1、煤電機組改造考前須知一背景概述目前我國發(fā)電和供熱行業(yè)二氧化碳排放量占全國排放量的比重超過40%,是 全國二氧化碳排放的重點行業(yè)。因此，進一步推進煤電機組節(jié)能降耗是提高能源 利用效率的有效手段，對實現(xiàn)電力行業(yè)碳排放達峰，乃至全國碳達峰、碳中和具 有重要意義。2021年，國家開展改革委、國家能源局出臺了全國煤電機組改造升級實 施方案（以下簡稱方案），從促進電力行業(yè)清潔低碳轉型、助力碳達峰碳 中和目標如期實現(xiàn)出發(fā)，認識煤電機組改造升級的重要意義，科學確定煤電機組 改造升級目標和實施路徑。方案提出在推進煤電機組改造升級工作過程中， 需統(tǒng)籌考慮煤電節(jié)能降耗改造、供熱改造和靈活性改造制造，實現(xiàn)“三改”聯(lián)動

2、。 為深入理解和落實該方案，本文就相關方面作出思考并提出建議，以供業(yè)內 參考。二幾點思考（一）煤電機組靈活性改造應高度重視機組運行的平安性堅守能源電力平安穩(wěn)定供應底線，統(tǒng)籌好開展和平安、增量和存量的關系， 準確把握并科學發(fā)揮煤電的兜底保障作用和靈活調節(jié)能力。煤電機組運行平安與 電力供應平安具有高度的相關性,沒有機組的平安,難以保障發(fā)電和供電的平安。方案提出存量煤電機組靈活性改造應改盡改，純凝工況調峰能力的一般 要求為最小發(fā)電出力到達35%額定負荷。煤電機組的鍋爐設計一般按燃料性質和額定負荷確定爐膛尺寸、燃燒器及受 熱面布置，以保證煤粉在爐內著火的穩(wěn)定性、燃燼性和防結渣性1。在35%額 定負荷工

3、況下，鍋爐空氣動力場發(fā)生了很大變化，由于燃燒熱負荷下降，爐內平 均溫度必然下降，燃燒不穩(wěn)定性增加，由此將導致爐內溫度場和濃度場不均勻， 煤粉混合與燃燒不充分，有可能在局部區(qū)域形成一氧化碳較高的還原性氣氛，如 果監(jiān)控不到位，調整不及時，那么有可能發(fā)生爐內爆燃。一旦發(fā)生爆燃，對爐膛結 構將造成嚴重損壞。經過多年來的節(jié)能技術改造，大局部電站鍋爐采用了少油點火，點火油槍容 量從早期的12噸/小時，減少到100公斤/小時左右，節(jié)約了生產本錢。但是, 當煤質變差時點火能量會出現(xiàn)缺乏，同時煤粉燃燼度會大幅下降，飛灰含碳量和 一氫化碳含量那么大幅增加。華電電力科學研究院對600兆瓦超臨界機組 不投油深度調峰到

4、30%的平安運行進行了試驗研究。在30%負荷下，機組需要退 出一些自動調節(jié)系統(tǒng)和平安保護裝置，包括爐膛壓力保護，這意味著機組減少了 平安保護措施2。除鍋爐系統(tǒng)以外，汽輪機低壓缸水蝕的可能性增加，包括輔 機系統(tǒng)將會遠離額定工況運行，這使得平安保護及自動裝置需要作出相應調整甚 至撤出運行，AGC無法正常投入，機組基本靠人工手動操作運行，由此使機組和 電網運行的平安風險增加，對此應當引起高度重視。（二）煤電機組升級改造應結合電網運行特性我國電力系統(tǒng)運行總體上來看，是以省級電網為基礎，省間交易或區(qū)域交易 更多是應急或余缺調劑為主。華東、廣東等區(qū)域、省級電網外來電比例持續(xù)增加, 外來電力對當?shù)仉娏?/p>

5、系統(tǒng)穩(wěn)定的作用也在不斷增長，但是根本上還是依靠 當?shù)仉娫粗沃娏ο到y(tǒng)的平安可靠運行，尤其在電力緊缺的情況下更是如此。 隨著可再生能源的快速開展，煤電機組更多承當?shù)氖请娏ο到y(tǒng)運行的兜底與調峰 作用。靈活性改造機組要求能在35%負荷下運行，由此可以推斷，煤電機組幾乎 不可能在額定參數(shù)下長時間運行，而必然采用滑壓運行方式，機組效率也將遠離 設計效率。根據機組性能試驗，超超臨界當機組負荷從50%下調到40%工況運行, 供電煤耗將增加約14克/千瓦時，從40%降低到30%額定負荷運行，供電煤耗將 增加20克/千瓦時左右。我國現(xiàn)有600兆瓦容量以上超臨界參數(shù)煤電機組超過360臺，已是電力系統(tǒng) 的主力機組

6、。隨著新型電力系統(tǒng)的逐步形成，煤電機組在電力結構中的占比，無 論是電力還是電量必然逐漸減少，但其在電力系統(tǒng)中的作用仍然舉足輕重。因此, 在靈活性改造與提高機組運行參數(shù)方面，應根據省級電網的運行特性謹慎作出權 衡與決策。從開展趨勢和電力系統(tǒng)運行要求看，靈活性改造比通過改造鍋爐汽輪機來提 高機組熱效率顯得更符合現(xiàn)實需要，且更具經濟性?；谔岣咤仩t參數(shù)的改造投 資較大，汽輪機通流局部改造所提高的效率也極其有限，性價比擬低。如浙江電 網統(tǒng)調煤電機組為47380兆瓦，而現(xiàn)有超超臨界百萬機組16臺，還有多臺600 兆瓦超臨界機組，其容量已占省統(tǒng)調煤電機組的40%左右。另外，還有基本不參 與調峰的9100兆

7、瓦核電和最大受電電力33640兆瓦（跨省區(qū)特高壓輸電和省內 華東統(tǒng)調），以及約20000兆瓦的風光電力。這樣的電力結構，煤電機組年度平 均利用小時在4500小時以下，很難在額定工況附近運行，只能承當兜底和調峰 作用（一般調峰到40%額定負荷及以下），長期處于偏離額定參數(shù)運行，超超臨 界機組當作亞臨界機組使用。再斥巨資改造亞臨界參數(shù)機組為超臨界參數(shù)機組， 應當深入進行經濟技術可行性分析研究，再審慎決策。（三）煤電退役機組轉應急備用應盡可能少，電力應急需多措并舉方案明確，嚴格應急備用電源運行調度管理，常態(tài)下停機備用，應急狀 態(tài)下啟動，頂峰運行后停機，在發(fā)揮保供作用的同時為降低整體能耗和排放作出 貢

8、獻。“十四五”期間，形成并保持1500萬千瓦的應急備用能力。根據浙江電網2020年運行情況，97%. 95%以上尖峰負荷持續(xù)時間分別為25 小時和43小時。調度最大峰谷差3314萬千瓦，平均峰谷差率33. 48%。隨著煤 電機組靈活性改造的進展及新型電力系統(tǒng)逐步形成，電力系統(tǒng)調節(jié)余量增大，是 否安排煤電機組作為應急備用值得商榷。一是抽水蓄能機組的基本作用就是削峰 填谷。二是其他新型儲能開展將提高系統(tǒng)頂峰能力。三是應當認識到新型電力系 統(tǒng)運行的特點更多的是電網系統(tǒng)負備用缺乏，頂峰能力缺乏并非常態(tài)。四是用戶 側有序用電可以更有效解決高峰時段供電缺乏的問題。五是應通過宣傳教育等方 式，提高需求側用電

9、風險意識。六是電力市場價格的合理波動也是控制尖峰電力 供應缺乏的有效措施。七是煤炭、電力價格出現(xiàn)較大波動時的適時監(jiān)管不可或缺。退役機組作為應急備用，往往需要付出更多的本錢。一是機組要長時間保養(yǎng)。 二是當電網調度需要頂峰冷態(tài)開機時，各類系統(tǒng)要重新檢查，平安自動保護裝置 需試驗與調整。三是運行人員備而少用，目前的煤電機組自動化水平難以實現(xiàn)無 人開機或無人值班，不配備運行人員無法運行機組。四是機組長時間停運后重新 啟動并網運行，需要消耗大量的電、水、油、煤和化學藥品等，本錢較高。五是 退役煤電機組轉應急備用的價格政策不明朗。根據電力系統(tǒng)現(xiàn)狀，備用煤電機組 備而不用的可能性很大，如何疏導備用機組本錢和

10、電能價格需要專項研究。三幾點建議（一）靈活性改造后的煤電機組，在低負荷運行工況下要切實加強燃燒調整，以防發(fā)生事故煤質是鍋爐能否實現(xiàn)穩(wěn)定高效燃燒和是否結渣的決定性因素，鍋爐燃燒設備 的設計是以煤質特性為唯一依據。煤電機組在低負荷工況下運行，應當加強煤質 管理和燃燒調整。一是加強煤炭元素分析，為燃燒調整配風提供依據。二是煤炭 質量盡可能與爐型相對應,特別是盡可能不用偏離設計、含灰量和水分高的煤種。 三是根據煤種特性組織好一、二、三次風的配比，以利煤粉著火穩(wěn)定和燃盡。四 是在最低負荷運行時，要保障足夠的助燃能量，以穩(wěn)定煤粉點火燃燒。五是在撤 出爐膛壓力保護、滅火保護等的工況下，運行人員必須密切監(jiān)視爐

11、內燃燒情況。 必要時采取緊急干預，甚至停機，以防事故發(fā)生。（二）機組性能改造應當由發(fā)電企業(yè)自主決定投入產出比的計算，是企業(yè)投資的必然行為?！半p碳”背景下，煤電機組不 斷被可再生能源替代，年度利用小時呈逐年下降趨勢，非額定工況下運行成為常 態(tài)，因此其性能提升改造的收益有限，投資本錢回收時間較長。建議發(fā)電企業(yè)應 根據所在省級電網情況進行提高煤電機組性能的可行性研究，審慎決定是否改 造。（三）煤電退役機組轉應急備用要結合省級電網實際需要確定容量各省級電網運行的負荷特性曲線不同，電源構成不同，電力消費方式存在差 異，儲能容量也有很大差異。譬如，浙江電網峰谷差較大，核電和跨省區(qū)輸入電 力電量占比擬大，同

12、時浙江有豐富的抽水蓄能電站資源。據不完全統(tǒng)計，浙江省 境內并網運行的統(tǒng)調抽水蓄能電站有5座，機組19臺，總裝機5630兆瓦（含華 東調度機組）；當前在建的抽水蓄能電站有5座，機組21臺，總裝機6650兆瓦; 規(guī)劃建設的抽水蓄能電站有4座，總裝機6500兆瓦。這樣的抽水蓄能容量，未 必需要煤電機組退役轉應急備用。當然，儲能容量較小的省級電網，可以考慮煤 電機組退役轉應急備用。調度機構將局部機組采用冷備用方式，不定期對機組進 行輪換并網運行，這可能也是一種比擬實際而有效的方式。（四）給予應急備用煤電機組恰當?shù)碾妰r政策支持各省級電網應根據當?shù)氐膶嶋H情況研究出臺應急備用煤電機組的電價政策。 應急備用煤電機組可以采用兩部制電價，即容量電價