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          新一代煤電建設(shè)如何適應(yīng)新形勢

          更新時間:2025-06-05   點(diǎn)擊次數(shù):
                 今年1月
          ,中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布數(shù)據(jù)顯示
          ,截至2024年底
          ,我國新能源發(fā)電裝機(jī)容量首次超過火電
          ,新能源與火電的歷史角色更替和演變的趨勢在新型電力系統(tǒng)建設(shè)大背景下已然明顯加快
          。而在這之前的2024年7月,國家相關(guān)部委聯(lián)合下發(fā)了《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案》
          ,其中首次提出實(shí)施“新一代煤電升級行動”
          ,明確了“清潔低碳、高效調(diào)節(jié)
          、快速變負(fù)荷
          、啟停調(diào)峰”和“靈活智能”等要求,正可謂是煤電未來發(fā)展在頂層設(shè)計(jì)上的前瞻布局和未雨綢繆

                 (來源:電聯(lián)新媒  作者:張振華)
                 新一代煤電建設(shè)的研究正當(dāng)其時
                 縱觀歷次工業(yè)革命
          ,均是在技術(shù)進(jìn)步不斷突破和市場需求不斷演變條件下,雙重作用互為推動形成的新質(zhì)生產(chǎn)力本質(zhì)性飛躍
          。當(dāng)前
          ,新能源革命已步入加速快車道,不僅新能源裝機(jī)增速遠(yuǎn)超過煤電
          ,而且隨著新能源技術(shù)的倍數(shù)迭代
          ,其在二次能源生產(chǎn)中的增速潛力地位將不可撼動。同時
          ,快速規(guī)
          ;l(fā)展下新能源成本持續(xù)走低,導(dǎo)致新能源全面入市后的煤電標(biāo)桿電價(jià)將逐步失去“尾燈”對標(biāo)地位
          ,反而
          ,煤電機(jī)組將被新的競爭市場倒逼進(jìn)入看齊機(jī)制電價(jià)的墻角。在當(dāng)下快速發(fā)展的電力市場中
          ,首先新能源自身將全面面臨成本控制和競價(jià)管理的全新挑戰(zhàn)
          ,而“適者生存”則將成為傳統(tǒng)煤電機(jī)組及企業(yè)在今后最為貼切的座右銘。
                 相對而言
          ,傳統(tǒng)煤電已經(jīng)相當(dāng)成熟
          ,自從起步成為公共民生事業(yè)以來,已經(jīng)發(fā)展了一個半世紀(jì)之久
          ;诮(jīng)典水蒸汽郎肯動力循環(huán)的傳統(tǒng)煤電技術(shù),當(dāng)前已逐步接近技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的效率極限
          ,即單純依靠增加容量
          、提高參數(shù)和大面積采用高等級材料的邊際收益漸小。加之在新能源替代沖擊之下
          ,當(dāng)前最先進(jìn)的煤電機(jī)組以及一些過去投資收益較好的優(yōu)勢技術(shù)
          ,也同樣面臨深度靈活調(diào)峰競爭、性價(jià)比失優(yōu)的嚴(yán)峻新形勢
          。顯然
          ,傳統(tǒng)煤電的典型設(shè)備配置和技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)一直未有本質(zhì)性改變
          ,但新型電力系統(tǒng)和新型電力市場之下,其邊界
          、對象
          、約束等已悄然發(fā)生全新變化,進(jìn)而深刻影響了其傳統(tǒng)的運(yùn)營基礎(chǔ)
          。因此
          ,要確保新形勢下煤電機(jī)組的生存競爭力,其技術(shù)性能必須考慮主動應(yīng)對這些轉(zhuǎn)變

                 新一代煤電承前啟后的三個方面
                 新邊界方面
          ,傳統(tǒng)煤電早已失去連續(xù)基荷、高負(fù)荷率的計(jì)劃運(yùn)行常態(tài)地位
          ,取而代之的是深度調(diào)峰低負(fù)荷
          、頻繁爬坡變負(fù)荷和快速啟停等新工況,溫度多變化
          、載荷交變化
          、小流量常態(tài)化等新常態(tài),以及熱電聯(lián)產(chǎn)解耦
          、機(jī)爐調(diào)峰解耦、多能源互補(bǔ)發(fā)電等跨設(shè)備
          、跨時間
          、跨能量、跨電源
          、跨空間尺度等新運(yùn)行方式
          ,導(dǎo)致傳統(tǒng)煤電機(jī)組的安全、效率
          、效益等生產(chǎn)運(yùn)營以及檢修維護(hù)的傳統(tǒng)邊界發(fā)生巨大變化
          。新一代煤電建設(shè)無論是存量改造還是新建項(xiàng)目,必須重視新邊界條件下的統(tǒng)籌選型以及技術(shù)路線的系統(tǒng)整體來考慮
          ,不能再簡單重復(fù)和復(fù)制過去的典型設(shè)計(jì)以及優(yōu)化思路

                 新對象方面,傳統(tǒng)煤電主輔機(jī)本體基于安全考慮原則
          ,使得其技術(shù)進(jìn)步一向相對穩(wěn)健和謹(jǐn)慎
          ,雖然已滯后于新邊界的更高要求,但通過附加的水側(cè)
          、蒸汽側(cè)
          、煙氣側(cè)、電氣側(cè)等旁路運(yùn)行方式對現(xiàn)有熱力
          、電氣系統(tǒng)再構(gòu)
          ,出現(xiàn)了耦合儲熱罐
          、電鍋爐、切缸
          、熔鹽蓄熱
          、高低旁供熱、熱泵
          、化學(xué)電池等非典型設(shè)備系統(tǒng)
          、新工質(zhì)及其新運(yùn)行方式,實(shí)現(xiàn)了新的技術(shù)特性及機(jī)組功能
          ,遠(yuǎn)超過現(xiàn)有經(jīng)典熱力系統(tǒng)
          、典型熱力計(jì)算書的設(shè)計(jì)范疇。由此可見
          ,即便一些傳統(tǒng)設(shè)備對象
          、裝置系統(tǒng)未做硬件上的改變,但其設(shè)備特性
          、對象模型在新邊界條件下已發(fā)生重大變化
          ,同時也要看到存在失配、失協(xié)甚至失效
          、加速劣化等新問題
          。因此,當(dāng)前階段新一代煤電優(yōu)化的對象重點(diǎn)
          ,在主要技術(shù)突破之前
          ,不能簡單考慮把重任和風(fēng)險(xiǎn)都放在主設(shè)備上,而應(yīng)更加重視對現(xiàn)有主設(shè)備影響較小且能最大程度確保主資產(chǎn)安全的系統(tǒng)改進(jìn)等技術(shù)上

                 新約束方面
          ,電力系統(tǒng)大規(guī)模高比例消納新能源的重新功能定位,迫使傳統(tǒng)煤電疊加了靈活深調(diào)
          、快速調(diào)節(jié)等多重技術(shù)維度的新約束
          ,既“靈活”又“高效”的清潔低碳要求,相比過去單維度煤耗標(biāo)準(zhǔn)
          ,要求變得更高而且顯然是更難了
          。降碳技術(shù)不僅從單一的發(fā)電流程中間環(huán)節(jié)的事中控制,轉(zhuǎn)向探索全面兼顧燃燒前后的頭尾控制要求
          ,而且傳統(tǒng)節(jié)能降耗基礎(chǔ)也發(fā)生變化
          ,即從過去單純追求某一工況煤耗最低,轉(zhuǎn)變?yōu)槌B(tài)
          、經(jīng)常工況下綜合收益最優(yōu)
          。此外,新形勢下各變工況運(yùn)行下設(shè)備的安全性能約束,也已成為被最為看重的降碳效益基數(shù)
          。顯而易見
          ,傳統(tǒng)煤電新面臨的不僅是靈活問題、更包含安全問題
          ,不僅是低碳問題
          、更包含效益問題,不僅是清潔問題
          、更包含生存問題
          。因此,新一代煤電絕不簡單是搞“豪華升級
          、豪華裝修”
          ,必須實(shí)事求是、務(wù)實(shí)推進(jìn)

                 新一代煤電建設(shè)不僅是技術(shù)提升
                 從全球范圍看
          ,新一代煤電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的競爭對標(biāo)對象,既是傳統(tǒng)煤電本身
          ,也更是靈活性
          、清潔性相對更佳的燃?xì)鈾C(jī)組,從這個角度而言
          ,必然是“燃機(jī)指標(biāo)含量”較多的標(biāo)準(zhǔn)
          。從更廣的經(jīng)驗(yàn)看,傳統(tǒng)煤電面臨的新邊界
          、新對象
          、新約束等新情況,是在電力競爭市場發(fā)展較早的國家和國內(nèi)外重點(diǎn)地區(qū)早已出現(xiàn)
          ,其對靈活調(diào)峰、熱電解耦
          、快速啟停
          、低碳摻燒以及碳捕集等新一代煤電的特征技術(shù),早已開展并完成階段性試驗(yàn)
          、示范探索或商業(yè)運(yùn)行
          。因此,至少國內(nèi)當(dāng)前階段新一代煤電的適用標(biāo)準(zhǔn)
          ,已經(jīng)有部分較成熟的技術(shù)參考點(diǎn)
          ,但重點(diǎn)并非要在技術(shù)指標(biāo)設(shè)置上不切實(shí)際地追求或全面“一刀切”,而是需要因地制宜和因場景制宜
          ,而且從過往經(jīng)驗(yàn)看
          ,新標(biāo)準(zhǔn)推廣普及的速度和難度也并非技術(shù)本身,其推行的階段和節(jié)點(diǎn)也都應(yīng)綜合考慮

                 而且
          ,當(dāng)前新一代煤電建設(shè)討論的預(yù)期技術(shù)指標(biāo)
          ,更可以是“過去時含量”較多的標(biāo)準(zhǔn)。如前所述
          ,成型或發(fā)展較早的電力充分競爭市場
          ,基本實(shí)現(xiàn)了更先進(jìn)的調(diào)峰深度、爬坡速率
          、快速啟停
          、熱電解耦等技術(shù)的試驗(yàn)示范或部分商用涵蓋。只不過在不同應(yīng)用場景下
          ,尤其是電力市場發(fā)展相對滯后的區(qū)域
          ,市場中缺少有效必要的各方博弈主體協(xié)調(diào)機(jī)制,或嚴(yán)重受制于單方面話語權(quán)的超大市場主體的各種約束
          ,導(dǎo)致某種程度上阻礙了煤電相關(guān)新技術(shù)的進(jìn)一步升級開發(fā)和有效推廣應(yīng)用
          。因此,新一代煤電建設(shè)不應(yīng)再是簡單的技術(shù)提升或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)推行問題
          ,而是需要有其他配套管理?xiàng)l件和靈活市場機(jī)制作為堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)
          。或者說
          ,新機(jī)首先應(yīng)有新制
          ,新一代的有效市場機(jī)制和管理的加強(qiáng)提升更為迫切,不應(yīng)滯后于新一代煤電的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

                 新一代煤電建設(shè)應(yīng)重視五新特點(diǎn)
                 煤電已經(jīng)發(fā)展了一百多年
          ,每一代的煤電,必然有其每一代的時代特征
          、歷史使命和功能定位
          。面向新型能源體系和新型電力系統(tǒng)建設(shè)要求,當(dāng)前新一代煤電也開始了其新的歷史征程

                 新一代煤電的新靈活性
          。與傳統(tǒng)煤電相比,新一代煤電自然要在靈活性和調(diào)節(jié)能力方面上新的臺階
          ,同等條件下需能夠提供適應(yīng)新型電力系統(tǒng)需求的新靈活性
          。但對于要兼顧具備頂峰、深調(diào)
          、快爬速降
          、快速啟停等更加綜合調(diào)節(jié)能力的新一代煤電技術(shù)要求而言,高靈活性的設(shè)置已大不同于傳統(tǒng)煤電
          ,必須重視以更少的改造改動或新建工程量
          ,來實(shí)現(xiàn)更為綜合的高調(diào)節(jié)性能,即新一代煤電機(jī)組的新靈活性應(yīng)充分體現(xiàn)“綜合”和“集成”特點(diǎn),盡量論證考慮“單項(xiàng)投入
          、多項(xiàng)產(chǎn)出”的技術(shù)路線
          ,以優(yōu)化減少系統(tǒng)的復(fù)雜性和降低投資成本。而且新靈活性需具備“區(qū)域”特點(diǎn)
          ,應(yīng)充分兼顧區(qū)域條件要求和發(fā)展趨勢
          ,避免“一刀切”而導(dǎo)致較大的投資沉沒成本。
                 新一代煤電的新經(jīng)濟(jì)性
          。傳統(tǒng)煤電更多關(guān)注在多發(fā)前提下如何優(yōu)化降低煤耗成本
          ,新一代煤電的經(jīng)濟(jì)性內(nèi)涵遠(yuǎn)不止如此
          ;趯捸(fù)荷高效的新一代煤電最佳高效設(shè)計(jì)點(diǎn)基準(zhǔn)
          ,首先應(yīng)考慮允許突破基于額定工況效率最高的相關(guān)能耗準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)等立項(xiàng)約束,而且節(jié)能降耗設(shè)計(jì)需要考慮包括啟停在內(nèi)的全工況各階段運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性
          。同時
          ,新一代煤電的新功能任務(wù)更多更重,其整體項(xiàng)目和關(guān)鍵設(shè)備選型
          ,不能再僅基于煤電本身
          ,必須兼顧外部全部相關(guān)重要邊界資源和邊界條件進(jìn)行綜合測算考慮。此外
          ,應(yīng)重點(diǎn)研究電鍋爐解耦
          、綠電供熱等需要市場機(jī)制配套調(diào)整的支持措施,突破無法低成本從電網(wǎng)下低谷電的關(guān)鍵制約
          ,以優(yōu)化減少煤電機(jī)組本身的建設(shè)投入
          、調(diào)節(jié)負(fù)擔(dān)和調(diào)節(jié)成本,這方面新一代煤電不能再走過去由傳統(tǒng)煤電承擔(dān)一切之后反而更加舉步維艱的老路子

                 新一代煤電的新擴(kuò)展性
          。傳統(tǒng)煤電的發(fā)展史,同時也是飽含階段性反復(fù)改造的改建史
          。新一代煤電的技術(shù)指標(biāo)也不可能全部一蹴而就
          ,理應(yīng)避免重回歷史局面,其選型應(yīng)著重體現(xiàn)于“一廠一策”的新可擴(kuò)展性
          ,兼顧未來發(fā)展和實(shí)事求是的建設(shè)資源條件評估
          ,保持合理適度的裕量
          、預(yù)留接口或場地等
          。同時,新一代煤電建設(shè)不應(yīng)做基于單項(xiàng)指標(biāo)的極端性過度優(yōu)化
          ,不應(yīng)搞一刀切式或盲目跟隨式的
          、必要性不強(qiáng)的建設(shè)投資。需結(jié)合新一代煤電建設(shè)項(xiàng)目的具體定位和區(qū)域競爭需要,重點(diǎn)建設(shè)和打造可擴(kuò)展能力
          ,把錢花在刀刃上

                 新一代煤電的新可靠性。傳統(tǒng)煤電技術(shù)
          ,在我國用了近三十年時間完成了華麗轉(zhuǎn)變
          ,即初始引進(jìn)階段的十年基本解決機(jī)組安全穩(wěn)定問題,消化吸收階段的十年基本解決機(jī)組連續(xù)滿發(fā)問題
          ,然后在創(chuàng)新階段的十年基本解決自主性能提升問題
          ,發(fā)展至今,我國已擁有世界上最先進(jìn)的超超臨界機(jī)組
          ,各項(xiàng)指標(biāo)全面領(lǐng)先
          。新一代煤電建設(shè)不可能如此再蹚一遍才能確保必要的安全可靠,新型電力系統(tǒng)也不允許如此長時間的折騰
          。顯然
          ,在新邊界、新對象
          、新約束等條件下
          ,建設(shè)新一代煤電機(jī)組,其新可靠性必須滿足于全壽命周期的長期可持續(xù)性和較低非停率要求
          ,不能以設(shè)備安全穩(wěn)定性為代價(jià)
          ,相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)仍需加大攻關(guān)。
                 新一代煤電的新智慧性
          。機(jī)組先進(jìn)性如果以人數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)
          ,其發(fā)展規(guī)律是單位千瓦裝機(jī)的現(xiàn)場人員越來越少,國外已實(shí)現(xiàn)少人無人值守
          、“全自動駕駛”的先進(jìn)機(jī)組早已有之
          。回望傳統(tǒng)煤電機(jī)組的運(yùn)行控制史
          ,智能控制理論中典型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
          、模糊控制等理論研究實(shí)際起步很早,現(xiàn)代控制理論中的自適應(yīng)
          、狀態(tài)觀測
          、預(yù)測等典型方法也較為久遠(yuǎn),而基于比例-積分-微分的經(jīng)典控制理論技術(shù)當(dāng)前依然在工程現(xiàn)場是最為廣泛的應(yīng)用
          。對于數(shù)據(jù)點(diǎn)動輒上萬的現(xiàn)代化大型煤電機(jī)組而言
          ,經(jīng)典控制技術(shù)同樣遠(yuǎn)未過時,實(shí)踐證明
          ,設(shè)備本身及其治理的可靠性基礎(chǔ)非常關(guān)鍵
          ,如果保證好了
          ,大部分場景的經(jīng)典控制依然適用。換言之
          ,不能指望完全用不依賴于傳統(tǒng)固定模型的智能算法
          ,去解決或掩蓋最基本要求的設(shè)備治理不佳、維護(hù)欠賬等所有問題
          。對于新一代煤電而言
          ,隨著近年信息化、智能化技術(shù)的飛速迭代升級
          ,通過智慧技術(shù)和“科技興安”
          ,聚焦解決新邊界、新對象
          、新約束等帶來的操作響應(yīng)不及時不精確
          、操作決策不科學(xué)不系統(tǒng)以及運(yùn)維作業(yè)不高效不安全等重點(diǎn)問題,加快提升新質(zhì)生產(chǎn)效率和效益
          ,已處于新的攻堅(jiān)發(fā)展階段

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