哈电集团低碳能源研究所刘鑫：开展新型深度调峰技术研究 提高煤电机组灵活调峰能力

清华大学对外发布的研究成果显示，2050年我国能源消费总量约相当于50亿吨标准煤，非化石能源消费占比达到85%，煤炭消费占比下降到5%；2050年我国一次能源用于发电的比重将达到85%，非化石能源电量在总电量中的占比将超过90%。据专家预测，2050年世纪新能源网和太阳能发电装机将超过40亿千瓦，占比将超过66%。这给电力系统的安全可靠性带来了巨大挑战。

  火电机组会由传统的提供电力、电量的主体能源，逐步转变为向电力系统提供可靠容量、调峰调频等辅助服务的基础性、支撑性、灵活性调节电源。我国将实现在役煤电机组“灵活性调峰常态化”发展。

  “沙戈荒”大型风光电基地建设对煤电机组的要求是用于新能源发电间歇性、不稳定性的调整。我们对煤电机组的设计和新技术的发展提出了目标规划。先进煤电技术深度调峰能力，目前规划达到15%到100%。煤电机组的变负荷速率目标从常规的5%尽可能提高到10%。“沙戈荒”大型风光电基地建设，可以选择百万千瓦、60万千瓦乃至30万千瓦等容量的多样化机型，按新能源基地规模的30%到40%配置调峰型火电。

  哈电集团提出了15%～100%深度调峰技术的新型技术路线。2021年，哈电集团将“15%低负荷深度调峰技术研究”列为重大科技专项，由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、哈尔滨发电机厂有限责任公司联合研发，从调峰能力、变荷和速率等关键性指标入手，对火电厂主机设备进行了全系列技术升级研发。现整套技术已完成研发并通过验收，具备工程化应用能力。

  另一种新型技术路线是0～100%全负荷调峰技术，哈电集团做了三项新技术设计。

  第一是压缩空气储能与火电机组耦合调峰技术。在整套煤电机组处于低负荷、设备调峰的极限情况下，通过压缩空气耦合的方式提升调控能力。若电站有更深层次的调控需求，可以利用冗余电量驱动压缩机压缩空气，并通过地面的管线缸进行存储。需要发电时，可以释放空气压力，再从汽轮机回热系统里取热，产生高温高压空气进入透平膨胀做功，实现发电上网。

  第二是熔盐储能与火电耦合调峰技术。当进行0～15%负荷调峰时，机组进入熔盐储能模式。机组仍保持15%低负荷运行，所发电力一部分用于驱动水泵、引风机、送风机等附属设备，另一部分用于加热熔盐、存储高温热能。发电耗尽后机组实现“零”功率上网。

  第三是抽水蓄能与火电机组耦合调峰技术。用电低谷期，火电机组发出的多余电能用于抽水蓄能机组从下水库向上水库抽水蓄能，并维持抽水蓄能电站厂用电；用电高峰期，抽水蓄能机组利用上库的水发电。增设抽水蓄能电站，既能发电调峰，又能抽水填谷。发电和抽水过程中，均可进行调频调相。