火电厂调峰技术及其新型调峰方式探讨

【摘要】当前国内电网潜在的问题和危险比较多，电力系统的发展问题已不是容量不足，缓解电网调峰问题，保证电网安全、经济、稳定运行，已是当前的突出问题，本文针对这一问题展开了分析，探讨了火电厂电网调峰原则，传统的调峰技术及其优缺点，重点阐述了出现的新型调峰方式。

【关键词】火电厂；调峰；新型调峰方式

目前我国电网基本上还是一个以火电为主的电网，调峰也必须以火电调峰为主，因此现阶段首要任务还是采取必要的措施，进一步提高火电调峰的经济性和调峰能力，在此基础上，也应积极探索和发展其他调峰方式，例如抽水蓄能、燃气轮机、燃气—蒸汽联合循环、调控调峰等调峰方式对我国电网都是比较可行的，应予以适当的重视和研究。

1电网调峰原则

1.1 调峰无重复原则

在电网调峰过程中，要使有限的调峰容量承担系统最大的峰荷，不出现发电厂间相互让峰而使调峰出力重叠的情形，就必须遵循调峰出力无重复原则，既正常运行情况下发电厂出力过程应不违背系统负荷曲线的变化趋势，系统负荷大的时段对应的任一发电厂出力必须大于或等于系统负荷小时段对应的该厂出力。图2.1为某电厂在某时段的调峰情况：ABC方式为不参与调峰以平稳负荷方式运行，若BC线上移为B2C2表示该厂参与调峰，留给其它电厂的峰荷HB2就比HB小；BC线下移为B1C1表示该厂不仅不参与调峰反而错误地减负荷，留给其它电厂的峰荷HB1比H大，就会造成CC1B1B的重复调峰，以此类推，从一个时段到24时段，从一个电厂到若干个电厂，发电厂参与电网的调峰符合这一规律。

1.2 调峰成本最低原则

（1） 调峰容量和发电量都有富裕的方式：在都无弃水和都有弃水（火电作为没有弃水的上网容量看待）的等同条件下， 尽量让上网电价低的电厂少调峰多发电，而上网电价高的电厂则尽量多调峰而少发电；对有合同电量规定而上网电价较高的电厂则根据中长期发电计划对应的日发电量安排其调峰方式。在一方有弃水另一方没有弃水时，原则上安排有弃水的一方少调峰多发电，当然若有弃水的一方上网电价超过无弃水方太多时，电网还是要适当安排弃水方的弃水调峰。

（2）调峰容量富裕而发电量不足的方式：此种情况下由于电网要按发电量最大的方式运行，对火电厂和有弃水的水电厂基本不安排调峰而让其在基荷位置满负荷运行 ，而对没有弃水的水电厂和用于调峰的火电厂则应按系统发电量最大的模式安排其调峰。

（3）调峰容量紧缺方式： 在电网调峰容量紧缺不足于满足负荷的需求时，高峰时段所有调峰容量都被无选择地调用，调峰成本无法通过优化来降低；其它低负荷调峰容量充裕的时段则按上面所述的方式原则安排。

2传统的调峰技术及其优缺点

2.1 火电机组调峰

火电机组调峰运行主要采用启停方式和调荷方式，前者较适合于单机容量100MW以下的机组，后者则较适合于容量更大的机组。近年来我国电网不但在设计新投运火电机组时考虑了调峰运行，而且也在不断对老机组进行最低稳燃出力技术改造， 使其最小技术出力不断降低，目前，火电机组的调整容量一般为30%～50%。但是高效火电机组的深度调峰运行，尤其是启停调峰运行，会带来许多问题：

（1）机组频繁启停和深度调峰使点火用油和助燃用油大幅增加；

（2）长期参与启停凋峰的机组还易出现各种设备问题：如锅炉过热器出口联箱裂纹、汽机主汽门裂纹、末级叶片断裂等，使机组检修周期缩短、大修费用增加、寿命降低安全隐患增加。

（3）调峰时机组运行偏离最优设计工况，煤耗增加，加之效率降低引起厂用电率增加，使火电机组总体经济性下降。

2.2 燃气轮机调峰、燃气-蒸汽联合循环调峰

随着热力参数的提高，燃气轮机的供电效率以及单机容量都已获得巨大发展，目前，单机功率超过600MW，不仅能作为调峰机组使用，甚至能担负基本负荷。燃气轮机用于调峰具有许多优点：启停方便、迅速、接载负荷时间短（从点火启动至满负荷仅需10多分钟）；机组简单紧凑，占地少；调峰电站建设周期短，用水量少等。简单循环的燃机电站造价约为2500元/KW，低于常规燃煤火电机组。由于燃气轮机主要燃用天然气、焦炉煤气等气体燃料或石油等液体燃料，运行成本较高，年利用率不宜太高。

3新型调峰方式

3.l燃料电池调峰

由于燃料电池能将燃料的化学能直接转化为电能，因此.它没有像通常的火力发电机那样通过锅炉、汽轮机，发电机的能量形态变化。不受卡诺循环限制，可以避免中间的转换的损失，理论上能量转换辜为100%，装置无论大小实际发电效率可达40%～60%.燃料电池洁净、无污染、噪声低，模块结构、积木性强，比功率高，既可以集中供电，也适合分散供电，综合能源效率可达80%，装置为积木式结构，容量可小到只为手机供电、大到和目前的火力发电厂相比，可以实现直接进入企业、饭店、宾馆、家庭实现热电联产联用，非常灵活。

燃料电池被称为是继水力、火力、核能之后第四代发电装置和替代内燃机的动力装置，国际能源界预测，燃料电池是2l世纪晟有吸引力的发电方法之一，我国人均能源资源贫乏，在目前电网由主要缺少电量转变为主要缺少系统备用容量、调峰能力、电网建设滞后和传统的发电方式污染严重的情况下，研究和开发微型化燃料电池发电具有重要意义，这种发电方式与传统的大型机组、大电网相结合将给我国带来巨大的经济效益。

3.2热水蓄热发电

热水蓄热发电，即以高压热水形式贮藏火电厂或核电站在夜间低负荷时的多余热能，在白天电力高峰时再将萁转换成电力。火电厂复合循环的基本组成是在常规火电厂蒸汽循环（主机组）的基础上，嵌入一个热水蓄热和发电循环（蓄热机组），为了满足电网调峰需要，主机组在夜间低负荷运行时，增加高于用电负荷的燃料和补给水投入量，再从主机组循环中的高压加热器出口处抽出增烧部分的热量，以高温高压热水的形式储蓄在热水罐中，白天，当峰值负荷到来时，将热水罐中高温高压热水导入蓄热机组用于发电，缓解峰值用电紧张情况，以达到调峰的目的。与依靠投入尖峰负荷发电专用电站的调峰方式相比，火电厂复合循环发电方式在设备结构、资金投入、调峰效益、综合治理等方面均有明显的优越性，且与抽水蓄能发电方式相比，在季节、地域上完全不受限制。

3.3燃气热电联产调峰

燃气热电联产调峰既能起到电力调峰作用。又能利用发电时所产生的余热向市区供热，这种热电厂既是调蜂电厂又是热电厂，它在发电方面起的作用是调峰，而上网电价可降低于调峰电价，它所供的热是经发电利用后的低品位热，它的热价可显著低于燃气锅炉的热价，在环保方面，与产出同样热量和电量的燃气锅炉和调峰燃气电厂相比，它消耗的一次能源，即天然气明显减少，有害气体排放量也将大幅度减少。其优点为：

（1）节能和环保，天然气是清洁燃料，相对于燃煤来讲，天然气采暖污染物的捧放量己降低到很低的程度。天然气的S02和悬浮颗粒的排放量极少，而主要排放物N0对环境的影响也远低于环保标准，这种燃气热电联产所带来的节能和经济效益远超过对环境所产生的影响。

（2）经济性。从初投资方面看，燃气热电联产明显比热电分产方案投资低，主要原因是热电厂增加的供热系统投资比单独建设供热厂的投资要低得多。

（3）燃气轮机电厂启停灵活，便于调峰。燃气热电厂在非采暖季可根据电网的要求，和其他调峰电厂一样，参与电力调峰，在夏季，在条件允许的情况下，除满足调峰要求外，还可承担供冷负荷，形成热电冷三联供的电力调峰运行方式。

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