电蓄热锅炉在热电厂中灵活性应用的实现

电蓄热锅炉在热电厂中灵活性应用的实现

摘要：本文通过对京能盛乐热电所处区域蒙西网弃风严重、周边及城区供热市

场需求逐步增大以及目前该电厂在深度调峰、AGC调频、供暖能力不足方面面临

的问题，并结合国家能源结构调整方面政策导向，重点分析了电储能项目在该厂

投运后对今后一段时期内热电解耦、风火替代、深度调峰、AGC调频方面的促进

作用。为促进该地区电厂、热力市场改革及其它有类似灵活性改造需求的电厂提

供参考。

关键词：电蓄热；热电解耦；辅助调峰；风火替代；备用热源

Absrtact：this paper deals with the serious abandonment of wind in the Mengxi network of Jingneng Shengle Thermoelectric Power Plant，the increasing demand of the heating market around the city and the problems faced by the power plant in deep peak shaving，AGC frequency modulation and insufficient heating capacity，Combined with the policy guidance of national energy structure adjustment，the promotion effect of electric energy storage project on thermoelectric decoupling，wind-fire substitution，deep peak shaving and AGC frequency modulation in the future period after the plant is put into operation is analyzed. It provides a reference for promoting the reform of power plants，thermal market and other power plants with similar flexibility.

1引言

在我国推动能源革命、努力建设“清洁低碳、安全高效”现代能源体系的大背景下，近年

来我国新能源得到了持续快速发展，同时，部分地区的弃风、弃光问题日益严重，尤其在我

国“蒙西”地区，作为风电产业基地，新能源机组占比较高，各区域电网联络能力较弱，调峰

电源建设条件差，电网火电机组AGC调频灵活较差，冬季供暖期调峰困难，弃风问题严重，

存在严重的“窝电”现象，多余的电产能无法就近消化，电力系统的新能源消纳能力成为制约

当地可再生能源发展的关键因素。

2政策导向

国家在《热电联产管理办法》【1】中明确指出，鼓励热电机组配置蓄热、储能等措施

实施深度调峰，并给予调峰补偿。随着我国电力体制改革的进一步深化，在热电厂增加电蓄

热调峰设施，增加调峰能力，能够通过调峰辅助市场交易获得经济补偿，创新盈利模式。

根据国家能源局东北监管局下发《东北电力调峰辅助服务市场监管办法（试行）》、

《东北电力调峰辅助服务市场监管办法（试行）》补充办法【2】，办法旨在解决东北电力

调峰困难，促进清洁能源消纳。内蒙古京能盛乐热电有限公司为了响应国家政策【3-4】，投

资建设4*40MW大功率电热炉进行深度调峰。

3机组简介

内蒙古京能盛乐热电有限公司（以下简称该厂）现有2×350MW超临界供热机组，两台

机组分别于2015年12月及2016年1月投入商业运行。电厂位于内蒙古呼和浩特市和林格

尔县盛乐现代服务业集聚区内，主要为“三区一城”提供集中供热热源和云计算中心制冷热源，是和林格尔新区配套工程，设计每台机组额定抽汽量为380t/h，最大抽汽量为550t/h，设计

供热能力为1200万m2，对城发热力辛家营换热站，管道单程35Km，属于长途管线供热。

2016年和2017年该厂分别进行了热网首站扩建、余热利用的工程改造，实际供热能力可达

到为1400万m2。

4供热现况

2018-2019采暖期由主机热网首站加热器供热，最大供热面积1296万㎡，循环水温度要

求较高，最大110℃。按照目前该厂的供热能力来说能够满足2018年供热负荷增加的要求。

但是按照国家能源局关于火电灵活改造的要求，常规火电机组应具备基本调峰能力与有偿调

峰能力，基础调峰能力为机组容量的50%，按照电厂机组目前情况，当发电负荷为50%时，

单台机的抽汽量约300t/h，总抽汽量为600t/h，按照热负荷指标45W/m2计算，机组在50%

负荷率的情况下，供热能力约为950万m2，因此，在不增加技改的前提下，盛乐电厂机组

将产生334万m2供热缺口【5】。为满足蒙西电网风火替代政策，同时增加供热面积，电厂

启动一期4*40MW电蓄热锅炉，目前已全部调试完毕，在2019-2020年供热季将正式投入运行。

5电蓄热系统工作原理

该厂电蓄热锅炉为阿帕尼高压电极锅炉供热系统包括加热、换热、水循环、系统稳压、

系统加药等环节，系统分为一次侧和二次侧（图1）。一次侧系统主要有10KV高压电柜、电极锅炉本体、循环水系统、循环水稳压系统、加药系统、换热系统组成。电源通过该厂

220KV升压站扩建一个间隔，通过降压变后采用10KV高电压等级供电，电阻仅为1.5-2.5kΩ。在锅炉容器内部安装有三相电极和保护盾（和其它相关机构），保护控制盾可上下运动，调

节电极的工作电流或输出功率，调节范围为2.5~100%。一定电导率的除盐水在锅炉中（系统

满水运行）通过高压电极加热，管道里的循环水将热量从锅炉中带出，经过换热器将热传递

到二次侧，然后再回到锅炉中加热，如此反复，不断地将电能转化为热能传递出去，热效率

高达99.8%、环保0排放，电极寿命至少30年。基本工作流程如图一、稳压系统起到系统运

行时保持系统循环水压力稳定。加药系统保证系统电导率控制在运行参数范围会内完整的高

压电极锅炉供热系统包括加热。

图1 电蓄热系统工艺流程图

本工程一期采用供热负荷为4*40MW的电锅炉，将电能转换为热能，作为集中供热热源，即可满足350万m2的供热面积，通过此种方式，可实现四大功能：热电解耦、辅助调峰、

风火替代、备用热源【6】。

6功能分析

6.1热电解耦

目前蒙西网通过供暖期调整各发电厂负荷进行电网平衡。当热电厂加装电蓄热调峰、调

频系统后，可以有效实现热电厂“热电解耦”，使热电机组实现最小运行方式以下的负荷调整，甚至使上网关口表电量负荷接近于0【7】。电热转换热量通过注入热力管网，对电厂热力供

给进行补充。

表1 蒙西电网300MW等级火电厂2018-2019年度采暖期调峰电量净收入明细