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4月30日，習近平總書記主持“中共中央政治局就新形勢下加強我國生態(tài)文明建設(shè)集體學習”時指出：實現(xiàn)碳達峰、碳中和“各級黨委和政府要拿出抓鐵有痕、踏石留印的勁頭，明確時間表、路線圖、施工圖，推動經(jīng)濟社會發(fā)展建立在資源高效利用和綠色低碳發(fā)展的基礎(chǔ)之上?！敝醒胩岢鲆皹?gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”，這意味著按照“3060”雙碳目標要求，我國主體電源要從目前裝機容量占比近一半的煤電轉(zhuǎn)化為新能源電力，挑戰(zhàn)空前，是實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展、走上低碳之路的最好機遇。

我國以煤為主的資源稟賦，決定了煤電在相當長時期內(nèi)仍將承擔保障我國能源電力安全的重要作用。2021年煤電以不足50%的裝機占比，生產(chǎn)了全國60%的電量，承擔了70%的頂峰任務(wù)，發(fā)揮了保障電力安全穩(wěn)定供應(yīng)的“頂梁柱”和“壓艙石”作用。

來源：北極星輸配電網(wǎng) 作者：李德波，南方電網(wǎng)電力科技股份有限公司，中國科協(xié)第十屆全國代表，南方電網(wǎng)公司首批高層次人才，公司資深技術(shù)專家

火電機組靈活性的含義

隨著我國火電機組容量過剩越來越嚴重，我國風電和光伏等可再生能源的裝機容量又持續(xù)增大，2021年，我國風電和太陽能發(fā)電量新增2550億千瓦時，占全社會新增用電量7914億千瓦時的32.2%。燃煤機組逐漸由電量生產(chǎn)主體演變?yōu)殡娋W(wǎng)容量保證單位與新能源消納的支撐基礎(chǔ)，不得不根據(jù)可再生能源具備的發(fā)電能力及時出讓或者補充發(fā)電份額，保證電力生產(chǎn)和供應(yīng)任何時候都處于平穩(wěn)的狀態(tài)，在電網(wǎng)需要時及時補上，稱為燃煤機組的靈活性?；痣姍C組靈活性包括如下幾個方面：

（1）深度調(diào)峰靈活性：隨著新能源電力裝機規(guī)模的不斷增加，燃煤電廠開始由主體電源變?yōu)殪`活性調(diào)峰電源，通過調(diào)整機組負荷，實現(xiàn)新能源并網(wǎng)，這種運行模式屬于燃煤電廠深度調(diào)峰靈活性。

（2）負荷調(diào)節(jié)靈活性：由于新能源的波動性、不穩(wěn)定性，新能源的并網(wǎng)后對電網(wǎng)的擾動影響越來越大。為了滿足用電需求，同時維持電網(wǎng)的穩(wěn)定，需要燃煤電廠具有較快的負荷響應(yīng)速率，既包括快速升負荷，也包括快速減負荷，這個就是負荷調(diào)節(jié)靈活性。

（3）燃料的靈活性：在雙碳目標背景下，燃煤電廠為了實現(xiàn)CO2減排的目標，需要摻燒生物質(zhì)、污泥、垃圾等多種可再生能源，從而提高燃料的經(jīng)濟性，稱為燃料的靈活性。

燃煤電廠靈活性改造與南方電網(wǎng)區(qū)域運行協(xié)調(diào)處理對策

（一）燃煤電廠深度調(diào)峰靈活性

根據(jù)國家能源局“三改聯(lián)動”要求，純凝機組深度調(diào)峰達到35%，廣東省燃煤電廠已經(jīng)開展600MW機組20%深度調(diào)峰可行性論證，深度調(diào)峰能力進一步增強。“十四五”期間廣東省完成5500萬千瓦，增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力800—1100萬千瓦，促進清潔能源消納。需要指出的是我國各個煤電機組間設(shè)計制造存在很大的差別。各發(fā)電機組的鍋爐、汽機和發(fā)電機三大主機對原生產(chǎn)廠家的設(shè)計和制造要求是不相同的，三大主機所設(shè)計的安全運行的技術(shù)參數(shù)不同，負荷調(diào)節(jié)范圍也不一樣，當電網(wǎng)進行調(diào)峰時，均有各自不同的合理調(diào)峰深度。煤電機組深度調(diào)峰對發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟效益有較大的影響。煤電機組深度調(diào)峰將帶來發(fā)電煤耗上升。因此不同類型機組深度調(diào)峰的下限要進行技術(shù)經(jīng)濟對比分析，選擇經(jīng)濟上能夠接受、合理的調(diào)峰下限，并不是鍋爐負荷越低越好。在進行深度調(diào)峰改造時，要因地制宜，針對每臺鍋爐特性、煤質(zhì)情況提出相應(yīng)的技術(shù)路線，而不是千篇一律，追求統(tǒng)一的技術(shù)路線。鍋爐深度調(diào)峰技術(shù)改造，要進行安全性評估工作，尤其是不可預測的安全隱患，務(wù)必做好風險預控措施。增加監(jiān)測點，保證靈活性改造后機組安全穩(wěn)定運行，切不可盲目進行改造。因此火電廠靈活性改造要結(jié)合燃煤電廠實際，與電網(wǎng)公司進行充分溝通，根據(jù)電網(wǎng)負荷情況，當?shù)匦履茉慈萘康忍攸c，選擇具體深度調(diào)峰的幅度。

（二）負荷調(diào)節(jié)靈活性

目前南方電網(wǎng)公司對自動發(fā)電控制（AGC）機組調(diào)節(jié)速度最低為1.0%-2.0%額定容量/min，在雙碳目標以及新型電力系統(tǒng)下，期望燃煤電廠AGC調(diào)節(jié)速率能夠達到2.5%-3.0%額定容量/min的速率。在這種情況下，燃煤電廠要通過技術(shù)改造、快速升降負荷關(guān)鍵技術(shù)研究等手段，提高機組響應(yīng)速度，滿足電網(wǎng)對負荷調(diào)峰速率的要求。需要指出的是，在快速升降負荷的過程中，燃煤電廠要評估快速變負荷對機組金屬熱應(yīng)力的影響，主要技術(shù)手段包括：降低設(shè)計壽命預期，采用更為精細的計算手段，比如采用有限元（Finite Element Method）模擬真實結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力變化，提高材料的抗熱應(yīng)力的等級。

（三）燃料調(diào)節(jié)靈活性

通過在南方電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)燃煤電廠開展耦合生物質(zhì)、污泥、垃圾摻燒工作，減少煤炭消耗量，實現(xiàn)CO2的減排，對于燃煤電廠實現(xiàn)碳減排具有十分重要的意義。摻燒生物質(zhì)、污泥、垃圾的過程中，需要在摻燒比例、環(huán)保指標排放、鍋爐受熱面安全、制粉系統(tǒng)安全性評估等方面開展深入研究和論證，確保摻燒后機組安全、穩(wěn)定、環(huán)保運行。南方電網(wǎng)公司要對摻燒生物質(zhì)、污泥、垃圾電廠，在機組最低運行負荷、補貼政策方面進行激勵。南方電網(wǎng)電力科技股份有限公司開展了廣東省25臺燃煤機組摻燒生物質(zhì)、污泥，累計摻燒量達到1000萬噸，為解決地方“污泥圍城”等重大環(huán)保問題，作出了突出貢獻。

思考與展望

在“3060”雙碳戰(zhàn)略目標下，中國電力的發(fā)展方向是“構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”。燃煤電廠是最經(jīng)濟的調(diào)峰電源，對于保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行，具有壓艙石的作用。電網(wǎng)企業(yè)與發(fā)電企業(yè)要深入溝通、密切合作，加強科技自立自強，通過技術(shù)攻關(guān)，相信不久將來，一定能夠?qū)崿F(xiàn)新能源為主體的新型電力系統(tǒng)下，煤電企業(yè)與電網(wǎng)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，為國家的社會經(jīng)濟生活，提供堅強可靠的保障，為雙碳目標實現(xiàn)，提供電力科技人的智慧和力量。