火电机组燃煤锅炉灵活性改造方案研究.docx

PAGE PAGE # 华北电力大学硕士学位论文 华北电力大学硕士学位论文 PAGE PAGE # 火电机组燃煤锅炉灵活性改造方案研究  华北电力大学硕士学位论文 华北电力大学硕士学位论文 第1章绪论 1.1研究背景及意义 当前我国面临正能源短缺、环境污染以及气候变化等诸多挑战。伴随一次能源 需求量在全球范围内的不断攀升，传统化石能源面临枯竭，所引发的环境问题亦日 趋严峻。2016年9月3日，我国正式加入《巴黎协定》；G20杭州峰会中国承诺， 到2030年增加森林蓄积45亿立方米，非化石能源占一次能源比例增至20%,单位 GDP的CO2排放比2005年降低60-65%〔1】。低碳化也因此而作为我国实现可持续发 展战略的重大战略目标之一，可再生能源的规模化利用发展是解决化石能源危机， 应对环境气候变化，保障能源供应，实现能源低碳化利用的有效途径。 我国可再生能源发电装机容量于2017年三季度末达6.3亿千瓦，水电、风电、 光伏及生物质的装机容量分别为3.39亿、1.57亿、1.20亿和0.1423亿千瓦⑵。2017 年前三季度，可再生能源发电量约占规模以上全部发电量的四分之一，为1.17万亿 千瓦时，包括水电8147亿千瓦时、风电2128亿千瓦时、光伏857亿千瓦时及生物 质发电568亿千瓦时，同比增长量约为0.3%、26%、70%和25%。 虽然可再生能源电力在我国未来的电源结构布局中的比例将逐年上升，而以化 石能源为一次能源的传统发电比例将逐年降低，但在未来很长的时间内，传统化石 能源的地位仍居主导的这一局面不会改变⑶，可再生能源的消纳难题也随之成为中 国能源电力中长期发展遇到的一大突岀难点；此外还面临用电负荷增K放缓和发电 运行小时数持续下降等一系列难题，大功率储能技术亟待解决及智能电网技术、能 源互联网技术仍待更深入的发展等囹。 一方面可再生能源的供应伴随天气以及气候的变化，具有典型的间歇性特点， 当大量可再生能源电力接入电网后，电网调峰的峰谷差随之增大，作为我国电网结 构主体的煤电势必将参与到电网的调峰运行中，因此新能源电力的入网对现有的煤 电调峰能力形成了一定的挑战。为应对这类挑战，现有的煤电机组必须具备更佳的 灵活性能指标，即更强的深度调峰能力，更快的爬坡能力、启停能力。若将一台 600MW机组的变负荷速率提升一倍，即可平抑9台2MW风机分钟级的全幅风功率 波动；而如果将其最低负荷由目前的50%降低至40%,则能为风电提供9425.9万千 瓦的接入容量（2016年燃煤发电装机容量94259万千瓦），这己经相当于2016年风 电装机容量的63.4%也因此提升燃煤机组的灵活性对规模化的新能源接入大有裨 PAGE PAGE # PAGE PAGE # 益。 另一方面，环境问题的日益突出和化石能源的短缺也正令煤炭的高效清洁利用 变得至关重要。现阶段，我国政府己经连续出台了一系列的相关煤电政策文件，促 进煤炭利用的高效与清洁。根据中国能源发展战略行动计划(2014-2020年)，我国 将重点实施以下几项工作：煤电大基地大通道建设；提高能源清洁利用水平；实施 各类清洁煤化工煤工程。煤电节能减排升级改造行动计划(2014-2020年)中还要 求做到：供电煤耗、污染物排放及煤炭消费比重等三项指标的下降，同时要求全面 提升电力生产的安全运行水平及技术装备水平。计划还对未来我国新建煤电机组的 环保各项指标做出了要求：发电煤耗不得高于300g/kW?h,烟尘减排60%, SO2减 排56.7%, NOx减排46.9%〔呢灵活性运行下，机组也要能够满足环保约束条件。因 此未来我国的燃煤发电技术必然向着效率优化、环境友好的方向发展。 在新能源电力规模逐步扩大与节能减排要求不断深化的背景下，燃煤发电技术 的提效与升级在燃煤锅炉侧主要体现在几个方面：提高燃煤锅炉蒸汽参数及灵活性 指标，循环水冷端优化，优化四大管道设计，烟气余热回收利用及超低排放改造等 孔高效灵活的燃煤锅炉作为其中一项重要的关键技术，在我国未来能源电力领域 将扮演愈加重要的角色。火电机组灵活性概念涉及现有燃煤发电机组中亚临界及以 上规模的机组，其中超超临界二次再热发电技术作为一类世界上先进的电力工业技 术，该类机组的供电煤耗及其他各项环保参数均优于同等规模的常规燃煤，机组， 兼具良好的节能潜力和环保效益。对现阶段的各类燃煤锅炉近一步改善其灵活性指 标，从我国的能源环境现状及发展方向上来看，可以说势在必行。 1.2高效燃煤发电机组的国内外发展研究概况 蒸汽温度高于580°C且压力高于27MPa的燃煤发电机组即可称为超超临界机组 (Ultra supercritical,简称USC),因其更高的蒸汽参数，机组的热效率显著提升， 供电煤耗的降