清華大學(xué)對外發(fā)布的研究成果顯示,2050年我國能源消費總量約相當(dāng)于50億噸標準煤,非化石能源消費占比達到85%,煤炭消費占比下降到5%;2050年我國一次能源用于發(fā)電的比重將達到85%,非化石能源電量在總電量中的占比將超過90%。據(jù)專家預(yù)測,2050年風(fēng)電和太陽能發(fā)電裝機將超過40億千瓦,占比將超過66%。這給電力系統(tǒng)的安全可靠性帶來了巨大挑戰(zhàn)。
火電機組會由傳統(tǒng)的提供電力、電量的主體能源,逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橄螂娏ο到y(tǒng)提供可靠容量、調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)的基礎(chǔ)性、支撐性、靈活性調(diào)節(jié)電源。我國將實現(xiàn)在役煤電機組“靈活性調(diào)峰常態(tài)化”發(fā)展。
“沙戈荒”大型風(fēng)光電基地建設(shè)對煤電機組的要求是用于新能源發(fā)電間歇性、不穩(wěn)定性的調(diào)整。我們對煤電機組的設(shè)計和新技術(shù)的發(fā)展提出了目標規(guī)劃。先進煤電技術(shù)深度調(diào)峰能力,目前規(guī)劃達到15%到100%。煤電機組的變負荷速率目標從常規(guī)的5%盡可能提高到10%。“沙戈荒”大型風(fēng)光電基地建設(shè),可以選擇百萬千瓦、60萬千瓦乃至30萬千瓦等容量的多樣化機型,按新能源基地規(guī)模的30%到40%配置調(diào)峰型火電。
哈電集團提出了15%~100%深度調(diào)峰技術(shù)的新型技術(shù)路線。2021年,哈電集團將“15%低負荷深度調(diào)峰技術(shù)研究”列為重大科技專項,由哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司、哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司、哈爾濱發(fā)電機廠有限責(zé)任公司聯(lián)合研發(fā),從調(diào)峰能力、變荷和速率等關(guān)鍵性指標入手,對火電廠主機設(shè)備進行了全系列技術(shù)升級研發(fā)?,F(xiàn)整套技術(shù)已完成研發(fā)并通過驗收,具備工程化應(yīng)用能力。
另一種新型技術(shù)路線是0~100%全負荷調(diào)峰技術(shù),哈電集團做了三項新技術(shù)設(shè)計。
第一是壓縮空氣儲能與火電機組耦合調(diào)峰技術(shù)。在整套煤電機組處于低負荷、設(shè)備調(diào)峰的極限情況下,通過壓縮空氣耦合的方式提升調(diào)控能力。若電站有更深層次的調(diào)控需求,可以利用冗余電量驅(qū)動壓縮機壓縮空氣,并通過地面的管線缸進行存儲。需要發(fā)電時,可以釋放空氣壓力,再從汽輪機回?zé)嵯到y(tǒng)里取熱,產(chǎn)生高溫高壓空氣進入透平膨脹做功,實現(xiàn)發(fā)電上網(wǎng)。
第二是熔鹽儲能與火電耦合調(diào)峰技術(shù)。當(dāng)進行0~15%負荷調(diào)峰時,機組進入熔鹽儲能模式。機組仍保持15%低負荷運行,所發(fā)電力一部分用于驅(qū)動水泵、引風(fēng)機、送風(fēng)機等附屬設(shè)備,另一部分用于加熱熔鹽、存儲高溫?zé)崮?。發(fā)電耗盡后機組實現(xiàn)“零”功率上網(wǎng)。
第三是抽水蓄能與火電機組耦合調(diào)峰技術(shù)。用電低谷期,火電機組發(fā)出的多余電能用于抽水蓄能機組從下水庫向上水庫抽水蓄能,并維持抽水蓄能電站廠用電;用電高峰期,抽水蓄能機組利用上庫的水發(fā)電。增設(shè)抽水蓄能電站,既能發(fā)電調(diào)峰,又能抽水填谷。發(fā)電和抽水過程中,均可進行調(diào)頻調(diào)相。
原標題:新型深度調(diào)峰技術(shù)研究:壓縮空氣儲能、熔鹽儲能與火電機組耦合調(diào)峰