一种电极锅炉+蓄热水罐调峰装置实现节能减排的应用

一种电极锅炉 + 蓄热水罐调峰装置实现节能减排的应用

韩满栋

内蒙古京科发电有限公司 内蒙古 通辽， 029400

摘要：“十二五”期间，在国家政策的支持下，东北地区风电、光伏发展迅速，装机容量快速增加，弃风现象日趋严重。电极锅炉+蓄热水罐调峰装置的应用推广，已从根本上解决了目前东北地区风电弃风、光伏弃光的问题，并且火电供热机组也顺利实现了热电解耦，解决了供热机组在供热中期无法降负荷运行的难题，为新能源发电让出了空间，提升了能源配比的灵活性。

关键词： 调峰装置 热电解耦 灵活调峰 节能减排

1引言

“十二五”期间，在国家政策的支持下，东北地区风电、光伏发展迅速，装机容量快速增加，弃风现象日趋严重，弃光现象也时有发生。弃风、弃光现象在全国居首，存在严重的“窝电”现象。主要原因是东北电网外送能力有限，主要依靠内部消纳。在集中供热期（风资源最佳时期），火电供热机组须保证最小运行方式。风电、光伏需通过弃风、弃光为火电供热机组让路，保证供热需求。

2未解决弃风、弃光提出解决方案

高弃风率直接影响了东北地区新能源的发展，成为了地区亟待解决的问题。2016年东北电网弃风率达22.36%，蒙东地区弃风率在45%之上。

为缓解东北及区域电网风火电力矛盾，大力提升风电及光伏等新能源出力，内蒙古京科发电有限公司率先响应国家政策，深入研究东北能源监督管理局及东北电网关于《东北电力辅助服务调峰市场监管管理办法》、《东北电力辅助服务市场运营规则》、《火电机组灵活性调峰运营规则》等文件及改造项目课题，于2017年10月通过合同能源管理模式，成为东北直调火厂及蒙东区域第一家火电灵活性调峰改造企业，为有效缓解东北及区域电网风火矛盾、提升新能源电力输出做出积极贡献，得到了东北能监局及电网公司的高度认可。

内蒙古京科发电有限公司电蓄热调峰工程安装120MW的直热式电极锅炉+5100m³蓄热水罐（简称“电蓄热调峰装置”），是国内第一家采用直热式电极锅炉+蓄热水罐技术实现电热解耦，同时也是蒙东地区第一家实施热电解耦改造的火电企业。该项电蓄热调峰装置可利用弃风、弃光和低谷电进行储热或直接供热，设备可大量消纳弃风电能，是能够实现大面积城市连续供热的新型节能环保热源，可替代目前广泛应用的燃煤、燃气、燃油锅炉。直热式高压电极锅炉具有安全环保、电热转换效率高、运行灵活稳定，响应速度快等特点。蓄热水罐具有灵活蓄放热、储热量大、热损失小等特点，与其他技术路线相比较，直热式高压电极锅炉+蓄热水罐的调峰供暖技术优势明显。

在风力突出、光伏及水电等新能源大发、电网需要深度调峰时，将电蓄热调峰装置投入运行，从而降低和转移机组发电上网负荷，同时，随着机组发电出力的降低、机组供热抽汽的减少，居民供热负荷由电蓄热调峰装置对热网循环水加热，利用蓄热水罐进行储热来保障供热，相当于将电能转化为热能并进行了储存（电极锅炉电热转换效率达99.8%）。

3新技术应用的意义与贡献

此项技术的应用，其核心意义在于为风电、光伏等新能源发电提供负荷空间，为实现降低“碳”排放提供了大力支持，既有效解决了风火电力矛盾，又为区域节能、减排发挥了积极作用。

另外，东北电网公司根据《东北电力辅助服务市场运营规则》为火电机组降负荷深调峰提供调峰补偿，达到了新能源企业与火电企业双赢的局面。

截至2020年末，项目已投运3年半，累计创收3.65亿元，通过深度调峰期间电热转换累计完成供热量149.7万吉焦，直接节约标准煤量5.76万吨。

项目累计调峰时长4433.7小时，累计为新能源释放电量空间约8.87亿千瓦时，间接减少标准煤耗用量约28.37万吨。

该项目建成后，产生的社会效益远远大于项目自身产生的影响。在项目投产以来，陆续接待了十余次考察团，极大的促进了蒙东地区乃至东北地区类似项目的建设。3年内仅蒙东地区新建项目就达到6家。

2020年末，东北电网已并网风电、光伏总容量达4812万千瓦，占全网容量29.88%，较2016年22.31%增加7.57个百分点。然而，风电弃风率已大幅下降至1.65%，弃光率仅为0.41%。全网风电利用小时数达2308小时，较2016年增加619小时，增幅达36.6%。

该项应用的大幅推广也为新能源建设规模扩大提供了有力的支持，为将来新能源发电占电力市场主导提供了支持，为火电行业逐步转入以辅助服务和灵活调峰市场开拓了思路，类似的应用项目亦将逐步被挖掘和投入市场。

该项目的技术应用已在东北电网已全面推广，东北全网已有数十家火电厂完成项目建设，具备了深调调峰能力。

据统计，截至2020年末，东北全网火电厂提供有偿调峰为全网风电提供受益电量共计219.7亿千瓦时，占风电发电量的33.39%；为光伏提供受益电量共计40.52亿千瓦时，占光伏发电量的31.18%。由此计算，节约标准煤量达832.7万吨。

4项目的可推广性

根据项目在东北电网的推广经验，在华北地区，西北地区可大量推广，从而实现火电机组为新能源发电让路，让清洁能源建设规模迅速扩大，提高清洁能源在国家电力消费中的占比。为实现国家2030年“碳”达峰、2060年“碳”中和的伟大目标提供支持。

电极锅炉+蓄热水罐调峰装置的应用推广，已从根本上解决了目前东北地区风电弃风、光伏弃光的问题，并且火电供热机组也顺利实现了热电解耦，解决了供热机组在供热中期无法降负荷运行的难题，为新能源发电让出了空间，提升了能源配比的灵活性。

该项应用也解决了风电负荷不稳定对电网供电稳定性的影响，因为火电机组在低负荷配合深调峰装置调峰期间，一但风电负荷迅速减退时，火电机组可迅速接带负荷，维持电网供电的稳定性。

该项电蓄热调峰装置可大量消纳弃风电能，实现连续供热的新型节能环保热源。装置灵活、高效等特点与其他技术路线相比，直热式高压电极锅炉+蓄热水罐的调峰供暖技术优势明显，已成为目前推广的主流技术。此项目已获得多项发明、实用新型专利。

5结论

通过上述分析，该项技术成果具有极高的竞争力，投资回报率高，回报周期短，且实用性强、适用地区广。在北方供热地区应该大规模建设，在国家新能源装机规模尚未主导电力市场前，是加大节能减排的一项新型解决方案，而且也能为新能源的发展提供支持，是火电供热机组成为灵活调峰机组的保障。

参考文献

1. 《东北电力辅助服务调峰市场监管管理办法》

2. 《东北电力辅助服务市场运营规则》

3. 《火电机组灵活性调峰运营规则》