20170615火电灵活性改造技术-蓄热罐(青岛达能,傅吉收)
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热电联产灵活性改造
大型蓄热罐技术
技术中心 副总工 傅吉收 青岛达能环保设备股份有限公司 安博国际工程咨询公司 2017年6月15日· 大连
目录：
——达能公司简介
——公司产品介绍
——合作单位·丹麦安博公司简介
——火电机组灵活性改造现状
——蓄热罐技术方案介绍
——蓄热罐技术方案业绩
青岛达能环保设备股份有限公司
2016 年国家能源局对外发布《关于下达火电灵活性改造试点项目的通知》，要求通过 加快能源技术创新，挖掘燃煤机组调峰潜力，提升火电机组灵活性，全面提高系统调峰和新
能源消纳能力。
技术要求： （1）热电机组增加20%额定容量的调峰能力，最小技术出力达到30%-40%额定容量； （2）纯凝机组增加15%-20%额定容量的调峰能力，最小技术出力达到30%-35%额定容量。 （ 3 ）部分具备改造条件的电厂预期达到国际先进水平，机组不投油稳燃时纯凝工况最小技 术出力达到20%-25%。
Ramboll – independent - foundation owned - international consultant 安博-独立的-基金会拥有的-国际化 的咨询公司
2017 年 1 月 16 日，青岛达能环保设备股 份有限公司就蓄热器技术合作事项与 Ramboll （安博）正式签订了《框架合作协 议》。
Malmø ， 瑞 典 马 尔 默
Hamborg ， 德 国 汉 堡
5
6
Seoul，韩国首尔
Bresia ，意大利布 雷西亚 Cardenden，英国 Diemen ，阿姆斯特 丹，荷兰
20152014-
承压
常压 /承压 承压 (3 bar) 承压
120
-
高度：15 直径：10 高度：49 直径：26 高度：31 直径：24
2017年3月7日， Ramboll（安博）公司
到达能进行参观访问，双方就合作事项进行 详细交流，并与三月下旬会同青岛达能公司 相关人员一起走访了国电、国电投、华润等
公司及电厂。
火电机组灵活改性现状
截至2015 年底，我国水电、风电和太阳能发电装机规模分别达到3.2亿千瓦、1.31 亿千瓦、4200 万千瓦，均居世界第一位，可再生能源总发电量也位居世界第一。 风电持续快速发展的同时，近年来我国部分地区的弃风弃光问题也日益凸显。国家
蓄热罐基本结构
蓄热水罐的罐体主要由碳钢板分层焊接而成，在罐体的 上部和下部设置布水盘和喷嘴，作用是将热水和冷水均匀缓
慢的引入至罐体内部。
蓄热罐工作原理
蓄热罐内部可同时储存热水和冷水。水温不同，水的密 度也不同，在一个足够大的容器中，由于重力原因，密度不 同的冷热水自然分层，热水在上，冷水在下，中间形成1m
常压
常压 常压 承压 承压 常压
92
100 85 125 120 85
能源局发布的2015年风电产业发展情况显示风电弃风限电形势加剧：全年弃风电量339亿
千瓦时，同比增加213 亿千瓦时，平均弃风率15%。尤其是我国“三北”地区，由于燃煤 热电比例高，冬季供暖期调峰困难，弃风问题严重，部分地区弃光问题也开始出现。为 了保证民生供热需求，“三北”地区热电联产还将持续增加，加上调峰电源建设条件较 差，“十三五”期间可再生能源消纳形势更为严峻。 通过灵活性改造提升电力系统调节能力，是解决风电等可再生能源消纳最直接有效 的措施之一。
中型区域供热系统蓄热器的压力和系统压力一样
大型区域供热系统的配送压力高，保证蓄热器经常在较低的 压力工作
蓄热罐介绍
蓄热水罐技术来自于北欧，北欧在热电联产和集中供热方面，特别是大型蓄热水罐方面已经有三四十 年的应用历史。在丹麦和瑞典，几乎所有的热电厂出口都设置有大型的蓄热水罐。 直接储存蒸汽 变压式蓄热罐
⑥全负荷脱硝 水调节、安全高效 ⑦低温省煤器+MGGH 国家科技课题、省科技一等奖
⑧脱硫废水零排放 两级低温喷淋蒸发、工艺简造价低 ⑨除尘除雾器 高效湿膜除尘除雾、 5mg/Nm3
⑩湿式静电除尘器 不锈钢极板、喷嘴置集尘极
丹麦Ramboll（安博）公司
Ramboll（安博）于1945年成立于丹麦， 是全球前10的环境及工程咨询公司，全球前10 的能源咨询公司，拥有超过2800名环境、健康 与水资源领域的专家，在35个国家共拥有超过 13000 名员工。服务领域涉及建筑、交通、环 境与健康、水、能源、油气、可持续规划及城 市设计、管理咨询等。
体积/m3 4000
2×24000 28000 6800 24000
产热量/ 发电量 MWh/MW 2200/330 1300/330 350/ 1100/330
服务内容 基本设计
储热系统的重新设计，功能 安全分析，新的仪控理念 详细的疲劳计算，以减少内 部检查 详细设计，采购和施工，监 督，管道计算
青岛达能环保设备股份有限 公司，位于中国山东省青岛胶州 市，是国家高新技术企业、 AAA 级 信用企业，注册资金 7100 万元， 占地面积 17 万平方米，公司员工 800 多人。主营业务：环境污染防 治、环保节能专用设备、锅炉辅 助设备的研制及销售业务。主导 产品：脱硫废水处理系统、锅炉 余热利用节能除尘系统、锅炉输 渣系统等配套设备系列产品。下 设青岛能源科技有限公司，并且 是北京清远顺合环保科技有限公 司的控股公司。
阿玛电厂的储热器The Heat ACcumulator at Amagerværket Height: 50 m Volume: 22,000 m3 Pressure: 2 Bar at the top (7 Bar at the bottom) Max temperature: 120 C Max. energy content: 1250 MWh Charge/discharge: 330 MJ/s for 3.5 hours （以上均为丹麦哥本哈根项目）
十三五规划：
灵活性改造 2.2 亿千瓦（相当于 2020 年煤电装机的 20% ），其中热电机组 1.33
亿千瓦（三北地区），纯凝机组0.87亿千瓦。增加调峰能力0.46亿千瓦。
灵活性改造路线选择-蓄热水罐方案
蓄热水罐方案主要是在保证机组日间高负荷发电，保证正常供暖基础上，增加抽汽的量，额外加热 一部分热网循环水，并从供水侧引出至蓄热水罐中储存。 在夜间社会用电量低谷阶段，机组参与进行深度调峰，同时将蓄热水罐中的热水直接输送至热网供 水母管中供热，以避免调峰期间采暖抽汽不足的问题。
设计，采购和施工，监督， 管道计算
设计，采购和施工，监督， 管道计算 设计，采购和施工，监督， 管道计算 设计，采购和施工，监督， 管道计算 设计，采购和施工，监督， 管道计算 设计，采购和施工，监督， 管道计算 设计，采购和施工，监督， 管道计算
15
16 17 18 19 20
2003
2002 2000 1998 1998 1998
20000
16300
高达900/300
600/170
概念设计研究
概念设计研究
7
2014
100
1100
-
功能设计/EPC招标 初期前端工程设计研究， 风险评估 详细的车间加工图纸设 计
8
2012 201213
135
24000
1100/330
9
Ostroleka，波兰
Hale Waihona Puke Baidu
常压
100
13000
725/120
序 号 10
份由大型蓄热水罐补充供热。
4)增加热电厂和供热公司供热调节手段，优化安排发电和供热之间的调度，使 得生产计划的制定变得更加灵活，有利于机组保持在较高的效率下运行，提高 经济性。
蓄热罐方案部分业绩
艾维多电厂的蓄热器The Heat ACcumulator at Avedøreværket Height: 50 m Two tanks operated as one Volume: 44,000 m3 Pressure: 2 Bar at the top (7 Bar at the bottom) Max temperature: 120 C Max. energy content: 2500 MWh Charge/discharge: 330 MJ/s for 7 hours
Ramboll（安博）蓄热器业绩
序 号 1 2 3 4 工程项目 Silkeborg ， 丹 麦 （锡尔克堡） Haslev，丹麦 年份 2015201520152015类型 常压 常压 常压 常压 温 度 /℃ 10/85 90 100 100 尺寸/m 高度：31 直径：28 高度：29 直径：19 体积/m3 2×14000 8000 3-5000 5-7000 产热量/ 发电量 MWh/MW 850/50 420/30 服务内容 基本设计，采购和监督 基本设计，采购和监督， 管道计算 概念设计研究 概念设计研究
企业简介——历史沿革
民族品牌、持续创新、精细服务
达能公司产品——概况
⑥ ⑨ ② ① ⑦ ⑩ ⑧ ⑦
③④⑤
①火电厂深度调峰蓄热罐 热水蓄能、灵调峰、深节能 ②循环水极化处理 零加药、高倍率、节水节能
③CFB锅炉分级冷却底渣系统 拓功能提性能、国际领先 ④鳞斗干渣机底渣系统 领先行业一代、国际领先 ⑤刮板捞渣机底渣系统 八百工程经验、与您分享
左右的过渡层。当热源产热量大于用户用热量时，蓄热罐
蓄热时，热水从上部水罐入，冷水从下部水管排出，过渡层向下移动；当热源产热量小于用户用热量时，
蓄热罐放热，放热时，热水从上部水管排出，冷水从下部水管进入，过渡层向上移动。罐体中水的质量是
保持恒定不变的，而能量是变化的。 蓄热罐工作过程的实质就是蓄热、放热的过程。在用户热负荷需求较低时，蓄热罐将发电系统产生的 多余热量吸收并储存，等用热负荷上升时放出热量。蓄热罐工作时，应保证其进、出水流量平衡，并在冷、 热水液位上下变化时保持过渡层稳定。另外，为避免蓄热罐内的水溶解氧并将这些水带入热网，影响热网 循环水水质，蓄热罐内的液面上通常冲入蒸汽或氮气，保持微正压，使蓄热罐内的水与空气隔离。
Amager CHP ， 丹 麦哥 本 哈根（阿马） Fyn CHP，丹麦菲英岛
Asnæs CHP，丹麦 Maribo CHP，丹麦 Studstrup CHP，丹麦 Skærbæk CHP，丹麦 Nordjyll CHP，丹麦
高度：49 直径：26
高度：40 直径：50 高度：65 直径：20 高度：25 直径：18.5 高度：55 直径：29 高度：48 直径：28.5 高度：30 直径：40
11 12 13 14
工程项目 Gjøvik，挪威
Avedøre CHP，丹麦 Skærbæk CHP，丹麦 Jönköping，瑞典
年份 2012
2011 2011 2006 2003
类型 常压
承压 承压 常压 承压
温度/℃ 100
120 120 100 120
尺寸/m 高度：49 直径：26 高度：48 直径：28.5 高度：34 直径： 16
储存热水和小部分蒸汽
按压力划分
常压式 定压式蓄热罐
有压式
立式 卧式 由于区域供热系统的特点，区域供热系统中使用的 蓄热罐通常为常压式或有压式热水蓄热罐。一般管网温 度低于100℃时设置常压型蓄热罐，高于100℃时设置成 露天 直埋 有压型蓄热罐。建造有压式蓄热罐的成本要比建造常压
按安装形式划分
式蓄热罐的成本高,检验安装难度较大。
蓄热罐主要功能
1）保证热网的安全运行：如果万一出现管路爆裂等异常现象，大量失水时， 在故障修复后，可以快速补充热量；万一出现异常低温时，蓄热罐可以提供短 期的尖峰热源。 2）电负荷调峰（下调）：当电力过剩或需要为新能源让路时，将火电厂的发 电量降下来，但为保证低压缸拥有一定的冷却蒸汽流量，发电负荷不能降得太 低，而且各级供热抽汽量不能太大，因为此时有可能会造成供热量不足，这时， 储热罐就可以利用储存的热量来解决这个问题。对于具有背压运行模式的机组， 其发电量可降到很低的水平，这需要增大汽机旁路流量或增大锅炉主蒸汽直接 供热的抽汽量，这就会造成供热量过大，此时就可以通过大型蓄热水罐将过多 的热量储存起来备用，从而实现更大深度调峰。 3）电负荷调峰（上调）：在电网缺电时，需要火电机组发挥其最大的发电能 力，则必须停止或降低抽汽供热的比例，此时供热能力下降，则热量不足的部
大型蓄热罐技术
技术中心 副总工 傅吉收 青岛达能环保设备股份有限公司 安博国际工程咨询公司 2017年6月15日· 大连
目录：
——达能公司简介
——公司产品介绍
——合作单位·丹麦安博公司简介
——火电机组灵活性改造现状
——蓄热罐技术方案介绍
——蓄热罐技术方案业绩
青岛达能环保设备股份有限公司
2016 年国家能源局对外发布《关于下达火电灵活性改造试点项目的通知》，要求通过 加快能源技术创新，挖掘燃煤机组调峰潜力，提升火电机组灵活性，全面提高系统调峰和新
能源消纳能力。
技术要求： （1）热电机组增加20%额定容量的调峰能力，最小技术出力达到30%-40%额定容量； （2）纯凝机组增加15%-20%额定容量的调峰能力，最小技术出力达到30%-35%额定容量。 （ 3 ）部分具备改造条件的电厂预期达到国际先进水平，机组不投油稳燃时纯凝工况最小技 术出力达到20%-25%。
Ramboll – independent - foundation owned - international consultant 安博-独立的-基金会拥有的-国际化 的咨询公司
2017 年 1 月 16 日，青岛达能环保设备股 份有限公司就蓄热器技术合作事项与 Ramboll （安博）正式签订了《框架合作协 议》。
Malmø ， 瑞 典 马 尔 默
Hamborg ， 德 国 汉 堡
5
6
Seoul，韩国首尔
Bresia ，意大利布 雷西亚 Cardenden，英国 Diemen ，阿姆斯特 丹，荷兰
20152014-
承压
常压 /承压 承压 (3 bar) 承压
120
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高度：15 直径：10 高度：49 直径：26 高度：31 直径：24
2017年3月7日， Ramboll（安博）公司
到达能进行参观访问，双方就合作事项进行 详细交流，并与三月下旬会同青岛达能公司 相关人员一起走访了国电、国电投、华润等
公司及电厂。
火电机组灵活改性现状
截至2015 年底，我国水电、风电和太阳能发电装机规模分别达到3.2亿千瓦、1.31 亿千瓦、4200 万千瓦，均居世界第一位，可再生能源总发电量也位居世界第一。 风电持续快速发展的同时，近年来我国部分地区的弃风弃光问题也日益凸显。国家
蓄热罐基本结构
蓄热水罐的罐体主要由碳钢板分层焊接而成，在罐体的 上部和下部设置布水盘和喷嘴，作用是将热水和冷水均匀缓
慢的引入至罐体内部。
蓄热罐工作原理
蓄热罐内部可同时储存热水和冷水。水温不同，水的密 度也不同，在一个足够大的容器中，由于重力原因，密度不 同的冷热水自然分层，热水在上，冷水在下，中间形成1m
常压
常压 常压 承压 承压 常压
92
100 85 125 120 85
能源局发布的2015年风电产业发展情况显示风电弃风限电形势加剧：全年弃风电量339亿
千瓦时，同比增加213 亿千瓦时，平均弃风率15%。尤其是我国“三北”地区，由于燃煤 热电比例高，冬季供暖期调峰困难，弃风问题严重，部分地区弃光问题也开始出现。为 了保证民生供热需求，“三北”地区热电联产还将持续增加，加上调峰电源建设条件较 差，“十三五”期间可再生能源消纳形势更为严峻。 通过灵活性改造提升电力系统调节能力，是解决风电等可再生能源消纳最直接有效 的措施之一。
中型区域供热系统蓄热器的压力和系统压力一样
大型区域供热系统的配送压力高，保证蓄热器经常在较低的 压力工作
蓄热罐介绍
蓄热水罐技术来自于北欧，北欧在热电联产和集中供热方面，特别是大型蓄热水罐方面已经有三四十 年的应用历史。在丹麦和瑞典，几乎所有的热电厂出口都设置有大型的蓄热水罐。 直接储存蒸汽 变压式蓄热罐
⑥全负荷脱硝 水调节、安全高效 ⑦低温省煤器+MGGH 国家科技课题、省科技一等奖
⑧脱硫废水零排放 两级低温喷淋蒸发、工艺简造价低 ⑨除尘除雾器 高效湿膜除尘除雾、 5mg/Nm3
⑩湿式静电除尘器 不锈钢极板、喷嘴置集尘极
丹麦Ramboll（安博）公司
Ramboll（安博）于1945年成立于丹麦， 是全球前10的环境及工程咨询公司，全球前10 的能源咨询公司，拥有超过2800名环境、健康 与水资源领域的专家，在35个国家共拥有超过 13000 名员工。服务领域涉及建筑、交通、环 境与健康、水、能源、油气、可持续规划及城 市设计、管理咨询等。
体积/m3 4000
2×24000 28000 6800 24000
产热量/ 发电量 MWh/MW 2200/330 1300/330 350/ 1100/330
服务内容 基本设计
储热系统的重新设计，功能 安全分析，新的仪控理念 详细的疲劳计算，以减少内 部检查 详细设计，采购和施工，监 督，管道计算
青岛达能环保设备股份有限 公司，位于中国山东省青岛胶州 市，是国家高新技术企业、 AAA 级 信用企业，注册资金 7100 万元， 占地面积 17 万平方米，公司员工 800 多人。主营业务：环境污染防 治、环保节能专用设备、锅炉辅 助设备的研制及销售业务。主导 产品：脱硫废水处理系统、锅炉 余热利用节能除尘系统、锅炉输 渣系统等配套设备系列产品。下 设青岛能源科技有限公司，并且 是北京清远顺合环保科技有限公 司的控股公司。
阿玛电厂的储热器The Heat ACcumulator at Amagerværket Height: 50 m Volume: 22,000 m3 Pressure: 2 Bar at the top (7 Bar at the bottom) Max temperature: 120 C Max. energy content: 1250 MWh Charge/discharge: 330 MJ/s for 3.5 hours （以上均为丹麦哥本哈根项目）
十三五规划：
灵活性改造 2.2 亿千瓦（相当于 2020 年煤电装机的 20% ），其中热电机组 1.33
亿千瓦（三北地区），纯凝机组0.87亿千瓦。增加调峰能力0.46亿千瓦。
灵活性改造路线选择-蓄热水罐方案
蓄热水罐方案主要是在保证机组日间高负荷发电，保证正常供暖基础上，增加抽汽的量，额外加热 一部分热网循环水，并从供水侧引出至蓄热水罐中储存。 在夜间社会用电量低谷阶段，机组参与进行深度调峰，同时将蓄热水罐中的热水直接输送至热网供 水母管中供热，以避免调峰期间采暖抽汽不足的问题。
设计，采购和施工，监督， 管道计算
设计，采购和施工，监督， 管道计算 设计，采购和施工，监督， 管道计算 设计，采购和施工，监督， 管道计算 设计，采购和施工，监督， 管道计算 设计，采购和施工，监督， 管道计算 设计，采购和施工，监督， 管道计算
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2003
2002 2000 1998 1998 1998
20000
16300
高达900/300
600/170
概念设计研究
概念设计研究
7
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-
功能设计/EPC招标 初期前端工程设计研究， 风险评估 详细的车间加工图纸设 计
8
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135
24000
1100/330
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Ostroleka，波兰
Hale Waihona Puke Baidu
常压
100
13000
725/120
序 号 10
份由大型蓄热水罐补充供热。
4)增加热电厂和供热公司供热调节手段，优化安排发电和供热之间的调度，使 得生产计划的制定变得更加灵活，有利于机组保持在较高的效率下运行，提高 经济性。
蓄热罐方案部分业绩
艾维多电厂的蓄热器The Heat ACcumulator at Avedøreværket Height: 50 m Two tanks operated as one Volume: 44,000 m3 Pressure: 2 Bar at the top (7 Bar at the bottom) Max temperature: 120 C Max. energy content: 2500 MWh Charge/discharge: 330 MJ/s for 7 hours
Ramboll（安博）蓄热器业绩
序 号 1 2 3 4 工程项目 Silkeborg ， 丹 麦 （锡尔克堡） Haslev，丹麦 年份 2015201520152015类型 常压 常压 常压 常压 温 度 /℃ 10/85 90 100 100 尺寸/m 高度：31 直径：28 高度：29 直径：19 体积/m3 2×14000 8000 3-5000 5-7000 产热量/ 发电量 MWh/MW 850/50 420/30 服务内容 基本设计，采购和监督 基本设计，采购和监督， 管道计算 概念设计研究 概念设计研究
企业简介——历史沿革
民族品牌、持续创新、精细服务
达能公司产品——概况
⑥ ⑨ ② ① ⑦ ⑩ ⑧ ⑦
③④⑤
①火电厂深度调峰蓄热罐 热水蓄能、灵调峰、深节能 ②循环水极化处理 零加药、高倍率、节水节能
③CFB锅炉分级冷却底渣系统 拓功能提性能、国际领先 ④鳞斗干渣机底渣系统 领先行业一代、国际领先 ⑤刮板捞渣机底渣系统 八百工程经验、与您分享
左右的过渡层。当热源产热量大于用户用热量时，蓄热罐
蓄热时，热水从上部水罐入，冷水从下部水管排出，过渡层向下移动；当热源产热量小于用户用热量时，
蓄热罐放热，放热时，热水从上部水管排出，冷水从下部水管进入，过渡层向上移动。罐体中水的质量是
保持恒定不变的，而能量是变化的。 蓄热罐工作过程的实质就是蓄热、放热的过程。在用户热负荷需求较低时，蓄热罐将发电系统产生的 多余热量吸收并储存，等用热负荷上升时放出热量。蓄热罐工作时，应保证其进、出水流量平衡，并在冷、 热水液位上下变化时保持过渡层稳定。另外，为避免蓄热罐内的水溶解氧并将这些水带入热网，影响热网 循环水水质，蓄热罐内的液面上通常冲入蒸汽或氮气，保持微正压，使蓄热罐内的水与空气隔离。
Amager CHP ， 丹 麦哥 本 哈根（阿马） Fyn CHP，丹麦菲英岛
Asnæs CHP，丹麦 Maribo CHP，丹麦 Studstrup CHP，丹麦 Skærbæk CHP，丹麦 Nordjyll CHP，丹麦
高度：49 直径：26
高度：40 直径：50 高度：65 直径：20 高度：25 直径：18.5 高度：55 直径：29 高度：48 直径：28.5 高度：30 直径：40
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工程项目 Gjøvik，挪威
Avedøre CHP，丹麦 Skærbæk CHP，丹麦 Jönköping，瑞典
年份 2012
2011 2011 2006 2003
类型 常压
承压 承压 常压 承压
温度/℃ 100
120 120 100 120
尺寸/m 高度：49 直径：26 高度：48 直径：28.5 高度：34 直径： 16
储存热水和小部分蒸汽
按压力划分
常压式 定压式蓄热罐
有压式
立式 卧式 由于区域供热系统的特点，区域供热系统中使用的 蓄热罐通常为常压式或有压式热水蓄热罐。一般管网温 度低于100℃时设置常压型蓄热罐，高于100℃时设置成 露天 直埋 有压型蓄热罐。建造有压式蓄热罐的成本要比建造常压
按安装形式划分
式蓄热罐的成本高,检验安装难度较大。
蓄热罐主要功能
1）保证热网的安全运行：如果万一出现管路爆裂等异常现象，大量失水时， 在故障修复后，可以快速补充热量；万一出现异常低温时，蓄热罐可以提供短 期的尖峰热源。 2）电负荷调峰（下调）：当电力过剩或需要为新能源让路时，将火电厂的发 电量降下来，但为保证低压缸拥有一定的冷却蒸汽流量，发电负荷不能降得太 低，而且各级供热抽汽量不能太大，因为此时有可能会造成供热量不足，这时， 储热罐就可以利用储存的热量来解决这个问题。对于具有背压运行模式的机组， 其发电量可降到很低的水平，这需要增大汽机旁路流量或增大锅炉主蒸汽直接 供热的抽汽量，这就会造成供热量过大，此时就可以通过大型蓄热水罐将过多 的热量储存起来备用，从而实现更大深度调峰。 3）电负荷调峰（上调）：在电网缺电时，需要火电机组发挥其最大的发电能 力，则必须停止或降低抽汽供热的比例，此时供热能力下降，则热量不足的部