林军;李军
【摘 要】分析了风电供暖的现状及消纳困局,探索热电机组灵活性改造方案,依托吉电股份白城发电公司国家首批火电灵活性改造试点项目,首次在热电机组采用直热式电锅炉,实现热电解耦,可再生能源消纳,清洁供暖一体化灵活性改造.白城电锅炉项目投运后,供热期3台电锅炉满负荷50 MW运行,可带85×104m2供热面积,实际上网电量大幅降低,机组既降低部分负荷又能满足供暖需求,解决了供热期热电机组无法调峰问题. 【期刊名称】《吉林电力》
【年(卷),期】2017(045)005
【总页数】4页(P11-14)
【关键词】火电厂;直热式电锅炉;供热;风电消纳
【作 者】电磁感应采暖炉林军;李军
便携式行李车【作者单位】吉林电力股份有限公司,长春 130022;吉林电力股份有限公司,长春 130022
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【正文语种】中 文
【中图分类】TK229
新发布的国家“十三五”电力规划提出，到2020年，我国风电将达2.1×105 MW以上，太阳能发电将达1.1×105 MW以上。到2030年，风电市场可以达到5×105 MW以上，太阳能发电可以达到6×105 MW。届时，新能源定位跟现在相比就会发生本质变化，其将成为我国主导能源，或者称主体能源。
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随着我国各类可再生能源的快速增长，可再生能源消纳面临着巨大挑战。新能源开发主要集中在“三北”地区，风电、光电装机容量分别占全国的77%和41%，由于布局相对集中导致弃风、弃光现象愈加严重，已经对新能源的可持续发展产生严重影响。
1 风电供暖的现状和问题
1.1 风电供暖的现状
风电供暖主要是针对我国“三北”地区弃风严重的冬季供暖期，风电供暖的基本思路是：建设蓄热式电锅炉替代燃煤小锅炉，利用用电低谷时段的风电弃风电量加热和储热，在用电高峰时段，电锅炉停运，由储热系统供热。
自2011年7月起，国家能源局在内蒙古和吉林省的3个风电场进行了风电供暖试点，首个国家风电供暖示范项目落户在白城洮南市。该项目装设9台高温承压蓄热式电锅炉，额定电功率10 MW，对20×104 m2的居民小区供暖，一个采暖期可就地消纳风电27×106 kW·h，减少9 000 t标准煤燃烧。2013年，国家能源局在总结洮南试点项目的基础上，拟继续扩大吉林省风电清洁供暖项目试点范围，又确定了6个风电供暖类似示范项目，但到目前这些后续项目也未开工建设。
国家能源局于2015年6月、2016年2月发布《关于做好2015年度风电并网消纳有关工作的通知》和《关于做好“三北”地区可再生能源消纳工作的通知》，力促“三北”地区积极推广应用风电供暖技术。然而结果并不乐观，截至目前全国也仅有几个示范项目，总功率尚不足100 MW。
1.2 风电供暖面临的问题及原因
风电清洁供暖顺应了节能和环保的供暖趋势，为弃风日益严重的地区提供了一个消纳风电的出路，几年来的试点实践证明蓄热电锅炉供暖技术已经成熟，但由于采用蓄热式电锅炉风电清洁供暖初投资较高、供暖成本高，处于亏损边缘，风电企业积极性不高，项目推进缓慢。
尽管夜间低谷电价约为白天的一半，仍存在较大的成本缺口。实践证明，在不改变现行电价、热价的前提下发展电制热，现阶段不具备可行性,而突破电价、热价的现行机制，必然会影响到既得利益体。
能源局制定了电锅炉与风电场电量打捆的补偿方案，也就是采用对捆绑风电场电量补偿的方式弥补成本缺口，供暖的风电场不参与电网调峰，发电量全额上网，但这一补偿方案在电力调度遇到了困难。无论是大唐洮南项目补偿电量大于消耗电量，还是后来的两者电量相等，在实践中已被证明不可行。在弃风环境下，补偿电量大于消耗电量，则风电供暖项目挤占其他风电场的上网电量，形成不公平；两者相等，不能弥补成本，投资者积极性则不足。
全面推动热电机组灵活性改造，实现热电解耦，促进可再生能源消纳，风电清洁供暖一体
化灵活性改造是解决“三北”地区风电消纳和民生供暖的有效途径。
2 热电机组一体化灵活性改造
2.1 热电机组一体化灵活性改造的必要性
针对“三北”地区热电、煤电机组占比高，冬季供暖期调峰能力不足等问题，国家“十三五”规划提出了对“三北”地区热电联产机组实施热、电解耦灵活性改造，大幅提升煤电机组调峰能力。“十三五”期间，“三北”地区热电机组灵活性改造约1.33×105 MW，纯凝机组改造约8.2×104 MW，改造完成后，增加调峰能力4.5×104 MW。
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东北地区80%以上机组为供热机组，需实现热电解耦，风电清洁供暖，降低供热机组冬季强迫出力，从而实现热电机组灵活运行，对消纳可再生能源具有十分重要的意义。
2.2 热电机组一体化灵活性改造的总体思路
在热电厂安装造价相对较低的大功率直热式电锅炉，采用电厂厂用电源供电，与传统的火电机组供热相耦合，可降低供热机组上网功率，为风电机组腾出负荷空间，减少供热期风
电弃风损失。极端情况下甚至可以不用汽轮机组供热，全部由电锅炉替代，机组参与电网调峰，缓解电网调峰压力。
2.3 热电机组一体化灵活性改造的优势
a.热电厂侧具备建设大容量电锅炉的技术条件，通过电制热消耗电量，降低上网功率，为风电腾出更大的发电空间。以吉林省为例，若在10个热电厂各安装50 MW的电热锅炉，冬季运行期间可腾出发电空间500 MW，将会有效缓解吉林省风电弃风限电局面，促进新能源产业的发展。
b.因在电网购电存在峰谷平电价差异，为降低运行成本需采用造价高的蓄热式电采暖锅炉；在热电厂安装的厂用电供电的电锅炉，可采用造价相对较低的直热式电锅炉，大幅降低项目初投资。另外，热电厂厂用电发电成本远低于网购电价，有明显的运行成本优势。初步测算，在火电厂采用厂用电供电的直热式采暖电锅炉供热，每消耗1 kW·h电亏损0.1～0.2元，而原来在城区从电网购电制热的电锅炉供热，每消耗kW·h电亏损0.3～0.4元。
c.热电联产与风电清洁供暖一体化方案技术可行，但要保证项目运营不亏损，也需政府政
策支持。应引入电力市场化机制，建立替代发电(热电企业电锅炉耗电量与风电企业进行电量交易)、辅助服务补偿等市场机制，通过风电企业降低上网电价、购买调峰辅助服务弥补热电企业的成本缺口，使投资运营成本大幅降低。
d.直热式电锅与蓄热式电锅炉相比具有明显的运行优势：一是运行方式更灵活，可以根据风功率短周期内波动大的特点随时投切；二是投运时间长，冬季风电弃风时段达到了全天24 h，直热式电锅炉可以满足长时间投运需求；三是热电解耦，电锅炉的投运降低了主机供热负荷瓶颈的束缚，可参与深度调峰，实现热电解耦。
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