最近，國(guó)能浙江北侖電廠總投資約80億元的一期節(jié)能減排改造項(xiàng)目建成，運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，供電煤耗、主要污染物排放等性能指標(biāo)均處于國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組領(lǐng)先水平，部分已達(dá)到新一代煤電試點(diǎn)示范要求。
國(guó)能浙江北侖電廠。北侖電廠供圖國(guó)能浙江北侖電廠。北侖電廠供圖
不只是北侖電廠，今年全國(guó)各地在建煤電項(xiàng)目同樣捷報(bào)頻傳，江蘇、甘肅、內(nèi)蒙古等地均有標(biāo)志性項(xiàng)目并網(wǎng)。
當(dāng)我們都在談?wù)?ldquo;新能源”“碳中和”時(shí)，為何還要花大力氣建設(shè)煤電？一組數(shù)據(jù)耐人尋味：盡管風(fēng)、光等新能源發(fā)電裝機(jī)已超過(guò)煤電，但煤電仍以不到40%的裝機(jī)占比，貢獻(xiàn)著約60%的發(fā)電量、70%的頂峰能力和近80%的調(diào)節(jié)能力。
未來(lái)，我們需要怎樣的煤電？今年3月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布了《新一代煤電升級(jí)專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案（2025-2027年）》。電力“扛把子”，邁開了新一輪轉(zhuǎn)型升級(jí)的腳步。
我們對(duì)于煤電“高耗能、高排放”的刻板印象，大概率是從一根根冒著“白氣”的大煙囪開始的。
不可否認(rèn)，煤電的確是碳排放“大戶”。截至2023年底的數(shù)據(jù)顯示，其碳排放量約占全國(guó)碳排放總量的40%。
但事實(shí)上，煤電也可以變得更“綠”，大幅降低能耗和排放，走向“清潔化”的道路。
在實(shí)施煤電節(jié)能降碳改造、靈活性改造、供熱改造“三改聯(lián)動(dòng)”基礎(chǔ)上，推動(dòng)煤電在新型電力系統(tǒng)中更好發(fā)揮兜底保障和支撐調(diào)節(jié)作用，煤電一直努力“燃更少煤，減更多碳”，以新一代煤電發(fā)展促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。《新一代煤電升級(jí)專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案（2025—2027年）》，更明確提出了“度電碳排放水平應(yīng)較2024年同類型機(jī)組降低10%-20%”“采用超超臨界、濕冷機(jī)組的，設(shè)計(jì)工況供電煤耗不高于270克/千瓦時(shí)”等一系列清潔、高效要求。
國(guó)能浙江北侖電廠一期節(jié)能減排改造項(xiàng)目。北侖電廠供圖國(guó)能浙江北侖電廠一期節(jié)能減排改造項(xiàng)目。北侖電廠供圖
在北侖電廠，一期節(jié)能減排改造項(xiàng)目共建設(shè)兩臺(tái)百萬(wàn)千瓦超超臨界二次再熱燃煤機(jī)組。這個(gè)拗口的名字，藏著兩個(gè)關(guān)鍵：主蒸汽壓力達(dá)到31MPa、溫度突破600℃的超超臨界參數(shù)，以及蒸汽被反復(fù)加熱兩次實(shí)現(xiàn)充分利用。
北侖電廠工程管理部負(fù)責(zé)人孫城介紹，新機(jī)組的汽輪機(jī)在高壓缸、中壓缸、低壓缸的基礎(chǔ)上，新增了超高壓缸。蒸汽在超高壓缸做功后，先回到鍋爐的再熱器進(jìn)行加熱，提高溫度后，進(jìn)入高壓缸做功，隨后再進(jìn)行二次加熱，進(jìn)入中壓缸和低壓缸做功，進(jìn)一步提升燃料利用效率。“相比一次再熱機(jī)組，每度電的煤耗下降了15克左右。”
同時(shí)，新機(jī)組還應(yīng)用了引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉變頻調(diào)控、高效脫硫除塵一體化等10余項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，整體效能顯著提升。“經(jīng)測(cè)算，新機(jī)組供電煤耗最低可降至257.24克/千瓦時(shí)，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別約為0.3毫克/立方米、1.9毫克/立方米和13.2毫克/立方米，接近零排放水平。”
除了源頭管控，后端治理也有新嘗試。在浙能蘭溪電廠，除塵、脫硝、脫硫后的煙氣，再次被送入“吸收塔”，經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)，其中的二氧化碳被精準(zhǔn)“捕捉”，一部分封存于建筑用磚，另一部分被壓縮液化制成食品級(jí)干冰等。
浙能蘭溪電廠二氧化碳捕集與礦化利用全流程耦合示范項(xiàng)目。白馬湖實(shí)驗(yàn)室供圖浙能蘭溪電廠二氧化碳捕集與礦化利用全流程耦合示范項(xiàng)目。白馬湖實(shí)驗(yàn)室供圖
這是浙能集團(tuán)與白馬湖實(shí)驗(yàn)室、浙江大學(xué)等聯(lián)合攻關(guān)，并于去年投產(chǎn)的全國(guó)首套萬(wàn)噸級(jí)燃煤電廠二氧化碳捕集與礦化利用全流程耦合示范項(xiàng)目。白馬湖實(shí)驗(yàn)室智慧火電團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人尹峰介紹，“這個(gè)項(xiàng)目每年可捕集、利用二氧化碳1.5萬(wàn)噸，相當(dāng)于1.5萬(wàn)畝森林1年的固碳量。”
更規(guī)模化的試驗(yàn)，在千里之外的隴東高原進(jìn)行。今年9月，全球規(guī)模最大的煤電碳捕集示范工程，在華能甘肅正寧電廠正式投運(yùn)。項(xiàng)目可年捕集二氧化碳150萬(wàn)噸，技術(shù)和裝備實(shí)現(xiàn)全國(guó)產(chǎn)化。從“首臺(tái)套”到“百萬(wàn)噸級(jí)”，“新一代低能耗低成本碳捕集與封存技術(shù)”正不斷成熟。
在國(guó)網(wǎng)浙江電科院(6.600, 0.07, 1.07%)電源技術(shù)研究所負(fù)責(zé)人張寶看來(lái)，實(shí)現(xiàn)降碳，還不妨讓燃煤機(jī)組吃一些“雜糧”，“相較于一般動(dòng)力煤，盡管生物質(zhì)原料的熱值低了三分之一，但總體碳排放強(qiáng)度更低。而且，摻燒一定比例的生物質(zhì)，還能促進(jìn)燃燒、降低爐膛溫度、減少氮氧化物排放等。”
循著這一思路，眼下不少電廠已展開嘗試。華能玉環(huán)電廠研發(fā)了污泥、固廢直燃摻燒系統(tǒng)，建成4套工業(yè)固廢燃燒裝置和2套污泥直摻鍋爐磨煤機(jī)裝置，固廢和污泥日處置能力均達(dá)300噸以上，每年可節(jié)約標(biāo)煤約6萬(wàn)噸。
當(dāng)前，我們的生活正被越來(lái)越多的綠色電力“點(diǎn)亮”。風(fēng)、光等新能源發(fā)電雖好，卻也有著自己的“脾氣”。
風(fēng)，時(shí)有時(shí)無(wú)，時(shí)大時(shí)小；太陽(yáng)也一樣，白天上班，晚上下班，陰雨天更難以捉摸。
這種極不穩(wěn)定的電力，一旦接入電網(wǎng)，必然對(duì)供電體系帶來(lái)沖擊。我們想要隨時(shí)用電，還得“看天吃飯”，于是就需要煤電出來(lái)“鎮(zhèn)場(chǎng)子”。
張寶坦言，“過(guò)去，煤電是電力保障的絕對(duì)主力，今后，則要成為精確平衡電力供應(yīng)的‘調(diào)節(jié)器’。”在風(fēng)、光等新能源電力充足時(shí)，靈活地讓出發(fā)電空間，促進(jìn)新能源消納；風(fēng)力減小或光照不足時(shí)，又要頂峰發(fā)力，迅速補(bǔ)缺，保障電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定。
在新一代煤電評(píng)價(jià)體系中，最小發(fā)電出力、負(fù)荷變化速率等一系列新指標(biāo)，成了衡量煤電價(jià)值的關(guān)鍵所在。
國(guó)能浙江北侖電廠百萬(wàn)機(jī)組集控室。北侖電廠供圖國(guó)能浙江北侖電廠百萬(wàn)機(jī)組集控室。北侖電廠供圖
午后，陽(yáng)光正盛，光伏發(fā)電進(jìn)入高峰。北侖電廠集控平臺(tái)上，自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）指令不斷更新，指揮各臺(tái)機(jī)組調(diào)整發(fā)電負(fù)荷，短短10分鐘，僅8號(hào)機(jī)組就降低了約20%的負(fù)荷。
孫城說(shuō)：“我們創(chuàng)新超低負(fù)荷調(diào)峰技術(shù)，對(duì)鍋爐燃燒系統(tǒng)、汽輪機(jī)及輔機(jī)系統(tǒng)、水動(dòng)力系統(tǒng)等采取相應(yīng)措施，使機(jī)組深度調(diào)峰能力達(dá)到額定負(fù)荷的20%，未來(lái)還要爭(zhēng)取達(dá)到15%。”
新一代煤電不僅要能深度調(diào)峰，還得調(diào)得快。
磨煤機(jī)是煤電響應(yīng)負(fù)荷變化的關(guān)鍵設(shè)備。但傳統(tǒng)定速磨煤機(jī)從啟動(dòng)到穩(wěn)定出煤需要約4分鐘，難以靈活調(diào)節(jié)煤粉量；若在低負(fù)荷時(shí)維持空轉(zhuǎn)，又很耗能。張寶建議，可以應(yīng)用變頻技術(shù)，精準(zhǔn)、平滑地調(diào)整磨煤機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)“調(diào)得更快”和“調(diào)得更省”。
國(guó)能浙江寧海電廠電化學(xué)儲(chǔ)能電站航拍圖。國(guó)家能源集團(tuán)浙江公司供圖國(guó)能浙江寧海電廠電化學(xué)儲(chǔ)能電站航拍圖。國(guó)家能源集團(tuán)浙江公司供圖
“火”“儲(chǔ)”聯(lián)合，是提升煤電機(jī)組調(diào)節(jié)速率的又一路徑。在國(guó)能浙江寧海電廠，一座白色的電化學(xué)儲(chǔ)能電站格外醒目。該電站將32兆瓦/32兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)接入發(fā)電機(jī)組，利用電池組件快速充放電能力，在需要頂峰時(shí)，由電站先行供電，等待機(jī)組提升負(fù)荷；在需要減少發(fā)電時(shí)，可由電站先行儲(chǔ)存部分電力，等待機(jī)組降低負(fù)荷。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人于海東感慨，“自去年底電站運(yùn)營(yíng)后，機(jī)組響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷需求的時(shí)間，由原先的分鐘級(jí)縮短至秒級(jí)，大幅提升了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。”
想要跟上風(fēng)、光能源的節(jié)奏，頻繁變動(dòng)負(fù)荷，新一代煤電也少不了智能化的加持。
在華能玉環(huán)電廠，一架智能無(wú)人機(jī)對(duì)鍋爐爐膛、煙囪內(nèi)筒、脫硫吸收塔等敏感部位，進(jìn)行常態(tài)化巡檢和拍攝，傳回實(shí)時(shí)影像智能分析。憑借這套智能巡檢系統(tǒng)，巡檢人員輕松掌握關(guān)鍵零部件的“身體情況”，及時(shí)排除風(fēng)險(xiǎn)，保障了機(jī)組在復(fù)雜工況下的安全運(yùn)行。
工作人員正在優(yōu)化調(diào)整燃煤機(jī)組運(yùn)行參數(shù)。北侖電廠供圖工作人員正在優(yōu)化調(diào)整燃煤機(jī)組運(yùn)行參數(shù)。北侖電廠供圖
在白馬湖實(shí)驗(yàn)室，一項(xiàng)智能發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)正加緊研發(fā)。尹峰解釋說(shuō)，傳統(tǒng)煤電機(jī)組運(yùn)行中，工作人員需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀表、調(diào)節(jié)設(shè)備參數(shù)、頻繁現(xiàn)場(chǎng)巡檢，不僅耗費(fèi)大量人力物力，也難以滿足新一代煤電對(duì)可靠性、高效性的嚴(yán)苛要求。“智能發(fā)電模式，就是借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，讓煤電機(jī)組擁有‘智慧大腦’，既替代人工監(jiān)測(cè)，又能自主判斷工況，測(cè)算怎么調(diào)磨、怎么燒煤、怎么控排放，實(shí)現(xiàn)自主決策、自主控制。”
對(duì)此，尹峰信心滿懷，“我們計(jì)劃明年將研究成果在浙能樂(lè)清電廠5號(hào)、6號(hào)機(jī)組投入應(yīng)用，爭(zhēng)取將主控室日均設(shè)備操作次數(shù)從目前的3000多次降低到200次以內(nèi)，大幅減少運(yùn)行人員操作強(qiáng)度。”
當(dāng)然，煤電的轉(zhuǎn)型，不止于技術(shù)升級(jí)，還牽涉深刻的機(jī)制之變。比如，通過(guò)開拓輔助服務(wù)市場(chǎng)、實(shí)施容量電價(jià)等制度設(shè)計(jì)，讓煤電調(diào)峰的價(jià)值“算得清”，即使在低負(fù)荷時(shí)段亦能生存無(wú)憂。
變革已至，這場(chǎng)“老驥伏櫪”的大戲，將愈加精彩。
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