碳达峰、碳中和目标下煤电行业转型发展案例

时间：2024-04-25

摘要：在碳达峰、碳中和目标及构建以新能源为主体的新型电力系统的背景下，燃煤发电机组的转型与发展至关重要。本文介绍了350MW燃煤机组汽轮机通流改造降碳、生物质耦合发电降碳、推广综合能源服务降碳及协调控制系统深度调峰控制策略优化消纳新能源四方面内容，助力煤电行业转型发展，为同类机组开展降碳行动提供借鉴。

关键词：碳达峰、碳中和;燃煤发电;转型发展

1汽轮机节能改造降碳

面临低碳发展的新形势，煤电企业电量供应角色逐步由传统主体性电源向基础保障性和多元供应性电源转变，中低负荷运行将成为企业发电机组运行的新常态。

某电厂350MW超临界机组近年来平均负荷均在60-70%之间，对发电机组能效产生了极大的影响，性能诊断试验发现该厂汽轮机缸效率与设计值偏离较大，中、低負荷运行经济性下降明显，主要原因是汽轮机内效率低下、实际运行工况严重偏离机组经济工况点。该厂拟针对工况负荷情况重新优化调整汽轮机设备与参数，包括更换汽轮机高效叶片、汽缸，优化进排汽型线、提高汽封性能等，以提高燃煤利用效率，降低运行煤耗。

根据汽轮机通流部分改造可研报告，全面通流预计投资1.17亿元，改造完成后350MW机组发电煤耗将降低12.63g/kWh，年节省燃煤2.21万吨万吨，预计减排CO211.45万吨/年。

2 生物质耦合发电降碳

煤电的低碳发展，应该是能够在发出相同电量的情况下，大幅度减少煤炭的使用量，这靠蒸汽循环煤电系统本身通过提高效率和降低煤耗是达不到的，必须采用低碳燃料进行部分或全部燃料替换，也就是生物质燃料与煤耦合混烧，在可能条件下不断增加生物质燃料混烧比，直至最后实现完全的生物质燃料替换。

某电厂开展煤电与可再生能源耦合协同发电技术的研究，协同解决区域废弃物处置问题，进一步提升能源利用水平，2020年该电厂投资在厂内投资建设了分类可燃干垃圾热解气化耦合发电试验研究项目，通过电厂高温烟气（600-800℃）加热垃圾热解回转窑，垃圾热解产生的热量加热锅炉一、二次风与锅炉给水，垃圾热解产生的废气经活性炭+布袋除尘器净化后，与垃圾储料仓、卸料大厅及渗滤液积坑内的产生恶臭气体一并引入锅炉废气治理设施进行处理。产生的相关固废进行危废鉴别后按规定处置，为生物质耦合发电降碳探索新的途径，降碳潜力巨大。

3 推广综合能源服务降碳

构建综合能源系统是我国实现能源革命的重要内容，也是当前的学术及工程研究热点。建设火力发电应该在保证稳定供应条件基础之上，促进保障重要负荷中心支撑性电源。在能源配置上要发挥区域能源基地作用，通过复核调整管理用电，同时利用分布式电源反向供电，做到协调配合，及时搜集发电信息，进行削峰填谷。

某电厂投资411万元，在厂区内停车棚、办公楼、职工宿舍、水处理车间等8个建筑屋顶（占用屋顶面积10967m2，实用面积5554m2）建设1.117MWp分布式光伏发电项目。根据《厂区屋顶分布式光伏发电项目可研报告》，项目实施后年均发电量141万kWh，可降低厂用电率0.04%，减少供电煤耗0.13g/kwh。初步估算每年节煤量456吨，减少CO2排放约837吨。

4 协调控制系统深度调峰控制策略优化消纳新能源

“十四五”期间，电力供给侧向清洁型转变，增量用电将主要依靠新能源和可再生能源，煤电机组将逐步由电量型电源向调节型电源转变，全面提高存量煤电机组电力系统调节能力成为当前重要的研究课题。

某电厂为适应新形势发展需要，与西安热工研究院有限公司展开合作，针对350MW超临界机组深度调峰存在的问题进行了分析，对滑压曲线、过热度设定函数、燃料线性函数、给水线性函数与风量线性函数提出了深度调峰控制技术建议，通过实施取得了较好成果，为同类机组在宽负荷区间实现自动控制提供有益借鉴。

4.1滑压曲线优化

优化机组滑压曲线，总体目标为尽量减小滑压斜率，提高汽泵工作安全性、提高机组变负荷能力。

4.2 过热度设定函数优化

滑压曲线优化后，为保证不同负荷段中间点温度的稳定性，对过热度设定函数进行了优化。

4.3 燃料线性函数优化

通过对不同负荷段、不同煤种燃料量历史曲线进行分析归纳，对燃料线性函数进行了优化。

4.4 给水线性函数优化

通过对不同负荷段给水量历史曲线进行分析归纳，对给水线性函数进行了优化。

4.5 风量线性函数优化