中國將嚴控煤電項目，大力發(fā)展可再生能源電力，根據我國電力發(fā)展規(guī)劃，2030年可再生的風電和太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上，將成為我國最主要電源。但可再生能源也有“不可控”的短板：裝機發(fā)電能力嚴重受限于晝夜日照、季節(jié)變化、天氣陰晴、風力大小等自然氣象條件。據報道，2019年在全國非化石能源發(fā)電量占比僅為32.6%的情況下，風電和光電普遍面臨并網難、消納難、調度難等問題。因此，未來幾十年，從煤電為主過渡到以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)期間，作為我國電力穩(wěn)定生產、供應和靈活性調節(jié)的“壓艙石”，燃煤火電不可能退出電力生產。因此，如何使煤電生產更高效、清潔、低碳、靈活，成為電力部門當前要研究和著手解決的迫切課題。
在此背景下，今年5月，南方電網公司在廣州發(fā)布《南方電網公司建設新型電力系統(tǒng)行動方案（2021-2030年）白皮書》，提出預計2030年前基本建成新型電力系統(tǒng)，在實現碳達峰、碳中和目標過程中，確保新能源高效消納和電力可靠供應。
火電是南方電網最經濟可靠的調峰電源
隨著以風電、光伏為主的波動性可再生能源裝機容量的日益增長，電力系統(tǒng)靈活運行能力變得更加重要，而電力系統(tǒng)靈活性主要用于衡量電力系統(tǒng)在相關的時間尺度內，以可靠且具有成本效益的方式管理供需波動性和不確定性的能力，這也就意味著電力系統(tǒng)的靈活運行能力是未來電力系統(tǒng)轉型的核心。考慮到我國能源資源稟賦特點，國內煤電機組必須繼續(xù)存在，發(fā)揮壓艙石的作用。即便到2060年，電網可能仍需要煤電作為調節(jié)電源，以滿足電網的安全需要。電化學儲能目前能量密度低、投資高，鋰在元素周期表中的位置決定了電池儲能技術短期內很難突破，而核聚變儲能因難度大也不容易短期突破，所以在電池或可控核聚變儲能取得突破性進展之前，火電有長期作為壓艙石存在的必要。因此對于南方電網來講，要大力開展燃煤電廠靈活性改造，提供更多優(yōu)質的靈活性調峰電源，當新能源大量接入時，可有效解決新能源間歇性強、波動大、預測難等隨機性和不穩(wěn)定性問題，在確保電量供應的同時可滿足出力可靠性的要求。火電仍然是南方電網最適宜的調峰電源，保障南方電網安全、穩(wěn)定、高效運行。
火電靈活性改造與南方電網運行協(xié)調處理對策
我國各個煤電機組的設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廠家的設計和制造要求是不相同的，三大主機所設計的安全運行的技術參數不同，負荷調節(jié)范圍也不一樣，當電網進行調峰時，均有各自不同的合理調峰深度。煤電機組深度調峰對發(fā)電企業(yè)經濟效益有較大的影響，將導致發(fā)電煤耗上升。因此對不同類型機組深度調峰的下限要進行技術經濟對比分析，選擇經濟上能夠接受、合理的調峰下限，并不是鍋爐負荷越低越好。在進行深度調峰改造時，要因地制宜，針對每臺鍋爐特性、煤質情況提出相應的技術路線，而不是千篇一律，追求統(tǒng)一的技術路線。鍋爐深度調峰技術改造，要進行安全性評估工作，尤其是不可預測的安全隱患，務必做好風險預控措施。要增加監(jiān)測點，保證靈活性改造后機組的安全穩(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合燃煤電廠實際，與電網公司進行充分溝通，根據電網負荷情況、當地新能源容量等特點，選擇深度調峰的具體幅度。
構建新能源為主體的新型電力系統(tǒng)下電網安全性思考
隨著新能源大量接入，尤其是燃煤電廠將來大量進行深度調峰，從安全性角度考慮，電網企業(yè)和發(fā)電企業(yè)，要強化底線思維和紅線意識，要建立健全改造前評估優(yōu)化和風險預控、改造過程中管控、改造后安全運行與技術監(jiān)督的全過程保障機制?；痣姍C組深度調峰面臨很多看不見的風險，需要針對不同設備，進行大量艱苦的探索。煤電機組深度調峰需要頂層設計，制定相關標準，使整個電力行業(yè)健康發(fā)展，為國家的社會經濟生活提供堅強可靠的保障。面對復雜的深度調峰運行環(huán)境，電網企業(yè)和發(fā)電企業(yè)要大力應用人工智能，特別是深度學習技術，在軟測量、故障診斷、自動控制等領域，要更多體現新技術的應用，保證電網安全運行。突出防范和化解改造后機組快速啟停、快速爬升、快速變負荷過程中和長期低負荷運行所帶來的安全風險，嚴防發(fā)生涉網的重大不安全事件。
思考與展望
在“雙碳”戰(zhàn)略目標下，我國電力的發(fā)展方向是“構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”。燃煤電廠是最經濟的調峰電源，對于保障電網安全、穩(wěn)定運行具有壓艙石的作用。電網企業(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。相信在不久的將來，通過技術攻關，一定能夠實現新能源為主體的新型電力系統(tǒng)下煤電企業(yè)與電網企業(yè)的協(xié)同高質量發(fā)展，為國家的社會經濟生活提供堅強可靠的保障，為雙碳目標實現提供電力科技工作者的智慧和力量。
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