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在能源結構轉型升級的背景下，新能源發(fā)電占比逐年增加。傳統(tǒng)火電機組不僅要降低出力，給新能源電源騰出空間，還要在新能源出力不足的時候及時補充。這就要求火電機組在50%額定負荷以下范圍仍能安全穩(wěn)定運行。因此，需要開展燃煤機組深度調峰性能評估及優(yōu)化關鍵技術的研究和實踐。

11月15日，冀北電力科學研究院收到京能集團岱海電廠傳來的消息：4號機組通過自動負荷控制（AGC）深度調峰至15%額定負荷后，運行平穩(wěn)，各項指標均符合華北網調要求。岱海電廠稱贊了冀北電科院在深度調峰工作中提供的技術支撐。

冀北電科院是國內最早開展火電靈活性提升工作的研究機構之一。2018年，冀北電科院配合國網華北分部和岱海電廠在國內首次實現AGC方式下的20%深度調峰，驗證了基于國內典型亞臨界機組實現深度調峰和涉網性能的可行性。今年，冀北電科院電源專業(yè)在岱海電廠4號機組成功試驗15%額定負荷深度調峰，積累了豐富經驗，逐步掌握了一整套助力燃煤火電機組實現深度調峰運行的性能評估及優(yōu)化技術。

完成15%額定負荷調峰試驗

“大部分火電企業(yè)在役設備的設計性能并沒有考慮到30%額定負荷下長時間穩(wěn)定運行的工況，15%額定負荷更是極端工況，可以說是控制方式的顛覆性變革。”11月18日，回顧岱海電廠4號機組15%額定負荷調峰試驗時，冀北電科院科技部副主任左川說出了試驗的難點。

為了解決這一難題，冀北電科院技術人員先要對機組進行全面的“體檢”——重點關注三大主機（鍋爐、汽機、發(fā)電機系統(tǒng)）和熱控系統(tǒng)，找到低負荷運行中的各類影響安全穩(wěn)定的問題，再通過設備改造和優(yōu)化調整等一系列綜合治理技術逐一解決。

9月18日，岱海電廠4號機組正在進行15%～50%額定負荷深度調峰的最后一項測試——自動電壓控制試驗。在岱海電廠二期集控室里，技術人員關注著屏幕上各項關鍵參數的變化情況。

由于15%的調峰邊界條件過于苛刻，冀北電科院做了大量前期工作，制訂了詳細的預案。參與此項工作的各專業(yè)每周做三次技術交底，多次進行涉網性能評估、運行特性分析、運行場景模擬實驗，力求調峰的操作過程匹配機組運行的物理過程，達到全程自動控制。

當天，15%～50%額定負荷深度調峰系列試驗全部完成。岱海電廠4號機組率先“探底”成功，成為全國首個具有深度調峰至15%額定負荷能力的亞臨界燃煤機組。

10月19日，“燃煤機組深度調峰性能評估及優(yōu)化關鍵技術與應用”課題獲得了2021年度中國電力科學技術獎二等獎。

助力燃煤機組高效運行

11月15日，岱海電廠中央控制室內，技術人員正在監(jiān)測鍋爐燃燒性能。監(jiān)控屏幕上顯示著原煤燃燒的各項性能指標。

保證鍋爐燃燒穩(wěn)定性是深度調峰技術的難點之一。原煤在電站鍋爐實現可控穩(wěn)定燃燒，加熱水變成高溫高壓的蒸汽，去推動汽輪機做功和發(fā)電。

“負荷降到20%及以下，如何設計并優(yōu)化磨煤機運行方式、保證煤粉燃燒穩(wěn)定均勻不滅火、確保脫硫脫硝等環(huán)保系統(tǒng)正常運行，是擺在鍋爐專業(yè)技術人員面前的一道道關卡。”冀北電科院鍋爐技術研究所所長程亮介紹。

2018年岱海電廠實現20%深度調峰之后，冀北電科院鍋爐專業(yè)的技術人員在現有設備的基礎上，開展了20%額定負荷工況下燃燒數值模擬研究和分析，確定了最佳磨煤機組合燃燒方式，提出燃燒設備改造方案并實施，確保鍋爐在20%額定負荷下燃燒、給水等所有系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，盡可能提高機組效率，降低發(fā)電煤耗。

火電機組具有高溫高壓特性，集材料、設計、制造、控制、熱力系統(tǒng)于一身，系統(tǒng)繁雜且相互影響。這么復雜的系統(tǒng)如何才能步調一致？這就需要分散控制系統(tǒng)（DCS）來實現。DCS可以實現對數萬個設備的精確控制，不僅能協(xié)調各系統(tǒng)安全運行，還能根據電網的需求發(fā)揮升降負荷、調節(jié)電壓、穩(wěn)定頻率等作用。

DCS最重要的兩個工作就是AGC和一次調頻。冀北電科院熱控技術研究所副所長劉磊介紹：“我們對深度調峰條件下機組的特性進行研究，建立此工況下的對象模型，結合數據挖掘以及分析算法和工具，設計了全新的深度調峰控制方案。”該研究所總結多年的技術經驗，通過反復實踐和研究，首次實現了在20%以下額定負荷工況AGC方式調度和極端工況一次調頻功能，同時為火電廠輔助盈利模式提供了有益的嘗試。

擴大深度調峰“朋友圈”

10月27日，冀北電科院技術團隊赴國家能源集團三河發(fā)電有限責任公司開展技術交流。團隊圍繞常態(tài)化鍋爐穩(wěn)燃方式、深度調峰涉網性能等方面開展了技術分享。

2018年以來，冀北電科院積極推廣火電機組深度調峰技術，根據不同機組設計性能，創(chuàng)新性提出“一廠一策、一機一策”的方案，為電廠提供機組訂制化改造和靈活性深調方案。該院技術團隊多次受邀到各大發(fā)電企業(yè)詳細講解火電機組調頻調峰性能提升應對策略、火電機組深度調峰能力提升關鍵技術等，推廣火電機組深度調峰工作的核心技術。

2018年至今，冀北電科院電源專業(yè)在國家能源集團、京能集團、國投集團、華潤電力、陜西榆能等企業(yè)的21臺機組上成功實施靈活性改造和深度調峰性能提升試驗，裝機總容量達1476萬千瓦，累計促進新能源電量消納38.56億千瓦時，相當于減少碳排放338萬噸。據測算，此舉增加火電機組負荷低谷調峰能力共約410萬千瓦。

冀北電科院還積極參與冀北電力輔助服務市場建設，為有關政策、規(guī)范、標準制訂提供支撐和建議，協(xié)助冀北電網并網火電機組開展深度調峰市場收益測算與評估。年初至今，冀北電科院共為華北區(qū)域的40臺火電機組進行鍋爐整體性能分析和認證試驗，覆蓋30萬到上百萬千瓦等級的亞臨界及超（超）臨界機組等各型機組，助力火電企業(yè)由電量供應主體向靈活可調電源供應主體的轉變。

原標題：火電機組深度調峰技術前景可期