为什么火电机组需要进行深度调峰?(火电机组深度调峰的研究目标)


电力系统就像一个平衡“用电端”和“发电端”的跷跷板,一直要维持跷跷板基本是平衡和稳定的。

当用电侧上来几个“大胖子”时,发电侧也应该是几个“大胖子”;用电侧换上来几个“瘦子”时,发电侧也应如此,否则跷跷板就不平衡了,电力系统就失稳了。

传统电力系统下的场景

这是传统电力系统下都是火电的场景,用电端是控制不了的,但我们可以通过控制发电端实现平衡和稳定。

但新能源发电占比越来越高的情况下,用电端还是上来几个“瘦子”,发电端中有几个“胖子”却不愿意离开,就使得跷跷板难以平衡。

新能源占比越来越高的“跷跷板”

上图中发电端的“胖子”就是新能源,新能源看天吃饭,无法控制新能源的出力大小就像“胖子”不愿意离开“跷跷板”。

当“胖子”越来越多时,我们马上就控制不住发电端的重量了,这时为了维持“跷跷板”的平衡,需要让剩下人更“瘦”,也就是让火电的最小出力可以更低。

但火电的出力不是 0~100%调节的。

火电实施灵活性改造前,火电最小技术出力一般为额定出力的 45%~50%,低于这个值会影响锅炉在低负荷下的稳定燃烧。做饭时我们一般会有体验,燃气灶小火时,火容易灭难以稳定燃烧。

而如果机组停机再启动,不仅对电厂来说有额外成本支出,而且难以跟上用电端的负荷变化。

灵活性改造后,最小技术出力可下探至 30%,甚至可以下探至 20%。但是需要考虑深度调峰时,火电机组运行煤耗会有较大增加,需要考虑由此增加的燃料成本。

机组能耗特性曲线图

调峰平衡

评判某地区的调峰能力是否满足要求,《电力系统规划设计手册》中有一个评判标准:“电源开机的最小技术出力合计值如果小于典型日最小负荷”,则认为调峰满足要求,否则需要考虑采取调峰措施。

这句话有点晦涩,结合上面“跷跷板”的例子就是:无论用电端上几个“瘦子”,发电侧永远可以依靠调节机组出力,匹配几个“瘦子”。

实际对做一个省的调峰平衡时,通常会做好以下两点了解:

(1)该省用电负荷的峰谷差(全年最大负荷 - 全年最小负荷),了解用电端的最大变化量,同时了解最小负荷出现的时间点,一般是春、秋季或者节假日。

(2)调查省内发电端的可调节能力:

①调节能力最好是燃气机组、抽水蓄能和储能,燃气机组出力可以 0~100%调节,但受气源不稳定的实际情况,往往调节资源有限;抽水蓄能调节能力更猛,可以 -100%~100%。有关抽水蓄能的调峰能力可以戳下面的链接;

抽水蓄能电站还能火多久?

②新能源没有调节能力,特别是风电还帮倒忙。由于风电是夜间风大、出力多,而夜间用电较小,所以具有反调峰特点,就是“跷跷板”中那个不愿意离开的“胖子”;

③核电一般不参与调峰,水电则需要根据根据不同电站(径流、日 / 季 / 年调节)的调节性能确定调峰能力;

④而在东部发达省份,由于缺少抽蓄、水电、汽电,缺少发电端灵活调节的能力,因此只能不断压低火电的调节能力,这就是近些年“深度调峰”一词在电力圈爆火的原因。

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