定，脱硝入口温度降至294.4℃，总排口NOx排放浓度73.4mg/m3，实

测炉膛温度1000℃，80MW（24%BMCR）为此次试验确定的最低断油稳燃负荷。 3影响火电机组参与深度调峰安全性和经济性的主要因素

3.1燃烧稳定性

机组深度调峰（DPR）时，锅炉处于超低负荷运行工况，炉膛热强度较弱，

其适应工况变动的能力也较弱。所以，锅炉低负荷运行时应选择主力磨煤机运行

方式，应保证较高的二次风箱和炉膛差压，提高着火的稳定性。但断油超低负荷

运行时、降负荷速率较慢，需根据运行参数判断，未必能快速响应调峰需求。同时，若机组长期低负荷运行、快速响应调峰指令，对机组燃烧经济性，及机组运

行寿命具有一定的影响。

3.2污染物排放

目前火电机组使用的大部分脱销反应装置都使用SCR技术（选择性催化还原

技术），目前最常见的商用脱硝催化剂为V2O5，此类催化剂最佳活性温度区间

为280℃至420℃。根据前期试验数据，温度低于280℃时脱硝反应效率将低于90%，反应效率的下降时DCS系统会自动提高喷氨量，这将产生脱硝催化剂不可

逆性的堵灰，甚至催化剂失活，以及后续烟道空预器的硝酸盐、硫酸盐堵灰等一

连串恶性循环。脱硝装置入口烟气温度将是深度调峰过程中最值得关注的一个参数，同时也是限制深度调峰下限的一个重要指标。目前，国内已有成熟的脱硝旁

路改造等脱硝宽负荷运行技术改造路线，已成为火电灵活性改造项目的重要组成

部分。

3.3水动力工况安全性

锅炉快速变负荷过程中，水冷壁各循环管路热偏差过大导致水循环流速降低，出现水循环停滞或倒流的情况。以国产２００ＭＷ机组的水循环试验研究为例，

在50％Ｐ下，水循环状态良好；在40％P下，水循环流速出现波动，但并未超过

循环流速的临界值；在30％Ｐ下，水循环流速已低于临界值，此时已无法保证水

动力工况的安全性。

3.4 供暖期间火电机组调峰能力的不足

新疆位于西北地区，因环境气候原因，冬季漫长且寒冷，供暖期长达6个月

左右，供暖期间大部分热电厂都要承担供暖任务，这时，无法承担更多调峰任务，冬季供暖期调峰裕量进一步被压缩。目前大型电采暖设备在建数量众多、以某

350MW热电厂为例，目前在建一台300MW电锅炉、以电储热的形式可释放出50%调峰负荷。

4 总结

新疆地区火电机组及新能源机组装机容量的不断攀升保障了电网应对大负荷

用电的安全。以目前深度调峰技术能够做到30%设计出力已是技术能力极限，低

于30%机组出力的深度调峰可能会带来严重的设备寿命折损等不良影响。在冬季，常规供暖热电机组由于以热定电的特性，进一步压缩了调峰空间，其余调峰电站

甚至自备电厂实现深度调峰技术就显得尤为重要，配合以电锅炉等具有以电储热

的项目可以进一步释放出一定的调峰能力。

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